张衡候风地动仪的“候风”如何理解

王元红

在《后汉书·张衡传》中，有这样一段文字：“阳嘉元年，复造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰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。”

这段文字是专门介绍张衡发明候风地动仪的事情，翻译成白话文就是，据《后汉书》记载，候风地动仪制成后，该仪器曾经测出陇西方向有地震，官员立即上奏皇上，但当时并无地震讯息，立时遭众臣诽议。三日后六百里加急来报：“甘肃发生大地震。”众人乃信服。从中不难看出，候风地动仪很精妙，非常神奇。

遗憾的是，张衡发明的候风地动仪已失传。据传毁于东汉战火。

关于候风地动仪，有人提出了这样的疑问：张衡建造的只是一个地动仪，为什么要在名字中加上“候风”二字呢？难道这个地动仪上面还加造了一个候风仪吗？

这种说法并未空穴来风。确实另有说法认为，候风仪与地动仪是两种仪器，前者被做成衔花的鸟形，可以依照鸟的指向测风向，并以花转动的速度测定风速。那么，张衡候风地动仪中的“候风”这两个字该如何理解？

竺可桢错了吗

大家都知道竺可桢，他是我国近代著名气象学家、地理学家、教育家，是我国近代地理学和气象学的奠基者。在《中国过去气象学上的成就》一文中，竺可桢对张衡的候风地动仪进行了阐释和论证。他认为，张衡不仅发明了地动仪，也发明了候风仪。

竺可桢所依据的是晋人郭缘生《述征记》里的一段记载：“长安宫南有灵台，高十五仞，上有浑仪，张衡所制，又有相凤铜乌，遇风乃动。”竺可桢由此推断：“即可以知道张衡的候风铜乌和西洋屋顶上的候风鸡是相类似的。” 竺可桢还认为，西洋的候风鸡比张衡的候风铜乌晚了1000年。

很多人看到竺可桢的这一论述，并进行了引用。如范文澜的《中国通史简编》、赖家度的《张衡》、王兆彤的《张衡》以及龚克昌的《汉赋研究》中，都引用了竺可桢的这一观点。

事情果真如此吗？有一个人对竺可桢的推断提出了异议，他就是英国人李约瑟。

李约瑟是英国近代生物化学家、科学技术史专家，对中国文化和科技进行了极为重要的研究，被誉为“中国人民的老朋友”。

李约瑟说：“竺可桢曾坚持认为这里所指的是两种仪器，一种是候风仪，另一种是地震仪……他的论证是以《三辅黄图》中谈到候风鸟的一段话作为依据的，但是我们未能在这本晋代的古书中找到任何与地震仪有关的资料。”

此后，長期从事我国气象史研究的王鹏飞教授也用充足的理由指出，竺可桢所说由张衡发明候风仪的说法是错误的。

竺可桢真的错了吗？要知道，竺老是声名显赫的大家，在治学方面非常严谨。

不过，“智者千虑，必有一失”，竺可桢也可能会犯错。

那么，张衡所发明的究竟是地动仪，还是候风仪？或者，是在地动仪上又建造了一个候风仪？

刘仙洲的试验

为了找出事情的真相，有人做了一个试验。这个人叫刘仙洲，他是中国科学院院士，是机械学家和机械工程教育家。

刘仙洲反对竺可桢在候风地动仪中再加一个“仪”字的做法，他认为在古籍中增加没有可靠依据的字，是研究古史很不严肃的态度。为了确定候风地动仪是不是候风仪与地动仪的集合，刘仙洲在设计的地动仪上增加了候风设备，试图复原张衡候风地动仪的“原貌”。

仪器的复原设计完成后，刘仙洲发现风向和地震在方位上是不一致的。这多少让刘仙洲有些失望，因为风向和地震的方位并不一致，于是他放弃了对这个仪器的进一步研究。

实际上，张衡所发明的候风地动仪已经失传，我们如今在一些博物馆看到的候风地动仪，是我国的王振铎和日本的今村月恒以及其他科学家分别根据机械原理复原出来的。在这些复原出来的候风地动仪上，也都没有候风装置。

既然没有“候风”的装置，为什么又要叫候风地动仪呢？这个问题依然困扰着人们。

王鹏飞的反驳

著名气象史研究专家王鹏飞认为：“目前流行一种说法是：张衡发明了相风铜乌，而相风铜乌是我国最早的风向器。这种说法是错误的。”

为了反驳这个观点，王鹏飞提出了四点理由：第一，《述征记》载：“上有浑仪，张衡所制。又有相凤铜乌，遇风乃动。又有铜表……”其中明确表示，灵台上安置的三台仪器中，浑仪是“张衡所制”，相凤铜乌和铜表并不是张衡所制。第二，史书记载相风铜乌的时间比张衡出生的时间还要早，在时间上无法确证相风铜乌是张衡发明的。第三，就我国风向器发明的历史而言，应该是先有“伣”“綄”等简单的测风仪器，再有相风铜乌这样复杂的测风仪器，这才符合发明的规律。由此可见，我国最早的测风仪器并不是相风铜乌，而是比其更简单的“伣”或者“綄”。第四，候风地动仪是一件仪器，而不是两件，“候风”是张衡对地震机理不明确而产生的一种误解。

应该说，王鹏飞的论证还是很有说服力的。

前文中，李约瑟说竺可桢错了；现在，王鹏飞又说张衡错了。“候风”两个字到底是什么意思？竟然让我们崇敬的两位科学家都错了。看来，准确理解候风地动仪中的“候风”两个字，并不是一件小事情。

时代局限造成的误会

候风地动仪中的“候风”两个字到底该如何理解，竟然牵扯出了如此多的曲折故事。我们现在就来揭晓答案。

王鹏飞在《史料抽样与边界层气候变迁理论》中说：“‘候风两字是表示等候传递地震的空气到来。”

此話听起来颇为玄妙。地震是由空气传播的吗？按照我们今天的理解，这种说法是不对的。地震波是从震源处向外发射的，是在整个地球内部或沿地球表层振动运动的过程，与大气没有半毛钱关系。

这种对地震的认识也是科技发展到了一定阶段后，我们才掌握的；但在张衡那个时代，人们并不知道地震是在地球内部或者地表传播的。古人想当然地认为，地震是由大气来传播的。这并不是信口开河，还有一个有意思的例子与之相关。

元代的周密在谈及张衡的候风地动仪时，说：“气之所至则动，气之所不至则不动。而此仪（候风地动仪）置之京都，与地震之所了不相关，气数何由相薄，能使铜龙骧首吐丸也？细寻其理，了不可得，当更访之识者可也。”

周密生活的时代距今有700多年，他认为地震传播是“气之所至则动”。张衡是公元78年的人，比周密早了大约1200年，他不知道地震波是在地球内部或地表传播的，认为地震是由大气传播的，所以张衡才会在地动仪前面加了“候风”二字。这是对地震机理认识不足而产生的一个错误，是时代的原因，是科技发展的局限性造成的。

竺可桢将候风地动仪拆解为“候风仪”和“地动仪”也是错的，是理解上的偏差，是对相关资料没有详尽考证造成的。

科学的发展和认识是逐步深入的，从最初很肤浅甚至错误的认识一点一点积累、质疑和求证，慢慢探寻到事实的真相，这才是科学研究的规律。

即便是最伟大的科学家，也有出错的可能。这并不奇怪，也不“丢脸”。人非圣贤，我们需要对出现的问题进行论证，而不是轻易盲从。这才是科学研究的基本态度。

我国古代的几种测风仪

玉鸠。出现在公元前2000余年良渚文化时期，是我国最早测定风向的仪器。

司风乌。夏禹所制，将风向器制作成乌鸦的形状，风吹来时，乌鸦头所指的方向即是风的来向。

伣。西汉时已经很盛行，在地上立一个直竿，在上面系上飘带，每当风吹来时，飘带即可随风舞动，便能测定风向。

綄。它是后来对“伣”的一种称呼。

铜凤凰。它是汉武帝在太初元年（公元前104），安装在建章宫上的测风仪器，铜凤凰的下面有转动枢纽，风吹来时，铜凤凰会随风摆动，凤凰头部所指的方向就是风的来向。

相风铜乌。铜质乌鸦状的风向器，在汉代开始使用，安装在灵台上，起初时很笨重，后经过改造变得轻巧。

相风木乌。木质乌鸦状的风向器，晋代普遍使用。

五两。用鸡毛的羽片编成，重仅五两，挂在高杆上，让其被风吹到平飘的状态。唐以前出现，唐代开始广泛使用。后来也成为简便风向器的通称。