候风地动仪

李广进

东汉时期，中国传统封建经济模式得到巩固，不仅与西域诸国互通友好，往来贸易，国内的社会景象也是一派繁荣。中医药理论的成熟发展促使人口迅速增长;铁制农具的创新应用致使耕地面积逐步扩大，农副产品日益丰富;廉价纸张的发明书写了文化传播的新方向;河南荥阳以东至高青县的治黄工程，更是书写了中国古代传统水利科技的新篇章，使得黄河800年不曾改道。这就是我国汉代灿烂的科技文化氛围，候风地动仪便诞生在那片肥沃的科技土壤中。

遗憾的是，2017年的秋天，缘于对地動仪复制原理的争议，由王振铎先生主持复制的相关内容已被历史教科书所不录，影响数代人的“地动仪形象”将逐渐淡出新一代青年人的视野。但就此项发明而言，它是我国汉代科技发展高度的标志性体现，大有科普之必要。虽然学术尚存争议，但就复原一事的过程而言，不必说它是科技史家辛苦历程的精神体现，就是复制过程中的经验性启示，也是来之不易的宝贵财富，应被后人珍视。我们只有正确地对待地动仪复原的探索之路，才会让这项古老的科技发明走得更远。因此中国科学技术馆的“华夏之光”展厅，同时为公众展示了两种不同的复制模型及相关的原理介绍。

据文献记载，候风地动仪的发明时间为阳嘉元年，即公元132年。通体铜铸，外表像盛酒的器皿——酒尊，直径约8尺，折合现代尺寸约184.8厘米，外部由8条龙和8只蟾蜍组成，代表8个方向（东、南、西、北、东南、东北、西南、西北）。龙的口中衔有铜球1枚，为活动状态，在尊的内部与龙相对应的是“八道”，中间装有都柱。当有地震发生时，受地震波的影响都柱则会触碰“八道”中的一道装置，引发龙嘴张开，铜球落入蟾蜍口中，依此来判断地震发生的方位。

专家学者的主要争论焦点在于“都柱”的形态及安装方式等方面。王振铎先生认为，都柱应上粗下细地矗立在地动仪内部中央;冯锐先生则认为都柱应为悬垂摆式悬挂于地动仪内部上顶。此两种方式，都存在一定的缺陷，矗立中央难于立稳，随时会有倾倒的可能，而悬挂于顶部又容易触碰旁道，产生误判。另外悬垂摆式采用钢球滚动触发“八道”的方式，也有待推敲，因为有专家提出远在2000年前的汉代很难制作出如此规格的球体。

不过值得一提的是，悬垂摆样式的“质量摆阻尼器”减震装置，于实际的建筑构造中也有应用。其所依据的科学原理，是当地震发生后，楼房向某一方向倾倒的同时，“质量摆”会给建筑一个与建筑倾倒方向相反的作用力，在一定程度上制止或减缓建筑物的倒塌，从而达到抗震的效果。

地动仪的复原工作，可谓任重而道远，因为在浩如烟海的中国古籍资料中，只有《后汉书·张衡传》中与之相关的200余字记载，依此来推想古人的科学方法和科学思想确实存在一定的难度。未来的复原之路一来有待相关文字史料的进一步发现，二来便要靠科学家和科技史家的共同努力了。