張衡的地動儀被移出歷史課本,中科院院士:房樑上吊塊肉都比這強

2021年04月04日00:42:02 科學 1245

張衡是東漢著名的科學家、文學家、數學家以及天文學家,他的研究與專著橫跨多領域,被世人尊稱為“科聖”。公元94年,17歲的張衡博覽群書、才學出眾,在當地名聲遠揚。不少地方官想要舉張衡為“孝廉”,卻都被其一一拒絕。

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在張衡看來,無論是留在家鄉繼續誦讀經書、探索知識,亦或是步入仕途、升官發財,都不是他的人生追求。他想通過實踐去驗證知識的可靠性,檢驗真理的唯一性,並探索更多未知的科學領域。在張衡求師訪友的遊學之旅中,他目睹了數不勝數的宮闕遺迹與山川河流。

親身體驗了關中一代的風土人情、物產文化,還對長安郊區的商賈、富豪、市井人物有了更加豐富的認識。次年,18歲的張衡遊覽了熱鬧繁華的洛陽,他結交了不少學富五車、身懷絕技的有志青年。諸如,聰敏好學、精通天文曆數的崔瑗;文筆犀利、觀點鮮明、學識淵博,寫下幾十篇策論的王符等。

張衡從這些良師益友身上學到了許多關於天文、立法、數學、文學方面的知識,為其日後專研科技領域以及發明創造奠定了堅實的基礎。遊學旅途中,張衡也不忘從古籍中汲取知識,他從《太玄經》中得知洪荒宇宙,並萌發了對蒼茫宇宙強大的探索欲。

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就這樣,張衡一邊誦讀群書豐富基礎知識,一邊親身觀察實踐總結經驗,發明出不少造福全人類的科學儀器。其中,張衡發明地動儀的故事還曾被載入中學歷史教材中,用於勉勵青少年積極探索科學世界。然而,現今地動儀又被從歷史教科書中移除。

中科院院士傅承義更是一針見血地指出:“用張衡的地動儀檢測地震,倒不如在房樑上吊塊肉!”這是為何?

張衡發明地動儀

侯風地動儀是世界上第一台檢測地震的儀器,也是古代偉大科技發明之一。東漢時期,我國地震頻發,《史記》中最早的地震記錄是公元前780年,此次地震直接阻斷三條河道,掠奪無數百姓的生命。為了及時預測地震,切實保障百姓的安全與財產。

自公元126年起,身為太史令的張衡便開始收集全國各地地震的情況與信息。經過六年的試驗與研究,張衡於公元132年發明了人類文明史上首台檢測地震方位的儀器——候風地動儀,比歐洲整整早了1700餘年。

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《後漢書·張衡傳》中詳細記載了地動儀的外形,為地動儀的存在提供文字佐證。地動儀是由井筒製成,外形如同普通的酒樽,直徑約八尺。地動儀外部刻有小篆以及鳥獸圖案,內部有一根連接八個方向且能觸發開關的都柱。

儀器上還鑲嵌有八條口銜銅丸的龍,底座上對應着八隻張着大口的蟾蜍。倘若地動儀感受到震感,龍嘴中的銅珠便會下墜,由底下的蟾蜍接住。與此同時,地動儀也會發出聲音提醒技術人員地震即將到來,人們可以根據龍的位置來判斷地震的方位。

據史料記載,張衡的地動儀較為靈敏且準確,公元138年,陝西發生一場大地震,與此同時,遠在洛陽的地動儀上的龍恰好突出銅丸,且龍的位置便是陝西所在的西北方向。經此一事,百姓們對候風地動儀深信不疑,無不稱讚此儀器神奇精妙。

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王振鐸復原侯風地動儀

隨着時代的變遷,候風地動儀早已失傳,考古團隊至今未發現任何與地動儀相關的文物,曾經名揚四海的地動儀僅存在於史書之中。因此 ,不少專家學者紛紛質疑地動儀的真實性。為了佐證地動儀的功效,1951年,文物局博物館處長王振鐸按照1:10的比例完美復原了張衡的直桿地動儀模型。

其實,早就1934年,身為歷史專業研究生的王振鐸便萌發了還原地動儀的念頭。1936年,他按照《後漢書》的描述大致設計了地動儀的外形,繪製出地動儀的模型圖。其中參考了英國地震學家米爾恩於1883年發布的“懸垂擺”原理。

新中國成立後,我國急需複製一批古代器物用於宣傳中華傳統文化。而作為博物館館長的王振鐸便着手還原了地動儀,並用直立桿原理代替了懸垂擺原理。1952年,王振鐸復刻的張衡地動儀登上人民畫報,隨後還被編入中小學的歷史教科書中,成為幾代師生共同的記憶。

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中外專家質疑張衡地動儀

張衡地動儀被複原後,在國內外引起軒然大波。然而,在大家沉浸在古物重現的喜悅之餘,國內外專家學者紛紛提出對地動儀的存在性與功能性的質疑。自1969年起,日、美、奧等國的地震學家陸續發表批判張衡地動儀的論文。

1972年,日本地震專家關野雄直接通過計算證實了“直立桿原理”的不合理性。1983年,美、兩國專家從根本上否定了“直立桿原理”,並認為王振鐸的模型有較大瑕疵,根本無法有效預測地震。

1984年,美國的博爾特院士言辭犀利地指出王振鐸復刻的地動儀模型簡陋,外形粗糙,工作原理模糊,該模型對地震的感應程度甚至不及人類對地震的敏感度,況且根據龍口中銅丸掉落的方向來判斷地震的位置根本無法實現。

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除了外國專家學者的犀利譴責外,1976年,我國中科院院士傅承義也曾不留情面指出“房梁下吊塊肉都比那個強!”論文專著的批評以及當眾的調侃不過爾爾,最令人尷尬的當屬1988年,日本奈良展示了這台地動儀。當時的解說員無法證實地動儀的靈敏程度,只能用木棍將龍嘴中的銅珠捅落至蟾蜍口中。此事一經傳播,全世界都開始質疑我國古代科技。

儘管復刻版的地動儀備受質疑,但不少專家學者依然堅持探索張衡地動儀的奧秘。例如,我國科學院教授馮銳推算出東漢時期隴西發生的地震最低強度為五級,此時地面晃動明顯,再遲鈍的人與動物皆能感應到。這種情況與《後漢書》中記載“一龍激發,而地不覺動”完全背道而馳。

倘若要達到人沒反應而地動儀有感應的效果,儀器中的倒立棍必須高達兩米且直徑不能超過1.5毫米。很顯然,王振鐸根本沒有達到這一點,因此可以證實還原後的地動儀無法檢測地震。

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結語:

2004年,河南博物院與地震台網中心合作發布研究張衡模型的新課題,並製作出新的復原模型,該課題目前已獲得各大領域專家學者的認可。然而,由於王振鐸復刻的地動儀模型受到的質疑較大,與張衡地動儀相關的內容已從歷史教科書中剔除,這也是為了保障教科書的嚴謹性。

儘管地動儀遭受中外各大學者質疑,但我們也不能因此將張衡為華夏文明所做出的貢獻全部磨滅。中國的科技之所以能夠持續創新與進步,少不了古代科學家的積極探索,我們應當對前人的研究成果持有最基本的尊重與認可。

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