試析張衡候風地動儀的創制與其對傳統文化的影響

◎劉 琳

試析張衡候風地動儀的創制與其對傳統文化的影響

◎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，機發吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發機而七首不動，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制進行考析，進一步了解一代科圣的驚世業績。

一、東漢前對地震的記載和認識

我國歷史上地震發生較多，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……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生的地震情況，他感到需要有儀器來觀測地震。這是張衡發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。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說明張衡在機械制造方面的造詣又進一步。至張衡55歲創制候風地動儀，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）