张衡是什么家(张衡是个什么样的人?)

张衡地动仪大名鼎鼎无人不知,它是中国古代科技的代表,入选中小学历史课本,被中国地震局当作标志沿用几十年,是联合国世界知识产权组织总部中的陈列品,与美国人从月球带来的岩石并列展出。

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但很多人并不知道,张衡地动仪从来就没有出土过,课本上的照片只是考古学者王振铎(1912-1992年)于1951年设计的模型,设计所依据的是仅仅是《后汉书·张衡传》中196个字的描述。现在的课本已经增加了“模型”两字,可当年我们是当了真的啊~

张衡是什么家(张衡是个什么样的人?)

对张衡地动仪的复原研究早已有之,早期的有1875年的日本人服部一三、1883年的英国人米尔恩等人,王振铎是较早的国内研究者,也是较有影响力的一位,他所复原地动仪的核心原理是“直立杆”,但被一些研究者指责是抄袭了日本人的想法。

“直立杆”原理如下图所示,中间有个直立的杆子,地震时的震动会令其倾倒,然后触动某一个方向的开关。这个原理非常简单,跟人们在家里地板上倒立一个啤酒瓶报告地震是一个道理。

张衡是什么家(张衡是个什么样的人?)

但这种“直立杆”有两个致命的问题,一是方向没准,您不妨做个实验,在桌子上立一根铅笔,然后在某个固定的角度拍击桌面,您会发现每次铅笔倾倒的方向都不一致,这跟地动仪能判定地震方位的说法相悖;二是不能筛选出地震的震动,如果地动仪敏感到能检测出远处地震的极微弱震动,甚至人们没有感觉时就能触发(这是古籍的说法),那地动仪附近的脚步震动,略远处的打夯等都应会触发地动仪动作。

“直立杆”结构早在18世纪就已经被严格的地震学计算、实验室试验和地震检验所淘汰,它根本就不具有可行性。张衡地动仪研究专家、中国地震局地球物理研究所冯锐研究员在文中说到“对这个普遍宣传的测震直立杆,主管单位和设计人居然在几十年间从来没有做过一次科学实验去检验,便列入我国中小学课本中一代又一代昏昏昭昭地讲了半个多世纪,讲者与听者实际上都是处于一种似是而非的满足、似明又暗的迷茫中,背离了科学实践的基本原则。为了演示测震效果,近年来的一些单位甚至发展到在模型内部安放电器和弹簧结构来造假,难怪有的老师惊呼:不知道成千上万的教师是如何讲解地动仪的。”[1]

国内外学术界早就发现了王振铎模型的致命错误,自1969年后学术界发表了一系列的批评文章,地震学、考古学、历史学的严肃学术刊物和科学论著从不引用这个模型。中国地震学奠基人傅承义院士曾在1976年当面告诉王振铎先生,称他的设计有致命错误,英国李约瑟院士、美国地震学家博尔特院士、日本地球物理学家力武常次等都撰文批评了这个模型。[2]这个模型在学术界已经被彻底推翻了,死得透透的了,但它依然在课本上坚挺地存在着。

2003年10月,在中共中央政治局常委李长春的指示下,冯锐研究员牵头组织了9个单位的地震学家、历史学家、考古学家、自动化学家、美术家的专题研究组,经过5年的研究,设计出了一个新的复原模型。

与王振铎的“直立杆”原理不同,冯锐研究员采用是是“悬垂摆”原理,简单地说,“直立杆”相当于倒立的啤酒瓶,而“悬垂摆”相当于家里的吊灯。

张衡是什么家(张衡是个什么样的人?)

“悬垂摆”对人们的脚步和打夯等垂直震动不敏感,对地震的横向波动敏感,它的抗扰性能更好,在验震方面比“直立杆”更科学。冯锐团队在研究“悬垂摆”模型时使用了大量“剪切性力源”等现代科学概念和方法,终于做出了上图(b)的新模型,算是把领导交代的任务完成了,但它真的能验震吗?

据说做过实验,在震台上人为设置震动,某方向的珠子会掉下来,但它测过真实的地震吗?包括“512”,从来没有见过真实验震的报道,假设真的能行,我想绝对不会不报道的。

一千多年前的张衡,他不可能懂地震横波和纵波等科学概念,不可能懂“倒立摆”“悬垂摆”等科学原理,他独自就能造出比冯锐科学团队更加有效的验震器,您相信吗?

据统计,张衡有4篇涉及日食地震的文章,全部是用“妖星见于上,震裂着于下,天诫详矣”的占卜观进行解释的,为此主张“明烽火,远斥候,深藏固闭,无令谷畜外露”以“取媚神祇,自求多福”。[2]

《甄嬛传》58集中有个桥段,钦天监副史通过对所谓天象异动的解释,直接影响了皇帝的决定,聪明的甄嬛利用他把安陵容拉下了马,并稳住了她的位置。一千多年前的张衡就是个类似天监官的角色,地动仪问世后,张衡多次上书借“上天惩诫”之凶兆议论朝纲,强调对地震要遵从礼制、祭天祀地,迫使顺帝京师地震后的次日首次下罪已诏,并且连续两年罢免了四位高官[2]。张衡对地震的权威解读权和对皇帝的巨大影响力,令朝廷官员对他非常恐惧和嫉恨,张衡后来被排挤最终失势。

张衡是什么家(张衡是个什么样的人?)

有的网友会生气,认为此文把张衡暗喻成了神汉,诋毁了祖先的智慧,数典忘祖大逆不道,他们相信张衡当年就有超越现代科技的方法,只不过是失传罢了。还会有人相信鲁班真的造出了违反空气动力学的能飞三天三夜的木鸟,诸葛亮造出了违反能量守恒的自动运输粮草的木牛流马,这种认知属于祖先信仰,而信仰是没法讨论的。

我曾在微博上谈及华佗,认为曹操把华佗杀掉是很明确的选择,假如真的允许华佗用利斧开瓢取出“风涎”以根治头疼,则曹操必挂。首先“风涎”是个啥东东呢?是肿瘤还是脑出血,当时又没有CT机,华佗咋确定在哪侧动斧?难道说砍错边了再砍一次,直到找到为止?华佗没有神经的概念,如何避开密集的脑部神经?他也没有细菌和感染的知识,如何抗过术后感染这一关?

张衡是什么家(张衡是个什么样的人?)

我们的祖先智慧勤劳,留下了璀璨的文明和历史,张衡无疑是他所在年代非常智慧的人,他的神鬼观是历史的局限,我们后人当然不能跨越时空去嘲讽古人,但也不必对古人盲目崇拜,甚至到了迷信的地步。

当代中国人也同样智慧勤劳,这些年的迅猛发展早已经令世人刮目,根本不必靠那些似是而非的中国古代科学找自信,实事求是才是最大的自信。

参考文献:

[1]吴非,基础教育,2004年3月

[2]冯锐,科学激活了张衡地动仪,2009年7月

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