地动仪的名词考证:

如题所述

后汉书记载为“员径八尺”。“员径八尺”是有不同的解释的。一段时期的主流解释说:“员是通假字。员径实际上是圆径。就是今天说的圆的直径。”尽管这种解释相当流行,但是,在考古发现放置候风地动仪的房基只有九尺宽以后,人们已经不再认为地动仪是一个庞然大物了。  员字的本意是周围。员径是周围的一圈的意思。现在常常使用的“幅员辽阔”这个词就是这个含义。这样一来,员径八尺的地动仪实际是周围八尺。可能暗合一尺一龙。看来这八尺不是信手拈来的。如果唯有这个八数和八龙无关,其余的都和八龙相关,这真有些说不过去。八尺是记载中的数值,那个尺是当时所使用的尺子。大概那时的一尺相当于今天SI制的23厘米多一点。因此八尺大概折合当今的59厘米的样子。这是一个确切的基数。以下为原内容。实为误也。
“圆径八尺”,“圆径”是圆周长,不是圆半径。圆周长八尺折合185公分,直径为60公分。这样大的仪器是合理的。1、我国最早的数学书籍《周髀算经》(约成书于公元前1世纪),记载圆周率是“径一周三”,三国时期,数学家刘徽认为“古之九数,圆周率三圆径率一,其术疏舛。”而把圆周率推算到3.1416,世界领先上千年。可见,现今和汉代对圆形各部术语不同,现在的圆周长当时叫做“圆径”、圆半径当时叫做“圆周”;2、一般是先制作仪器,之后根据仪器大小建筑专用安置房间。1975年,河南省考古队在洛阳市南郊,发掘出土了一座搭建在山坡上的建筑。这就是建于东汉建武元年“公元25年”著名的灵台。灵台是古时帝王用来观天象,占幸运,卜吉凶的高台建筑。经资料考证“张衡地动仪”也曾经放置在这里,并进行过地震观测。该建筑室内只有2.2米见方,地动仪若是半径八尺(1.85米),放进去就没有活动余地了,显然不合适,应该另建更大的。若直径是60公分,只占地面总面积的九分之一,还有很多空间,可放些配套设施,如计时刻漏等;3、任何器具以用为本,在完成功能的前提下又利于制作和操作,体积尽量小,不是越大越好。地动仪直径1.85米实无必要,而直径是60公分,无论是制作、搬运、安放、操作、观察等都方便。
“中有都柱”,指正中有都柱。“都柱”是专用名词。当时从西方传入一种杂技叫“都卢”,在张衡的《西京赋》里描写西京热闹景象时就有“都卢寻橦”,说的就是这种杂技,“寻”是攀援,“橦”是柱子,演员在柱子上攀援表演惊险动作。演员使用的柱子就叫“都柱”。都柱有两种,一种是上下端固定的,一种是上端固定下端游离,可自由摆动,后者表演难度更大。现在仍有该项目叫“爬杆”。都卢是音译,而都柱则是本地名称。就像“坦克”是外语音译,而其各种部件(履带、炮塔等)就用本国名称了。测定地动必须有个相对不动的物体,动体和不动体之间产生压力带动仪器活动。张衡设计地动仪时一定由此出发寻找目标,他在观看都卢表演时受到启发,或者进一步做了实验,晃动周围立柱时悬吊的都柱相对不动。因此利用了都柱原理。
都柱,  候风地动仪最主要的部分就是都柱。其结构未知。仅从外形看应该是一个柱子。这是毫无疑义的。关键是那个柱子如何候风。当它候到来风之后又是如何知会关去发机的呢?把它仅仅想成一个粗大的柱子是不是太天真了?都字的一个解释是“天子所宫曰都。”可以理解为“那个谁都管的‘头头’住的地方叫都”。如果地动仪的主管是候风“君”,它住在那个地方是不是可以叫“都”哇?如果候风君的宫殿是一个柱子的外型。把它叫“都柱”应该没有不可以的地方。以前解释都柱为“大柱子,粗大的柱子”这没有什么不对的地方。都柱看上去确实又高又粗(相对)。就像你看见某处的一个水塔或带有除尘的大烟筒。你一定不会反对水塔里边有提水的动力设备,不会反对烟筒里边有除尘、降低有害气体的净化设备。这样你也不会反对都柱里边有候风设备。又见“宫曰都”之宫乃一统称。故知都柱绝非一实芯吊柱也。都柱居中因“中有都柱”。因此推知其里必有候风设备。  都,大也。天子所宫曰都。  柱,直立之木曰柱。引申凡直立着皆曰柱。如河中之山曰底柱。筝之支柱曰筝柱。  宫,垣内群室之总名。古者周垣之内统名曰宫。  中,不偏之谓中。口象四方,一竖界其中。央四方之中曰央。
两项关键技术
1、 “地动摇尊,尊则振,则随其方面,龙机发,即吐丸”。该技术是测报地震纵波的关键。由“机、关巧制”结构来完成。如图
地震纵波使尊体同向移动,关端触及顶柱(相对不动)而后移,连杆上端反向移动而发机,龙口张开铜丸落下。完成报震。
2、 “虽一龙发机, 而其余七首不动”。该技术是定向功能的关键。由“尊中有都柱,傍行八道”的特殊结构来完成。如图
当发机铜丸落下,接着顶柱脱离都柱下落,此后其余七关不受都柱影响而“七首不动”。
大多数中国人耳熟能详的地动仪的故事诞生的时间并没有那么久远——直至1950年代,这个故事中的地动仪才被“制造”出来,并进入教科书中。直到数十年后,它被重新发现与“制造”。
一代又一代的中国学生,从老师那里听到这个生动的故事:东汉时期的科学家张衡发明了地动仪,这个地动仪像一个酒樽,内部有一个细长竖直的杆直立在正中间,地震时,这根直杆会倒向地震的方位,击落那个方位的龙首,龙口就会张开,吐出一颗铜丸,正落在下面的铜青蛙的口中,于是观察者就会判断出哪个方位发生了地震。
这个地动仪的故事被当作中国伟大科技发明的典范。但大多数学生,甚至包括讲述这个故事的老师们并不知道,他们一代一代传承下来的这个故事诞生的时间并没有那么久远——直至1950年代,这个故事中的地动仪才被“制造”出来,并进入教科书中,演变成几代人的集体记忆。
以上所谓两个关键技术也是错误的。
正确的三项。1都柱候风技术。2牙机技术,3巧制运用。
候风地动仪:衡名之。常简称为“地动仪”。候风二字具略。候风乃地动仪之原理冠名,以别同类非候风之物。此名直译白话为:“等候风来的地动仪”。隐能测风。风来作甚?此风非彼风。地动仪所候之风乃是地震带来的风。今日曰地震波是也。候来之后作甚?利用其告知者也。故候风乃是利用地震波报告地震的仪器。(古人认为气之动者为风,同时认为地下阳气破地面之阴气而出为震。可见候风之风的意思是十分明了的。)  候,约期相待曰候。伺望曰候。迎送之官曰候人。候有等待之意。本义:守望;侦察  风,气之动者为风。引申为像风一样不见不识且有感的飘移者。  伺望,有守望,察看之意。  伺 sì  观察,侦候:窥伺。伺机。伺察。伺应(ying )(等候响应)。  震:地下阳气破地面之阴气而出。其声霹雳足以振物。地动曰地震。;然气动为风。所以候风者也。
牙机巧制:  牙机乃地动仪之敏器也。其能微致而发。又可返而复还,重达其敏。无需揭盖。外龙复衔之时,牙机即合。此甚妙也。地动仪能地不觉动而发。是由其结构而来。关连至牙机之一部,牙机联至龙首,使其口可开合。开则吐,合则衔。其机关一体,关匿于道,围于候风之轮,几乎相毗邻。巧制乃利用牙机吐丸之力为制。巧者技能精良。引吐丸之机制候风之回,使之不能反吐。以为一龙发机。此今之反馈也。旧曰“回授”。  牙,牡齿为牙。象牙。这个牡字在此有“公”的意思。又长者为牙,短者为齿。可判断,牙机之名出于此处。必有一个较长的直形物,且极易被发动。  机,触而即发为机。见上一条。  牙,像牙者,牙机,像牙者触而即发的机关。  齿,牙之短者曰齿。  巧,技能精良曰巧。凡机之巧者莫如工。故谓之巧。引申凡不拙者皆曰巧。  制,限定,约束,管束:『广韵』禁制也。又,太后临朝曰制。  回,去而复返曰回。另居于惯性,回之后必反向而至。
此还得补充一点施关发机的解释。
施关发机怎么读  关于张衡的候风地动仪的记载有“施关发机”。它应该怎么读呢?
施关发机的解释不一。但是,没有一种解释得天衣无缝。施关发机的施关究竟是什么意思,这决定了它的读音。一般施字解释为展开时,虽然也能够说得通,还是显得牵强。毕竟施关说是展开关,不大合适。因为,毕竟关是个精铜的横杆没有必要再行展开什么。于是乎只好把关和候风部件之间的缝隙定义为关间隙。这下子就说得通了。这时,施关就是展开这个关间隙。说得通不见得行得通。人家是施关发机。你是先施关,然后在发机。  那么,究竟这个施字怎么讲才合理(合乎张衡地动仪的理)。其实,施字还有一个讲法。当其读音为yi(易)时,作为“延而及之”讲。按照这个意思就可以说得通,且十分顺当。请注意,记载是“中有都柱,傍行八道,施关发机。”现在从头讲一遍,是“中有都柱,(内悬候风,)傍行八道,(通关巧,)施关发机。((候风)延而及(之)关,(则)发机。”它的白话是:“地动仪的中央有一个都柱(专有名词),柱里边有一个候风摆,都柱的周围有八条通道,里边通过有关和巧制部件之一部。当候风摆摆及关端时,即行发机。可见摆之微,发之速。不然怎么能赶在第一波时发机?(波前之后即行发机。)难怪合契若神。  因此,施关发机应该读作“yi(四声)关发机”。  附:  波前是一个专有名词。解释为:波在介质中传播时,某时刻刚刚开始位移的质点构成的面,称为波前。它代表某时刻波能量到达的空间位置,它是运动着的。波前与射线成正交。因此,使用射线或波前来研究波是等效的。根据波前的形状一般可以把波分为球面波、平面波,柱面波等。  地震波的波前可以理解为,下一个时刻地震波就到来了。地动仪接受纵波的水平分量的能量。第一波可以使地动仪正确反应地震源的方位。
中有都柱傍行八道施关发机的记载是说 什么的?  中有都柱是有都柱且都柱不会动。疑问来了,那它是怎么会候风呢?候风部件在何处?接下来是傍行八道。这告诉你,都柱旁开辟了八道,此乃为接口。再下来是施关发机。告诉你侯风部件在此靠近关 并且是运动到关处,推动关去发机。  这十二个字就是说地动仪是如何发机吐丸的。并且还告诉了你是在什么地方什么结构里进行的。现在应该说中有都柱不动,内有候风下探,开辟八道容关,相互接近,震时“风”动及关发机。明白这个记载的含义了吧?
■ 王氏“地动仪”
1934年,燕京大学研究生院历史专业的学生王振铎诞生了复原史书中记载的张衡地动仪的念头,他认真地研究了史书的记载,在1936年,画出了第一套自己复原的地动仪模型图稿。这套图纸中,他按照《后汉书·张衡传》中所说“形似酒樽”记载设计了它的外形,但对于内部结构,由于史料中只有区区196字,语意模糊,他遵从了英国地震学家米尔恩1883年《地震和地球的其他运动》一书中阐述的“悬垂摆”的结构原理。也就是从地动仪的上部垂下来一根摆,用以并判明地震方向,并控制相应机关。
1936年,王振铎在第20期《燕京学报》上发表了名为《汉张衡候风地动仪造法之推测》的文章,并手绘了一套内外结构图样做论文的配图。
毕业后的王振铎担任了国立中央博物院筹备处专门设计委员,对于中国古代科技史中张衡地动仪的复原思考,不仅是他个人的爱好,同时也开始了他成长为博物馆学家和古代科技史学家的起点。
王振铎发布论文和内部结构图一年之后,1937年日本地震学家萩原尊礼也发布了他复原的张衡地动仪论文。不同于王振铎,萩原尊礼提出了直立杆原理,也就是在地动仪中间,放置一个倒立的直杆,地震时,直杆倒下,从而触发相应的机关。
中日两国在复原地动仪上的文化争论还没开始,两国之间就爆发了战事,于是,孰是孰非,就没了下文。又过了两年,日本地震学家今村明恒设计的地动仪也问世了,他延用了萩原尊礼的直立杆原理,并在直杆的下面放了三个弹簧,因为了有弹簧的复位工作,其原理近似悬垂摆,但问题是,至今还没有发现东汉应用弹簧的记载。在今村明恒进行的实验中,由于直立杆的倾倒方向与地震射线方向垂直,有悖于史书对地动仪的记载,所以,他就没有做后续研究。

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