- 姓名：地動儀
- 真貌：不詳
- 複製品：王振鐸版、馮銳版等
- 年齡：1900歲
- 發明者：張衡
- 出生地：洛陽
- 技能：地震警報
- 黑科技等級：★★★★
歷史回顧
公元138年，東漢首都洛陽開始流傳驚人的消息：“發生地震啦！” “西邊地震啦！”“太史令張衡說的，還能有假？”
幾天過去了，誰也沒有聽說哪裡有地震，新的議論開始了：“張衡吹牛！”“張衡瞎說！”
就在這時，一匹快馬從西門迅速奔來：“六百里加急！隴西大地震！”
市民們頓時對張衡欽佩得五體投地！
隴西距離洛陽約有800公里，張衡是如何知道那邊發生了地震呢？
以前教科書上有普及過，那就是震驚中外的“地動儀”！它的全名叫做：候風地動儀。
在這裡必須要強調一下，很多人對地動儀有一種錯誤的理解：地動儀=地震預報儀器。
其實，一直到近2000年後的今天，擁有現代科技的我們也只能做到數十秒鐘的地震預警，更不用說科技水平落後的古人了。
地動儀其實是一種地震監測儀器，它可以迅速感知在哪個方向發生了地震。
有小夥伴忍不住要噴了：“不能預報，這有啥用呢？”
而今，我們已經擁有了便捷的互聯網，可以即時迅速知曉遙遠處的地震。而2000年前是一個什麼樣的世界呢？
那個時候，不要說互聯網了，就連高速公路也沒有，就算用最好的馬，如果不換馬，最快也要一週左右時間才能穿越800公里的漫漫長途。
你想想，要7天以後中央政府才能著手開始準備救災，等到救援隊趕到，都要半個多月了。這是去救援還是去收屍啊？
所以，別小看地動儀這幾天的提前量，這就是災區群眾的生命線。
據史書記載，在張衡那個年代，是地震多發時期，僅僅從公元96年到公元125年的30年間，就有23年發生過大地震，有好幾次都在京都洛陽附近。
這才讓張衡下定決心，研製出這種可以測定地震的地動儀。
我們曾經課本上的地動儀就是這副模樣：
它由銅製成，直徑約3米，外形貌似酒罈，外壁上倒掛著八條龍，分別朝向東南西北、東北、西北、西南、東南八個方向，每條龍的嘴裡含著一個銅球，正對著八隻張開大嘴的蛤蟆。
哪個方向發生地震，該方向龍嘴裡的銅球就掉落下來，正好落入蛤蟆的大嘴裡。
很多人都以為，這就是張衡的原版地動儀。
但其實，張衡的地動儀早已失傳了，隋朝時科學家臨孝恭尚寫有一部《地震銅儀經》，也未能傳流下來。
之前上了教科書的模型，是我國博物館學家兼古代科技史學家王振鐸根據歷史記載而復原出來的。
▲1953年發行的郵票
王振鐸版的地動儀立馬成為我國古代黑科技的象徵，甚至在聯合國世界知識產權組織總部，被安排展覽，和美國宇航員從月球帶回的岩石並排展出。
尼克松訪華的時候，還跟王振鐸版地動儀有過一次親密接觸。
然而，從科學的角度看來，王振鐸版的地動儀卻一直飽受爭議。
1988年該地動儀在日本展出，面對群眾對靈敏度的質疑，也是無能為力，只好手持木棍捅了捅，龍口中的銅球才掉到了蟾蜍口中。
連王振鐸的好朋友中國地震學的奠基人傅承義院士也跑去當面指出：“房梁下吊塊肉都比你那個模型強！”
在科學事實面前，王振鐸版的地動儀不能只作為一個精緻的擺設，而是要能夠經受得起科學的驗證。
一直以來，世界各國對這種地動儀的質疑也不在少數，他們甚至發表論文，證明這種地動儀在原理上就存在著巨大的缺陷。
甚至有人指出，地動儀對地震的靈敏度還不如人的直接感受。
在民間，想要複製出地動儀的人還真有一大把，比如下面這些，都是他們鼓搗出來的東東。
進入21世紀，中國科學院地質所的馮銳根據了一種“懸垂擺”理論，製造出了一種比較可信的地動儀。
這“懸垂擺”理論是個什麼東東呢？
我們要從地震的基本原理說起，每當發生地震時，由地震震源向四處傳播的振動就是我們經常說的“地震波”，地震波大致上可以分為三種：橫波、縱波和麵波，我們主要談前兩種。
縱波是推進波，又稱P波，它使地面發生上下振動，傳播速度較快，但衰減也較快，因此破壞性較弱。
橫波是剪切波，又稱S波，它使地面發生前後、左右抖動，傳播速度較慢，衰減也較慢，但振幅較大，因此破壞性較強。
所以，離震中較遠的地方，往往感覺不到上下跳動，但能感到水平晃動，讓人頭暈目眩。那就是因為縱波已經衰減的差不多了，但橫波仍能到達。
在生活中，我們都有這樣的體驗，即使拼命跺腳，房頂懸掛的吊燈則是怎麼樣也不會動。
如果要看到吊燈發生比較大的晃動，只有一種可能，你的房子發生了水平方向較大幅度的晃動，要麼是你的房子真的在搖晃，要麼是地震橫波到達了。
馮銳的“懸垂擺”理論根據的就是地震的橫波，橫波可以比縱波跨越更長的距離，離震中較遠的地方，往往感覺不到上下跳動，但仍能感到水平晃動。
馮銳的這一設計明顯比王振鐸的更為令人信服。你要想想啊，這地動儀可不是放在一個沒有任何干擾的地方。
如果是王振鐸的直立杆式，精度不夠高的話，它可能感知不到遙遠處的地震，因為縱波的傳遞距離有限；而精度足夠高的話，身邊的任何一點小小的晃動，都有可能讓龍嘴裡吐出球來，那可能是一副很歡樂的景象，龍嘴吐球吐個不停，叮呤咣啷不絕於耳。
最終，馮銳版的地動儀經過了連續7天168小時的強幹擾實驗，科學家們輪番用調製好的橫波和縱波去考驗這種“懸垂擺”式的地動儀，數據準確，無一次失誤，馮銳版地動儀基本上得到了考古和科學界的廣泛認可。
然而，馮銳版的地動儀就是張衡當年發明的版本嗎？
很難說，雖然有人提出，張衡可能通過觀察地震時懸掛的物品發現了這一現象，並進而製造出來這種垂擺式的地動儀。
也有人指出，歷史記載中存在著 “中有都柱”的描述。你的都柱在哪呢？
所以，近年來，也有不少人質疑馮銳版的垂擺式地動儀。
比如天文儀器專家胡寧生，就指出，可以通過精巧的設計，直立杆式也可以兼顧穩定性和靈敏性，也可以感知橫波。
張衡的地動儀很可能仍是這種直立杆式，只是之前的王振鐸版本的沒有做到如此精巧的設計而已。
▲胡寧生版直立杆式地動儀
不管怎樣，科學是歡迎質疑的，科學就是在不斷質疑中進步的。無論可以觀測地震的地動儀是否真的存在，張衡是一位偉大的科學家、文學家、畫家，也是毋容置疑的。
郭沫若為張衡的墓碑如此題詞：“如此全面發展之人物，在世界史上亦所罕見！”
然而，張衡的偉大發明也只代表過去，我們也沒有必要沉浸在對過去的分析和檢驗中。即使把張衡的地動儀複製出來，對我們來說也幾乎沒有任何實用意義。
我們需要看到，正是人類基於現代科學對於地震現象的不懈研究，才讓人們懂得了橫波和縱波理論，我們終於知道了橫波速度比縱波要慢，這才讓我們有了幾十秒的預警時間。
在21世紀的今天，預測地震仍然是人類面臨的重大難題，等待著眾多年輕人投身研究。我們期待現代版的“張衡”橫空出世！
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