试析张衡候风地动仪的创制与其对传统文化的影响

◎刘 琳

试析张衡候风地动仪的创制与其对传统文化的影响

◎刘 琳

公元132年（东汉顺帝阳嘉元年），我国杰出的科学家张衡发明了世界上第一架观测地震的仪器——候风地动仪，在人类和地震作斗争的历史上写下了光辉的一页。《后汉书·张衡传》较详细记述了这一史事：

“阳嘉元年复造候风地动仪，以精铜铸成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒尊以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍张口承之。其牙机巧制皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神，自书典所记未之有也。尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西。于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。”

张衡候风地动仪的发明，为人类认识地震灾害，抗震减灾做出了巨大贡献。本文就候风地动仪的创制进行考析，进一步了解一代科圣的惊世业绩。

一、东汉前对地震的记载和认识

我国历史上地震发生较多，因而很早就有了关于地震现象的记录。《诗经》《春秋》《左传》等都有记载。晋代出土的《竹书纪年》中载有帝舜时期“地坼及泉”、夏桀末年“社坼裂”的地震现象。《吕氏春秋·季夏纪》：“周文王立国八年，岁六月，文王寝疾五日，而地动东西南北，不出国郊。”这是较为完善的地震记录，明确记述了地震发生的时间和范围，是汉以前关于地震的具体可靠的记载。《国语·周语》中有如下记载：一是周宣王即位时（公元前827年）虢文公曰：“……阳瘅愤盈，土气震发……阳气俱蒸，土膏其动。弗震弗渝，脉其满青，谷乃不殖……阴阳分布，震雷出滞。”另一是周幽王三年（公元前779年），西周三川皆震。伯阳父曰：“周将亡矣！夫天地之气，不失其序。若过其序，民之乱也。阳伏而不能出，阴迫而不能蒸，于是有地震。今三川皆震，是阳失其所而镇阴也。阳失而在阴，川源必塞：源塞，国必亡。

地震，在宏观上给人印象深刻，一般常伴雷电风雨交加，地气冒喷，表现出强烈的破坏作用，“川源必塞”、“谷乃不殖”等等，古人把这一灾害与国家君王联系起来，并预断对人类社会的影响。如：“国必亡”等。因而自汉代起，在我国的断代史，地震作为灾异现象记入史书的“五行志”内。张衡作为太史令，不但掌管天文历算，而地震灾异上报，也由他负责处理。为了迅速准确掌握各地发生的地震情况，他感到需要有仪器来观测地震。这是张衡发明候风地动仪的原动力。

二、张衡在机巧制造方面的经验积累

张衡在机械制造方面的成就，是他创制候风地动仪的技术基础。《后汉书》称“衡善机巧”。崔瑗赞张衡：“数术穷天地，制作侔造化”。说明张衡对于机巧制作有着高深的造诣。张衡55岁时造候风地动仪，这是他复居太史令7年的事。在这之前，张衡36岁时（安帝永初七年）官居郎中的张衡造自动车（计里鼓车）、独飞木雕、指南车等。这些木制机械有一个共同特点就是运用了机械传动系统。自动车和指南车的制造原理基本相同，就是利用齿轮机的差动关系。独飞木雕是张衡对机械运用的进一步发展，他在《应间》里讲道：“三轮可使自动，木雕犹能独飞”。独飞木雕是靠“腹内施机”而自己飞行的，尽管史书没有详细的记载，但张衡对于机械制造的成就确实达到了顶峰境界。张衡到了40岁时，居太史令3年，造浑天仪。浑天仪把当时所有的天文学成就全部融入，其匀速运行的机械传导系统说明张衡在机械制造方面的造诣又进一步。至张衡55岁创制候风地动仪，张衡在机巧制作方面已日臻完善。这些经验的积累，为张衡制造候风地动仪打下了坚实基础。

三、地动仪考析

候风地动仪的内部结构，前人研究的较为透彻，这里不再探讨。下面重点考析其名称问题。后世有指称候风地动仪，两个仪器者。笔者认为候风地动仪就是地动仪的全称，而不是两个仪器。“候风”在汉代是太史令属下人员职责之一。《后汉书·白官志》“太史令”注：“汉官曰，灵台待诏四十二人……三人候风……”。也就是说在四十二名灵台待诏中有三人是做“候风”工作的。候风是观察立春、立夏、立秋、立冬（四立）和夏至、冬至、春分、秋分（二至二分）八个节气时，不同的风向、风力强弱并记录下来）。进而推测这些现象对人事社会的影响。是占测吉凶的方法之一。候风的方位是东、西、南、北、东南、西南、东北、西北八方，而地动仪所观察的八个方位与之相同，而且都以九宫八方方位为座标。候风的官员管理地动仪，主要是因为候风的工作不太繁重，而地震也不是天天发生，可以兼顾，所以把管理员的官衔加在前面而称候风地动仪。

四、候风地动仪的影响

候风地动仪的创制与应用，为及时决策，应对处理地震灾害造成的损失起到了巨大作用。尽管这一伟大发明后来遗失了，但对世界的影响是长远的。经过中外学者的研究，给予了高度评价，认为它的构造符合物理学的原理，能探测地震波的首先主冲方向。这和国外同类仪器相比约早一千七百年。

[1]范晔.《后汉书·张衡传》[N].《后汉书》

（作者单位：南阳市张衡博物馆）

（责任编辑 姜鹤）