張衡製造的地動儀有多神?一直被模仿從未被復原,它能預報地震嗎

地震是地球上最嚴重的自然災害,很容易造成嚴重經濟損失和人員傷亡,而且發生頻率非常頻繁,昨天晚上印尼龍目島剛發生7.0級地震,已造成80多人遇難,不小於這樣級別的地震每年會發生十多次,有感地震則達到一千多次,可監測地震則會發生500多萬次,即每天都會有1萬多次。

張衡製造的地動儀有多神?一直被模仿從未被複原,它能預報地震嗎

張衡是我國東漢時期著名的科學家,而東漢時期又是我國科技大發展的高潮時代,張衡的科技上的成就十分讓人欽佩,他在天文、機械技術以及地震學的發展上都作出了重要貢獻,月球的背面就有以他的名字命名的環形山,太陽系第1802號小行星也被叫做“張衡星”,我們從小學課本上就知道了張衡是位偉大的科學家,附帶的還看到了張衡製造的地動儀,據說是一臺可以監測地震的科學設備,但是因為那是一張假想復原圖,後來那張圖被從教材課本上拿掉了。

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那麼張衡的地動儀到底是一個什麼樣的東西呢?其實地動儀是我國科學史是一個非常神秘的存在,比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早1700多年,但史書中有關候風地動儀的記載只在一些史書中有極少的記載,如《後漢書·張衡列傳》中有196字,"陽嘉元年,復造候風地動儀。以精銅鑄成,員徑八尺,合蓋隆起,形似酒尊,飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱,傍行八道,施關發機。外有八龍,首銜銅丸,下有蟾蜍,張口承之。其牙機巧制,皆隱在尊中,覆蓋周密無際。如有地動,尊則振龍機發吐丸,而蟾蜍銜之。振聲激揚,伺者因此覺知。雖一龍發機,而七首不動,尋其方面,乃知震之所在。驗之以事,合契若神。自書典所記,未之有也。嘗一龍機發而地不覺動,京師學者鹹怪其無徵,後數日驛至,果地震隴西,於是皆服其妙。自此以後,乃令史官記地動所從方起。"這段話中描述地動儀內部結構的內容則只有“中有都柱,傍行八道,施關發機”這十二個字。單憑這12個字要想將張衡的地動儀復原簡直是不可能的,“其牙機巧制,皆隱在尊中,覆蓋周密無際”,因此我們也無法從中瞭解地動儀的全部設計原理。

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張衡之後這架地震監測儀器就從史書中消失了,也有不少科學家想將它造出來,隋唐兩代就有兩位科學家也造了地動儀,但具體功用未知,不久後也失傳,現在我們常看到的地動儀的形狀是我國古代科技史學家王振鐸先生(1911-1992)於上世紀五十年代時設計復原的,但其並不能監測地震,所以張衡的地動儀雖然一直被模仿製造,但從未被真正復原。

那麼張衡的地動儀能預測地震嗎?史書上關於張衡地動儀的監測地震的記載說某日地動儀西北角的一個銅珠掉落到了下面的蛤蟆嘴裡,但是其所在的地方根本沒有發生地震,只是在幾天之後,一千多公里外的隴西地區有飛馬來報那裡發生了地震,人們才知道張衡的地動儀設計是科學有效的。

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但即便如此,它也只僅限於監測地震而已,並沒有預報地震的功能。關於地動儀所能達到的效果,我們不妨看這樣一件事:2008年汶川地震的時候,有不少人傳說用喝完的礦泉水瓶子倒過來放在櫃子高處有監測地震的作用,這種說法也並非沒有科學道理,因為當輕微的地震波傳來的時候,人不能感受到震動,但是倒立的礦泉水瓶子則很可能失去平衡,從而從櫃子上掉下來,這個簡單的做法其實和張衡的地動儀有著類似的道理,只是張衡的地動裡利用了一些機械原理,可以判斷震波是從哪個方向發出的。但是以這種方法設計的地動儀很可能會經常錯報消息,因為只要附近的地面震動都有可能引起它的反應。

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預測地震是至今都沒有攻克的科學和技術難題,因為它要考量的方面太多,這也並不是人類如今的技術還不夠先進,而是因為地震發生種種條件的不確定性太多,雖然科學家通過一些數據認為某地很可能會發生地震,但是其發生的時間卻難以判斷,其既有可能在一天之內發生,也有可能幾十年中都不會發生。今天人類的科技水平是2000年前所比不了,如今世界上不少大國都投入巨資進行地震監測和預防的建設,猶未能解決地震預報的難題,何況是2000年前的古人制造的一個青銅設備呢?

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