张衡地动仪到底长啥样？我们翻了100多年历史

中新网10月12日电(记者宋玉生)教科书中的“张衡地动仪”最近成了舆论的焦点。

首先，有报道称，2017年投入使用的初中历史统一教材七年级第一卷删除了张衡地动仪的内容。后来，人民教育出版社否认了这一消息，称教科书中有地震仪的特别介绍。这引起了网民们对地动仪的讨论。

那么，地震仪在历史上真的存在吗？地震仪修复的故事是什么？

史料中的地震仪

首先，历史上有地震仪的记录，这种记录可以在许多历史书上找到。

2006年，中国科学院冯瑞教授等在《地震仪史料与模型研究》一文中收集了有关地震仪的历史资料。

教科书中的张衡形象。

据文章统计，从东汉末年到南北朝时期，叶凡完成了《后汉书》，一共写了13部东汉史书。其中，有关地动仪的史料至今可见，包括司马彪的《续汉书》、袁弘的《后汉书》和叶凡的《后汉书》。

这些史料中关于地动仪形状的记载基本相同。

这三本书都记录了地动仪“八尺圆”，形状像“酒尊”。东汉时期，一英尺约为24厘米。根据这一计算，地震仪的直径接近2米。

汉代酒像的出土形状。图片来源:地震恢复模型建模设计截图

关于地动仪“盖”的记载，这三种史料基本相同，有的说“盖隆起”，有的说“盖膨胀”和“盖圆顶”。简而言之，顶盖必须升起。

同时，所有的书都包含地震仪“有八条头上有铜球的龙”和“蟾蜍把它放在脚下”。这就是为什么我们经常在地震仪外面看到八条龙，每条龙下面有一只蟾蜍。

至于内部结构，这三本书都说，“瓶子里有一个大写的栏目，旁边有八条路，发了发机。”这里很清楚地动仪内部有一个“首都柱”，它通过“八路并行”接触地动仪的器官来反馈地震方位。

对地震仪出现的思考

由于史料中的文字记载相当简洁，至今还没有发现地震仪的图片，这给后人的复原带来了很大的困难。

因此，对于修复后的地震仪，不乏争议。

根据王振铎的考证，近代最早修复地动仪的人是日本的服部哲133。记录显示他在1875年恢复了地震仪的外观。

资料来源:王振铎《张衡候风地动仪复原研究》截图

服部哲13号把地震仪设计得像一个桶。雕刻的龙首和蟾蜍基本符合今天人们对地震仪的理解。

从那以后，英国地震学家米伦也试图修复地震仪。在1883年出版的《地震和其他地震》一书中，他包括了他对地震仪的修复计划。他的设计采用悬挂的方法，将悬挂的钟摆突出到仪器的外端。

资料来源:王振铎《张衡候风地动仪复原研究》截图

现代中国地震仪的可验证修复始于建筑师吕彦直1917年发表的设计图。根据图表，它修复的地震仪与米伦的修复风格基本相同，只是它补充了它的艺术装饰和一些结构。

资料来源:王振铎《张衡候风地动仪复原研究》截图

到1936年，考古学家王振铎修复了地动仪。修复器的外观看起来更像一个瓶子。瓶子外面没有整条龙，只有一个水龙头。从外观上看，它与王振铎十多年后重新设计和修复的地动仪大不相同。

资料来源:王振铎《张衡候风地动仪复原研究》截图

王振铎本人在随后的文章中否认了这一版本的地动仪，称其为“初步尝试”，存在“严重错误”，“主要是由于对米伦摆的推断和对倒立摆的认识不足，所以被还原为复合摆”。

资料来源:王振铎《张衡候风地动仪复原研究》截图

1937年，日本地震学家原试图复制地动仪的内部结构，并用“现代无定向倒立摆”的原理解释了地动仪的成因。

两年后，日本地震学家木村·明恒分析了现代修复的地震仪，并在原设计的基础上进一步设计了它。

资料来源:王振铎《张衡候风地动仪复原研究》截图

然而，这两个由日本专家设计的地震仪主要是探索内部结构，外观并没有严格按照历史记录。尤其是明恒这个村庄的设计，基本上没有普通人想象中的地动仪的样子。

1951年，王振铎基本上推翻了他在1936年修复的地动仪，并重新设计了它。修复后的作品后来被收入教科书，成为大多数人记忆中的地震仪。

资料来源:王振铎《张衡候风地动仪复原研究》截图

探索从未停止。

1951年王振铎修复的地动仪采用了“竖杆”原理。但是这次复苏并不完美。

《华西都市报》的报道指出，虽然王振铎根据古籍修复了地动仪模型，但由于模型内部结构缺乏合理性，他龙口的铜球无法吐出，地震也无法探测到。

从那以后，专家们没有停止探索地震计的修复。

资料来源:《地震仪史料和模型研究》截图

物理学家*超在1994年提出了*杆模型。王旭借鉴现代地震仪的垂直摆结构，设置了4个重摆，并通过一系列装置触发竖杆倾倒。

图片来源:地震恢复模型建模设计截图

2009年，新的中国科技馆正式开放，展示了一种新的地震仪模型。中国科学院教授冯瑞的团队修复了这个模型。

观众可以自己按下按钮，观察地震仪在不同波型下的不同反应——只有当横波到达时，它才吐药丸，而纵波的其他振动不能使地震仪有任何反应。这意味着地震仪不会被诸如关门、汽车穿越边境和大炮之类的东西所干扰。

然而，有报道称，学术界也对这一版本的模式有所怀疑。

冯瑞和他的团队在一篇相关论文中写道，“服部在19世纪把一个或三个人物变成了虚构的人物，王振铎在20世纪把人物变成了展示的模型”，而复原研究本身“是一个加深理解和接近历史的过程”。(结束)