東漢張衡的地動儀:圖片從教科書刪去?其實是謹慎科學態度的體現

說起張衡的地動儀,可能沒有幾個人不知道的。尤其是90年代前的人們,在小學的課本中都見過圖文並茂的地動儀介紹。那是我們中國的驕傲,這個由東漢張衡發明的地動儀,一種地震預測儀器,比歐洲早了1700多年。

但是,許多人可能都不知道地動儀後來的故事。因為,教科書中沒有寫,後期的介紹也沒那麼多。許多人對地動儀的瞭解也就限於知道它是東漢年間張衡設計製造的,是中國古代重大發明之一,是中國人的驕傲。

東漢張衡的地動儀:圖片從教科書刪去?其實是謹慎科學態度的體現

又有多少人知道,當時書上,或者說現在網上能夠搜到的地動儀圖片都是後期根據書上的描述仿製出來的?或者說知道是後期仿製出來的,又有幾人知道,這個仿品,其實就是個擺設樣子,根本發揮不了預測地震的作用。但是有一點兒是值得肯定的,就是科學家們的探索精神是寶貴的。

那麼真正的地動儀是否存在呢?答案當然是肯定的。關於地動儀的記載,最早是出現在《後漢書.張衡傳》中。有文為證:

“嘗一龍機發而地不動,京師學者鹹怪無徵,後數日驛至,果地震隴西,於是皆服其妙”。


東漢張衡的地動儀:圖片從教科書刪去?其實是謹慎科學態度的體現

這主要是介紹當時張衡的地動儀上,在西北方向的那條龍含著的龍珠忽然就掉了,張衡看到後皺眉說道:“有地震了”。但是當時的人都不相信他,直到數日信使來報,隴西發生地震,大家才覺得這東西果真神妙。

那麼地動儀後來去哪裡了?一千多年過去了,許多東西都無法保存,那時的人們也沒這種保存發明、申請專利的意識,在地動儀誕生也就不到一百年的時間裡,據說已經毀於戰亂。而那個我們從小在腦海中根深蒂固的地動儀形象,其實是個後期的仿品。

不過,這個仿品的誕生,也是當時為了弘揚中國古代的燦爛文化。1949年,新中國成立後,王振鐸,也就是當時的文化部文物局博物館處長,決定按著後漢書中對地動儀的描述,複製地動儀。但是他在複製的過程中,採用的是“直立杆”原理。

東漢張衡的地動儀:圖片從教科書刪去?其實是謹慎科學態度的體現

1951年,這個複製版本的地動儀不僅被寫進了教科書,而且也驚動了世界。慢慢的,許多人認為,王振鐸這個版本的地動儀就是張衡的地動儀。但是,“直立杆”原理的設計構造,不久就遭到了世界甚至中國自己學者專家自身的質疑。這樣的地動儀如何能夠做到精準的判斷預測地震,如何區分地震的震動和其他一般的震動。實際上,這個模型地動儀做不到,至少,沒有人用事實證明它真正可以準確的做到。

中國的學者專家們雖然質疑,但是大家承認這個模型無用也是心痛的,因為這是中國古代重大發明之一,這曾經是多少中國人的驕傲和自豪。

還好,有一位學者專家走出了這個衚衕,他在一次地震救災中受到啟發,他不相信張衡的地動儀是不管用的,他選擇了重新的探索。功夫不負有心人,他發現,在《後漢書》中記載的地動儀,和王振鐸設計的地動儀一些構造根本完全不同,外界的質疑,其實,不應該是對古代張衡的地動儀的質疑,而是現在王振鐸的設計模型的質疑。

東漢張衡的地動儀:圖片從教科書刪去?其實是謹慎科學態度的體現

他通過閱讀史書文獻,推測發現,張衡的地動儀,應該利用的是“懸垂擺”原理,而非“直立杆”原理。那麼,“懸垂擺”原理和“直立杆”原理設計的地動儀會有什麼區別呢?

這裡我們不探究深奧的物理知識,就簡單的舉一個例子,“直立杆”原理,相當於一個倒立酒瓶子放在桌子上,遇到震動酒瓶子會倒。“懸垂擺”原理,則是利用了一根懸掛柱體的慣性來驗震的。它們之間的主要區別就是,“懸垂擺”原理製作的地動儀,屏蔽了其他波的干擾(比如汽車開門等震動的縱波),只對一定頻率橫波反應靈敏,這樣,對於地震中的橫波就能夠識別出來。

東漢張衡的地動儀:圖片從教科書刪去?其實是謹慎科學態度的體現

馮銳通過探索,最終利用“懸垂擺”原理,設計出了新的地動儀,這個新仿品地動儀,得到了科技界的普遍認同。2010年,教育部部長決定採用馮銳的建議,將王振鐸版本的地動儀圖片和相關知識介紹從教科書中刪去,避免誤導後來的學者,這也是科學探索精神和謹慎精神的體現。

雖然,王振鐸的地動儀並沒有實際的應用效果,但是當時的初衷是好的,對中華民族文化的弘揚起到了一定的作用。後期考古學家、地震學家不斷地探索和實踐,及時糾正錯誤,彌補不足,他們科學的精神是值得我們稱頌的。


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