百度貼吧張衡吧
　　
　　不做‖哪來的愛
　　
　　迄今對張衡地動儀的教學僅限于范曄《后漢書·張衡傳》中的196個字，并按照王振鐸先生（1912年—1992年）1951年的復原模型（簡稱傳統模型）及其觀點進行著惟一性的解釋，這種狀況已經持續了半個多世紀。隨著研究工作的深入和國際交流的擴大，限于當時條件所制作的模型已經顯現出不足，這種近于僵化、過時的教學內容和觀點日漸顯現出它的片面性和失誤，負面的社會影響已經出現。如何及時更新教學知識，把更為嚴謹和科學的內容、觀點引入課堂，正確地宣傳地震常識，讓我們的后代正確理解地動儀的知識，已經提到日程上。
　　
　　張衡地動儀是人類歷史上的第一架地震儀器，發明于公元132年，失傳的時間不超過公元418年。萬幸的是，史料對地動儀有過明確記載，使張衡利用慣性測震的思想和某些設計技術得以流傳。今天公眾所看到的地動儀，都是后人設計的復原模型，用以表達研究者對原物的某種理解和逼近，它會隨著資料的豐富和研究的深化而改變。建國初期提出的傳統模型——一個啤酒桶狀的樽體、八條倒立的飛龍、四面環繞蟾蜍的造型，在宣傳中國文化和開展國際交流方面起過積極的作用，還被大量做成工藝美術品，但是從嚴格的地震學上講，它卻是不能成立的。因為地動儀是地震學的一種專業儀器——驗震器，復原設計并不具有完全的自由創作性。復原模型需要也必須同時具備兩種基本功能：對非地震的干擾振動不反應，只對地震引起的特殊地面運動才有穩定的反應。也就是說，它在宏觀上需要具備自動地區分出地震和非地震的能力，否則“復原文物”所蘊含的科學價值和社會影響就會喪失，甚至起到負面作用。恰恰在這個關鍵之點，包括中國歷史博物館的原件在內的無數地動儀傳統模型，沒有一件具有驗震器的功能，都是只能觀看不能工作的擺設。把地動儀復原成了報警器而不是驗震器，成了傳統模型的致命性錯誤。對這個尷尬的現實，幾十年的課堂教學如何給圓的場，可能沒人說得清。
　　
　　其實，學術界很早就發現了傳統模型的原理性錯誤以及其它的偏謬。王振鐸先生對傳統模型的解釋文章遲至1963年才發表。很快，即從1969年以后，中國、日本、美國、荷蘭和奧地利等國的學術界便發表了一系列的嚴肅批評文章，其中還包括國內外著名的科學院院士傅承儀、李善邦、（英）李約瑟、（美）博爾特等人的批評與否定。為此，國內外學術界一直在試圖用新的原理、結構與造型替代它，迄今共提出了8個替代模型試圖解決矛盾，只是這些研究依然處于概念模型階段，公眾未予注意。最近，在中國地震臺網中心和河南博物院的努力下，經過2002～2005年的持續研究，終于建立了新的地動儀復原模型，第一次實現了驗震的功能，重現了對隴西歷史地震的反應，取得了從概念模型到科學模型轉變的關鍵性突破，這個模型在2005年4月已經通過了專家鑒定和國家驗收，并在河南博物館和北京海淀安全教育館正式對外展出。看來，教育工作者有必要了解近幾十年間科學研究的新進展，更新教學的內容和觀點，從一個更高的層面上闡述地動儀的科學問題。
　　
　　本文從背景情況、需要更新的內容和輔助材料三方面做了簡要介紹，并附有一份基本知識問卷。感興趣的讀者可以閱讀文后所附的專業論文。
　　
　　1．背景情況
　　
　　1.1失傳的儀器只能用復原模型表征，模型是不斷改進的，教學內容也要隨之更新。
　　
　　為了重現失傳的儀器，人們只能根據古書記載用復原模型來表征，模型僅僅是對原創的一個理解和逼近，絕非真物。研究者不同，復原模型的原理、結構和外型也就不同，不存在千古不變的極終結論和惟一不二的模型。此外，隨著研究的不斷深入和前進，復原模型也在不斷的改進，王振鐸先生自己就有過原理相反的兩種模型（1936年和1951年的模型），新的模型會更加合理、科學和貼近歷史，以淘汰那些相形見絀的早期成果。人們正是在這個不斷深化的過程中追索著歷史的原貌，揭示著古典文化的無窮魅力。在張衡地動儀的復原研究上，歷史上曾經有過各種模型，如1875年服部一三（日本），1883年Milne（英國），1917年呂彥直，1936年王振鐸，1937年萩原尊禮和今村明恒（日本），1951年王振鐸，1978年Bolt（美國），1980年李善邦，1983年Sleeswyk（荷蘭），1991年王湔，1994年李志超，1998年梁紹軍、張玉峰，1999年黃浩華，2004年杜希賢等模型。我們于2005年所完成的新模型，第一次實現了驗震功能,是百年來復原研究的重大跨越。
　　
　　用變化的發展的觀點來認識地動儀的復原研究，才更符合實際。當模型出現了重大變化時，教學內容和觀點也應隨之更新。
　　
　　1.2王振鐸的模型是早期研究結果，存在嚴重失誤和負面影響。
　　
　　目前中小學課本采用的模型是王振鐸39歲時設計的（圖1），這個模型盡管極其流行并在科普讀物中大量介紹，但是歷史學、考古學和地震學的嚴肅學術論文中卻從沒有一篇正面引用它，專業人員只是把它視為一個概念性的藝術造型，始終沒有從嚴格的科學意義上把它作為地震儀器來接受和肯定過。對這個模型存在的問題，應有一個基本的了解：
　　
　　(a)
　　
　　(b)【圖1王振鐸1951年設計的復原模型（即目前最流行的傳統模型）,a.外部造型；b.內部結構。
　　
　　1．工作原理錯誤。
　　
　　傳統模型把一根細細的直立桿簡單地豎立在中央，錯誤地稱之為“無定向倒立擺”，試圖根據它的傾倒來測震并確定地震方向，這無異于倒立啤酒瓶的報警器。其實，這個原理并不是王振鐸首創的，本是日本人萩原尊禮（T.Hagihara,1908年-1999年）和今村明恒（A.Imamura,1870年-1947年）于1937年提出、又被他們自己的實踐所否定過的東西。直立桿結構在物理上屬于不穩定平衡，結構上沒有能產生恢復力矩的彈簧等結構，因此與穩定平衡的懸垂擺和倒立擺完全不同。直立桿傾倒方向的隨機性、運動行為的不可重復性、對波動作用的低靈敏反應等等物理屬性，決定了它只能做報警器，不能做驗震器。這是地震學的理論計算、實際觀測、實驗室試驗早就給出過的明確的、不容質疑的結論。正是因為存在這一致命性的錯誤，導致該模型的結構、反應都不能符合史料記載。僅以靈敏度為例，直立桿必須越細越高才會越靈敏，也就是它的（高度/直徑）比值必須很大，這就背離了史料“都柱”一詞粗大敦厚的原始含義。嚴格的試驗表明，當高徑比提高到50以上時，直立桿基本上無法豎立。傳統模型的高徑比為40：1，不僅極難豎立，其靈敏度比人的感覺還要低。欲達到史料所述的對隴西地震的“一龍機發，而地不覺動”的靈敏度，直立桿的高徑比至少要達到1225：1，相當于傳統模型中2米多高的細棍，其直徑必須細到1.5毫米，這顯然不具有物理的可行性。事實上，在全國各地的無以計數的傳統模型里，直立桿從來都是個不能豎立的擺設，外殼也是個擺設。這種早被實踐否定過的工作原理已在課本里被空談了半個多世紀，不應該再繼續誤導學生。
　　
　　2．啤酒桶狀的外部基形不合理。
　　
　　它的原型是漢代的圓壺，不符合史料“形似酒樽，其蓋穹隆”（西晉司馬彪《續漢書》）的特征，外形的失誤是由于工作原理的失誤而引起。此外，它的大腹小足、頭重腳輕的力學結構和質量分配，使質心過大地超過了臨界穩定點的高度（底邊長度的1/2），導致樽體嚴重不穩定，維系不了史書“地動搖樽”、“如有地動，樽則振”的反應。
　　
　　3．個別造型不符造合中國文化傳統，功能作用和藝術造型不統一。
　　
　　龍是中華民族的圖騰，不過它的造型在歷史上是逐漸演化的，秦漢時代的立雕龍都極其原始、簡單和古樸，與目前這種明清時代的華麗飛龍相去甚遠。從功能上看，立雕龍身屬蛇足，全龍呈“倒栽蔥”狀，更與中國青銅器中對龍的處理傳統相悖，均不符合史料“外有八方兆，龍首銜銅丸”（東晉袁宏《后漢紀》）的記述。蟾蜍的處理是最大的失誤，西晉司馬彪《續漢書》明確寫清了蟾蜍是樽體的器足——“下有蟾蜍承之”。而現在這種圓圈離散狀的、頭朝內背朝外的蟾蜍擺設，既不符合史料，又與功能脫節。事實上，這種設計的原創者也不是王振鐸，而是日本人服部一三(IchisabuFukube,1851年-1929年)。是服部一三留學美國8年后，在1875年歸國之際設計的；而服部一三的設計又可能受到1668年法國凡爾賽宮里舉世著名的拉托娜(Latona)噴泉對蟾蜍設計的影響，那是一種巴羅克風格，36只蟾蜍以完全同樣的方式擺放了三層圓圈。于是傳統模型中出現了中國-西方文化、漢代-明清文化的混合風格，作為一個漢代儀器的特定復原件，顯然不妥。
　　
　　前人的研究工作并不需要苛求，因為失誤與偏謬的出現存在歷史原因。比如史料有“形似酒樽”的要求，漢代酒樽的基型是什么樣？那是根據1963年出土的器物上的銘文才最后定論的（圖1-2是兩件典型的漢代酒樽），而傳統模型誤選的形似圓壺的基型在那時已流傳12年，面對二種基本造型的巨大差異，模型確實很難改了。此外，復原研究只做過古文考證，但缺乏地震學專業知識，又始終沒有進行嚴格地科學試驗，導致原理錯誤不能被及時發現等等的教訓，都是后續的研究需要避免的。
　　
　　漢代的鎏金山紋獸足酒樽（臺北）
　　
　　遺憾的是，教學工作不了解這些背景情況，僵化地把傳統模型作為惟一的、終極的結論，長期向學生和社會進行莫名的宣傳，進一步造成了負面的社會影響。
　　
　　地震緊張時，許多人不知道觀察吊燈的晃動，卻試圖用倒立的啤酒瓶來檢驗地震的發生，誤以為這是張衡地動儀的成功經驗。殊不知，這是一種非常愚蠢而無效的做法。因為倒立的啤酒瓶不僅不能區別地震還是非地震引起的地面運動，反而對各種人為的干擾（比如車行人走、爆炸碎石）有著更靈敏的反應，對地震的反應又總是比人的感覺要遲鈍！國內外還有相當多的人，被不加區別地介紹傳統模型與地動儀歷史原件所搞混，以為王振鐸模型的問題就是張衡地動儀歷史原件的錯誤，于是直接質疑張衡地動儀的科學性和歷史作用；也有人認為史料的記載不一定可靠，地動儀的失傳是因為它不科學，所以無法給后人以科學靈感，使其模仿或改進；個別外國人還斷言地動儀更多地象征著中國人的想往而不是現實等等，類似的觀點已經屢屢見諸于國外文章中。欲糾正這些混亂的看法，幾乎只有一種辦法，就是拿出更加符合史料的、科學的新模型，及時更新教學的內容和觀點。
　　
　　1.3新的復原模型已經建立，通過了國家鑒定。
　　
　　在中國地震局和國家文物局的支持下，受河南博物院的委托，2004年7月中國地震臺網中心承擔了張衡地動儀科學復原的任務，在2002年以來的理論研究基礎上，組織了由地震學家、歷史學家、考古學家、自動化學家和美術家等8個單位參加的研究小組，遵循“原理正確，結構合理，設計有據，逼近歷史”的原則，同時從史學和地震學兩個方面開展工作。作為一個國家性的任務，其技術力量和研究水平的投入都是前所不能比的。
　　
　　在史料上，已經從《后漢書》的196個字擴展到238個字，為新模型的建立提供了重要基礎，明確了地動儀的內部結構由柱、關、道、機、丸五部分組成。在地震學上，對138年隴西地震、靈臺地基、工作原理、歷史地震和現代地震做了大量的基礎研究，在實驗室的振動臺上進行了一系列的嚴格試驗。在外部設計上，參照了大量的漢代實物，得到了新的外型（圖3）。新模型的特點是：
　　
　　1．工作原理是懸垂擺。把傳統模型中簡單直立的細桿，改成懸掛著的粗重的“都柱”。
　　
　　2．內部結構嚴格地按照史料記載，由柱、關、道、機、丸五部分組成。其中“關”是位于在都柱下部由都柱控制的一個小銅球，它置放在一個微微高起來的小臺上。
　　
　　3．外部設計更加符合史料記載和漢代特征，儀器的基型像漢代的桶狀酒樽，八個龍首，蟾蜍是樽體的面外背內的器足。
　　
　　4．關鍵性的進展在于新模型具有驗震器的功能，可以對地震實現合理的反應，又有很強的抗干擾能力。
　　
　　地動儀的工作過程如下（圖4）：非地震源的波動過程是地面垂直顫動為主，因垂直作用力與都柱的重力方向一致，都柱便幾乎無水平向擺動，小關的銅球不會出來，實現了穩定和強抗干擾功能。而地震波是以地面水平向振動為主的，即便僅僅是極其微量的運動，因為大質量的都柱會由于慣性而保持靜止，樽體卻會隨著地面的運動而振動（出現史書的“地動搖樽”），二者間便發生了相對的側向位移（即史料的“都柱傍行”），于是僅有的一個小關銅球得以脫出，撞擊龍機，完成測震，并出現“一龍發機，而七首不動”的現象。
　　
　　研究中利用了河北唐山、云南瀘西、越南孟藝發生的四次真實地震進行了檢驗，新模型的原大框架結構對這些地震均出現了穩定的、合理的驗震反應，銅丸亦掉落在地震射線的方位上，重復性很好，史料記載的隴西現象得到重現。還對非地震源的振動，連續進行了７天168小時強干擾試驗，達到人員可以感覺到的水平，均沒有誤觸發，試驗成功。
　　
　　圖3新的復原模型的外型
　　
　　圖4新模型的內部結構
　　
　　2．需要更新的內容
　　
　　2.1地動儀的工作原理是懸垂擺，科學的驗震方法是觀察吊燈的晃動，而不是倒置啤酒瓶。
　　
　　地面的振動分為地震波動和非地震波動兩大類，性質與特征完全不同。
　　
　　地震是巖石的剪切性錯動——斷層兩側的巖體呈反方向剪切位錯，所以地震波的橫波能量為主，使地面的運動以水平向的擺動和搖晃為主，即史料中的“地搖京師”（《后漢書》）、“地動搖樽”（《后漢紀》）現象。而非地震的震源，比如人走車行、人工爆破、山體滑坡、礦山塌陷或氣象變化等，都是簡單的膨脹性力源——爆炸是典型，它們激發的波動能量以縱波為主，造成地面的運動以上下顛動和顫抖為主，不產生或僅有微弱的水平向分量。
　　
　　張衡地動儀的的工作原理是懸垂擺，粗大沉重的“都柱”被懸掛在中央，它只對水平運動有反應，不怕垂直運動的干擾。因此在宏觀上便表現出能夠自動地區別地震與非地震的物理屬性，也就是說，一旦都柱晃動搖擺了（繼而觸發龍首吐丸），地震肯定發生了。這就是驗震器的原理、驗震技術的核心和張衡的貢獻。日常生活中的吊燈就是一種天然驗震器，觀察吊燈的晃動是十分科學、簡便、可靠的驗震辦法，不僅普通百姓，各國的地震學家也都是這么做的。諺語“地震沒地震，抬頭看吊燈”，講的就是這個道理。張衡地動儀是于19世紀末才逐漸被國際上認識的，為此于1880年左右專門提出一個新的英文單詞Seismoscope（驗震器）。
　　
　　還有一種裝置，屬于“凡有地動，就能反應”的、非常容易實現的裝置。比如：把4個雞蛋摞在一堆；啤酒瓶子倒立起來等等。它們僅僅是為了檢測出地面的振動，但不能自動地區別震源的性質，被統稱為報警器（Alarm）。這類裝置從來不具有地震科學上的地位和應用價值，不可向群眾推廣。在研究和介紹張衡地動儀時，切不可把驗震器與報警器混為一談，否則就會陷入誤區，曲解了張衡的科學貢獻和歷史作用。
　　
　　2.2地動儀的科學思想來自于對天然驗震器——懸掛物運動的模仿，不是宮殿里“獨柱”的傾倒。
　　
　　懸掛物，在測震學里就是天然驗震器。它并不是現代社會的獨創產物。人類自從有了繩子，懸掛物便應運而生，一種早在遠古時期就已經存在的物理結構，比如各種吊桶、吊籃、吊燈、吊繩和秋千，甚至樹上掛的蘋果、藤條上的葫蘆等都是久遠的懸掛物。在漢代，實體多樣的懸掛物已經廣泛而緊密地存在于日常生活中。比如奏樂用的特鐘、鑮、鐸、編磬和編鐘，工具中的懸垂、吊錘、紡線錘和吊桶，宮室和幄帳中的羽葆、流蘇、方勝、穿璧等種種的垂飾璧翣，庖廚中的吊籃、吊肉和樓闕懸掛的鮮魚，還有用青絲和麻繩貫穿吊起來的銅錢等等，舉不勝舉。著名的漢代人形吊燈和提鏈吊壺等更是天然驗震器的千年精品，無論對漢代還是今日的地震都會有同樣靈敏的反應。懸掛結構具有下述3個獨特而優良的宏觀屬性：
　　
　　1.能自動地檢測出地震引起的地面（水平）振動，抗干擾性能好；
　　
　　2.比人靈敏，人對地震烈度Ⅳ度以上才能有感，而懸掛物卻在烈度低至Ⅲ度，甚至Ⅱ度時就會出現搖晃反應；
　　
　　3.懸掛物一旦晃動起來，會像秋千般地持續很長時間，遠遠超過地震波的短暫瞬間，運動狀態極易被人們發現。
　　
　　于是：“地震發生——懸掛物搖晃”二者間大量的、反復出現的穩定性對應關系，極容易被廣大群眾察覺，更因地震的心理恐懼而留下深刻印象。震后的群眾往往講不清楚地震的過程，但無一人會忽視懸掛物的擺動，更不會忘掉地震時的搖晃和乘船般的眩暈。這就為地動儀的誕生提供了堅實的物質基礎。
　　
　　傳統模型的設計中，把“都柱”用諧音“獨柱”替代，偷換了概念，繼而認為宮殿和墓室里柱子的傾倒會產生科學思想，這是不具說服力的。中國古代建筑的柱子靠隼卯結構連接，地震時的“墻倒屋不塌”現象普遍存在，除非整體落架，否則柱子的單獨傾倒很難發生；地下墓穴、洞室、隧道又都是地震波極難破壞的結構。更重要的是，如若宮室和民房中木架結構的立柱出現傾倒，其地震烈度至少要在Ⅷ以上（若為震中烈度），震級要達到6.5級以上，這又與張衡時代的京師地區從沒有發生過破壞性強震的歷史矛盾。一些課本按這種觀點進行宣傳，得不到地震學的支持。
　　
　　2.3地動儀的主要功能是檢驗地震的發生，它不能確定震中，地動儀對方位的反應不宜太強調。
　　
　　古今中外的所有驗震器，畢竟是測震技術上的原始儀器，對它的作用要有科學的認識，其功能僅僅是驗證地震的發生，不能夠確定震中的位置；即便能大體推斷出地震波傳來的方位，也不會很準確。在介紹地動儀時，對于它的方位反應功能不宜太強調，不能講過頭話，國內、國外的地震學者已經做過多年多次的批評與更正。
　　
　　問題出自范曄《后漢書》的一句“尋其方面，乃知震之所在”。但在更早期的史料中，比如袁宏的《后漢紀》和司馬彪的《續漢書》中，對這一點就講得相當含混。含糊是對的，說明張衡地動儀真正工作過；講得太清楚了，反倒不科學了。地震是自然界中惟一的一種剪切性力源，所以地震波的初始振動會同時出現背離震中和指向震中的空間分布，因此古文的“方面”可理解成由相差180o的正負兩個方向（比如東-西，或者北東-南西）構成的具有方位性質的平面。簡單說來，對東邊發生的地震，在東、西兩個方向上的其中任何一個銅丸的掉落，都是對的。事實上，地震波的偏振面還會不斷的變化，所以任何驗震器（包括現代的驗震器），其反應方向只要能夠大體地平行于地震射線（比如在±45o范圍內）就已經非常好了，驗震器畢竟代替不了地震儀的功能。
　　
　　確定震中的任務，只能靠地震臺網技術加以解決，更不是驗震器能做到的。這里，涉及到較復雜的地震學觀測和理論問題，此不贅述。
　　
　　2.4隴西地震是公元134年12月13日的事件，不是138年的地震。
　　
　　教科書中長期把公元138年2月28日的金城—隴西地震視為地動儀的測震實例進行介紹，這已被近年的學術研究否定。因史料中已經明確記載了這次地震在洛陽（京師）地區是有感的——“京師及金城（今甘肅省允吾縣）、隴西地震，二郡二岸崩、地陷”（《后漢書·順帝紀》、《后漢書·順帝紀》），“京都、金城、隴西地震，裂城廓，室屋壞，壓殺人”（《后漢書·五行志》），這與《后漢書》的同一作者在《后漢書·張衡傳》中所述：“地不覺動，京師學者咸怪其無征”矛盾。近已查明，公元138年地震的震中在蘭州西北的湟水、黃河交匯地區（36o.1N，103o.2E），不是地動儀所對應的震例。
　　
　　新的研究表明，這次隴西地震是漢順帝陽嘉三年十一月壬寅（公元134年12月13日）的地震事件，震中位于天水一帶，在洛陽地區的烈度約III+～IV，震中距600km，震級M≈7.0。這次地震是張衡一生的轉折點，晚年出現的悲劇。他在公元137年對隴西地震表述的復雜心情“時天下漸弊，郁郁不得志，……我所思兮在漢陽（現在的天水，為隴西），欲往從之隴坂（即隴山）長，側身西望涕沾裳……，路遠莫致倚踟躕，何為懷憂心煩紆”（《四愁詩》），也是個旁證。這個結論的得出是根據范曄對隴西地震的描寫、多種史料揭示的歷史背景、張衡年譜和詩文、歷史地震對比、烈度衰減等多方面研究做出的。
　　
　　張衡地動儀被疑真實性 專家復原神器揭秘(組圖)

中國網 2006-12-13　　

http://www.china.com.cn/tech/txt/2006-12/13/content_7499426.htm

地震學家馮銳和公元1951年，考古學家王振鐸復原并制造的“張衡地動儀”模型。

　　一、驚世駭俗
　　
　　在中國歷史博物館，擺放著一件，古代的神秘儀器“地動儀”。傳說有一天，趴在儀器上的八條巨龍，突然受到大地的振動，龍口內所含銅丸，突然掉落。數日后快馬來報，龍頭所指方向，天崩地裂。然而，這個流傳了1800年的神奇傳說，卻遭到現代科技界的質疑。
　　
　　公元138年，隴西大地。一騎快馬在路上飛奔。突然，天空電閃雷鳴，大地劇烈震顫，緊接著房倒屋塌傷者慘嚎，死者尸橫遍地，悲慟天地。
　　
　　張衡緩步走向地動儀，儀中有異響，片刻一珠從龍嘴出，下墜入蛙口。張衡驚覺，蠟燭微跳，茶水不動，旁觀眾人互相對望。張衡從蛙口中取出龍珠，眉頭緊皺。
　　
　　馬上人汗流浹背，身背公文疾馳而過，直奔都城洛陽。
　　
　　這是世界上第一部架設在世界各地，可進行臺網觀測的地震儀器。它是由現代地震學之父，英國人米爾恩于公元1894年制造的。
　　
　　但是這部制造于中國東漢時期，公元132年，人類歷史上最早，可以感應地震的儀器。竟不可思議的比世界同類技術提前了1700多年。創造這一科學奇跡的人，是中國天才的科學家張衡。
　　
　　然而歷史也有遺憾。自從公元132年張衡造出了地動儀，僅在公元138年記錄了一次隴西地震后，“地動儀”就仿佛一陣煙塵般，消失在歷史的深壑。據史學家推算在西晉末年。不知什么原因“地動儀”徹底消失無蹤了。
　　
　　對地動儀存在的記錄僅見于西晉文人范曄所著《后漢書，張衡傳》中，張衡地動儀成為千古不解的迷團。
　　
　　公元1951年，考古學家王振鐸歷經數年，考證研究終于復原并制造的“張衡地動儀”模型，為我們提供了一個直面中國古代科技文明的窗口。在教育、科技、文化領域里，張衡的輝煌就等同于中國的輝煌，沖擊著每一個人，也震撼了世界。于是數以億計的中國人，便毫不猶豫的把這一模型認定為1800年前張衡親手制造的。
　　
　　地震學家馮銳從事地震研究四十年，在他的書架上，有一本書《張衡科學與宗教》，是奧地利學者雷利伯所寫。書中驚世駭俗的言論，令中國人根本無法接受。
　　
　　馮銳：這個人的觀點就是說比較尖銳了，他忽然談到這個問題，就是說張衡這個地動儀，中國人把它視為國寶、視為國粹，說在中國的歷史博物館還有這個東西，可是它是不科學的。
　　
　　馮銳：我的眼睛就說怎么回事，說是不科學的，說這個儀器是不能科學的工作，而且它失傳，是因為它不科學，所以它失傳，再進一步說，因此它失傳了，所以張衡地動儀也沒給后人任何啟發、思想作用什么都沒有，因此后來意大利、法國，這個后來發展的地動儀器跟張衡無關系，因此在歷史上有張衡沒張衡，歷史是一樣的，時光流轉，1800年轉瞬即逝。歷年來在河南地區的遺跡發掘中，也從未找到張衡地動儀的蛛絲馬跡，甚至連支言片語的信息也沒有。
　　
　　馮銳：而且還談到，就是說這個中國人把這個張衡看成國粹，完完全全是一種民族的想往，不是一種完美的現實。這句話我覺得真是很讓我嚇一跳，因為他的觀點太尖銳、太犀利了，我們知道，張衡地動儀的的確確鼓舞教育了幾代中國人，在中國人心里，他的科學性，和真實存在性都是不容置疑的。但是這來自國外無情的質疑竟然有理有據，言之咄咄。令人一時竟不知如何應對。這對每一個中國人來說，都仿佛是一個難以接受和容忍的侮辱。
　　
　　因為科學是沒有國界的，但是做出科學成就的人是有國界的，為這個科學成果引以為自豪的民族是有國界的。
　　
　　“自豪”這種情感，對于從事地震研究四十年的地震學家馮銳來說，仿佛來得更加強烈。這不是對馮銳一個人的挑戰，而是對中國學術界提出的挑戰。馮銳，將怎樣解開這流傳了1800年的地動儀傳說之迷。
　　
　　《防災博覽》雜志編輯武玉霞，在修訂馮銳寫的地震科普文章“地震沒地震抬頭看吊燈”，馮銳為了加強文章的分量，在文章中加進了一段，張衡地動儀是世界上最早驗震器的內容。
　　
　　我想最早的驗震器是張衡，所以我們寫第一個地震諺語的要提到張衡才比較合理。
　　
　　當武玉霞看到這里時，發現張衡地動儀的工作原理，和馮銳文章里論述的地震理完全相反。
　　
　　武玉霞：最后一段結尾的時候，就寫到了張衡地動儀作為驗震器最早的一個儀器，但那時候還沒有提到張衡地動儀，就覺得那個波是不對的，如果說按照他那個就是不對，地動儀的內部，是一根直立的棍子，地震來時，靠棍子的隨機傾倒觸發機關吐丸。而吊燈驗震是靠懸掛擺動方式，這兩種運動方式完全不同，到底是怎么回事？問題不搞清，文章不能發表。武玉霞馬上找到馮銳，希望得到滿意的答案。
　　
　　武玉霞：在長期的生活實踐中，地震來了，最簡單的一個方法，就是好多人把啤酒瓶子上放在比較平面的桌面上，或者窗臺上，它作為一個報警器在用，如果說稍微有一點動靜的時候，瓶子就倒了，人們就知道是地震了。
　　
　　馮銳：那么這個辦法是不好的，因為人走路啊，關門啊、車馬一走，咣珰咣了一聲，所以我們不能判斷是地震引起的，還是非地震引起的。
　　
　　倒立的酒瓶和倒立的棍子原理完全一樣，由于這種方法無法區分振動波，因此現代地震儀器根本不會采用。
　　
　　“中有都柱”這是范曄在后漢書中對張衡地動儀內部最重要結構的描述。為什么地動儀的內部會是一個完全錯誤的原理，馮銳無法理解。
　　
　　馮銳：可是我們把地動儀找了材料以后，一看，哎喲。結果傳統模型，就是大家都習慣這個模型，它里面是一個棍，就這么托著，恰恰是我們說不要做那個，像啤酒瓶不能這么放，是這個東西。
　　
　　后漢書對地動儀檢驗地震的描述，是這樣寫的。“尋其方面乃知震之所在。”也就是說，龍頭吐丸后，可以按照龍頭方向確定地震從何而來。很顯然，“張衡地動儀”完全能夠精確的發現來自任何方向的地震。地動儀能夠這樣準確，這絕不是隨便亂倒的酒瓶子可以做到的。
　　
　　馮銳：這個就有點，這個矛盾就暴露出來了。這個就帶來了一個原理的問題。
　　
　　于是馮銳根據后漢書中，唯一的定量條件“圓徑八尺”做了一個計算。希望算出矛盾的癥結到底是什么？
　　
　　馮銳：那么仔細看的時候，我就要必須從物理上來分析它，首先一看，這八個蟾蜍是分開的，好，沒關系我可以把它剝開，這個龍的位置不過是的同亂軌跡，落點的位置而已，沒關系把它拿開，龍沒關系，龍在我的眼睛里頭，它就是個質量，那么這個外殼一個柱子這兩個是分開沒關系的，把這個東西再分開兩半，這是個外殼，因為它沒關系嘛，這是個柱子，把這個殼去掉它，這樣就是它了，把這個東西我做個計算，算一算它。
　　
　　馮銳：按照梁思誠先生他寫中國建筑史里頭，他專考證了漢朝的柱子，高度和這個比，一般三點幾到五點幾，是矮胖矮胖的，這么墩墩實實的，是這樣的柱子。
　　
　　那么這個粗壯的都柱，帶來的直接結果，就是地動儀無法達到靈敏的要求的。
　　
　　這個柱子得細，越細越好，越細越高，這算靈敏，你弄那么大的，它拎不動了，越細越細，很細很細，這樣就靈敏了，這樣我們一算，要非常細非常細的，就是高度和直徑之比1225：1才能達到人沒有感覺動，儀器有反應了，什么意思呢？就相當于這個柱子兩米高，這個柱子直徑1.5毫米才行，這個不對。
　　
　　那么這么細的“都柱”根本沒有足夠的能量，觸發巨龍吐丸。甚至可能連自己站穩都無法做到？
　　
　　這時馮銳在一份資料中查到。這一理論的提出最早始于日本人萩原尊禮，他也是根據后漢書張衡傳中的記載，以“地不覺動”為條件，得出了與馮銳相同的結論，果然在實驗中，萩原無論如何也無法讓直徑只有1.5毫米的“都柱”站立起來。于是萩原尊禮只得利用現代技術，設計了用拉簧固定的“都柱”，這個都柱被取名為“倒立棍”。
　　
　　馮銳：比如我們這是一個柱子，如果是這樣放的話，那就是這么托住，這樣的話它會倒，但是這樣倒什么事情都可能倒，你判斷不出是不是地震。張衡的地動儀是個驗震器，就是說只有地震它才動，不是地震它不動，這個儀器的科技價值是非常高的，然而在日本東京大學的實驗室里，即使是這個帶彈簧的倒立擺，經過反復試驗，始終無法達到“地不覺動，而儀器有感”的臨界條件。
　　
　　馮銳認為，如果地動儀真的是倒立擺，那么就只有一個結果，張衡錯了。
　　
　　我們說地震沒地震，抬頭看吊燈，是指這個意思，它應該這樣吊，它說如果有這樣的，它不動了，地震水平晃動應該它晃動起來了，那么這個原理就跟我們所談的這個，地震沒地震，抬頭看吊燈這就矛盾了。
　　
　　馮銳和武玉霞非常清楚“倒立棍”是完全錯誤的。但是要說地動儀錯了，那么在后漢書里，記錄的地動儀發現隴西地震的實例，怎么解釋？懷疑傳統模型，就是質疑被國人奉為神明的地震始祖張衡。兩人感到惶恐和不安。
　　
　　武玉霞：本來這篇文章里頭要談到張衡地動儀，他的原理的問題，就是對地震波的記錄，但是就是因為這塊發生了一點問題，然后就把要寫的東西給刪掉了。
　　
　　馮銳：就是說地震沒地震，抬頭看吊燈。張衡地動儀也是這樣的，可是我們一看，不是這樣的，所以我們也不敢寫這句話了，不談這個問題了。
　　
　　誰也沒想到，一篇科普論文和一條地震諺語，竟引發了一個令人幾乎無法承受的大事件，這是馮銳和武玉霞都無法承受的。
　　
　　馮銳：我作為一個地震學家，那么一直引以為自豪的，是我們張衡是地震儀器的鼻祖，那我覺得是很大的精神上的壓力的。這個起碼我從感情上是很難接受的。
　　
　　無情的事實擺在馮銳的眼前。奧地利學者雷力伯，認為張衡地動儀是完全錯誤的。而馮銳的論證結果恰恰也得出了，張衡地動儀存在原理性錯誤。難道張衡地動儀真的只是我們心中美好愿望嗎？
　　
　　但是為什么張衡地動儀會在世界上，流傳如此之廣，又如此深入人心？(馮銳不敢想象，難道是現代地震理論也有無法解釋的缺陷？)馮銳反復思考后漢書中的句子，并反復作著每一步驟的計算。
　　
　　馮銳根據王振鐸的論文，推算出隴西地震，觸發在京師洛陽的倒立棍傾倒。地震最低烈度應為5度，但是這樣的烈度，會使洛陽地面晃動，人畜驚逃。顯然這樣的結果大大違反了后漢書中的記錄“一龍激發，而地不覺動”。
　　
　　王振鐸設計的都柱并不合理。
　　
　　馮銳突然意識到，自己對張衡地動儀的看法及外界的否定，都是針對流傳最廣的王振鐸模型。那么還有一種新的可能，不是張衡錯了？而是王振鐸錯了？
　　
　　馮銳繼續翻看著王振鐸的論文，突然在論文中出現了一個熟悉的名字。日本地震學專家萩原尊禮，原來王振鐸的“倒立棍”理論是從日本人萩原那里得來的。
　　
　　1937年3月28日，從東京東南的羽田方向發生地震，在萩原尊禮的實驗室里倒立棍突然傾倒，但是令人不解的是“倒立棍”，卻不受控制的倒向了錯誤的的方向，西南。這一結果證明，“倒立棍”根本無法實現“尋其方面，乃知震之所在”。
　　
　　由于王振鐸是考古學家，地震知識有限。因此錯誤的選擇了“倒立棍”作為地動儀的“都柱”。然而正確的“都柱”到底應該是什么樣子？它是怎樣工作的？這一切在《后漢書》中，卻沒有更詳細的描述了。馮銳唯一肯定的是，張衡地動儀是只對應地震的科學儀器。絕不可能是“倒立棍”這樣不穩定的結構。
　　
　　馮銳：我們看那個后漢書有一段講到，“如有地動，尊則振，龍機發，吐丸”，那么這個過程是符合懸垂的工作原理的，是有特征的。
　　
　　地動在先，然后樽振，續而機發，吐丸。這是一套有著先后順序的機械連鎖動作。四者有著一環緊扣一環的聯動因果關系。如果這一推測成立，那“振”字，就是證明“懸垂擺”是張衡地動儀工作原理的證據。
　　
　　馮銳：第二我們后來看看史書，發現那個時候對記載的地震，經常用搖，地面震動就是搖，包括皇帝下詔書上寫的，地搖京師，人已經注意到了地面是搖晃的，還有一個后來我們發現后漢記是這樣記錄的，地動搖樽，它寫的更清楚了，是地動搖樽，這不是寫的很清楚了嗎。
　　
　　如果后漢書沒有寫錯，那么張衡地動儀原理就應該像懸掛的吊燈般晃動。
　　
　　“懸垂擺理論”是現代地震學之父英國人，米爾恩創立的，距今只有100多年。而1800年前，張衡就不可思議的理解并利用了“懸垂擺原理”。這是后人無法想象的，難道張衡是個超人或者神仙。
　　
　　馮銳思索著，張衡是怎樣思考的？
　　
　　生活啟發了科學，于是從這一天開始，自然科學家馮銳，一頭扎進了完全陌生的領域，考古學。開始查證漢代的物質基礎，親身體會是什么東西觸動了，生活在漢朝的張衡，產生了這偉大的靈感。
　　
　　在大量出土的漢代石刻和文物中，馮銳興奮的發現了很多懸掛物。
　　
　　對馮銳來說，這無異于是一次心靈之旅，仿佛自己能夠觸碰到先人的精神世界。那個時代的張衡也許還不能準確的描述地震波的性質和慣性原理。因此在后漢書中，也就沒有詳細描述都柱的運動方式。但古人卻巧妙的用“樽則振，龍機發”這六個字，把地動儀機械聯動的先后順序寫的清清楚楚。
　　
　　馮銳：人都有感了，動搖京師，那么這些懸掛是一定晃動的，所以我們判斷如果是采取懸掛擺這種辦法，是有漢代的物質條件，不會出大格的問題。那么張衡就有可能會受到這個東西的啟發。
　　
　　“張衡地動儀”如果工作過，“懸垂擺”是他唯一正確的選擇。這同時也就說明了，擺在國家歷史博物館中，“張衡地動儀”的確存在著致命的錯誤。原理錯誤必然影響結構，結構的變化必然影響外觀的改變。張衡地動儀到底應該是什么樣子？沒有人知道。但馮銳堅信1800年前，真正的“張衡地動儀”和現在的模型必定有著巨大的不同。
　　
　　武玉霞：如說我們最初發現這個問題，其實心里也挺矛盾，也還是挺有壓力的，首先就是無論我們的工作做的多么的細致，你的計算多么的嚴謹，那么你想推翻掉這個東西的話，那么可能受到的這種社會的阻力是挺大的。
　　
　　雖然懸垂擺原理，得到了肯定的結論，但是要想改變深刻影響了中國人的王振鐸模型談何容易。
　　
　　不但現在的教科書里仍然在沿用著，這個模型。甚至國家級饋贈的禮物也仍然還是這個模型。甚至國家地震局的標志也還在使用這個模型。可以想象對這個模型任何細微的改變都可能引發令人難以預料的結果。這不是一個科學家可以承受的。
　　
　　都柱是什么樣子？怎樣驗震？如何吐丸？等一系列神秘而誘惑的問題，吸引著馮銳欲罷不能。但是由于沒有經費的支持，地動儀研究在一年后被迫停了下來。2003年馮銳在論文中無奈的寫道：
　　
　　馮銳：我們現在還沒有能力對張衡地動儀的懸垂擺的原理的施關發機，牙機巧制，做出更具體的復原，那么就像在我們贊美斷臂的維納斯雕像一樣，寧可去欣賞它的超越時代的缺憾美，而把這個古典文化這個無窮魅力留給后代。我們不要給他加胳膊了。
　　
　　揭開“張衡地動儀”真相之謎。對任何人來說，都具有著無窮魅力。而馮銳最大的缺憾是不懂歷史和考古，面對著充滿誘惑的挑戰，難道他真的只能把這深深地遺憾和無奈留給后人嗎？
　　
　　考古學家王振鐸復原并制造的“張衡地動儀”模型結構圖。
　　
　　考古學家王振鐸復原并制造的“張衡地動儀”模型外形圖。
　　
　　二、理性的思辨
　　
　　地震專家馮銳，無意間發現了一個，自己都不敢相信的事實。
　　
　　張衡地動儀竟然存在著致命的錯誤。從內部到結構，都有可能完全不是中國人所熟悉的樣子。然而質疑這神圣的儀器，卻令馮銳深感不安。
　　
　　1998年5月，在河南鄭州，耗資三個億建成的河南省博物館，正式開館。
　　
　　田凱：原來我們的展覽里面，要展示張衡地動儀，當時最權威的那就是國家博物館陳列的，王振鐸老先生陳列的那個模型。所以當時我們就沒有其他的選擇，就按照那個模型就造了一個木質的模型。
　　
　　于是，王振鐸所作模型，作為1800年前的“張衡地動儀”又擺在了在科技館里，代表中國古代重要的科學成就。然而館長田凱非常清楚這個模型是有問題的。
　　
　　……但是這種情結在我的腦子里一直存在著我這個地動儀不能動，作為博物館是個問題。
　　
　　2003年，李長春視察河南博物館時，停在了不能動的“張衡地動儀”面前疑惑起來，作為中華歷史上如此輝煌的技術為什么只是一個漂亮的外殼。但是當時沒有一個人能夠給出滿意的答案。這件事使田凱暗下決心，一定要親手解開困擾自己的地動儀之迷。
　　
　　田凱：這個事情靠博物院自己做不下來，我們自己的知識結構，自己的能力是有限的，當時商量完以后，就決定在全國范圍內，進行創意招標。
　　
　　終于，2004年田凱利用各種媒體，向外界宣布了自己的愿望，再造地動儀。
　　
　　與此同時在北京有一位科學家，正在為無法破解張衡地動儀之迷而苦惱著。
　　
　　馮銳意識到，雖然推算出王振鐸復原模型存在著原理錯誤。但這并不能證明“張衡地動儀”沒有在科學歷史上起到過重要的作用。《地震和地球的其他運動》是現代地震學最早的專業著作，作者是英國人米爾恩，這本書是每一個搞地震的人都必須研讀的。
　　
　　馮銳：蔑爾他是1883年在寫地震和地球的其他運動當中，第一位寫到張衡地動儀，到了他去世的時候，是1913年，那時候正好出第七版，這是一個很有名的開山之作的地震學，到這個時候是刪得干干凈凈，沒有了，地震學一開始講，蔑爾的地震儀開始了，這個給我思想當中也是很大的刺傷。
　　
　　把張衡的內容從米爾恩的著作中刪掉。原因難道真的如雷利伯所說，“張衡地動儀”是不科學的，在地震學歷史上從沒起到過任何作用。
　　
　　這時侯發生了第二個令馮銳印象深刻的事情，1993年美國地震學者伯爾特在自己的新書中提出張衡地動儀模型工作原理不清。最令人無法接受的是，他附上的一張自己想象的“張衡地動儀”概念圖，同時令人感到滑稽的是，在旁邊還有一個身著農民裝束的人，這就是西方人心目中的張衡。
　　
　　在這些資料中，馮銳受到了很大的傷害，但是書中的論據卻又言之咄咄，令人無從抗辯。這種無奈和沮喪令馮銳倍感煎熬。
　　
　　通過兩年的研究，馮瑞已經收集到近一百年來，世界上十幾個地動儀模型概念圖。可以看出這些概念圖中有“倒立棍”原理，也有“懸垂擺”原理，然而不論哪種，都只是停留在概念的水平上，而只有王振鐸的模型作成了實物，而且影響最大。
　　
　　馮銳：長久以來我們就以為是這樣的模型，特別有些國外人士就以為它就是真實的東西，張衡地動儀就是他了，……就認為是張衡錯了。
　　
　　張衡地動儀所引發的似乎不僅僅是科學問題，還波及到了民族榮譽。1988年中國歷史博物館在日本搞了一個，中國古代科技成果展。張衡地動儀也在參展之列。
　　
　　李先登：影響很大上百萬日本觀眾參觀，為此我們做了一個原大的張衡地動儀模型，銅丸，讓它怎么動它都不下來，實際沒辦法，說個笑話，我們當時給觀眾表演的時候，用棍捅那個丸讓它掉下來，這不行。
　　
　　由于地動儀是一個科學儀器，沒有地震專業知識的人，幾乎無法判斷它的科學價值，只能把它看成是一個，具有中國千年文化傳承的藝術品。但這件事卻在年青的李先登心理畫上了一個大大的問號。這疑問在心里埋藏了很多年。但是在2004年的夏天，當他在網上看到了河南省博物館發出的聲明時，他意識到這也許正是改變的機會。
　　
　　李先登：如果還按著舊的復制，花了若干萬，結果不能用，這不行。所以我馬上就給河南博物院，張文軍院長和田凱院長，給他們兩個人寫了封信。
　　
　　田凱：在信中就談到了他和馮瑞教授正在進行這樣一個研究，說你們如果感興趣，我可以給你們牽線，和馮瑞教授聯系來共同做這件事情。哎呀，我們當時看到這封信也是非常激動、非常感動，好像看到了一束黎明的曙光，就那種感覺。
　　
　　就這樣2004年7月，苦思冥想中的馮銳，突然和這樣一個機會不期而遇。全部研究經費由河南博物館承擔，國家地震局全力支持。
　　
　　馮銳：地動儀復原研究是一個嚴肅的一個科研任務，我們不是做商業玩具，我們的價值就是要用古代的，就是漢代的技術，漢代的工藝，那時候的美術觀點，甚至考慮那時候的神學觀點去理解它，去浮現它。
　　
　　在過去的一百三十年里，“張衡地動儀”不解的謎團，困擾著世界上無數的科學家和學者，他們都無法實現夢想，難道馮銳就能在旦夕之間完成嗎？這是馮銳研究地動儀以來壓力最大的時刻，也是挑戰最大的時刻。
　　
　　馮銳：這才是科學我們這次工作的靈魂、價值，也是我們研究的樂趣。我們感到很HAPPY，快樂的事情。
　　
　　王振鐸先生的模型已被證明是一個錯誤模型，必須放棄。而復原“張衡地動儀”必須另辟蹊徑，馮銳所擁有的條件只有兩個，第一，是被很多史學家評論為“孤證”的《后漢書，張衡傳》中僅有的196個漢字。
　　
　　第二，就是馮銳用了兩年的時間得出的，張衡地動儀是“懸垂擺”原理的結論。然而這還只是理論結果，要想做成一個實實在在看得見，摸得著，能驗震，又符合漢朝特點的儀器，談何容易。
　　
　　馮銳：雖然我們有這個心去做復原，但是我們要必要性，能不能干下去，我們心里說句實話還是打著鼓的。說別人不對容易，那你做一個，難啊。
　　
　　復原工作要經常涉及古代歷史、文學、美學這是一個自然科學以外的全新領域。
　　
　　馮銳：這時候我特別感到我們作為自然科學家對古文了解實在是太差，實在是太差，我們有時候去博物館，感到我們簡直是沒有知識，像野人一樣，很多看不懂。
　　
　　馮銳既要考古，又要根據考證的結果進行復原設計。但是怎樣保證設計的準確，從哪里開始呢？
　　
　　在后漢書中記載著“柱”“道”“關機”“丸”四個神秘的結構，應該怎樣設計這四個結構，即符合漢代工藝，又能檢驗真實的地震，馮銳唯一的根據只有《后漢書》。
　　
　　馮銳：你要做這樣的復原怎么起步呢？這在技術上有一個很要緊的是個問題，就是定量，定量是這個問題的關鍵。
　　
　　尋找定量的依據是自然科學與考古學本質的區別。
　　
　　回顧通篇《后漢書》馮銳幾乎倒背如流，這196個字中只有一個定量詞“圓徑八尺”，但要復原地動儀靠這一個條件還遠遠不夠。
　　
　　張衡的科學水平如果不是傳說，那么在后漢書中就必定隱藏著科學的玄機，馮銳必須利用這唯一的條件，找到更多的定量參數。
　　
　　馮銳：那么既然是兩米左右的話，那它這個都柱如果懸掛起來，它最大的長度，充其量是兩米，……那么我把這個柱子我碰它一次，讓它晃動，一晃動它就有個固有周期，這是體固有的屬性，現在一擺的周期是一秒到六秒，在這個范圍內，張衡地動儀它的過往周期是1.7秒差不多到2.1秒左右，在將近兩秒的位置，那不恰恰是我們現在地震儀的合理范圍，…好，這個參數決定我可以做了。
　　
　　馮銳通過測量，計算得到了第一個定量數據，“都柱”擺動的固有周期2秒。
　　
　　馮銳眼望著書架，思索著第二個定量是什么？“傍行八道”“一龍發機，而七首不動”“如有地動尊則振”。
　　
　　馮銳：如有地動尊則震，好，震這就是有參數的，尊則震是人眼睛看到它震了，那么將近兩米這么高的物體，你一眼就能看到它振動，看到它晃動了，…所以我們在辦公室做實驗，看看那個書架，我們用一個小東西看一看，眼睛能不能看出來，…這個幅度多大？差不多三毫米到四毫米，起碼有這么大。
　　
　　第二個定量參數尊體的位移量也有了。馮銳認為在后漢書中絕不僅只有兩個定量參數。
　　
　　馮銳：我反復想，還有一個參數，就是隴西地震，嘗一龍激發而地不覺動，京師學者咸怪奇無征，那就是說地面動了，人還不覺得動，那么地震就有辦法了，這個力度應該是三度到四度，三度到四度那個裂度，它加速度差不多是千分之一的加速度，也就是說每秒每秒一個厘米左右，好，那我們加速度就有了。
　　
　　“一龍激發而地不覺動”得到了地震波的加速度，“尊則振”得到了尊體的位移量，和“都柱”的晃動得到了懸垂擺的擺動周期，還差什么？馮銳在心里反復背詠著后漢書。
　　
　　馮銳：他講后數日驛至，數日什么意思？一般我們可以理解三五天吧，那么人一天跑一百里地可以了，那么馬呢我們就算足了吧，一百公里、兩百公里，那幾百里地了也就這樣，那么三五天我們就這樣算下去，這個距離就應該差不多是五百多公里到八百公里，這個大體范圍就有了，我們拿地圖一量確實距洛陽地區，這么大距離就是隴西，對的。這個距離我們就知道了，這個距離我們跟歷史地震比較地震的大小，我們就可以估算出來，應該是六級半左右到七級。
　　
　　根據《后漢書》中對張衡地動儀內部的描述，以這四個定量參數為基礎，再找到隱藏在字里行間的秘密，從新設計出符合記載的四大神秘結構，柱、道、關機、丸。
　　
　　馮銳苦苦求證的量化參數，在1800年前張衡是不可能掌握的。誰能知道，張衡是運用怎樣的方法，造出如此巧奪天工的器物的。
　　
　　由于準備充分，設計開始出乎意料的順利。
　　
　　馮銳：中有都柱，這個好理解，那么中間有一個粗的大的重的柱子，這是個慣性體，它的慣性運動來檢測出地震，就是非常合理，非常物理的思想。棒性八道有八個道，那么接著有八個龍，八個方向，這個好理解，還有龍機發，說機就是杠桿，牙機就是杠桿，過去有出土，就是這個弓箭，首先銅丸好理解，這四個是比較好理解的。
　　
　　然而這樣的順利沒能持續太久，在設計“都柱”部分時，為了達到龍首吐丸，馮銳在都柱的四周設計了八個觸點，但是這個像狼牙棒一樣的“都柱”令設計過于復雜，這樣的設計能夠達到“一龍發擊，而七首不動”嗎？
　　
　　馮銳：就說當這個地震波來了以后，它觸發銅丸是一個球掉的時候，其他是不動的，這個真是張衡在給我們出難題，因為地面幅度非常小，你想如果是三四個毫米，我們按照四個毫米做計算，這個柱體和這個杠桿，這個接觸點要非常近非常近，它要兩個方向的近，非常近。
　　
　　當一個方向的地震波傳來時，都柱帶著八個觸點向前運動。觸發一個機關，吐丸。但是每個觸點相鄰45度的位置上還有兩個觸點，也同時被觸發了，這樣的設計是非常不嚴謹的。
　　
　　馮銳：所以我們在設計那個觸點的時候，是非常卡的非常非常緊張的，你動它不會碰它，碰它不會碰它，這個加工就很難了，由于觸點和觸點之間的縫隙只有三四毫米的距離，迫使都柱的設計要非常精確，加工要非常精密，調整要非常精致，一切在嚴格的標準下進行，才有可能最終達到“一龍擊發，而七首不動”。張衡會不會也選擇了這樣的設計，或者還有更好的方案。馮銳不得不再一次欽佩張衡。如此困難的技術他在1800年前就已經解決了，難怪有人說張衡是天外來客。“都柱”的設計變得緩慢異常。
　　
　　都柱的設計還沒有結束，難辦的事情接踵而至。由于“都柱”的需要擺動空間，于是引發了外部尊體的大變化。原來橢圓的蛋型必須改變。
　　
　　然而馮銳還不能理解，后漢書中對地動儀外觀“合蓋隆起，形似酒尊”的描述。
　　
　　馮銳：后漢書只是講氣蓋隆起，這隆起到什么樣子，這個說不清楚，王振鐸模型成橢圓的蛋型，是為了給內部的倒立棍足夠的擺動空間而設計。但在查遍漢代資料后，馮銳發現，漢代根本沒有這樣的酒樽。而大多的漢代酒尊，都是像蒙古包的直筒尖頂造型。馮銳認為，古人既然提到“合蓋”的問題，就一定有它的目的。
　　
　　在北京大學博物館，馮銳見到了真正的漢代酒尊。這是一個完美的金字塔造型。只有具備這樣穩定的結構，才能作為科學儀器使用。馮銳看著這尖頂的酒樽，體會著，難道這就是后漢書中所說的“合蓋隆起”嗎？
　　
　　馮銳：當時我們在看書的時候，也不知道怎么辦這個時候盧兆蔭先生他有一天晚上給我打個電話，說馮瑞，我又找到一個有關張衡地動儀的一些材料，說是續漢書，我說續漢書是怎么回事，他說司馬彪寫的，我也沒有反應過來，我的歷史不行，司馬彪、司馬毅我都搞不清楚這個，他說西晉的，我朝代也搞不清楚，很慚愧，我什么時候，他說西晉的，他說比范曄，我們看的后漢書還早一百多年呢，哎喲，我說這真是喜從天降，當馮銳迫不及待的拿到《續漢書》后，書中對酒尊的描述令馮銳，恍然大悟。
　　
　　馮銳：這個他明確講，它的蓋是氣蓋穹廬。
　　
　　馮銳：那就等于是上面是一個穹廬天，然后有個龍，是天上飛龍下來了，下面是蟾蜍，那這個比喻就是一個非常好的一個地學觀點，
　　
　　為了求證古代儀器，精準的外形特征同時還能滿足科學儀器的穩定要求。馮銳來到古觀象臺，測量古代儀器，尋找歷史的證明。
　　
　　馮銳：那九尊它上面是一個穹廬形的蓋，下面是一個直筒，然后下面有器族，什么動物，這個部分中間的直立部分你側面一看，它是個矩形，我們中國青銅器這個高度和它的寬度之比，就是側面看，是多少呢？0.62這是什么參數啊？0.618就是接近0.62了，黃金分割的參數啊。
　　
　　馮銳：這個龍制作0.618就在軌道的下方，特別好看，而它的質心更低，這是一個很美麗的東西，所以這是我們中國科學的，科學和美術的一個很好結合的一個典范。
　　
　　站在城頭，馮銳仿佛有了些藝術家的氣質。作為一名自然科學家，從來也沒想過自己的研究課題，有一天竟然和考古，藝術緊緊的聯系在了一起。遙想千百年前的古人，是什么樣的動力，什么樣的智慧使他們創造出如此巧奪天工的作品。令今人看來也只有贊嘆的余地。
　　
　　都柱的設計問題還沒有解決，一個新的問題又產生了。在王振鐸的模型中，蟾蜍被設計成，散放于尊體四周。由于占地面積過大，明顯與“圓徑八尺”1米85的限定不符。在博物館工作的李先登也認為這樣設計并不合理。
　　
　　李先登：我跟王先生就提出來過，我說散之四周，不嚴密，你這位置怎么擺？因為我們搞陳列嘛，是往前點擺，往后點擺，……王先生說，還是你們看吧，擺怎么合適就合適，還有一個令馮銳無法理解的是，后漢書寫地動儀的文字只有196個，為什么范曄要寫兩次蟾蜍受丸的功能，很顯然這不符合古人惜墨如金的特點。
　　
　　新設計地動儀結構圖。
　　
　　新設計地動儀外形圖。
　　
　　三、懸機巧制
　　
　　地震專家馮銳，在得到河南博物院和地震局的支持后，終于開始了張衡地動儀的復原工作。然而復員之路并不順利，雖然確定了一個漂亮的漢代酒樽外形，但都柱的結構設計過于復雜，并不符合漢代工藝特點，怎樣改變一時還沒有辦法。同時又發現，蟾蜍散放于地動儀的四周，這種并不嚴謹的擺放，不符合科學儀器特征。而且占地面積超出了后漢書中“八尺”，也就是一米八五的限定。
　　
　　1975年，河南省考古隊在洛陽市南郊，發掘出土了一座搭建在山坡上的建筑。這就是建于東漢建武中元元年著名的靈臺。靈臺是古時帝王用來觀天象，占幸運，卜吉兇的高臺建筑。經資料考證“張衡地動儀”也曾經放置在這里，并進行過地震觀測。
　　
　　張衡地動儀復原工作正在緊要關頭，為了提供給振動試驗所需真實的隴西地震波形，馮銳來到了靈臺遺址。實地考察建筑條件和地基結構，判斷在1800年前，如果隴西地震傳來，會給放在靈臺的“張衡地動儀”帶來怎樣的影響。
　　
　　靈臺位于洛陽城南，在洛陽與靈臺之間剛好有洛河通過。由于河床兩邊屬松軟土層，靈臺又建在了高高的土坡上，土質松軟，很顯然地基不穩。
　　
　　馮銳反復觀察，思考，用現代地震學觀點來看，靈臺的位置對于地震觀測是非常不利的。為什么張衡要選擇把地動儀放在這樣一個不穩定的地基上。
　　
　　當馮銳站在靈臺山頂向遠處的洛陽城眺望時，突然明白。
　　
　　馮銳：那么這個地方地基條件并不是特別好，應該說對現代地震學的研究來說，不是一個很好的地基條件，但對古時的觀測不會考慮這些問題了，而且臺基還要高出來，儀器放上，那么這個對我們地震波有個什么樣的影響，地基本身有放大的作用，會比基巖巖石上的地基就有可能放大兩倍，一倍半。那么這對于儀器觀測，古代的儀器觀測實際上是有利的，現代的地震儀，非常靈敏，必須選擇穩固的巖石地基。但這恰恰是張衡地動儀所不能選擇的。試想1800年前的漢朝，沒有電能驅動，十幾噸重的地動儀要想檢測到全國的地震，恰恰要利用地基松軟的放大功能，增加地動儀的靈敏。“如有地動，尊則振”，因此馮銳推斷,隴西地震所引起的視覺位移量能夠達到3mm,符合自己的估算。剛好達到了地不覺動而機器有感的臨界點。馮銳深深地折服于張衡這天才般的設計。
　　
　　馮銳：張衡做那個混儀的時候，他講混儀于密室，那這個密室在1975年考古所在發掘的時候，在林臺的西側已經發現了，是兩個密室，一個密室我們估計應當放著他做的混儀了，另外一個密室應該是放地動儀。
　　
　　在洛陽考古大隊，馮銳端詳著靈臺沙盤。一直以來，蟾蜍的擺放問題不能解決，使地動儀外觀設計無法繼續。王振鐸模型設計的蟾蜍是散放于尊體四周。而李先登先生認為蟾蜍與儀器應為一體。到底誰的觀點才對，馮銳要用科學的方法解決這個問題。
　　
　　馮銳：我們就根據挖掘時候的報告、照片和尺寸，那么我們就量量，密室的這個房子長寬，要看看儀器能不能放進去。
　　
　　馮銳：我們以前只是覺得，蟾蜍不應該這么放，這個地面一晃動，銅丸掉下來這個點是不確定的，它高度0.6米，這個銅丸就水平出速度，就會有每秒51個厘米的這樣的出速度，它落到了蛤蟆嘴里以后，這個誤差會偏離15到20厘米，這個軌跡可以算出來，那么這個在地面一震動，有30公分這么大的偏差，根據計算，王振鐸模型的實際圓徑，3米75，大于后漢書中“八尺”1米85的限定。顯然，王振鐸模型，超出密室寬度幾乎一米的距離，根本放不進去。
　　
　　如果蟾蜍緊靠尊體，不超出“圓徑八尺”的范圍，就可以輕松放入只有2米2寬的密室中。
　　
　　馮銳：也就是八尺，剛剛放進去以后，后面可能也就剩了20多公分，這個余地了，很窄的余地了，這個房子可以放下去，這樣就告訴我們什么事情呢？蛤蟆、蟾蜍恐怕不能離開它，分開的很遠，離開很遠這個房子放不進去了。這樣我們對它的尺寸有了一個基本的概念，重量有一個基本的判斷。
　　
　　馮銳如釋重負般，長長的出了一口氣。
　　
　　在來靈臺之前，馮銳得到了一份，比《后漢書》年代更早的史料《續漢書》書，發現兩本書對蟾蜍的描述有很大差別。這時回想終于恍然大悟。
　　
　　《后漢書》中“下有蟾蜍張口承之”和“蟾蜍銜之”這兩句兩次提到蟾蜍口銜銅丸，而兩次意思卻完全相同。
　　
　　而《續漢書》中，第一句“下有蟾蜍承之”，去掉了“張口”兩字。看起來這是在強調蟾蜍“承之”，也可以解釋為蟾蜍在下，承托尊體。而“張口”兩字被挪到另一句中，“蟾蜍張口受丸”只講蟾蜍口銜銅丸的功能。
　　
　　《續漢書》兩次寫道蟾蜍，兩次作用不同。馮銳認為這樣的寫法完全符合古人，惜墨如金的造句風格。
　　
　　這次靈臺之行實地考證，再次證明了，只有把蟾蜍和酒尊緊緊連成一體，才是最完美的設計。
　　
　　同時馮銳還發現，在文化上，獸體向外代表著皇家儀仗的形式。而蟾蜍面向內，而背向外，這樣擺放是對皇權的大不敬，在漢朝是不能想象的罪過。同時在漢代文物中，這種完全寫實的造型也根本沒有。這些與中國文化完全相勃的設計，絕不可能出自張衡之手。
　　
　　馮銳：對蟾蜍這個造型條件各方面，我們是非常慎重非常慎重，范曄的《后漢書》成書比司馬彪的《續漢書》要晚139年。也許作為文學家的范曄，在寫后漢書時，由于無法完全理解張衡的科學思想，于是在地動儀一段中加進了個人的理解。這恰恰是，給后人帶來誤解的原因。
　　
　　馮銳：續漢書關于地動儀材料的發掘，就使我們的認識更深化了，使我們的模型也更加逼近原始狀態，
　　
　　在中國乃至世界學術界，一直以來都把范曄的《后漢書》作為研究張衡地動儀唯一的依據，這也許僅僅是一個歷史的大玩笑。作為完全不懂考古學的馮銳，運用獨創的考古方法，和嚴謹的計算公式，終于發現并破解了蟾蜍擺放之迷。同時通過發掘的新史料，向世人證明《后漢書》并不是唯一記錄了“張衡地動儀”的孤證。
　　
　　那么作為研究者馮銳必須證明，王振鐸錯誤的蟾蜍設計，到底從何而來？
　　
　　1800年轉瞬即逝，馮銳從靈臺回到北京后。收到了一張從法國寄來的照片。照片拍攝于，法國凡爾賽宮門前的拉托娜噴泉。馮銳驚奇的發現，在噴泉四周有36只，向內蹲伏的蟾蜍造型，似曾相識。
　　
　　馮銳復原研究第一個做的是日本叫服布一三，那時候才24歲，他在1875年，把這個文字畫了一個圖形，就是這個張衡地動儀，當馮銳把服部一三設計的蟾蜍和照片放在一起對比，兩種蟾蜍驚人的相似。再把王振鐸的設計放在一起，三種蟾蜍完全一樣。馮銳恍然大悟，王振鐸對蟾蜍造型的設計和向內蹲伏擺放，完全照搬了日本人服部一三的思想，而服部一三是模仿的西方文化。
　　
　　馮銳：這樣我們爭取在每一個細節當中，盡量找出我們中國的風格，中國的特點，
　　
　　馮銳馬上要求美術組，完全推翻原來的設計，重新設計外觀造型，修正前期錯誤理念，把那些不必要的花紋裝飾去掉，緊緊把握住漢朝文化的歷史原型。重現了傳說中古老神器的輝煌。
　　
　　圓徑八尺，銅形似酒尊，其蓋穹窿，外有八龍首銜銅丸，下有蟾蜍承之。”
　　
　　地動儀的復原工作，對有四十年的地震研究經歷的馮銳來說，仿佛突然打開了一扇塵封的大門。不斷的發現，充滿了別樣滋味，有憤怒，有屈辱，還有自豪。到2004年7月，張衡地動儀外形的設計工作，基本完成。
　　
　　馮銳：有一個模型是1883年英國人莊·米爾恩，這個人做的，一看到這個，我們眼睛一亮，這個人是什么？他是現代地震學的奠基人，他如果是做這個圖了的話，說明他已經看到張衡地動儀了，那這樣就給我們一個很主要的啟發了，馮銳在《米爾恩傳記》中，驚奇的發現他對中國的描述，以及對張衡的評價。
　　
　　1876年，米爾恩被邀請赴日本研究地震，于是他從英國出發，橫穿西伯利亞取道中國，最終到了日本。
　　
　　馮銳：在日本這樣的條件下，他接受了東方文化了，看的這個后漢書，所以他在這時候，他是第一個把后漢書翻譯成英文，向全世界介紹的人，米爾恩在了解了張衡地動儀的懸垂擺原理后，開始在自己的房子里進行試驗，把很多懸掛物置于房梁，甚至桶破房頂懸掛，來觀察懸擺對地震的反應。
　　
　　馮銳：而且在他把后漢書介紹出去，在介紹中他就說了，中有都柱這柱子是懸掛的。
　　
　　終于，他設計出了地震儀的雛形，而這個儀器和他自己畫的張衡地動儀非常相似。
　　
　　馮銳：所以他在1880年，那個時候日本成立全世界第一個，地震學學會的時候，他在會上發言有個很重要的講話，他說人類歷史上的第一個地震儀，是中國人張衡發明的，而且特別把這個儀器進行歸類，就說各種那種報警器是不行的，驗震器這個才行的，專門起個名字，就是張衡，專門有個英文名字叫做“驗震器”。
　　
　　由于日本是多地震國家，便于開展觀察和研究，于是米爾恩在張衡思想的影響下，漸漸完善了自己的設計，最終在1894年設計出世界上第一臺地震儀，架設于世界各地。
　　
　　馮銳：米爾恩研制成功。而這段歷史令我們悲傷的，恰恰是中國最慘的時候，1894年中日甲午海戰，中國賠款割地的時候，這時候發展起來了。一方面看到我們這個歷史的輝煌，一方面我們看到我們當時的痛苦。
　　
　　馮銳從這些文字中，看到了驕傲，看到了自豪，也看到了無奈與屈辱。但不論怎樣有一點是毋庸置疑的，中國漢朝的大科學家張衡在公元2世紀，創造的地震觀測理念，的的確確影響并啟發了相隔1700年后18世紀的英國人米爾恩，使他建立起現代地震學。
　　
　　這一史實的發現，令那些認為張衡對世界地震學從沒有過任何影響，張衡只是中國人美好想象的說法，一瞬間化為無稽之談。
　　
　　1800年前，身在洛陽都城，深宮中的漢順帝劉保，不知天下之事。
　　
　　憂國憂民的張衡制造了地動儀，希望用這儀器可以告訴皇帝，了解天下子民的災禍飽暖。因此可以猜測張衡地動儀也許只是用來確定地震發生與否的皇家器物。而對于預報地震，防震減災等現代地震觀念來說，1800年前根本無法實現。
　　
　　但是世界上仍然流傳著一種荒謬的說法，令馮銳無法置之不理。后漢書中明確寫道：龍首吐丸后，“尋其方面，乃知震之所在”。于是人們認為，龍機吐丸后，只要按龍頭方向尋找，就可以知道地震從何而來，甚至可以找到震中。
　　
　　馮銳：看后漢書，里頭寫尋其方位乃之震中所在，當時我一看他寫的方面，哎喲我幾乎要，拍案叫絕。我說寫的太科學，太準確，現代地震觀念認為，方面和方向是完全不同的兩個概念。后當隴西震波傳來時。在洛陽的地動儀受到振動，東和西，形成了在一條軸線上的正負兩級，這被稱為面。因此西面的龍頭吐丸是正確的反映，而東面的龍頭吐丸也是正確的。
　　
　　馮銳：東面來的地震在我這產生的影響，和西邊來的地震在我則產生的影響，儀器識別不出來的。
　　
　　馮銳驚嘆于在1700年前的后漢書中，能夠出現如此準確而專業的地震學概念。
　　
　　1976年7月28日，20世紀人類最大的地震災難，降臨在北京的東北部。一瞬間一座城市被夷為平地，24萬人死于這場災難。為了在第一時間找到震中，組織搶險救災。國家地震局利用布設在全國的多個臺站，采用綜合觀測，空間定位等多種手段，最終確定震中是唐山。因此可以看出即使是現代，靠單臺地震儀也是不可能確定震中的。
　　
　　1800年前，假設張衡地動儀真的能夠知道震中在隴西，那么至少在蘭州和成都同時還要有兩臺地動儀，三地龍首同時吐丸，才能確定震中在隴西。
　　
　　試想1800年前，只靠一臺地動儀，尋找震中，幾乎是天方夜譚。
　　
　　馮銳：事實上有些同志可能是也許有些誤解，認為就是這個方向，甚至有些文章當中寫的過高了，這樣引起國內外很多地震學界，地震專家一些文章提出嚴肅的批評，說這個肯定屬于概念問題，這些歷史的爭論，馮銳在歷史中也找到了答案。
　　
　　根據史料記載，博學多才的張衡，經過多年潛心研究的地動儀，于132年，問世。第二年，133年6月18日京師突然地震，于是張衡上書漢順帝。必須改變執政方略，上天才能降幅于人間。漢順帝劉保無奈，被迫下罪己詔，向天下人承認自己的錯誤。大臣司空王龔被免職。而張衡卻得以升遷為侍中，在皇帝身邊，成為輔佐。張衡因地動儀而晉級，一時間成為朝野內外，一人之下萬人之上。地動儀作為科學儀器被張衡賦予了神圣的功能，成為了檢驗皇權公正的神器。因此尋找震中，根本就不是發明地動儀的初衷。
　　
　　因為在史書上記載它是一龍七首不動，假如按照現在狼牙棒這種結構的話，他在有一個方向被激發的時候，它相對另外一個方向也會被激發，因為他沒有一個鎖定結構，然后我們對他進行商量，這樣做不行，三個月后，一件令馮銳一直擔心的事情終于發生了。北京自動化所把馮銳設計的狼牙棒方案無情的退了回來。
　　
　　馮銳：張先生他怎么搞的，我們現在人也不至于笨到這個地步，就是因為歷史條件上，他認識再先進的人物，它總要有一個歷史物理條件的決定，他怎么弄的，張衡他怎么做這個東西的，他當時怎么思路，這個狼牙棒似的“都柱”工藝過于精細，漢代技術根本無法完成。
　　
　　馮銳：回想當初我們第一次寫論文的時候，我們非常浪漫的寫了一句，就是施關發機，我們現在還沒有能力去復原，我們把這個古代的缺憾留給后代去考慮，現在我們真正做了，這個問題真正擺在我們面前了，我們必須得施關發機這個問題，給出很明確的重現，那怎么解決，2004年9月，馮銳眼望著被退回的圖紙，思索著，“都柱”到底是什么樣子？“柱”“道”“關機”“丸”這四個神秘結構是怎樣聯動，實現“施關發機”？這是整個復原中最難的環節，如果沒有合理的解決方案，那么張衡地動儀的科學復原，將以失敗告終。
　　
　　《發現之旅》欄目拍攝節目現場。
　　
　　《發現之旅》欄目特技拍攝拍攝現場。
　　
　　四、渾然天成
　　
　　根據《后漢書，張衡傳》中記載，為了能夠達到史書中描寫的“施關發機”，地震學家馮銳，把地動儀內部最難的結構“都柱”，設計成非常精巧的結構，然而問題也隨之產生。這個都柱方案被送到加工單位，北京自動化所三個月后又退了回來。
　　
　　自動化所：我們就跟馮先生說這樣是不行的，因為這種結構它不能把吐丸的方向，在一個方向吐丸，因為在史書上記載，是一龍激發，七首不動，但是這種機構，它在一個方向的被吐出丸之后，在相對的另外一個方向的丸，也會被激發吐出，在范曄的《后漢書》及《續漢書》中對地動儀結構的描寫幾乎完全一樣，都是“施關發機”。馮銳憑借自己多年的地震研究經驗及對物理學的造詣，在“都柱”的設計上已經傾盡了所有智慧。但是為什么，仍然不能實現，“一龍發機，而七首不動”呢？如果不能解決這個問題，將意味著張衡地動儀的復原，徹底失敗。
　　
　　馮銳：已經走到絕路，這時候我們覺得只有再看古書，只能從古書當中挖掘出它更深的技術含義，技術內容，才有可能把這個扣解開。
　　
　　當地震學家馮銳陷入了前所未有的困境時。古漢語專家盧兆蔭老先生起到了重要的作用。
　　
　　馮銳：我們盡量找到祖先目前留給我們的最早的版本，是找明朝的版本，找宋朝的版，經過了一翻很艱苦的努力，最后我們找到了，找到了這個本都是1513年的，1534年，1594年的，這些明朝的版，在盧兆蔭老先生的幫助下，馮銳又找到了七篇記錄了張衡地動儀的文章，共計236個字。馮銳把自己關在辦公室里，字斟句酌的推敲著，古漢語中玄妙的含義，全心體會著古人用詞的目的。思索著怎樣才能順利實現“施關發機”。
　　
　　在這236個字中，對地動儀內部結構的描述是這樣的：“中有都柱，傍行八道，施關發機”。“關機”通常被認為是像弩箭扳機一樣的觸發機構。馮銳設計的關機部分，是一個呈S型的裝置，上面壓住銅丸，下面觸點與都柱相對。實現“施關發機”。但是無論馮銳怎樣計算，都柱觸發關機都無法實現，“一龍發機，而七首不動”。這顯然還是不行。
　　
　　后漢書在“施關發機”的后面寫道：“其牙發機，皆隱在尊中”。突然這句話引起了馮銳的注意。
　　
　　馮銳：機關巧治，皆在尊中，他說做的很巧，都在尊里面去，皆是什么意思呢？皆就是都的意思，機關很巧妙的都藏在尊里了，既然都，那一定是復數，那就是兩個東西。
　　
　　馮銳發現了隱藏在文字中驚人的懸機。一個機構，突然變成了兩個。這會是真的嗎？馮銳再對照前一句“施關發機”時，眼前突然一亮，關機的懸機就隱藏在這四個字里。
　　
　　馮銳：我就想這個東西，試管發急這四個字怎么理解，后來施是動詞，發是動詞，那就是施關發機，哦，關是機是兩個字，是兩個結構，古人真是惜墨如金，四個字，即講結構又講功能。馮銳不敢相信這么重大的秘密會被自己發現。
　　
　　馮銳：所以這時候我們又打電話，跟盧兆蔭先生談談，我們的理解。
　　
　　盧兆蔭：作為一個歷史學家他不大可能從這個機械的角度會理解的地震學的角度來進行理解。所以我覺得這個還都是馮瑞教授理解的比較深。
　　
　　終于明確了關和機，是指兩個完全不同的結構。這意味著原來設計的“柱”“道”“關機”“丸”四個裝置徹底作廢，地動儀內部設計從新開始。也就是在原有的基礎上還要增加一個重要的裝置“關”。而這個“關”的設計，卻成為了馮銳最后一道難關。
　　
　　通過與歷史學家交流，“關”字，馮銳得到了兩個答案。第一，在古漢語中“關”代表門栓的意思。第二，“關”又是指，大路交匯的地方。
　　
　　馮銳耐心的思索，體會著張衡的意圖，他會怎樣設計地動儀的內部結構，關口和門栓，這兩種解釋中會不會產生更準確的答案？假如把地動儀所有結構作為一整套聯動裝置來思考。
　　
　　馮銳：如果有個關，都是很小很小，我把一個東西碰倒了，碰動了，它是有能量的，它砰一下子再觸發別的，這個問題就解決了，你想想看，地動儀這么小的量，最后龍腦袋掉到下面，“咚”一聲聽到了，能量放大了。
　　
　　馮銳好像突然想通了似的，異常興奮。
　　
　　馮銳：關就是大路關口匯在一點了，那個地方是樞紐的東西，關是門上的小門閘，卡在那兒了，一碰它一點開門了，好家伙這個等于是有點，我們柳暗花明又一村的感覺了，然而原來的設計怎樣改變？“關”到底是什么樣子？
　　
　　1800年前的漢朝，是一個比同時期西方的羅馬帝國還要先進的王朝。但即便如此，在張衡的時代能夠獲取靈感的物質條件也非常有限。而對今天的馮銳來說，在自己身邊卻充斥著大量可以利用的先進手段，只要自己愿意，舉手之勞就可以輕松突破這個難“關”。
　　
　　這是艱難的抉擇關頭，馮銳非常清楚，如果利用現代技術，就是在向世人宣告復原失敗。
　　
　　馮銳再次搬出歷史資料仔細體會，仿佛要穿越1800年的時空，努力理解張衡的思想。
　　
　　馮銳：我看了一些18世紀，當時法國人他們那時候也是做古代的驗震器，也是用球，八個方向，球掉了像雞蛋咱們冰箱里的小格格，哎，掉到里頭了，這不就行了嘛，也是球，這個球體它比較靈敏，很方便，所以看著是可以的，還有我們還查了中國的一些考古材料，在戰國的時候，我們中國就可以做銅丸，做的非常好了已經，所以這個工藝沒有問題，首先簡化“都柱”的復雜結構，“關”被設計成是一個小球，處在都柱的下方，八道的中央交匯處。機被簡化成一個扣住銅丸的直臂。當“都柱”晃動起來，施加能量給“關”，小球掉進道里，滾動，觸發“機”，“吐丸”。
　　
　　那么在都柱的下方就應該有關，我輕輕一動，這個關撲出來了，把能量放大了，放出來，它在推動，這個問題好辦了，一下這個扣就給我們解開了“關”的設計成功，意味著馮銳完成了地動儀的所有設計。
　　
　　馮銳：馮老師成功了，這個龍腦袋的銅亂掉下來了，掉蛤蟆嘴里頭了，哎喲，我說行啊，大松一口氣啊。
　　
　　按照古法，復原的張衡地動儀，順利實現吐丸。一切是那么的，天衣無縫。這是馮銳從未有過的自豪與成功。“中有都柱，傍行八道，施關發機，如有地動，尊則振，龍機發，吐丸，而蟾蜍銜之，振聲激揚。”
　　
　　現在再看這些古文字，字字珠磯，精辟而深刻。短短的幾行字，把地動儀的構造和功能交代的清晰而明確。這時的馮銳對張衡又有了更深的理解。
　　
　　馮銳：這樣的精深，這么準確、這么專業，肯定是張衡寫的，別人寫不出這種文字，這樣的一種文字一定是設計者寫的，它對它這個儀器設計有很透徹的、很深刻的了解，然后用非常簡單的、很精辟的文字把它寫出來，又工作過，只有這樣的人才有可能寫出這樣的文字，所以這個文字是很可能是張衡地動儀圖著的譯本。
　　
　　也就是說《后漢書》《續漢書》等史書中的記載，都是根據失散在民間的張衡地動儀圖注佚文而來。因此也就不難理解，范曄等后世文人，不能完全搞懂儀器制造及功能時，只得在自己的文章里加進了個人的理解，但恰恰是這些加進的內容，反而引起了后人對張衡的迷惑與猜疑。
　　
　　隨著“地動儀”設計的最終完成，整個復原計劃也進入了最后時刻，驗震試驗。根據后漢書記載：“后數日驛至，果地震隴西”按照歷史資料推算，在東漢永和三年，也就是公元138年，在金城隴西發生了一次大地震。而這次地震，是地動儀制造完成后，至張衡死前唯一的一次發生在隴西的地震。
　　
　　按照這次科學復原的標準，驗震試驗，必須采用，138年真實的隴西地震才行。俞言祥博士，根據隴西到洛陽的距離，以138年的歷史記錄，用計算機模擬計算震波圖形時。突然發現138年的隴西地震，與后漢書記載嚴重不符。
　　
　　馮銳：按照史書上記載張衡傳記載，是人沒有感覺的，地動儀感覺了，可是138年地震同樣在史書上，對這次地震的記載，那是京師地區人是有感覺的。那么根這個是不符合，后漢書中寫京師“地不覺動”，而138年地震，確是京都有感。這一發現，對實驗來說幾乎等于滅頂之災。張衡地動儀的科學試驗，必須要靠“地不覺動”的隴西地震才行。馮銳值得馬上又在歷史地震資料中查找，然而從132年地動儀創制，到139年張衡辭逝這8年間，史料中卻再沒查到，另一次隴西地震。
　　
　　馮銳：這個實際上是有點山窮水盡了這個事情，而且河南博物院給我們大限快到了，儀器該交出去了這個很難弄啦。
　　
　　馮銳苦苦思索著問題出在了哪里。難道“后數日，驛至，果地震隴西”這10個字中，還有未解的謎團？
　　
　　馮銳：我們現在不是有七份史料嗎，我們仔細對比一下，這個問題在哪兒，把這七份史料一個字一個字排成表對。
　　
　　經過反復比對，馮銳發現，在司馬彪的《續漢書》及其他六份資料中，根本沒有提到，還有一次“地不覺動”的隴西地震。
　　
　　因此馮銳推測這次隴西地震，很有可能是范曄增加的，如果是這樣，那么就暗示著范曄是唯一知道，在138年隴西地震之外，還有一次隴西地震的人。
　　
　　馮銳：那么好，既然你范曄加了這段，在張衡傳當中說，果地震隴西，那么你在本紀或者列傳當中，你還得有一段這個地震是怎么回事，到底撤沒撤職有關的情況，有沒有這個情況，結果我們一查，在順帝紀專門有一段寫地震，這次地震是司徒劉崎，司空孔扶以地震免。
　　
　　這次地震發生于，東漢楊嘉三年十一月壬寅，公元134年，地動儀造出后的第三年。然而馮銳還必須證明這是“地不覺動”的隴西地震。
　　
　　馮銳：不僅知道了這個地震是在134年12月13日發生的，而且結果搞出一段張衡晚年由于地動儀做出來以后，一段人生的悲劇，公元132年張衡創制地動儀，第二年133年6月18日京師地震，張衡上書漢順帝。必須改變執政方略，上天才能降福于人間。漢順帝劉保，被迫下詔，向天下人承認錯誤。大臣司空王龔被免職。然而沒想到第三年134年12月13日，隴西地震。由于京師“地不覺動”，而銅丸卻突然掉落，說明這次地震是檢驗“地動儀”科學水平的最佳震例。而馮銳要找的也正是這個地震。
　　
　　伴隨著銅丸掉落“振聲激揚”，神奇的地動儀成為了皇家神器。但是司徒劉崎、司空孔扶兩名高官，又遭到免職的處分。于是張衡和他的地動儀就成了眾矢之的。張衡的命運在這一年，發生了重要的轉變。
　　
　　即使張衡這樣的天才也無法理解，地震只是一種天地間的自然現象。而公元132年到140年，恰恰是中國地震頻發的高潮期。張衡錯誤的把地震和政治聯系在了一起。他認為地震是因為皇家政策失誤的報應，是朝中大臣弄權所致，因此上天震怒。然而這竟觸犯了官場之大忌。朝中人人視張衡為妖魔，視地動儀為不詳之物。
　　
　　馮銳：這個時候張衡一看情況就不是很好了，所以地震以后馬上上書，我干脆降職吧，我不當侍中了，這次地震以后，這一年張衡是個轉折。
　　
　　在134這一年，張衡辭去侍中之職，兩年后136年，京師再次地震。面對上天的再次懲罰，張衡無法解釋。因此皇帝下詔張衡被貶出京到河間為官。從此張衡的命運步入凄涼的晚景。
　　
　　然而在張衡的內心深處，直到臨死前仍然強烈地懷念著，地動儀在134年所創造的輝煌。他在詩中寫道：“我所思兮在漢陽，欲往從之隴坂長，側身西望涕沾裳”。
　　
　　張衡詩句中提到的“漢陽，隴坂”就是隴西。馮銳認為張衡地動儀對134年隴西地震，的反應是他一生的驕傲和無奈，因此在他的詩句中才會寫道“側身西望涕沾裳”，同時馮銳再對照順帝紀中罷免高官的事件，最終確定了134年的地震就是后漢書中提到的“地不覺動”的隴西地震。而且根據隴西距洛陽600公里，算出這是一個7級左右的地震。
　　
　　歷史上從沒有人，像馮銳這樣深刻而透徹的了解張衡的一生。令人遺憾的是，公元139年張衡抑郁而終，此后，再沒人提起過他的地動儀了。因此可以推測，在張衡死后，地動儀很可能遭到人為破壞，直到徹底失傳。
　　
　　134年隴西地震的發現，使所有計算好的參數發生了很大的改變。為了使試驗成功，馮銳必須重新計算，調整所有參數。
　　
　　2005年3月30日，馮銳帶著重新計算的結果，懷著忐忑的心情，來到了自動化所的實驗室。把重新調整后的震波拿了出來。
　　
　　馮銳：算出的很多參數他還不能直接用，因為還是算，我們再拿實際地震，把真實的地震和它結合起來，再送到震動臺，它既有真實地震那樣豐富的震動信息，又有相當于隴西地震產生的效果。
　　
　　最后的試驗正式開始，這次試驗是關系到科學復原成敗的關鍵。馮銳緊張萬分的盯著振動臺每一次頻率的變化。
　　
　　唐山地震，云南地震，越南地震，河北地震。
　　
　　地動儀實驗，連續7天168小時的強干擾試驗，沒有一次誤觸發。
　　
　　2005年，馮銳復原模型，得到了考古界，科技界的一致認可。
　　
　　馮銳：張衡地動儀，它是真實的，是起過作用的，是科學的，是我們中華民族的驕傲，我覺得作為一個中國人自豪，民族自豪感。
　　
　　地震來自地底深處，神秘而恐怖的自然現象。千萬年來在他的面前，人類是絕望的弱者。隨著134年隴西地震，人類有史以來第一次利用儀器，強烈的感受到來自地殼深處的震顫。在這偉大的時刻，人類智慧的巨臂似乎已經扼住了自然的咽喉。然而龍珠震落的鏗然之聲，沒能在華夏大地上引發“科學的變革”，而是淹沒在一場政治的風潮中。
　　
　　1873年轉瞬即逝，中國人馮銳穿越歷史迷霧，跨越學科的壁壘，科學復原了地動儀。與其說是對“張衡地動儀”這一古代神器的追索，不如說是對人類科學精神的回歸。（CCTV-1發現之旅姚宇）
　　
　　文章來源:北京科影廠《發現之旅》
　　
　　

× 烏有之鄉 WYZXWK.COM

您的打賞將用于網站日常運行與維護。
幫助我們辦好網站，宣傳紅色文化！

歡迎掃描下方二維碼，訂閱烏有之鄉網刊微信公眾號