张衡发明地动仪 张衡地动仪到底长啥样？ 我们翻了100多年的历史

中新网10月12日电教科书中张衡的地动仪近日成为舆论焦点。

一、据报道，2017年投入使用的初中历史统一教材七年级第一册删除了关于张衡地动仪的内容。随后，PEP否认了这一消息，称教科书中对地震仪有专门介绍。这引起了网友对地震仪的讨论。

那么，历史上真的有地动仪吗？地震仪复原的故事是怎样的？

历史数据中的地震仪

首先，历史上有关于地动仪的记载，这样的记载在很多史书上都可以找到。

2006年，中国科学院教授冯瑞等人在《地震仪史料与模型研究》一文中收集了与地震仪相关的历史资料。

教科书中的张衡形象。

据统计，从东汉末年到南北朝，叶凡写的书有13部，其中涉及地动仪的史料和今天可见的有司马彪的《续汉书》、袁弘的《后汉纪》、叶凡的《后汉书》。

在这些史料中，关于地震动仪形状的记载大致相同。

三本都记载地动仪是“直径八尺”，类似于“酒敬”。东汉时，一尺约24厘米。根据这个计算，地震仪的直径接近2米。

汉代出土的酒像。图片来源:“地震动恢复模型建模设计”截图

关于地动仪“封面”的记载，三种史料基本相同。有的说“盖隆起”，有的说“盖凸起”，“盖穹顶”。总之顶盖要抬高。

同时，书中记载地动仪“外有首名八龙的铜丸”，“下有承载它的蛤蟆”。就是我们经常看到地动仪外面有八条龙，每条龙的下面都有一只蛤蟆。

至于内部结构，三本书都说“瓶里全是柱子，留出八条路，发动机熄火”。这里很清楚，地动仪里有一个“独柱”，里面的器官被“八路并行”触动，反馈地震方位。

关于地震仪出现的猜测

由于史料中记载的文字比较简练，而且至今没有地震仪的图片存在，给后世的复原工作带来很大的困难。

为此，对于复原的地震仪不乏争议。

据王振铎考证，近代最早复原的地震仪是日本服部哲13号。据记载，他在1875年恢复了地震仪的形状。

图片来源:王振铎“张衡候风地震仪复原研究”截图

服部哲13号把地动仪设计得像个桶，竖刻龙头和蛤蟆基本符合了今天人们对地动仪的认知。

此后，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，他包括了他的地震仪复原方案。在他的设计中，采用了钟摆法，钟摆突出到仪器体的外端。

图片来源:王振铎“张衡候风地震仪复原研究”截图

然而，中国现代地动仪的修复始于建筑师吕彦直1917年出版的设计图。从图式上看，修复后的地动仪与米伦修复后的风格基本相同，只是补充了其艺术装饰和部分结构。

图片来源:王振铎“张衡候风地震仪复原研究”截图

到1936年，考古学家王振铎已经修复了地动仪。修复者的外形看起来更像一个瓶子。瓶子外面没有龙，只有一个水龙头。甚至在外观上，与十几年后王振铎重新设计修复的地动仪也大不相同。

图片来源:王振铎“张衡候风地震仪复原研究”截图

王振铎本人在随后的文章中否认了这个版本的地动仪，称这是“初步尝试”，存在“严重错误”。“主要是由于米伦摆的推论和对倒立摆的认识不足，所以恢复为复摆”。

图片来源:王振铎“张衡候风地震仪复原研究”截图

1937年，日本地震学家杉川李尊试图复制地震仪的内部结构，并用“现代无向倒立摆”的原理解释地震测量的原因。

两年后，日本地震学家明恒Imamura对近代修复的地震仪进行了分析，并在原设计的基础上进行了进一步设计。

图片来源:王振铎“张衡候风地震仪复原研究”截图

而日本专家设计的两台地震仪，主要是探索内部结构，外观并不是严格按照历史记载制作的。特别是这个村子的明恒的设计，基本上没有普通人想象中的地动仪的样子。

1951年，王振铎基本推翻了1936年恢复的地动仪，重新设计了新版本。这项修复工作后来被收入教科书，成为大多数人记忆中地动仪的样子。

图片来源:王振铎“张衡候风地震仪复原研究”截图

探索从未停止

王振铎在1951年修复的地动仪采用了“直立杆”原理。但这次复苏并不完美。

据华西报报道，王振铎虽然根据古籍复原了地动仪的模型，但由于模型内部结构不合理，他龙口里的铜球吐不出来，无法探测到地震。

此后，专家们一直没有停止对地震仪复原的探索。

图片来源:“地震仪史料及模型研究”截图

自由杆模型是由物理学家李志超于1994年提出的。王琨借用了现代地震仪的垂直摆结构，设置了四个重摆，然后通过一系列装置触发垂直杆下落。