中新網(wǎng)10月12日電教科書中張衡的地動(dòng)儀近日成為輿論焦點(diǎn)。

一、據(jù)報(bào)道，2017年投入使用的初中歷史統(tǒng)一教材七年級(jí)第一冊(cè)刪除了關(guān)于張衡地動(dòng)儀的內(nèi)容。隨后，PEP否認(rèn)了這一消息，稱教科書中對(duì)地震儀有專門介紹。這引起了網(wǎng)友對(duì)地震儀的討論。

那么，歷史上真的有地動(dòng)儀嗎？地震儀復(fù)原的故事是怎樣的？

歷史數(shù)據(jù)中的地震儀

首先，歷史上有關(guān)于地動(dòng)儀的記載，這樣的記載在很多史書上都可以找到。

2006年，中國(guó)科學(xué)院教授馮瑞等人在《地震儀史料與模型研究》一文中收集了與地震儀相關(guān)的歷史資料。

教科書中的張衡形象。

據(jù)張文統(tǒng)計(jì)，從東漢末年到南北朝，完成了《后》，東漢史書13部。其中，與地動(dòng)儀有關(guān)且至今可見的史料有司馬彪的《續(xù)韓曙》、袁弘的《后漢紀(jì)》、葉凡的《后韓曙》。

在這些史料中，關(guān)于地震動(dòng)儀形狀的記載大致相同。

三本都記載地動(dòng)儀是“直徑八尺”，類似于“酒敬”。東漢時(shí)，一尺約24厘米。根據(jù)這個(gè)計(jì)算，地震儀的直徑接近2米。

漢代出土的酒像。圖片來源:“地震動(dòng)恢復(fù)模型建模設(shè)計(jì)”截圖

關(guān)于地動(dòng)儀“封面”的記載，三種史料基本相同。有的說“蓋隆起”，有的說“蓋凸起”，“蓋穹頂”?？傊斏w要抬高。

同時(shí)，書中記載地動(dòng)儀“外有首名八龍的銅丸”，“下有承載它的蛤蟆”。就是我們經(jīng)?？吹降貏?dòng)儀外面有八條龍，每條龍的下面都有一只蛤蟆。

至于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，三本書都說“瓶里全是柱子，留出八條路，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火”。這里很清楚，地動(dòng)儀里有一個(gè)“獨(dú)柱”，里面的器官被“八路并行”觸動(dòng)，反饋地震方位。

關(guān)于地震儀出現(xiàn)的猜測(cè)

由于史料中記載的文字比較簡(jiǎn)練，而且至今沒有地震儀的圖片存在，給后世的復(fù)原工作帶來很大的困難。

為此，對(duì)于復(fù)原的地震儀不乏爭(zhēng)議。

據(jù)王振鐸考證，近代最早復(fù)原的地震儀是日本服部哲13號(hào)。據(jù)記載，他在1875年恢復(fù)了地震儀的形狀。

圖片來源:王振鐸“張衡候風(fēng)地震儀復(fù)原研究”截圖

服部哲13號(hào)把地動(dòng)儀設(shè)計(jì)得像個(gè)桶，豎刻龍頭和蛤蟆基本符合了今天人們對(duì)地動(dòng)儀的認(rèn)知。

此后，英國(guó)地震學(xué)家米倫也試圖修復(fù)地震儀。在1883年出版的《地震和其他地震》一書中，他包括了他的地震儀復(fù)原方案。在他的設(shè)計(jì)中，采用了鐘擺法，鐘擺突出到儀器體的外端。

圖片來源:王振鐸“張衡候風(fēng)地震儀復(fù)原研究”截圖

然而，中國(guó)現(xiàn)代地動(dòng)儀的修復(fù)始于建筑師呂彥直1917年出版的設(shè)計(jì)圖。從圖式上看，修復(fù)后的地動(dòng)儀與米倫修復(fù)后的風(fēng)格基本相同，只是補(bǔ)充了其藝術(shù)裝飾和部分結(jié)構(gòu)。

圖片來源:王振鐸“張衡候風(fēng)地震儀復(fù)原研究”截圖

到1936年，考古學(xué)家王振鐸已經(jīng)修復(fù)了地動(dòng)儀。修復(fù)者的外形看起來更像一個(gè)瓶子。瓶子外面沒有龍，只有一個(gè)水龍頭。甚至在外觀上，與十幾年后王振鐸重新設(shè)計(jì)修復(fù)的地動(dòng)儀也大不相同。

圖片來源:王振鐸“張衡候風(fēng)地震儀復(fù)原研究”截圖

王振鐸本人在隨后的文章中否認(rèn)了這個(gè)版本的地動(dòng)儀，稱這是“初步嘗試”，存在“嚴(yán)重錯(cuò)誤”?！爸饕怯捎诿讉悢[的推論和對(duì)倒立擺的認(rèn)識(shí)不足，所以恢復(fù)為復(fù)擺”。

圖片來源:王振鐸“張衡候風(fēng)地震儀復(fù)原研究”截圖

1937年，日本地震學(xué)家杉川李尊試圖復(fù)制地震儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并用“現(xiàn)代無向倒立擺”的原理解釋地震測(cè)量的原因。

兩年后，日本地震學(xué)家明恒Imamura對(duì)近代修復(fù)的地震儀進(jìn)行了分析，并在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步設(shè)計(jì)。

圖片來源:王振鐸“張衡候風(fēng)地震儀復(fù)原研究”截圖

而日本專家設(shè)計(jì)的兩臺(tái)地震儀，主要是探索內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外觀并不是嚴(yán)格按照歷史記載制作的。特別是這個(gè)村子的明恒的設(shè)計(jì)，基本上沒有普通人想象中的地動(dòng)儀的樣子。

1951年，王振鐸基本推翻了1936年恢復(fù)的地動(dòng)儀，重新設(shè)計(jì)了新版本。這項(xiàng)修復(fù)工作后來被收入教科書，成為大多數(shù)人記憶中地動(dòng)儀的樣子。

圖片來源:王振鐸“張衡候風(fēng)地震儀復(fù)原研究”截圖

探索從未停止

王振鐸在1951年修復(fù)的地動(dòng)儀采用了“直立桿”原理。但這次復(fù)蘇并不完美。

據(jù)華西報(bào)報(bào)道，王振鐸雖然根據(jù)古籍復(fù)原了地動(dòng)儀的模型，但由于模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理，他龍口里的銅球吐不出來，無法探測(cè)到地震。

此后，專家們一直沒有停止對(duì)地震儀復(fù)原的探索。

圖片來源:“地震儀史料及模型研究”截圖

自由桿模型是由物理學(xué)家李志超于1994年提出的。王琨借用了現(xiàn)代地震儀的垂直擺結(jié)構(gòu)，設(shè)置了四個(gè)重?cái)[，然后通過一系列裝置觸發(fā)垂直桿下落。