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对张衡地动仪的研究(一)
发布日期:2020-09-03 15:02 访问次数: 字号:[ ]

1  地动仪是历史的真实

1.1  史料记载不是孤证


 

范晔从南北朝宋文帝元嘉九年(公元432年)开始撰《后汉书》历时13年完成,其中的《张衡传》196个字一直是介绍地动仪的经典依据。新的研究表明:从东汉末年至范书之前320余年间,东汉史书共13部,迄今有幸留下的完整或不完整的史书共9。其中,记有地动仪文字的是西晋司马彪公元306年的《续汉书》,东晋袁宏376年的《后汉纪》,范晔445年的《后汉书·顺帝纪》,以及南北朝(陈)虞荔(约561年)的《鼎录》中的16个字,它们分散于8种古刻版史料之中(图2 )。与范书相比,记载的时间提早140,文字量增加到254个汉字,技术内容更加准确和丰富。成为新版地动仪复原研究的史料依据。

应该指出,张衡地动仪的真实性和可靠性,是个原则问题。文字不丰富,是历史研究的普遍特点。历史越久远,文字越稀少,稀少不能成为否定论的依据,况且目前掌握到的文字记载还不是孤证。恰恰在这点上,所有的否定论者都没有利用和研究新的资料,他们的质疑都拿不出史料和考古上的依据。

1.2  古籍文字是科学实践的经验总结

地动仪是地震学的一个测震仪器,它对地震波的反应便会表现出专业属性。对史料仅作文字解读(即训诂)远远不够,务必理解文字深层的技术内涵。比如,主观认定地动仪是对纵波(P)的反应进而设计相应的复原模型,就是个典型的闭门造车。

专业解读的结果是,史料中的5条内容具有明确的地震学意义,并可以推算出3个限制性参数(冯锐等,2006)。这些内容涉及到地动仪的几何尺寸、内部结构的(柱、关、道、机、丸)五部分、对地震面波(R )的水平响应和机械牵动次序、与地震的关系、实际测震的反应效果。所推算出的3个限制性参数分别是:仪器外径和通高分别为23m;地面位移量24mm;陇西地震6.57.0级,震中距500700km,洛阳的烈度为Ⅲ+~Ⅳ,加速度约1 Gal。这些内容已经涉及到了测震学上的专业细节,多项参数彼此吻合,能够与现代地震学的理论与观测事实符合,决不是史学家能够杜撰抑或编造出来的。

这说明,地动仪肯定正常工作过,史料文字客观地、准确地记载了仪器的内部结构,如实地写清了所观察到的现象。尽管,张衡本人并不会,也不可能理解其中的物理机制和参数关系。

1.3  考古结果有旁证

张衡地动仪置于京师洛阳城南1km的灵台进行观测。中国院考古所于1975年对灵台地基进行了考古发掘(图3),我们2003年以后又对灵台地震地质条件做了3次现场踏勘。地动仪置放在灵台西侧的第二层平台的两间观测室的北间(图4),室内长10m2.2m,高出地面2m,该房间的地面处理很特殊,是灵台唯一的铺设了两层2×2汉尺大方砖地面,局部形成了十汉尺见方的坚实地基(图5,刚刚容下圆径八尺的地动仪蟾蜍只能为器足


高台地基对地震波结构性放大作用加速度可能接近1 cm/s2,对测震十分有利。根据对台基土样的测试分析,可推算出地动仪的总重仅几吨重。此外,司马彪《续汉书Ÿ百官志》刘昭注引《汉官仪》的记载,灵台的编制共43人,除了台承主理全面工作外,其余42人实施6项观测:“十四人候星,二人候日,三人候风,十二人候气……”。这里的“候风”二字系指气象观测,很难与范晔《后汉书》中的“候风地动仪”的称谓扯上关系。毕竟,在二千年的其他各种史料里,无论在范晔之前抑或之后的各种文献中,都仅仅使用“地动仪”3个字的称谓

 

1.4  出土的汉代酒尊符合史料记载

史载地动仪形似酒尊,其盖穹隆,饰以篆文、山龟鸟兽之形……,下有蟾蜍承之

全国自1962后出土了几十件汉代酒樽,2件还镌“酒樽”二字的铭文,故其基本形制1991年以后已经定论。共分三种类型,其中的12温酒樽恰恰都具有穹隆状顶盖下有器足承托表面有山龟鸟兽的纹饰,几乎脱脱地展了史书对张衡地动仪的描述(图6。从物理学上看,这种上小下大的造型,无需任何改动就已经非常适合于悬垂摆工作稳定性也十分好。这说明,史料记载得到了考古发掘和出土文物的支持,早期各种复原模型的猜测造型显然不能再用了。


信息来源:市科技局
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