评论

张衡地动仪模型被移出教科书,中科院院士:房梁上吊块肉都比这强

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

。在人类抗震史上写下了光辉的一页。《后汉书·张衡传》更详细地描述了这一历史事件,而在2010年以前的人民教育版教科书中,张衡的地震仪一直被视为中国古代伟大科技发明的典范,并进入了教科书成为几代中国人的集体记忆。

但在2017年秋季投入使用的初中七年级历史教科书上册中,删除了张衡和地震仪的内容。

中科院院士傅承义指出:“

房梁下吊块肉都比你那个模型强

”为什么会这样?这是因为教科书中的张衡地震仪模型是复制品,而不是真正的张衡地震仪。

关于张衡地震仪的记载,相关史料寥寥无几。例如,《后汉书张衡列传》中只有196个字符。即使在《续汉书》《后汉纪》等经典中,张衡的地震仪记录也只有区区两百字。这些文字不仅没有清楚地描述张衡地震仪的发明过程,也没有详细描述地震仪的形状、外观和工作原理,使张衡地震仪几千年来的认识模糊不清。试想还原张衡地震仪的外形,这让教科书上的张衡地震仪争议极大。

而我们在课本上看到的地震仪是王振铎复原的,而另外一个出现在课本上的就是王振铎复原的就是司南。很多人把修复的模型当成历史原件,而修复的模型,无论是地震仪,思南都不实用,这导致不少人对地震仪产生了怀疑。

王振铎复原地震仪是基于“直杆原理”。他的基本结构原理主要由两部分组成:一部分是惯性体,另一部分是与之一起运动的支撑。在地震期间,惯性体(摆)相对于支架移动。

所以在他恢复的时候,地震仪也被分成了两部分,一部分是表示惯性运动的摆锤(《张衡列传》称为“独柱”),另一部分围绕摆锤设置,与仪器本体连接成八段。方向有八组杠杆机构,均安装在封闭的铜制乐器主体中。地震发生时,仪器本体随之振动,只有摆锤因自身惯性而相对于仪器本体发生位移,失去平衡而倾斜,推动一组杠杆,使这组杠杆与仪器主体外的水龙头。

进入蟾蜍的嘴里,通过击落的声音和落丸的方向,报告地震并记录地震的方向。1951年,王振铎根据日本萩原纯礼、今村明衡对立杆工作原理的推论,加上自己的理解,制作了一个展览模型,后陈列于中国历史博物馆。

王振铎修复的“张衡地震仪”在联合国世界知识产权组织总部与美国从月球带回的岩石并列展示,共享荣誉。

因此,后来被纳入国家中小学教材。就连中国地震局也用这种修复模式来标记它几十年,但直到几年前才被撤下。

不过,自从模型诞生以来,诟病就没有停止过,因为虽然王振铎在构思时就具备了地震探测器的功能,但实际上该模型并不具备地震探测器的基本功能。立柱原理只能用于低灵敏度的报警器,构造震动探测器是不合理和不可行的。早在18世纪就被淘汰了。

王振铎复原的地震仪模型在国内外受到严厉批评

1969年以来,中国、日本、美国、荷兰、奥地利等学术界发表了一系列严肃批判的文章,国外的科普文章也对其原理提出质疑或作出其他解释。这也是为什么中科院院士傅承义说“

房梁上掉块肉都比这强

”。

地震仪的高学术地位与恢复模式的不合理形成了鲜明的对比,一些尖锐的负面观点层出不穷。

奥地利的雷立波认为,张衡的地震仪科学价值非常有限,完全失传的仪器与后来的地震学发展无关。他甚至说,“对张衡地震仪的迷恋,是中国科学停滞特点的典型表现。”这说明当时国外学者对地震仪的怀疑已经蔓延到张衡,甚至到了中国古代技术的水平。

但是,修复后的地震仪并没有“原样修复”的效果。在这种情况下,让“张衡地震仪”出现在教科书上是一种不负责任的态度。这是对历史不负责任的态度。负责任也是对教育不负责任,对科学更是不负责任。这就是地震仪模型从教科书中撤出的原因。

冯锐复原模型受到认可

为了还原更科学、更贴近历史记载的地震仪,早在2003年,中科院教授冯锐就重启了“张衡地震仪”探索论证之路。冯锐认为,

张衡的地动仪应该采用的是悬垂摆理论,地震与非地震运动的关键性差异:非地震运动以微弱的垂直向“颤抖、颠动为主”,地震波却以强烈的水平向“摇动、晃荡为主”。

所以,傅承义院士的这番话是有科学依据的,因为梁下挂肉是最基本的自然抗震结构。到目前为止,只发现了两种用于地震探测的自然结构——悬挂物体和液体表面——“它不地震时不动,只有地震时它才会晃动。“

灵敏度远远高于人。

冯锐判断地震仪确实是根据史料中对地震的描述“地震动京城”,“珠关道极湾”的结构,以及“地震动尊、尊则珍、龙即发、吐丸”等。是一种结构简单合理的地震探测仪器。万一发生地震,它会像所有悬挂的物体一样自然地摇晃,只会更加灵敏和稳定。

在此基础上,冯锐还原了张衡的地震仪,冯锐课题组还调出了陇西地震的波形。通过波形计算,模拟了公元134年陇西地震的波浪效应。波后,铜球应成波落下。

风锐复原的张恒地震仪,只有横波到来时才吐出药丸,纵波的其他震动无法让地震仪响应。

这意味着诸如关门、过马路、响亮的枪声等不会干扰地震仪。

总结

目前,冯锐修复的地震仪是考古界和科技界最一致认可的。不过,冯锐修复的地震仪虽然很科学,但也是我们根据史料和科学认识做出来的模型。什么是真正的地震仪?我们无从得知。

我们之所以要打造更科学的地震仪模型,是为了让我们走进地震发展的悠久历史,尽可能地贴近震源,与先贤进行一次超越时空的思维对话,公众可以更好地了解张衡的科学实践。具体而深刻的认识,以崇尚“古人探索科学的精神”,激励人们像张恒一样为人类的进步做出自己的新贡献。

返回搜狐,查看更多

责任编辑:

平台声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。
阅读 ()