让人肃然起敬的张衡地动仪

唐朝末年著名诗人郑谷（约851～约910）写有一首《题张衡庙》诗：

远俗只凭淫祀切，多年平子固悠悠。

江烟日午无箫鼓，直到如今咏四愁。

如今，虽然距张衡（78～139）生活的年代已经1900多年了，但我们应该铭记这位天才给中国科技带来的荣耀。

中小学生知道张衡的名字，并非他是汉赋四大家之一（其他三人分别是司马相如、扬雄、班固），也并非他是东汉时期著名的政治家，而是他发明了候风地动仪和浑天仪。

邮票中的张衡

曾经有过一段时间，当世界上许多科学家都在推崇张衡和他的地动仪时，国人却在怀疑地动仪的存在及其科技价值。有人认为，张衡的地动仪只不过是个装饰品，是封建社会进行封建迷信活动时，或者进行祭祀活动时的道具；认为史书上记载的陇西地震被张衡地动仪准确测验的事件，是历史上的乌龙事件，是中国史学家编造的一个美好故事。由于张衡地动仪没能保存下来，近100多年来，各国科学家根据有限的史书记载和科学原理，复原了许多种地动仪模型。质疑者也认为，这些模型的研究毫无意义，仅仅是艺术的摆设。

近代关于张衡地动仪价值的发掘工作，最早并不是华人完成的。1868年，正值日本明治维新，日本学界邀请英国矿物学家约翰·米尔恩（John Milne，1850～1913）赴日讲学。因各种原因，米尔恩1876年才启程去日本。在去日本的旅途中，米尔恩游历了中国，对中国各地进行了考察并留下深刻印象。在日本，约翰·米尔恩教授矿物学，但日本地震学家服部一三（1851～1929）在1875年绘制的张衡地动仪复原模型，以及复原模型图画四周抄录的《后汉书》（南朝宋时期的历史学家范晔编撰的记载东汉历史的纪传体史书）中介绍张衡地动仪的196个汉字给米尔恩很大启迪。其后，他在日本娶妻，生活了20年，并转向研究地震学。1880年，由约翰·米尔恩发起并成立了日本地震学会（这也是世界上第一个地震学会），服部一三和米尔恩担任了正副会长，他们都研究过张衡的地动仪。约翰·米尔恩认为，如果制作一个凡有振动就能有反应的报警器，是非常简单而容易的，但是它对地震却毫无价值，因为任何大地震动都能使报警器作出反应，干扰正常地震的检测。而张衡的地动仪能测出地震而不受其他大地震动的干扰，所以米尔恩建议使用“验震器”这个新词语，也准确定位了张衡地动仪的科技价值。米尔恩在1883年出版了世界上最早的地震学专著《地震和地球的其他运动》，书中介绍了张衡和米尔恩自己复原的地动仪模型（地动仪已遗失，真正的地动仪为何样，如今谁都不知道，这才有现在各种各样的复原模型），并将《后汉书》中介绍张衡地动仪的196个汉字翻译成英文介绍到西方。后来，自张衡的地动仪后，首先在中国出现的地动仪复原模型就是米尔恩的模型了。如今，在世界知识产权组织总部，张衡地动仪的复原模型和美国探月的岩样并列摆放着供人们瞻仰，因为它们代表着人类文明的进步。

地动仪原理图

范晔从南北朝宋文帝元嘉九年（公元432年）开始撰写《后汉书》，历时13年才完成（《后汉书》与《史记》《汉书》《三国志》合称“前四史”）。《后汉书·张衡传》中有这样的文字：

阳嘉元年，复造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。

这段话的大意是：

顺帝阳嘉元年，张衡又制造了候风地动仪。这个地动仪是用纯铜铸造的，直径有8尺，上下两部分相合盖住，中央凸起，样子像个大酒樽。外面用篆体文字和山、龟、鸟、兽的图案装饰。内部中央有根粗大的铜柱，铜柱的周围伸出八条滑道，还装置着枢纽，用来拨动机件。外面有八条龙，龙口各含一枚铜丸，龙头下面各有一个蛤蟆，张着嘴巴，准备接住龙口吐出的铜丸。仪器的枢纽和机件制造得很精巧，都隐藏在酒樽形的仪器中，覆盖严密得没有一点缝隙。如果发生地震，仪器外面的龙就震动起来，机关发动，龙口吐出铜丸，下面的蛤蟆就把它接住。铜丸震击的声音清脆响亮，守候机器的人因此得知发生地震的消息。地震发生时只有一条龙的机关发动，另外七个龙头丝毫不动。按照震动的龙头所指的方向去寻找，就能知道地震的方位。用实际发生的地震来检验仪器，彼此完全相符，真是灵验如神。从古籍的记载中，还看不到曾有这样的仪器。有一次，一条龙的机关发动了，可是洛阳并没有感到地震，京城的学者都责怪它这次没有应验。几天后，驿站传送文书的人来了，证明果然在陇西地区发生地震，大家这才都叹服地动仪的绝妙。从此以后，朝廷就责成史官根据地动仪记载每次地震发生的方位。

不仅仅是《后汉书》上有张衡地动仪的记载。研究表明，从东汉末年至《后汉书》成书之前的320余年，其中关于东汉的史书共有13部，留存下来共有9部（有些史书已经成为残本），其中记有地动仪文字的有西晋司马彪（？～306）的《续汉书》、东晋袁宏（328～376）的《后汉纪》以及范晔《后汉书·顺帝纪》。《后汉书》之后，南北朝（陈）虞荔（503～561）的《鼎录》中也有关于地动仪的文字记录。

从史学的角度来看，史书记载张衡的地动仪并不是孤证，这增加了《后汉书·张衡传》内容的可信度。

当然，证据不只是史书上的文字记载。1975年，中国社会科学院考古所对史书上记载的张衡地动仪安放地（当时的京师洛阳城南一千米的灵台）进行考古发掘，并对灵台的测震地质条件做了三次现场踏勘。考古学家们对地动仪放置的房间大小、地面结构、台基土样等进行充分分析，推算出地动仪的总重。同时，还根据出土的其他物品，佐证了张衡地动仪的科技价值。考古发掘和出土文物支持了史书上的文字记载。

张衡地动仪的功能是地震发生时，根据传给的地震波进行检测，但不能预报地震的发生。在这一点上，我们既不能过分夸大地动仪的功能，也不能彻底否定它的价值。就像米尔恩的准确定位一样，张衡地动仪是“验震器”。在东汉，在科技不很发达的时代，地震的发生不仅仅是自然灾害，它还是统治阶级人心所向的征兆，地震被认为是上天对统治阶级言行失当的惩戒和警示。所以，上至皇帝，下到黎民，都对地震的发生非常重视。朝廷和社会都需要对上天的惩戒行为进行解读，这样才让本来承担科技任务的地动仪，也承担着“观祲象、察妖祥”（观测自然、辨明凶吉）的祭神礼器的“重担”。

有人认为陇西地震是乌龙事件，这是因为起先认为张衡地动仪检测到的是138年陇西的地震，但事实是134年12月13日的陇西地震。

虽然张衡地动仪遗失了，它的制作技术也“失传”了，但这并不是我们认为地动仪是无用摆设的理由。据史载，每发生一次大地震，张衡都要以上天惩戒之名上书改善朝纲，而皇帝也乐得借机整顿朝廷贪污腐败之势，所以就有一大批朝廷官员被惩处。这样，张衡在朝廷中“终为其患，遂共谗之”，成为众矢之的，犯了众怒了，这也导致张衡晚年不得善终，使地动仪成为官员们的“心头之恨”。自张衡政治地位不保之后，地动仪受到冷落、甚至消失成为历史的必然。被朝廷官员视若眼中钉的地动仪，在东汉末年的战乱中失传了。