試析張衡候風地動儀的創(chuàng)制與其對傳統(tǒng)文化的影響

◎劉 琳

試析張衡候風地動儀的創(chuàng)制與其對傳統(tǒng)文化的影響

◎劉 琳

公元132年（東漢順帝陽嘉元年），我國杰出的科學家張衡發(fā)明了世界上第一架觀測地震的儀器——候風地動儀，在人類和地震作斗爭的歷史上寫下了光輝的一頁。《后漢書·張衡傳》較詳細記述了這一史事：

“陽嘉元年復造候風地動儀，以精銅鑄成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關發(fā)機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍張口承之。其牙機巧制皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動，尊則振龍，機發(fā)吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發(fā)機而七首不動，尋其方面，乃知震之所在。驗之以事，合契若神，自書典所記未之有也。嘗一龍機發(fā)而地不覺動，京師學者咸怪其無征。后數日驛至，果地震隴西。于是皆服其妙。自此以后，乃令史官記地動所從方起。”

張衡候風地動儀的發(fā)明，為人類認識地震災害，抗震減災做出了巨大貢獻。本文就候風地動儀的創(chuàng)制進行考析，進一步了解一代科圣的驚世業(yè)績。

一、東漢前對地震的記載和認識

我國歷史上地震發(fā)生較多，因而很早就有了關于地震現象的記錄。《詩經》《春秋》《左傳》等都有記載。晉代出土的《竹書紀年》中載有帝舜時期“地坼及泉”、夏桀末年“社坼裂”的地震現象。《呂氏春秋·季夏紀》：“周文王立國八年，歲六月，文王寢疾五日，而地動東西南北，不出國郊。”這是較為完善的地震記錄，明確記述了地震發(fā)生的時間和范圍，是漢以前關于地震的具體可靠的記載。《國語·周語》中有如下記載：一是周宣王即位時（公元前827年）虢文公曰：“……陽癉憤盈，土氣震發(fā)……陽氣俱蒸，土膏其動。弗震弗渝，脈其滿青，谷乃不殖……陰陽分布，震雷出滯。”另一是周幽王三年（公元前779年），西周三川皆震。伯陽父曰：“周將亡矣！夫天地之氣，不失其序。若過其序，民之亂也。陽伏而不能出，陰迫而不能蒸，于是有地震。今三川皆震，是陽失其所而鎮(zhèn)陰也。陽失而在陰，川源必塞：源塞，國必亡。

地震，在宏觀上給人印象深刻，一般常伴雷電風雨交加，地氣冒噴，表現出強烈的破壞作用，“川源必塞”、“谷乃不殖”等等，古人把這一災害與國家君王聯系起來，并預斷對人類社會的影響。如：“國必亡”等。因而自漢代起，在我國的斷代史，地震作為災異現象記入史書的“五行志”內。張衡作為太史令，不但掌管天文歷算，而地震災異上報，也由他負責處理。為了迅速準確掌握各地發(fā)生的地震情況，他感到需要有儀器來觀測地震。這是張衡發(fā)明候風地動儀的原動力。

二、張衡在機巧制造方面的經驗積累

張衡在機械制造方面的成就，是他創(chuàng)制候風地動儀的技術基礎。《后漢書》稱“衡善機巧”。崔瑗贊張衡：“數術窮天地，制作侔造化”。說明張衡對于機巧制作有著高深的造詣。張衡55歲時造候風地動儀，這是他復居太史令7年的事。在這之前，張衡36歲時（安帝永初七年）官居郎中的張衡造自動車（計里鼓車）、獨飛木雕、指南車等。這些木制機械有一個共同特點就是運用了機械傳動系統(tǒng)。自動車和指南車的制造原理基本相同，就是利用齒輪機的差動關系。獨飛木雕是張衡對機械運用的進一步發(fā)展，他在《應間》里講道：“三輪可使自動，木雕猶能獨飛”。獨飛木雕是靠“腹內施機”而自己飛行的，盡管史書沒有詳細的記載，但張衡對于機械制造的成就確實達到了頂峰境界。張衡到了40歲時，居太史令3年，造渾天儀。渾天儀把當時所有的天文學成就全部融入，其勻速運行的機械傳導系統(tǒng)說明張衡在機械制造方面的造詣又進一步。至張衡55歲創(chuàng)制候風地動儀，張衡在機巧制作方面已日臻完善。這些經驗的積累，為張衡制造候風地動儀打下了堅實基礎。

三、地動儀考析

候風地動儀的內部結構，前人研究的較為透徹，這里不再探討。下面重點考析其名稱問題。后世有指稱候風地動儀，兩個儀器者。筆者認為候風地動儀就是地動儀的全稱，而不是兩個儀器。“候風”在漢代是太史令屬下人員職責之一。《后漢書·白官志》“太史令”注：“漢官曰，靈臺待詔四十二人……三人候風……”。也就是說在四十二名靈臺待詔中有三人是做“候風”工作的。候風是觀察立春、立夏、立秋、立冬（四立）和夏至、冬至、春分、秋分（二至二分）八個節(jié)氣時，不同的風向、風力強弱并記錄下來）。進而推測這些現象對人事社會的影響。是占測吉兇的方法之一。候風的方位是東、西、南、北、東南、西南、東北、西北八方，而地動儀所觀察的八個方位與之相同，而且都以九宮八方方位為座標。候風的官員管理地動儀，主要是因為候風的工作不太繁重，而地震也不是天天發(fā)生，可以兼顧，所以把管理員的官銜加在前面而稱候風地動儀。

四、候風地動儀的影響

候風地動儀的創(chuàng)制與應用，為及時決策，應對處理地震災害造成的損失起到了巨大作用。盡管這一偉大發(fā)明后來遺失了，但對世界的影響是長遠的。經過中外學者的研究，給予了高度評價，認為它的構造符合物理學的原理，能探測地震波的首先主沖方向。這和國外同類儀器相比約早一千七百年。

[1]范曄.《后漢書·張衡傳》[N].《后漢書》

（作者單位：南陽市張衡博物館）

（責任編輯 姜鶴）