回首张衡的地动仪

来源: 2018-10-10 06:56:47 [] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (14932 bytes)
70年“设计”无数款地动仪,教科书还是得改
-马前卒- 发布于 2018-10-10 14:47:37 举报
阅读数:19617
张衡挖坑后人填,虽然1951年就有复原地动仪的政治任务,但换了几十种设计,始终未能成功。

???

近日,关于张衡地动仪的争议再度升温:

复原工作再启动 张衡地动仪被历史课本删除

2017年秋天投入使用的统编本初中历史教科书七年级上册中,关于张衡和候风地动仪的内容,被删除。那个被印在教材上影响了几代中国人、由王振铎复原、以“直立杆”为理论基础制作的地动仪模型,开始淡出当代青少年的视野。

实际上,近年来,王振铎所造的地动仪模型一直非议不断。为复原出更具科学性、更接近史籍记载中的候风地动仪,早在2003年,中国科学院教授冯锐就重启了“张衡地动仪”探索证明之路。2009年9月20日,中国科技馆新馆开幕,新的地动仪模型与观众见面。

目前,关于地动仪的探索复原工作一直在继续。

据人教社的回应,张衡等人物都并未“消失”。关于张衡和地动仪的内容,统编版小学道德与法治教材五年级上册专门设置了“古代科技 耀我中华”一课,介绍扁鹊、张仲景、华佗、李时珍、孙思邈等著名医学家,张衡、祖冲之、毕昇、蔡伦等古代科技巨人及科技成就。其中,还专门讲述了张衡和他发明的地动仪,指出其对科技的重大贡献,同时设计学习活动,引导学生追求真理,献身科技,“要像张衡一样,善于观察,善于思考,做一个有心人”。教材中还设置相关栏目,介绍国际上用张衡、祖冲之的名字命名了月球上的环形山。

虽然地动仪并未完全退出课本,但从历史书转进到德育课,从强调科技水平变成道德说教:“要像张衡一样,善于观察,善于思考,做一个有心人”,似乎说明地动仪的“复原”工作并不顺利,很可能最新的设计图依然无法实现古书中传说的功能。

“复原”古代设备,为什么要设计呢?因为……我们常见的地动仪完全是19-20世纪的产物。

1. 张衡挖坑后人填

一提到张衡地动仪,大家脑中浮现的都是下面的模样:

其实,这是1951年设计复原的地动仪模型。当时中央要求制作一系列能代表古代文明高度的器物复原,候风地动仪便是其中之一。文化部文物局博物馆处处长王振铎接下了这个任务。1951年王振铎做出了张衡候风地动仪1:10木制模型,该模型一出,便成为宣传我国历史文明高度的经典标志之一:

1953年“伟大的祖国”系列邮票 币制为旧版人民币1953年“伟大的祖国”系列邮票 币制为旧版人民币

王振铎敢接这个任务,倒也有点历史渊源——他从民国时期就曾钻研张衡候风地动仪的复原,1936年曾按悬垂摆原理做过一版地动仪设计,但可实现性较差。解放后,在任务压力下,王振铎按照日本萩原尊礼在1937年复原地动仪的直立杆原理,参照服部三一在1875年绘制的外形,制作了今天众所周知的地动仪模型。

1936王振铎悬垂摆模型(左)与1963王振铎倒立摆模型(右)1936王振铎悬垂摆模型(左)与1963王振铎倒立摆模型(右)

王振铎1951版地动仪传播如此之广,甚至成为了我国地震学会的徽记:

然而,这版内外皆从日本学来的地动仪根本动不起来。尤其尴尬的是,在1988年我国将复原地动仪模型送到日本奈良展览时,解说员要用木棍捅“龙口”,才能让铜丸落下。用中国地震学奠基人傅承义院士的话说,“房梁下吊块肉都比你那个模型强”。

输给一块肉也不要紧,因为别人不见得更强。19世纪后期以来,中国、日本、英国很多学者都对历史记载的地动仪进行了复原讨论,提出了一个又一个假想。仅在近几十年,就有若干远比王振铎1951年版更复杂的设计——虽然无非是一块肉和两块肉的区别。

史书上记载的简单,所以人民群众也低估了地动仪的门槛,几十年来也不断有民间高手公布自己的设想:

1936王振铎悬垂摆模型(左)与1963王振铎倒立摆模型(右)1936王振铎悬垂摆模型(左)与1963王振铎倒立摆模型(右)

近年来,中国地震局地球物理研究所的冯锐等人在多方协作下,提出了链式悬挂的新模型,并通过振动台进行了有效性模拟验证:

2. 追之不及

1875年日本人服部一三根据《后汉书·张衡传》开始地动仪复原工作,开始了“追赶汉朝”的努力,100多年过去了。在全球学者努力下,用现代地震理论倒推古代技术,终于出现一版能通过振动台模拟的地动仪,是不是快追上张衡了?

不行。

首先这一版模型也还没经过地震“实战”测试,其次制造中应用了许多现代才有的加工技术,如曲状滚珠深孔构造,最多只能算是原理测试。

其次,冯锐新版地动仪其实是一台近代地震仪,应用相同悬摆锤原理工作。而《后汉书·张衡传》原文是“中有都柱”,而非“中悬都柱”。古书还说要有固定的八个方向显示地震,这也是约束立柱而不是悬摆的方案。就算用冯版方案造出了地动仪,恐怕也很难和古书记载对应。

一百多年来全球复原地动仪屡战屡败并非偶然。之前一两千年,在中国多个朝代的无数聪明人,也前仆后继地跪在了地动仪面前。

在《北齐书》与《北史》中,提到了信都芳撰《器准》,临孝恭撰《地动铜仪经》,都有研究地动仪的记录。但信都芳只是论述原理,临孝恭是个玩占卜的,且这二位的著作失传较早,连宋朝学者都不知道其中的内容。

宋末元初的周密倾慕古人,也花费心血用于琢磨地动仪,最后觉得很扯。周密在《齐东野语》中,直接质问为何浑天仪能代代相传,隔壁的地动仪就不行?古书上说,地动仪原理是所谓阴阳二气的“候风”,震源离京都那么远,阴阳二气有足够的能量推动仪器?

灵台遗迹平面图,浑天仪隔壁就是地动仪灵台遗迹平面图,浑天仪隔壁就是地动仪

到了清朝乾嘉年间,学者考据之风盛行,在整理、重现古代科技资料方面取得了巨大成就。何琇在《樵香小记》中提出了与周密相似的质问,毕竟数千里外的“气”触发装置,怎么看也没有可行性。阮元在《续略人传》序中,直接用“地动天不动之仪”来试图解释地动仪。之后就是中外科学家的各种现代设计了。

3. 原始材料的纠结

地动仪之所以难造,是因为后世学者都想按照古文献记载来设计。乍一看,后汉书已经绘声绘色详细描述了地动仪原理,还可以精确定位时间、地点、事件,可信度似乎应该很高。然而用多个汉朝文献互相比对,张衡地动仪的故事似乎原本就有问题,需要后人不断“打补丁”才能勉强说通。

《后汉书·张衡传》有关地动仪原文如下:

阳嘉元年,复造候风地动仪,以精铜制成,圆径八尺,合盖隆起,形似酒樽,饰以篆文、山龟、鸟兽之形。中有都柱,旁行八道,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,皆隐在樽中,覆盖周密无际。如有地动,樽则振,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,寻其方向,乃知震之所在,验之以事,合契若神,自书典所记,未之有也。尝一龙发机,而地觉不动,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。

按史料,地动仪制成后被安置在洛阳。东汉末年洛阳历经战火洗劫,到了公元418年,刘裕北伐攻占长安,获取了张衡浑天仪、土圭等天文仪器,却唯独没有地动仪,这说明在范晔写《后汉书》之前,地动仪已经失传,范晔可能只是从口耳相传的故事中,选出了这么一段技术描述。

按照范晔描述,地动仪测量陇西地震的“皆服其妙”事件,对应的是公元138年龙溪地震,这一点李约瑟也赞同。然而按《后汉书·本纪》与《后汉书·五行志》记载,这次地震洛阳有明显震感,并非“地觉不动”。

更尴尬的是,在嘉阳元年(公元132年)地动仪制成后,《后汉书》中记载的地震有30次,京师洛阳就有20次,再无地动仪参与观测的记录。

有人给张衡的故事做注解,称 “皆服其妙”是在张衡死后的公元143年:

地动仪事件表地动仪事件表

然而如果这样就得面临更尴尬的事实,公元143年才“皆服其妙”,那138年地震,地动仪居然没有反应?

地动仪如果是一个有效的仪器,必定会增加中央政府对地方地震信息的掌握。然而,把《后汉书·五行志》中的地震记载与地方史料比对,在地动仪制成的阳嘉元年之后,地方地震只有20%被中央机关记载,比造出地动仪之前还低(嘉阳元年前高于35%),难道地震仪是个催眠仪器?

4. 汉朝自然科学和社会科学

历史事件不能脱离历史背景而存在,地动仪的考据,也必须结合汉朝文化来分析。

汉朝是中国最早的稳定统一王朝,还不是完全的世俗政权,文化上继承了先秦很多神秘主义元素,如谶纬学,甚至因此让王莽当了皇帝。按照谶纬理论,天地灾变和人间王朝的人事变动很有关系。朝廷上强势的一方经常以地震为借口,逼迫其他权贵辞职甚至自杀。对于汉朝高官来说,地震观测绝不是简单的自然科学研究,往往是发起朝堂斗争的号角。

和帝永元四年六月丙辰,郡国十三地震。《春秋汉含孳》曰:“女主盛,臣制命,则地动坼,畔震起,山崩沦。”是时,窦太后摄政,兄窦宪专权,将以是受祸也。后五日,诏收宪印绶,兄弟就国,逼迫皆自杀。

——《后汉书》志第十六·五行四

对于后世读者来说,张衡是汉朝的科学家、工程师和文学家。但对于当时的人来说,他的身份是世家子弟、“省部级”高官。官场浮沉几十年,张衡必然非常清楚地震观测对政坛的冲击。如果说他仅仅为了满足自己的好奇心就制造地动仪,这也不是一个合逻辑的说法。所以,从目前的地动仪复原工作来看,汉朝史料对地动仪的记载很可能是以讹传讹的神话,或是有更深层次的权贵斗争背景,总之不是一份纯粹而可靠的技术文件。

当然,虽然地动仪查无实据,但张衡自己是真实的历史人物,在文学、哲学和科学方面的探索不可忽视。所以,把张衡从技术史中请出来,归入道德教育内容,也算是恰如其分的安排。

文学城《文革网上博物馆》即将上线,征文活动启动,进入论坛,讲述你身边的文革岁月往事>>

所有跟帖: 

服部一三、1851-1929。1875年畢業于罗格斯大学理学系。1880年因譲画工画過張衡的候風地動儀図并贈給東京大学而 -飯盛男- 给 飯盛男 发送悄悄话 飯盛男 的博客首页 飯盛男 的个人群组 (267 bytes) () 10/10/2018 postreply 08:07:54

根拠日語wikipedia介紹、中国複原品従外観上従内部構造上是和日本複原品不同的 -飯盛男- 给 飯盛男 发送悄悄话 飯盛男 的博客首页 飯盛男 的个人群组 (336 bytes) () 10/10/2018 postreply 08:16:26

wikipedia上介紹説地動儀復原工作上、今村明恒和石本巳四雄2位作了不少努力 -飯盛男- 给 飯盛男 发送悄悄话 飯盛男 的博客首页 飯盛男 的个人群组 (0 bytes) () 10/10/2018 postreply 08:23:43

870年之前、有地動儀這個東西的新聞就傳到日本了 -飯盛男- 给 飯盛男 发送悄悄话 飯盛男 的博客首页 飯盛男 的个人群组 (0 bytes) () 10/10/2018 postreply 08:26:30

不相信复制地动仪很难。让学机械的学生做,做不成不让毕业。 -泥中隐士- 给 泥中隐士 发送悄悄话 泥中隐士 的博客首页 泥中隐士 的个人群组 (0 bytes) () 10/10/2018 postreply 22:30:26

加跟帖:

  • 笔名:      密码: 保持登录状态一个月,直到我退出登录。
  • 标题:
  • 内容(可选项): [所见即所得|预览模式] [HTML源代码] [如何上传图片] [怎样发视频] [如何贴音乐]
回到顶部