一直以来,对于张衡到底发明没有所谓的地震仪非常疑问,这不仅是后来人们按照史书的描述仿制的地动仪毫无使用价值,更是因为张衡本身就是一个不成功的的发明家。
此前有消息说,关于张衡地动仪的文章从教科书移除,再一次证明了我长达五十年的猜想。这也就带出今天的话题,张衡的地动仪是不是伪发明?为什么有人说指望它预测地震,还不如在房梁上吊一块肉?今天我们就来说说张衡和他的地动仪。
地震仪(地震仪的发明者)
张衡是南阳人,妥妥的老乡。这位活跃在东汉和帝时期,是当时著名的天文学家,地理学家,文学家和数学家,然而他最为出名的是彼时杰出的发明家。从这些所谓的名号里,给人的感觉这位其实就是一个杂家。
说张衡是杂家,这可不是不给老乡的面子。之所以杂,是因为爱好广泛,而这一点恰恰是衡量他过人天赋的一把尺子。有很多的人一生不见得能琢磨透一件事情,反观张衡,无论是在汉赋的彪悍还是对于圆周率的匡算,在当时已经是极为罕见的。
不仅如此,张衡在天文学方面的造诣很深。有很多人把浑天仪与地动仪混为一谈,其实这是两个范畴两个领域的事,一个管天一个管地,彼此不搭。
张衡之所以被誉为科圣,并不是因为他的地动仪,而是他在天文历法领域独到的见解。其实太阳系的1802号行星被联合国以张衡的名字命名,也就是褒奖这位在天文学方面的杰出贡献,与地动仪没有一毛钱的关系。
一个很奇怪的现象是,张衡的时代并不遥远,然而他的很多作品却大多遗失,这就叫人很是纳闷。按理说,张衡后来成为中书令,也算是朝廷秘书处的主管,是管理史料的官吏,然而却连自己的著作都没有保存下来,这就有点匪夷所思。
就比如《灵宪》这本著作,它可是张衡在天文学的一座丰碑,然而因为原作遗失,我们只能在刘昭注释的《后汉书·天文志》看到张衡在天文领域的巅峰存在。
宇宙无始无终,无边无际,这在我们今天听起来是很正常的常识,然而在一千多年前,张衡已经意识到这个问题。
比如在《灵宪》里,张衡认为宇宙是无限的,甚至认为天体的运行是有章可循的,这个认知在当时可谓是引领潮流。
再比如,彼时的张衡已经知道,月亮自身是不会发光的,也就是靠着月亮对太阳的反光,人们才知道月亮的存在。
很久以来,中国人对月亮情有独钟,这不仅仅是嫦娥奔月美丽的传说,更是因为月亮对于人们来说简直太重要了。我们现在的年月日的计时,其实就源自人们对月亮的认知。
潮汐为什么会形成,它对于人们的生活甚至生产会造成什么样的影响?夏季为什么昼长夜短,春分和秋分这些时令又是怎样来划分的?在张衡看来,其实这些都与月亮的运行有着莫大的关联。
张衡对天文学的最大贡献是,他已经认识到,月亮是绕着地球运转的,而且这种运转的轨迹有时候会高有时候会低,这也就带来了月亮的余缺,进而会导致大月小月的更替变化。
一直以来先人有个误区,他们认为大月小月一定会是交替出现,也就是大月后面一定是小月,而实际上这是人们按照月亮的平均运行速度来推算的,并不符合月亮本身的运行规律。
于是,张衡主张以《九道发》来安排历法,然而这样一来,就会出现大小月不一定是交替出现,而有可能会出现连续两个大月,甚至是连续两个小月,这对于现实生活的人们来说是不可以接受的,更是匪夷所思。
而实际上,张衡推荐的《九道法》才是彰显月球大小月最为真实的境况,只是由于人们的习惯认知,觉得大月后头一定是小月。
张衡在天文学方面的造诣可以说领先世界上千年,然而他在数学方面的天赋更加亮眼。他根据浑天仪的模拟运行得出这样一个结论,一个周天为360度外加四分之一度。
一个周天其实就是地球绕太阳公转一周的时间,张衡的浑天仪得出的数据与我们今天的一年时间非常接近,既365天外加5小时零48小时46分。
在古代,人们对于像地震这样的自然现象非常恐惧,认为是上天惩治恶人的一种手法。尤其是帝王将相,更是对地震深感忌惮。因此上张衡发明了地动仪,从某种意义上就是预知未来将要发生的灾难,人们就可以趋利避害。
从这个意义上来说,张衡发明地动仪,实质上就是帮助帝王早做安排,对于延续帝王的统治意义深远。张衡也因为发明了地动仪,成为汉顺帝跟前的红人。
尽管张衡在天文学数学方面有着亮眼的贡献,然而对于地动仪这个创造发明,却是在几千年来饱受争议。这是因为尽管有史书的记载,人们却被有看到张衡发明的地动仪实物。
按照《后汉书·张衡传》的记载,首先地动仪是用精铜铸成的,这里不仅是强调地动仪的材料非常稀缺,更说明当时这个东西可算得上是精密仪器。
其次是地动仪的外形,有八个方位对应有八个蟾蜍,至于尺寸完全可以按照描述加以仿造,这都不是问题,关键在于内部构造,这才是张衡的技术秘诀。
问题也就此出现,因为缺乏实物例证,因此上对于地动仪的内部结构产生歧义很大,按照今天来说,牵扯到两个流派,也就是两种创造发明的基本思路。
地动仪的结构原理其实很简单,一个是悬垂摆论,再一个就是直立杆论。从根本上来说,无非是预先设立一个静止的装置,然后感知地震发生的时候传来的震动,依靠机械的原理把警报发射出来。
直白一点来说,悬垂摆就是把机关的上端固定起来,下半部分自由下垂,一旦有震动的传感,这物件就会摇摆晃动,也就给人们提醒某个地方有震感,说明这个地方发生地震。
而直立杆的特点就在于把机关的下端固定起来,上半部分悬空,以来感知某一地方有震动,这个杆子就会摇摆,也可以提示人们某个地方有地震发生。
正是因为张衡的地动仪实物丢失,因此上这两种争论一直在相持不下,谁也不能站主流意识。刚巧不巧的是,时任文物局长的学者王振铎也是研究地动仪的爱好者,正是因为职务的便利,直立杆学派取得话语权,这就随后出现了张衡地动仪的仿制品,或者叫还原件。
从理论上来说,王振铎主持建造的原件应该没有实践的支持,仅仅是作为张衡地动仪的复制品出现,对我国的防震工作并没有多大的指导意义。
后来,为了宣扬科圣张衡的科技献身精神,王振铎特意为这个仿制品配发了一篇文章,这篇文章连同王振铎的直立杆理论一同被收入教科书里,取得了张衡地动仪正统的解释权。
毋庸讳言,正是后来的人们并不了解张衡发明地动仪的创造思路,也就很难把握科圣的精神要髓,因此上所谓的仿制品复原件并没有可操作性。几百年来,尽管我国发生过许多次的地震,王振铎的复制品却是鸟无音讯,沦为摆设。
也正是因为于此,中科院的院士们调侃说,王振铎的所谓的张衡地动仪复原件,在预报地震方面,还不如在自家房梁上掉块肉来的实际。
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