地动仪模型

篇一：冯锐小组复原的地动仪模型的不足

冯锐小组复原的地动仪模型的不足

前几年，在官方的推动下，冯锐地动仪复原小组（以下简称冯锐小组）经过努力终于在2005年搞出了一个所谓的科学复原地动仪模型。它几乎被作为正统，堂而皇之的推向世界。但是，这个复原不能说是完美的，甚至不能说是成功的。

冯锐小组的复原比起在之以前时出现的许多地动仪复原模型看，它确实有许多提高的地方。例如他正确的论证了地动仪的“侯风”部件应该是摆形式，而不是其它的如直立杆形式。在地动仪外形方面，本人感觉也要好于王振铎的直立杆版本。尽管它的外形并不完美，毕竟有点像一个汉代的酒樽了。

比起冯的成功之处，冯锐模型的不足就显现出压倒式的优势。我们在对比《后汉书·张衡传》中的记载之后，发现冯锐小组的复原，可以说是谬之千里。张衡地动仪复原最主要的是要符合古代的文字记载。就是不能有太多太过的偏离。记载中的部件应该照本宣科的具有，没有记载的，如果不能通过合理的逻辑推出，则不应该出现。

地动仪的部件并不是十分复杂和众多。如果不考虑重复出现的部件，地动仪可以说是十分简单和整洁。记载的部件有，一个是“中有都柱”的都柱。再一个是“其牙机巧制皆隐在尊中”的牙机巧制。根据众多的关心地动仪的人士判断，牙机巧制都是杠杆结构的部件。进行合理简化的地动仪内部看，就是一个都柱面对一个带有牙机的杠杆，可能还有和牙机相关的巧制部分。如果我们采用冯锐的摆结构，那么地动仪内部过程就是，被地震带动的摆推动了牙机某一分系统--“关”，进而导致极其灵敏的牙机动作，完成指示功能。同时，牙机也带动巧制部件，使整个系统功能得以保证，不出差错。

冯锐小组的复原有没有这些功能呢？答案是痛苦的。冯锐小组的复原既没有牙机也没有巧制。当然不会有任何与其相关的功能。冯采用的是一个滚球的办法来发动“牙机”。这个办法是因为受到“一龙发机，七首不动”的影响采用的。其实一龙发机，七首不动对于地动仪来说并不是主要矛盾。地动仪的主要矛盾是如何检测到极其微细的人不能感觉到的远方的地震以及如何灵敏及时的给出正确的指示。之后才是如何克服系统的某些不确定因素的影响。如果本末倒置，那必然得不出正确的结果。

冯锐的复原采用一个滚球来推动“牙机”。这个球要放在地动仪中心的位置。这就对冯锐提出了十分苛刻的要求。一方面要求那个滚球必须十分圆滑，支持球的底面应该十分平整和光滑又要一尘不染。又要能让那个十分光滑的滚球能够轻易地正确地放到那个底面的中心处。这个难度不是一般地困难。就是现在的工艺也绝难完成。再看冯的发动方式。冯锐采用用摆的底面与球面相接触，利用摩擦力推动滚球的办法。这又是一个艰难的抉择。那个摆必须十分准确的与就球相切。如果没有接触，必然不能响应微小的摆动。如果下压过甚，必然导致球，底面等都会发生一定的形变，这也必将影响球的发动。就算是一切顺利，接下来的新一轮监测周期仍然要求重复上述过程，甚至可能要求去判断球和底面是不是已经不符合要求了。这个办法要求在使用期间人工连续的干扰地动仪的运作过程。这对使用者是一个极大的挑战。在冯锐地动仪问世之后，虽然也经过若干次的“改进”，其实只是头疼医头，脚疼医脚的改良。并没有任何想要靠近古文记载的迹象，反而是越走越远。

不能不说球版的目的是做到七首不动。它确实做到了。但是，它只是做到了。其它的地动仪属性竟然全部丧失了。

对照记载看，冯锐的地动仪的都柱有不尽人意的地方。冯锐为什么不建立一个都柱呢？可能有许多方面。以下的全部是猜测没有和冯锐本人交流过。

可能冯锐认为没有必要。这样做一是可以节省材料，二来也便于回放那个球。那个球滚

动需要经过都柱，这样势必要在都柱上开凿出八个球洞。八个球的直径再加上必要的支撑宽度，这就是都柱的周长。因为推动“牙机”的球需要有一定的质量，就是球不能太小，这样都柱也可能很粗大。如果仅仅是这样也就罢了，可是偏偏还需要把球放回去。结果是得有观察空间和容留手通过的空间。这样一来就不会有都柱了。底部已经全部掏空，只保留上部象征性的一个柱子，这不是设计之道。

没有了都柱，冯锐就把摆的形状尽量设计成柱子的样子。用来迎合都柱的记载。其结果是摆的重心被提高，浪费了宝贵的高度资源。这使得地动仪被做的十分高大以至于不能被放到那个当初只有九尺宽的房间里边去。

没有了牙机，也就没有了龙衔丸和吐丸的可能。这对于明确记载有衔丸和吐丸的确是一个不小的变更。衔丸，应该是用口叼住的意思，吐丸应该是张嘴吐出的意思。这两个记载都含有龙口会动的意思。冯锐小组的地动仪却没有此项功能。

记载说，牙机巧制皆隐在尊中。这牙机是什么？冯有过辩解。但是，这些仍然得不到认可。归根到底就是，这不是张衡地动仪的牙机。在记载中出现过一系列的机字。什么施关发机呀，机发吐丸呀，无不是围绕牙机说话。它不可能是机1，机2，机3，等等。记载总结，牙机巧制皆隐在尊中。表明前面所说的机就是牙机。冯的复原缺少这么重要的部件不能不说是十分不足。

再说巧制。围绕巧制，不仅冯锐，其它人等更是众说纷纭。往往是各取所需的分开来解释，以削足适履。其实从牙机巧制的连续关系就可以看出，巧制是为牙机所带。甚至可以理解为，牙机带有巧制功能。这作为前提或说是暗示都行。当后边出现七首不动时，前边的巧制是干什么的不是明了了吗？这对于旁观者可能有些困难，但是，对于当时的参加者，制造者就不同了。是极其顺理成章的事。也许这关于制造结构方面的事，并不是面向普通人群的。无论你怎么写出来总部脱离不了专业的方面。就是现在也是如此。比如本文就假定你是十分了解冯锐的地动仪复原和完全知道后汉书中关于地动仪的记载的。冯的球办法不仅解决了七首不动也一并解决了牙机巧制的问题。这不能不说是个遗憾。它让古代记载失去了方向。

除了这些方面以外，还有一个更令人纠结的地方，这就是“施关发机 ”。诚然，在施关发机上冯锐会有更多的话要说。比如如何放好那个球等等。我们的看法是，首先给关一个可行的定义，然后再去研究它如何如何。

我知道许多支持球版的人士。有的把那个滚球叫“关球”。关就是蒙混过关的关。不用问，这个关球也是前无古人的新词。因为记载中尊内并没有一个什么球的存在。自然不会有关球的说法。假如是关球，那它们是怎么施关的呢？冯锐的办法，其实前边已经给出答案了。这就是每次都的重新施关。这对于覆盖周密无际的候风地动仪来说有些不可能。一天打开好几回，还用的着“无际”吗？其他版本有的顶球有的上面开洞，因为这个是讨论冯锐的，就不涉及了。总之，关球的施关是个难题。时间地点难度等等都是大问题。

回到候风地动仪，施关也不是也个容易让人接受的简单问题。关键是候风地动仪需要极其灵敏，要做到地不觉动。这也就是说摆对关的推动不可能很大。如果此时也要发机，那么关和摆的靠近程度就不能大于摆的摆动幅度。这也就说明这个距离是十分微小的。施关就是使这个距离既不能大也不能过小。得作到恰到好处才行。因此，摆和关需要认真地调整好这个距离。只有这样才能使地动仪达到地不觉动而发机。不仅如此还需要候风地动仪能够保持这个状态，并且在发机之后，按需自动回到已经施关的位置。为了不受干扰，把地动仪做的周密无际，不再打开了。这些冯锐小组的复原都做不到。

一个科学的复原竟然和最起码的记载都不能符合，这怎么能让人们认可它是张衡的候风地动仪呢？

冯锐小组的地动仪复原，没有都柱，不存在牙机巧制，无法施关发机，…就靠一张虎皮能撑多久？

篇二：张衡地动仪的科学复原模型

随着地球村时代的到来，世界上更多的人注意到了中国的张衡和他创制的地动仪。这不仅因为它是人类第一台地震仪器，创制年代早于西方验震器约1600年, 还因为地动仪成功地测到了千里之外的陇西地震，创造了一个1700多年前“京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西”的科学奇迹。突出的科学创新和巨大的时间差距，使得地动仪成为自然科学史中永恒的话题之一，而仪器的失传又为其增添了一抹神秘色彩。因此，自19世纪后期开始，各国科学家对地动仪的复原研究工作就没有间断过。

在地动仪的复原研究过程中，迄今已经提出了14个复原模型，实现了三次里程碑性的跨越：19世纪日本人服部一三，把文字史料变成了猜想图形；20世纪中国人王振铎先生，把猜想图形变成了展览模型；21世纪，由中国地震台网中心和河南博物院组成的科学复原课题组，把展览模型上升到了验震仪器。在一百多年的复原研究中，贡献最大、影响最大的是中国历史博物馆王振铎先生于1951年设计的地动仪复原模型。该模型在弘扬中国文化和开展国际交流方面起过积极的作用，其工作原理和外形也被编入我国的中小学教材，进行着传承式的宣传教育。但随着研究的深入和资料的丰富，这个模型却被国内外的学术界所否定。因为地动仪是地震学的一种专业仪器，复原模型在宏观上必须具有能够自动区分出地震和非地震的基本功能，否则就失去了所蕴含的科学价值和社会意义，甚至起到负面作用。而1951年的复原模型，恰在这一点上存在严重失误，张衡地动仪被复原成了报警器而不是验震器，以至于社会上流传的所有模型，包括中国历史博物馆的原件，都是不能工作的。

科技的发展，时代的崛起，需要科学的批评。张衡地动仪的科学复原势在必行。

2002年，在地震科学联合基金的资助下，张衡地动仪工作原理的研究开始起步。2004年，中国地震台网中心同河南博物院合作，开展了科学复原的研究工作。课题组本着“原理正确，结构合理，设计有据，逼近历史”的原则，同时从历史学、考古学、地震学、机械学、试验学和美术学六个方面开展研究。新模型于2005年4月先后通过了专家委员会的验收，以及由国家文物局和河南省政府组织的验收，并在河南博物院和北京海淀公共安全馆正式展出，已经产生了积极的社会反响，引起了广泛关注。2007年，定型小样的制作得到中国地震局震害防御司的专项资助。

新模型的外型及内部结构严格忠实于史料记载，在百余年来复原研究仅限于范晔《后汉书·张衡传》196个字的基础上，拓展挖掘出了早于《后汉书》70至150年的7份史料，经逐字对比，共得238个字：

阳嘉元年，秋七月，史官张衡始作（候风）地动铜仪。

以精铜铸其器，圆径八尺，形似酒樽，其盖穹隆，饰以篆文、山龟鸟兽之形。樽中有都柱，傍行八道，施关发机；外有八方兆，龙首衔铜丸；下有蟾蜍承之。其机、关巧制，皆隐在樽中。张讫，覆之以盖，周密无际，若一体焉。如有地动，地动摇樽，樽则振，则随其方面，龙机发，即吐丸，蟾蜍张口受丸。丸声振扬，

司者因此觉知。虽一龙发机, 而其余七首不动，则知地震所起从来也。 验之以事，合契若神，来观之者，莫不服其奇。

自古所来, 书典所记, 未常有也。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。

(转 载于:wWw.SmHaIDA.cOM 海达 范文 网:地动仪模型)

据此，课题组对含有明确地震学意义的结构、大小、反应、关系、应用和参数6个方面的记述进行了深入的研究，使史料信息定量化，提取出了地动仪的静态和动态参数；在试验室对悬垂摆、直立杆、自由杆3种工作原理进行了严格的试验，重现了陇西地震现象；利用历史地震、现代地震、灵台地基和陇西地震的研究结果，建立了检验地动仪模型的地震波动标准，为模型的设计和修改奠定了基础；确认内部结构由“柱、关、道、机、丸”5部分组成，使得复原更加科学和符合历史文献的记载。

与1951年王振铎先生的复原模型相比，新模型的不同之处在于：

·在深入研究史料的基础上，将工作原理由直立杆改为悬垂摆；

·考证了“都柱”的基本词义，在液压振动台上对原大框架结构的悬挂“都柱”，进行了严格试验。证实了“悬垂摆”只对水平运动有反应，对垂直运动不反应，具有强抗干扰功能。特别是对5次真实地震记录（3个地震事件）的震例检验，实现了合理验震；

·考证了汉代加工铸造的技术水平，结合史料研究的结论，得出内部结构由“柱、关、道、机、丸”5部分组成；

·根据20世纪70年代末的灵台考古资料，进一步对当年置放地动仪的灵台地基、建筑、结构等等做了现场调查，按照史料文字的明确记载和限定，将散放的蟾蜍改为仪器的器足。新模型的蟾蜍，除具有保留测震的物质证据、撞击发声的功用外，还具有支撑樽体、提高稳定性、便于仪器的调节等作用；

·在深入研究史料的基础上，详细考证了中国传统文化理念，将早期模型中倒置的全龙改为龙首，樽体的基形也由圆壶改为符合史料记载和汉代特征的温酒樽，同时对迄今能掌握到的国内外全部汉代酒樽的直器壁圆径、高度、顶盖弧度、整体高度、器足高度等一一进行了测量，根据统计结果确定出了复原模型内外结构的几何尺寸；

·造型设计遵循“科学合理、有文物依据”的简单原则。顶部的凤鸟——代表阳，古人的太阳崇拜；穹隆的顶盖——苍天。史料有“形似酒樽，其盖穹隆”，张衡有“天体于阳，故圆以动”“天转如车毂之运也，周旋无端”（《浑天仪注》），说明古人朴素的仿生观的运用；四灵的纹饰——青龙、白虎、朱雀、玄武四神或四灵。分别代表东西南北四方，或春分、秋分、夏至和冬至四个节气，是中国早在新石器时代就逐渐形成的一种文化。四灵同太阳神鸟一样, 在苍天中围绕太阳呈逆时针翱翔；口含火球的八龙——创世神烛龙，盘古的原型，龙首一旦吐丸，

寓意该方位的大地不会再平静；篆文和八卦——古代表示8个方向的标志，为震（东）、巽（东南）、离（南）、坤（西南）、兑（西）、乾（西北）、坎（北）、艮（东北）。同时也表示世间万物的哲学关系；八个蟾蜍——代表阴，古代的月亮神；海浪水纹——海水承托大地的古宇宙观。庄子有“海水三岁一周流，波相薄则地震”，即海浪相碰就引起地震。张衡有“天地各承气而立，载水而浮”的浑天观。所以中国的古代地球模型只有天穹、大地、海水三层结构；平底和铭文——张衡持“天圆地平”观点[30]。作者在底边特加铸了一圈铭文，既是艺术需要，亦为共勉：科学研究，永无止境。

·在深入研究史料的基础上，结合国内外近期的学术研究结果，澄清了史料所述“果地震陇西”的震例，应该是公元134年12月13日（阳嘉三年十一月壬寅）的陇西地震，震中在汉阳（今天水）一带。对长期误传的138年金城-陇西地震，应予明确更正。

新模型在研制期间，得到了丁国瑜、滕吉文院士，郭增建、孙机、卢兆荫研究员的悉心指导。参加工作的单位有中国地震台网中心，河南博物院，中国地震局地球所、地壳所，国家博物馆，北京工业机械自动化所，兰博雕塑等7个单位。此外，国家文物局所属的5个博物院（故宫、国家、河南、西安、上海博物院），中国社会科学院考古所，河南省考古所、河南省地震局等单位都安排了相关的专家进行了指导。正是他们的不吝赐教和大力支持，科学复原才成为现实。 目前，新模型的优化和完善工作已经完成，青铜定型小样已在北京史家胡同小学科技馆展出，引起了中国科技馆、公共安全馆及其他科普教育展馆的注意。张衡地动仪的科学复原论文已经在《地震学报》《中国地震》《自然科学史研究》《中原文物》等学术刊物发表。课题组诚恳地期待着各方的批评和指导。

篇三：被制造出来的“地动仪

被制造出来的“地动仪

11月28日，一位叫作“闫涛”的网友发了这样一条微博：“我直到昨天才知道，那个国宝级的张衡地动仪，是上世纪50年代才造出来的，王振铎（考古学家）根据古书描写的196个字，结合英国科学家的地震理论，设计并发明了这个张衡地动仪。由于选进了教材，国人都以为是东汉货色，事实上，那珠子掉不出来”。此事顿时引起许多网友的热议。

记者查阅史料后发现,地震仪诞生于公元132年，几十年后莫名消失，至今无踪，不见于任何出土文物和流传文物中。而直到公元432年，范晔才开始撰写《后汉书》。也就是说，范晔是在没有见到地动仪的原型情况下，时隔300年后，写出地动仪的内外构造的。

■ 否定的开始

通过各种对外宣传，外国地震学家也误认为王氏模型

就是张衡地动仪的原物。从1960年代起，这个地动仪就不断地遭受到地震学界的质疑，这个模型的偏谬和失误在科学实验和理论探索的一步步深入下暴露出来。批评

与否定的声音不但对着地动仪，还直冲东汉张衡而来。

从1969年开始，日、美、荷、奥等国地震学界发表

了一系列的措辞严厉的论文。1972年，日本学者关野雄用计算否定了直立杆原理，接下来，荷兰的斯莱斯维克、美国人赛维于1983年也提出王氏模型不能成立，并从根本上否定了直立杆原理。

在全国上下都沉浸在古代伟大发明的荣耀之中

时，王振铎的老朋友、中国地震学奠基人傅承义院士当面指出了1951年模型的原理性错误。

那是1976年的一天，两位老友聊天的时候谈到了

地动仪，傅承义说了一句，房梁下吊块肉都比你那个模型强。在地震学家的世界里，所有悬挂物都是天然验震器。在张衡生活的年代，人们已经习惯悬挂器物，出土文物中显示出的编磬、编钟、吊锤、纺线锤和吊桶、吊篮，还有吊肉和房檐上悬挂的鲜鱼，都会成为这种天然的验震器。

比这种当面批评更尴尬的是，在出国展览时，由于

没有合理的内部结构，也没有模仿地震的震动台，龙口中的铜丸无法吐下来。一张1988年“张衡地动仪”访问日本奈良时的照片，记录下这样的情景，中方解说在向日本观众讲解地震仪工作状况时，手持一根木棍，木棍捅一下，龙口中的铜丸才会掉到下面青蛙的口中。

■ 重新复原地动仪

2003年，河南博物院决定在官网上张榜招贤，让张

衡的地动仪真正能动，不要再通过人为控制进行“表演”。

于是，科学家团队扩大了，文史界的参与，使得“孤”

证《后汉书》不再孤立。文史学者在比《后汉书》早的《续汉书》，以及《后汉纪》等七部古籍中找到了更多关于张衡地动仪的记载。196个字的记录，变成了238个字。

通过这些文献，科学家算出了张衡地动仪的高度、

悬垂摆长度、震荡频率等。与此同时，课题组调来了陇西地震的历次波形图。通过对波形图的计算，证明张衡的地震仪在公元134年的确测到了陇西的地震。张衡地动仪不再是“传说”和“神话”。

■ 纠偏

复原古代科技模型的几个途径中，文献记载详细并

存有实物的，复原出来最为真实；另一种情况是，只有文献记载，但实物早已失传。而科学家王振铎和冯锐共同面对的，都是没有实物参照的问题。

不同的是，王振铎只能通过文献进行单枪匹马的探

究。而冯锐由于专业优势，在参阅文献的同时还有地震理论及数理计算来帮助他寻找真相。加上后来成立的课题组，使得冯锐的复原工作进行得更为合乎科学逻辑。

冯锐复原的地动仪于2009年9月初小学开学不久，

安装在北京市重点学校史家小学，这家学校的校长黄守圣说，在考试的时候，会要求学生今天按照正确的答案

回答，而非教材上要求的那样。

此时，全国中小学教材在讲到地动仪时还是几十年

一贯的倒放一根“直立杆”理论。而冯锐已经多次与人民教育出版社沟通，最初得到的答复是需要地震局的证明文件，但当看到最新修订的《中国大百科全书》，对于“张衡地动仪”这一词条已经做出修正，人教社便准备在2010年有所改动。

2009年9月20日，中国科技馆新馆开幕，地动仪在

新馆与观众见面，并在震动仪模拟的地震波中进行吐丸的工作。观众可以亲自动手按下按钮，观察在不同波型下地动仪的不同反应——只有横波到来它才吐丸，其他来自纵波的震动，都无法使地动仪有任何反应。这就排除了其它的干扰，如很重的关门、汽车过境的震动、巨大的炮声等。

美籍华裔理论物理学家、国际华人物理学会会长杨

炳麟，访华期间听了冯锐在中科院理论物理所做的报告会后，认为从这部机器上可以看出，张衡应该是最早利用惯性原理的验震的人，这是物理发展史中的里程碑。

2010年1月24日，冯锐接到教育部长袁贵仁的电

话，袁贵仁在仔细阅读冯锐修改教科书的建议和相关资料后，原则同意修改“张衡地动仪”这一章节。2010年秋季教改出台以后，按照教学大纲，“张衡地动仪”已不再是历史课本中的内容。人教版历史课本中已拿掉了这

一知识环节。作为对这一错误的补救措施，人教社今后会将新版地动仪的知识加到教师用书中。

2010年开幕的世博会将张衡地动仪新模型列为展

品之一，中国政府也将冯氏原理的张衡地动仪，纳入“中国古代机械成就展”这一全球巡展之中。

对于这座再次震动了地震界的“张衡地动仪”，冯锐

认为：“只能说它是我们在当前这个时代对张衡的理解”。他希望未来还会有人能够超越，能够更加接近张衡。

篇四：张衡地动仪的科学复原与现实意义

张衡地动仪的科学复原与现实意义

作者：柏颖

来源：《今日湖北·下旬刊》2014年第12期

摘 要 作为世界上第一台地震测量仪器，由东汉时期张衡发明的地动仪，一度引起了整个世界的广泛关注，时至今日张衡地动仪的某些科学理论依然被地震技术研究领域所应用。我国自上个世纪五十年代，就开始了张衡地动仪的科学复原工作，形成了复原模型，有效地传播了中华文化，向整个世界证明了中国自然科学技术发展的悠久历史，以及中国在地震技术方面做出的贡献。本文分析了地动仪复原的科学性及其所体现出的现实意义。

关键词 张衡地动仪 科学复原 现实意义

张衡是中国古代著名的发明家，他的一生致力于机械制造方面的研究，成功研制了多项发明，地动仪作为其晚年的机械制造研究成果，从产生之日起就带来了广泛的影响，产生了深远的现实意义。张衡地动仪被后人所复原、研究并发展，极大的支持了中国乃至世界的地震技术研究的发展与进步，对张衡地动仪进行科学复原，回顾并掌握地动仪的发明创造历史，领悟其功能与作用，对于整个世界地震技术发展与科学技术进步具有充分的现实意义。

一、张衡地动仪的科学复原

张衡发明了世界上最早的地震测量仪器—地动仪，这是张衡科学唯物主义价值观的体现，也是其科学智慧的集中展示，要想实现对一个距今数千年的古代仪器设备进行科学的复原，不仅要掌握充分的史料文献，而且也要进行深入的分析、专业的探究与科学的实验，从而深入挖掘史料文字中潜在的技术内容，只有这样才能确保地动仪复原的科学性、合理性。

地动仪的科学复原需要一个长期的历史过程，因为人类的认知需要一个过程，早年时期，由于缺乏健全完善的资料，强有力的工作手段与工具，再加上人类有限的重视程度等等，是早期的复原工作同现代相比具有一定的局限性，人们多数通过观察、猜测与猜想等，利用哲学、宗教等思想来进行简单的描述，其分析缺乏专业性与科学性，其中复原核心在于再现历史原物形状，却缺乏科学的数据计算、实验检验与理论归纳。因此，早期的复原可以被称作：概念模型。

自上个世纪五十年代，我国行业专家拉开了地动仪复原工作序幕，然而，此时的复原模型缺乏实践功能与科学意义，是缺少科学实验证实的宣传性复原模型，曾经引起了国内外的质疑与批评，然而，宣传模型也展示了我国古代的科技成就，为科普研究奠定了基础，随后的地动仪复原也是与这一复原模型不可分的，这一复原为后来的地动仪以及地震技术等的发展奠定了基础，推动了张衡地动仪复原工作的高层次发展。

接下来的复原工作本着“原理科学、结构正确、造型有依据、再现历史”的理念得以展开，其中介绍了科学复原模型需要具备的六大条件，及其在史料、实验等研究方面的突出贡献。 新的复原模型展现的地动仪工作原理为：悬垂摆、内部构造包括五大部分，地动仪的形状应该如同汉朝时期用的酒樽，蟾蜍依然充当器足，其内部构造应该有积极的验震能力，这些复原都与史料记载内容大体一致，是对历史的科学还原。而且这一还原、复原模型得到了现实的检验。

在原有复原模型基础上，人们得出了新的、更具科学意义的复原效果，一些代表性的实体模型也在我国一些地方博物馆中展出，但是，需要注意的是这些模型的结构、设计、造型等依然需要积极的优化、发展与改进。

二、张衡地动仪科学复原的现实意义

1、推动了地动仪复原工作的国际化

我国对张衡地动仪的复原经历了不断变化、发展的过程，经历了不完善到逐步修正、研究的过程，地动仪复原工作正在逐渐走向科学与完善，不仅中国的地动仪复原逐步走向科学，这个世界范围内一些发达国家也开启了地动仪的复原工作，形成了13个以上的复原模型，世界一些先进的发达国家在结合中国史料以及已有的复原工作，研制出了处于自己的复原模型，并各自指出了自身的理论依据与实践价值，是对地动仪科学复原工作的进一步发展。

2、促进地动仪复原走向科学化

我国传统的地动仪复原工作虽然在最初获得了世界性名望，然而，却未曾经受住时间的考验，现代科学技术的发展向最初的复原工作提出了新的质疑，甚至引发了整个世界对于张衡地动仪科学价值的争论，从而引发了我国对于地动仪复原工作的深入思考，并触动了我国学术界对地动仪复原模型的修改与完善，这样才能确保地动仪复原更具科学性。

张衡发明了世界上第一台专门针对地震进行预测、分析与研究的地动仪，并在国内外产生了广泛而深入的影响，所以，张衡与其地动仪在整个地震研究历史可谓发挥着先驱作用，这一技术发明在公元6世纪传入西方，并对近代时期的地震仪研究奠定了思想和理论基础，可以说张衡地动仪及其科学复原产生了全面而深远的现实意义。

对张衡地动仪进行科学复原也就是表现与彰显张衡的民族科学精神、先进思想以及科技成就，通过搜集、分析相关史料，对张衡地动仪进行科学的复原研究，介绍地动仪的具体内外结构特点、工作原理、技术特征、实际功能与作用等等，目的就是为现代地震技术研究提供新思路、新见解、新方向，张衡地动仪具有一定的历史研究价值与科技文化探究意义，因此其科学复原也具有广泛而深入的现实意义。

无论地动仪的科学复原工作发展到哪一步，张衡在地震技术研究的首创精神都是不可否认的，地动仪作为世界上最早的地震预测仪器的地位也是不可撼动的，张衡地动仪技术为现代地震技术的研究与发展提供了理论基础和技术支持，对整个世界地震预测技术的研究与发展发挥了启蒙带动作用，因此，无论是张衡的地动仪还是其科学复原工作都具有广泛而深远的现实意义。

三、总结

张衡地动仪作为一项最早的地震监测技术，对于整个世界的地震研究产生了广泛而深入的影响，其技术首创地位获得了认可，而且对于地动仪的复原与科学发展也带来了深刻而广泛的现实意义，它展示了一个民族的科学研究成果，以及永不懈怠的探索精神。

参考文献：

[1]冯锐.科学，激活了张衡地动仪[J].物理，2009（7）.

[2]谢毓寿、蔡美彪主编.中国地震历史资料汇编第一卷[M].王会安，闻黎明编.科学出版社， 2011.

[3]国家地震局兰州地震研究所.陕甘宁青四省（区）强地震目录[M].陕西科学技术出版社， 2012.

[4]李先登.张衡地动仪的外形需要重新复原[J].地震地磁观测与研究，2008（2）.

篇五：地动仪

2006年

3月7日星期二

侯风地动仪 据史书(五行志)记载,公元九二年以后,几乎连年发生地震,地震地区大至数十玫地裂地陷,江河泛滥,房屋倒塌。张衡鉴于地震的频繁,创造了候风地动仪,以测定方位。右图为张衡于132年制造的候风地动仪复原模型。 (候风)有(候气)的意思,古人以为地震是由地(气)所吊起的,因而以此为名。地精铜铸成,外形像一个大酒壶,中间的圆径八尺,顶上有突出的子,仪器的外表刻有篆山,龟,鸟,兽等图形。仪器内部中央立着一根铜质(都柱)(上粗下细的棍关)。仪体外铸着八条龙,头向下,尾朝上,按东,南,西,北,东南,东北,西南,西北八个方向布列。内部信道中的发动机关相连,每个龙头嘴里衔有一粒小铜珠。地上对准龙嘴处,蹲着

蟾蜍,昂着头,张着嘴,当芋处发生地震,都柱便倒向那一方,触动(牙机),使发生地震

龙头张开嘴巴,吐出铜珠,落到铜蟾蜍嘴里,发出(当啷)声响,人们就知道哪个方向发

高。 下图为候风地动仪结构图。 震。仪器制成不久便测出顺帝永和三年二月初三在陇西发生的地震,可见仪器灵敏度

这台地震仪安放在阳,曾于138年测出千里之外的陇西所发生的一次地震,朝野

为震动。但由于当时朝堂上谶讳迷信劫力很盛,张衡的一重要发明没有得到应有的重

风地动仪也没有被保存下来。张衡的地动仪比外国同类仪器早诞生近一千年。古波

动仪基本相似,但时间却冕了一千七百年。下图为现今制成的候风地动仪。

公元十一世纪才有类似地震仪器。近代的地震仪在公元1880年才制成,它的原理和

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侯风地动仪

侯风地动仪是汉代科学家张衡的又一传世杰作。在张衡

所处的东汉时代，地震比较频繁。据《后汉书．五行志》记

载，自和帝永元四年（公元92年）到安帝延光四年（公元

125年）的三十多年间，共发生了二十六次大的地震。地震

区有时大到几十个郡，引起地裂山崩、江河泛滥、

房屋倒塌，

造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态，他经过长年研究，终于在阳嘉元年（公元132年）发明了侯风地动仪──世界上第一架地震仪。

据《后汉书．张衡传》记载，地动仪“以精铜铸成，

圆径八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圆盖，仪器的

外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部

中央立着一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，成为“八

道”。道中安有“牙机”。仪体外部周围铸有八条龙，

头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、东南、东北、西

南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关

相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个

蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。当某个地方发生地震时，地动仪内部的“都柱”就发生倾斜，触动牙机，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到铜蟾蜍的嘴里，发生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。 汉顺帝永和三年（公元138年）二月初三日，地动仪的一个龙机突然发动，吐出了铜球。当时在京城的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象，于是有人开始议论纷纷，责怪地动仪不灵验。没过几天，陇西（今甘肃省东南部）有人飞马来报，证实那里前几天确实发生了地震，于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。陇西距洛阳有一千多里，地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是比较高的。 侯风地动仪的内部构造，早在一百多年以前，就有日本人和英国人研究过，中国学者中对此研究最多的是王振铎先生，他曾在《燕京学报》第20期发表过《汉张衡候风地动仪造法之推测》。据学者们考证，张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理，“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解，这些成就在当时来说是十分了不起的，而欧洲直到1880年，才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明足足晚了一千七百多年。

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