候風地動儀

李廣進

東漢時期，中國傳統封建經濟模式得到鞏固，不僅與西域諸國互通友好，往來貿易，國內的社會景象也是一派繁榮。中醫藥理論的成熟發展促使人口迅速增長;鐵制農具的創新應用致使耕地面積逐步擴大，農副產品日益豐富;廉價紙張的發明書寫了文化傳播的新方向;河南滎陽以東至高青縣的治黃工程，更是書寫了中國古代傳統水利科技的新篇章，使得黃河800年不曾改道。這就是我國漢代燦爛的科技文化氛圍，候風地動儀便誕生在那片肥沃的科技土壤中。

遺憾的是，2017年的秋天，緣于對地動儀復制原理的爭議，由王振鐸先生主持復制的相關內容已被歷史教科書所不錄，影響數代人的“地動儀形象”將逐漸淡出新一代青年人的視野。但就此項發明而言，它是我國漢代科技發展高度的標志性體現，大有科普之必要。雖然學術尚存爭議，但就復原一事的過程而言，不必說它是科技史家辛苦歷程的精神體現，就是復制過程中的經驗性啟示，也是來之不易的寶貴財富，應被后人珍視。我們只有正確地對待地動儀復原的探索之路，才會讓這項古老的科技發明走得更遠。因此中國科學技術館的“華夏之光”展廳，同時為公眾展示了兩種不同的復制模型及相關的原理介紹。

據文獻記載，候風地動儀的發明時間為陽嘉元年，即公元132年。通體銅鑄，外表像盛酒的器皿——酒尊，直徑約8尺，折合現代尺寸約184.8厘米，外部由8條龍和8只蟾蜍組成，代表8個方向（東、南、西、北、東南、東北、西南、西北）。龍的口中銜有銅球1枚，為活動狀態，在尊的內部與龍相對應的是“八道”，中間裝有都柱。當有地震發生時，受地震波的影響都柱則會觸碰“八道”中的一道裝置，引發龍嘴張開，銅球落入蟾蜍口中，依此來判斷地震發生的方位。

專家學者的主要爭論焦點在于“都柱”的形態及安裝方式等方面。王振鐸先生認為，都柱應上粗下細地矗立在地動儀內部中央;馮銳先生則認為都柱應為懸垂擺式懸掛于地動儀內部上頂。此兩種方式，都存在一定的缺陷，矗立中央難于立穩，隨時會有傾倒的可能，而懸掛于頂部又容易觸碰旁道，產生誤判。另外懸垂擺式采用鋼球滾動觸發“八道”的方式，也有待推敲，因為有專家提出遠在2000年前的漢代很難制作出如此規格的球體。

不過值得一提的是，懸垂擺樣式的“質量擺阻尼器”減震裝置，于實際的建筑構造中也有應用。其所依據的科學原理，是當地震發生后，樓房向某一方向傾倒的同時，“質量擺”會給建筑一個與建筑傾倒方向相反的作用力，在一定程度上制止或減緩建筑物的倒塌，從而達到抗震的效果。

地動儀的復原工作，可謂任重而道遠，因為在浩如煙海的中國古籍資料中，只有《后漢書·張衡傳》中與之相關的200余字記載，依此來推想古人的科學方法和科學思想確實存在一定的難度。未來的復原之路一來有待相關文字史料的進一步發現，二來便要靠科學家和科技史家的共同努力了。