張衡的地動儀真的不存在嗎？用科學來說明真相！

雖然學界早有爭論張衡地動儀是否科學的事情。但我們普通人了解到地動儀存在爭論還是2016年，新的統編教材上把地動儀的介紹刪除了。於是很多人說，張衡的地動儀是假的，不符合科學道理。那麼到底是什麼情況呢？

王振鐸先生復原地動儀

很多人都知道，以前教材上的地震儀模型是1951年王振鐸先生根據自己的理解製造的模型。這個模型一直伴隨我們很多人成長。但我們不知道的是，這個模型既不是張衡地動儀的再現，也不能探測地震。這個模型完全不能實現文獻中記載的張衡地動儀的功能。

在這樣的情況下，教科書中還用這種模型來描寫地動儀，顯然是不合適的。此外，人們對地動儀的真實樣子和原理依然存在很大的爭議，因此教科書也難以正確描述地動儀的基本構造和原理。從教科書上暫時撤下來，也是合理的。

地動儀模型

於是，各界又響起了更激烈的爭吵聲。甚至很多人，直接攻擊說歷史記載有錯誤，張衡根本沒有發明地動儀。方舟子就在文獻記載中找到了「最大的漏洞」：「但是這個記載很成問題。按《後漢書·張衡傳》所說，地動儀建成於陽嘉元年(公元132年)，張衡卒於永和四年(公元139年)。在此期間，《後漢書》只記載發生過一次隴西地震，那就是永和三年(公元138年)的地震。一般認為地動儀檢測的就是這次地震。但是《後漢書·五行志》說得很清楚，這次的隴西地震在京師是有感的，破壞很嚴重，『裂城廓，室屋壞，壓殺人』，京師學者不會對地動儀的機關發動感到奇怪，與《張衡傳》的故事矛盾。可見地動儀檢測的不可能是這次地震。」

是不是真如方舟子所說，地震儀測到地震的記載是有問題的呢？不一定！中國地震局蘭州地震研究所的郭安寧就找到了合理的解釋。在唐朝以前，中國很多朝代，包括漢朝是存在兩京的。他說，隴西地震有震感的是西京長安，而張衡和皇帝實際上是在東京洛陽。這樣就能很好地解釋了兩段文字都提到了京城，震感卻又截然不同的原因。因此，我們應該相信古人，不至於在史書上給張衡編造出一個偉大發明來。

馮銳復原的地動儀

至於地動儀真實的樣子，目前已無從考證。但基本原理，還是有跡可循的，基本就是利用慣性原理探明地動。國內外很多人都對地動儀的原理進行了探討，並製作出了各種模型。總結起來主要有三種：懸垂擺、倒立擺和直立柱。其中，中國地震局的馮銳提出的懸垂擺模型，得到了實踐的驗證。該模型被放到了中國科技館展覽，並在中央電視臺製作了專題節目。似乎，地動儀的模型已經確定了。但爭論並未停止，很多學者都提出了不同意見，也確實挑出了馮銳模型的很多漏洞。

網絡圖片，立柱模型

大家爭論最多的就是「都柱」，一般翻譯成大柱子。馮銳認為，要想靈敏感應到地震並觸發機關，立柱不能太粗。經過現代地震知識和物理知識複雜計算得出結論，滿足要求的立柱最多也就1.89米高、1.5毫米粗，這銅絲也算不上大柱子啊。另外，如果立柱太敏感也不行，如果地面車馬的振動都能觸發機關，也會誤報。所以馮銳先生認為立柱模型不成立。而倒立擺模型，需要藉助近代技術手段（如彈簧等）才能實現，張衡不太可能發明彈簧。因此，這個模型也不成立。藉此馮先生提出了懸垂模型，簡單說就是一個吊著的大柱子，一有地震就會碰上機關。很多學者都認為，懸著的不能稱為柱子。反正是很多的爭論。

馮銳製造的地震儀模型

作為外行的我，也無限嚮往當年張衡的偉大構想。曾經多次構想地震儀的可能樣子，並提出了兩種可能的結果。一種是入地「都柱」模型，一種是地樁+都柱模型。

所謂入地「都柱」，就是深埋地下的大柱子，露頭部分伸入地動儀內部。如果地震發生，雖然表面感受不到振動，但深埋地下的大柱子應該可以收到地震波（縱波）的振動，並把這種振動傳導到露頭部分，從而觸動機關。或者地表振動，帶動地動儀振動，但都柱基本不動，從而碰觸機關。前者可以檢測地震波的縱波，後者可以檢測地震波的橫波。這兩種設想是否合理，我不是地震研究專業人士，也沒有做過實驗，希望有識之士可以給與解釋或印證。

如果前一種模型擺動幅度過小，不足以觸發機關，或者振動幅度過大造成兩面的機關都被觸動。還可以把埋入地下部分和露頭部分分開，埋入地下的是一個大地樁，地上部分是一個比較粗的立柱，一般振動不會造成立柱歪倒。但一旦發生地震，地樁先感受到振動，露頭部分歪斜，帶動立柱歪斜直至歪倒觸發機關。這個模型的好處是檢測地下的地震波縱波，不會被地表振動所影響。同時，即使地樁會來回擺動，都柱應該只會倒向地震傳過來的方向（不會製作模擬圖，有畫的不對的，各位可以腦補動圖）。但不知一定強度的地震波是否可以帶來地樁和立柱的振動和歪倒。

自繪的模型，猜測

請大家勿笑，雖然不一定科學，但我們努力印證也算是為再現中華古代文明出一份力吧。最後總結一句，目前沒有證據證明張衡地動儀不存在，我們相信是存在的，但真實的樣子還有待考證。