張衡地動儀被疑真實性 專家復原神器揭秘
地震學家馮銳和公元1951年，考古學家王振鐸復原並製造的「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。數日後快馬來報，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，死者屍橫遍地，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，可進行台網觀測的地震儀器。它是由現代地震學之父，英國人米爾恩於公元1894年製造的。
但是這部製造於中國東漢時期，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。創造這一科學奇蹟的人，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後，「地動儀」就彷彿一陣煙塵般，消失在歷史的深壑。據史學家推算在西晉末年。不知什麼原因「地動儀」徹底消失無蹤了。
對地動儀存在的記錄僅見於西晉文人范曄所著《後漢書，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，考證研究終於復原並製造的「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、文化領域裡，張衡的輝煌就等同於中國的輝煌，衝擊著每一個人，也震撼了世界。於是數以億計的中國人，便毫不猶豫的把這一模型認定為1800年前張衡親手製造的。
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：我的眼睛就說怎麼回事，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後人任何啟發、思想作用什麼都沒有，因此後來義大利、法國，這個後來發展的地動儀器跟張衡無關係，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迹發掘中，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，在中國人心裡，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，都彷彿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，對於從事地震研究四十年的地震學家馮銳來說，彷彿來得更加強烈。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》雜誌編輯武玉霞，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。
當武玉霞看到這裡時，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：最後一段結尾的時候，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，到底是怎麼回事？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，或者窗台上，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：那麼這個辦法是不好的，因為人走路啊，關門啊、車馬一走，咣璫咣了一聲，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，由於這種方法無法區分振動波，因此現代地震儀器根本不會採用。
「中有都柱」這是范曄在後漢書中對張衡地動儀內部最重要結構的描述。為什麼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後，一看，哎喲。結果傳統模型，就是大家都習慣這個模型，它裡面是一個棍，就這麼托著，恰恰是我們說不要做那個，像啤酒瓶不能這麼放，是這個東西。
後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，龍頭吐丸後，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。
於是馮銳根據後漢書中，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麼？
馮銳：那麼仔細看的時候，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，沒關係我可以把它剝開，這個龍的位置不過是的同亂軌跡，落點的位置而已，沒關係把它拿開，龍沒關係，龍在我的眼睛裡頭，它就是個質量，那麼這個外殼一個柱子這兩個是分開沒關係的，把這個東西再分開兩半，這是個外殼，因為它沒關係嘛，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築史裡頭，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，這麼墩墩實實的，是這樣的柱子。
那麼這個粗壯的都柱，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，你弄那麼大的，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，什麼意思呢？就相當於這個柱子兩米高，這個柱子直徑1.5毫米才行，這個不對。
那麼這麼細的「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於日本人萩原尊禮，他也是根據後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。於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，那就是這麼托住，這樣的話它會倒，但是這樣倒什麼事情都可能倒，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，經過反覆試驗，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，那麼就只有一個結果，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，那麼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，那麼在後漢書里，記錄的地動儀發現隴西地震的實例，怎麼解釋？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：本來這篇文章裡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，然後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，那麼一直引以為自豪的，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願望嗎？
但是為什麼張衡地動儀會在世界上，流傳如此之廣，又如此深入人心？(馮銳不敢想像，難道是現代地震理論也有無法解釋的缺陷？)馮銳反覆思考後漢書中的句子，並反覆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後漢書中的記錄「一龍激發，而地不覺動」。
王振鐸設計的都柱並不合理。
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。那麼還有一種新的可能，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裡得來的。
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」。
由於王振鐸是考古學家，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」到底應該是什麼樣子？它是怎樣工作的？這一切在《後漢書》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：我們看那個後漢書有一段講到，「如有地動，尊則振，龍機發，吐丸」，那麼這個過程是符合懸垂的工作原理的，是有特徵的。
地動在先，然後樽振，續而機發，吐丸。這是一套有著先後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係。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：第二我們後來看看史書， 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，還有一個後來我們發現後漢記是這樣記錄的，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。
如果後漢書沒有寫錯，那麼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並利用了「懸垂擺原理」。這是後人無法想像的，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，於是從這一天開始，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，親身體會是什麼東西觸動了，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，這無異於是一次心靈之旅，彷彿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。因此在後漢書中，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後順序寫的清清楚楚。
馮銳：人都有感了，動搖京師，那麼這些懸掛是一定晃動的，所以我們判斷如果是採取懸掛擺這種辦法，是有漢代的物質條件，不會出大格的問題。那麼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麼樣子？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，其實心裡也挺矛盾，也還是挺有壓力的，首先就是無論我們的工作做的多麼的細緻，你的計算多麼的嚴謹，那麼你想推翻掉這個東西的話，那麼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誌也還在使用這個模型。可以想像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。
都柱是什麼樣子？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。但是由於沒有經費的支持，地動儀研究在一年後被迫停了下來。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，那麼就像在我們讚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後代。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後人嗎？
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