第1个回答 2024-06-06
张衡：发明了地动仪
张衡连续做了6年的太史令，到安帝建兴元年（公元121年），被调任公车司马令。公车司马令的官署设在皇宫的南阙门旁，职责是保卫皇帝的宫殿，通达内外奏章，接受全国官吏和人民的献贡物品，以及接待各地调京人员等等。把科学家张衡调到这样的一个职位拦宏上，充分说明封建皇帝如何不重视科学，不让有天才的人有充分发挥才能的机会。然而，就是在这样的岗位上，张衡还是利用一切可能利用的时间和精力，继续进行学术研究。除了天文学以外，他还对数学、物理和机械制造等方面，下了很大的苦功。我们曾提到张衡的数学名著《算罔论》以及制造的计里鼓车，指南车等等，都是在张衡就任公车司马令时苦心钻研的结果。到顺帝永建元年（公元126年），张衡又被调任太史令。这是张衡第二次做太史令。当时有一些热衷于名利的人乘机嘲笑张衡“辄积年不徒”，不得提游运升，讽刺他宦途不顺，“去史官5载而复还，非进取之势”，是倦鸟归飞，仍回旧巢，攻击张衡“与世殊技，固孤求是”。还有人把张衡创制的科学仪器看作是“屠龙之技”，认为是“艺成而下”的小道。也有人嘲笑张衡“不务正义”，认为张衡如果把精力用在作官上的话，早就能升官了。面对统治阶级的冷遇和传统势力的冷嘲热讽，张衡特地写了一篇名为《应间》的文章来答复这些“刻舟求剑，守株待兔”的目光短浅之人的嘲笑。张衡在《应间》里不仅清楚地表明了自己在研究学问上是抱着“约己博艺，无坚不钻的信心和决心，以及“不耻禄之不伙，而耻智之不博”的谦虚态度；同时也表示自己不愿同那些贪图名利、目光短浅的人去争长短，自己坚持着“方将师天老而友地典，与之乎高睨而大谈”的广阔胸怀。除了浑天仪外，张衡在世界科学史上另一个不朽的创造发明——地动仪，就是在他第二次担任太史令期间研制成功的。发明于公元132年（阳嘉元年）的地动仪，是世界上第一台测定地震及其方位的仪器。地动仪的发明，在人类同地震作斗争的历史上，写下了光辉的一页，从此，开始了人类使用仪器观测地震的历史。我国是一个地震比较多的国家。几千年来，我们的祖先一直在顽强地同地震灾害作斗争。早在3800多年前，我国便已经有了关于地震的记载。晋代出土的《竹书纪年》中记载，虞舜时“地圻（裂）及泉”，可能就是指的地震；最明确的报道，是夏代帝发7年（约公元前1590年）的“泰山震”，这是世界上最早的地震记录；《诗经·小雅·十月之交》报道的地震情景说，“烨烨（yìyì，意为火光很盛）震电，不宁不令（意为不合时令，使人不安宁），百川沸腾，山冢（山顶）■（即断“崩”）。据考证，这是周朝末年（公元前780年）陕西一带地震引起山崩的生动记载（前二句可能是“地声”、“地光”结合的地震前兆）；公元前三世纪的《吕氏春秋》里记载了“周文王立国8年（公元前1177年），岁6月，文王寝疾5日，而地动东西南北，不出国郊。”这一记载明确指出了地震发生的时间和范围，是我国地震记录中具体可靠的最早记载。此外，在《春秋》、《国语》和《左传》等先秦古籍中都有关于地震的记述，保存了不少古老的地震记录。从西汉开始，地震就被作为灾异记入各断代史的“五行志”中了。东汉时期，我国地震比较频繁。据《后汉书·五行志》记载，自和帝永元4年（公元92年）到安帝延光四年（公元125年）的三十多年间，共发生了二十六次比较大的地震。汉安帝元初6年（公元119年），就曾发生过两次大地震，第一次是发生在2月间，京师洛阳和其他42个郡国地区都受到影响，有的地方地面陷裂，有的地方地下涌出洪水，有的地方城廓房屋倒塌，死伤了很多人；第二次是在冬天，地震的范围波及8个郡国的广大地区，造成了生命和财产的巨大损失。当时人们由于缺乏科学知识，对于地震极为惧怕，都以为是神灵主宰。张衡当时正在洛阳任太史令，对于那许多次地震，他有不少亲身经验。张衡多次目睹震后的惨状，痛心不已。为了掌握全国的地震动态，他记录了所有地方上发生地震的报告，在他已有的天文学基础上，经过长年孜孜不倦的探索研究，终于在他50岁的时候（公元132年），发明了世界上第一架用于测定地震方向的地震仪—地动仪。据《后汉书·张衡》记载，地动仪是用青铜铸成的，形状很象一个大酒樽，圆径有8尺。仪器的顶上有凸起的盖子，简磨册仪器的表面刻有各种篆文、山、龟、鸟兽等花纹。仪器的周围镶着8条龙，龙头是朝东、南、西、北、东北、东南、西北、西南8个方向排列的，每个龙嘴里都衔着一枚铜球。每个龙头的下方都蹲着一只铜铸的蟾蜍，蟾蜍对准龙嘴张开嘴巴，象等候吞食食物一样。无论哪个地方发生了地震，传来地震的震波，哪个方向的龙嘴里的铜球就会滚出来，落到下面的蟾蜍嘴里，发出激扬的响声。看守地动仪的人听到声音来检视地动仪，看哪个方向龙嘴的铜球吐落了，就可以知道地震发生的时间和方向。这样一方面可以记录下准确的地震材料；同时也可以沿地震的方向，寻找受灾地区，做一些抢救工作，以减少损失。汉顺帝永和3年（公元138年）2月3日，安放在京城洛阳的地动仪的正对着西方的龙嘴突然张开，一个铜球从龙嘴中吐出，掉在蟾蜍口中。可当时在京城洛阳的人们对地震没有丝毫感觉，于是人们议论纷纷，怀疑地动仪不灵验；那些本来就不相信张衡的官僚、学者乘机攻击张衡是吹牛。可是没隔几天，陇西（今甘肃省东南部）便有人飞马来报，说当地前几天突然发生了地震。于是人们对张衡创制的地动仪“皆服其妙”。陇西距洛阳有1000多里，地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是相当高的。据《张衡传》所记洛阳人没有震感的情况来分析，地动仪可以测出的最低地震裂度是3度左右（按我国12度地震烈度表计），在1800多年前的技术条件下，这可以说是一项非常伟大的成就。张衡的地动仪创造成功了，历史上出现了第一架记录地震的科学仪器。在国外，过了一千多年，直到公元13世纪，古波斯才有类似仪器在马拉哈天文台出现；而欧洲最早的地震仪也是出现在地动仪发明1700多年以后的事。然而，由于封建王朝的统治者对于科学技术上的发明创造素来不加重视，所以张衡在地震方面的研究和发明，得不到他们的支持。地动仪创造出来以后，不仅没有得到广泛地推广使用，就连地动仪本身也不知在什么时候毁失了，这实在是科学技术史上的一大损失。张衡地动仪的内部结构原理，史书上的记载非常简略，使人无法详知，这是很令人遗憾的。在张衡以后，我国历史上有几位科学家对于地动仪有过专门的研究。例如南北朝时的河间（今河北省河间县）人信都芳曾经把浑天、欹器、地动、铜乌、漏刻、候风等机巧仪器的构造，用图画绘写出来，并且加以数学的演算和文字的说明，并把这些资料编成一部名叫《器准》的科技名著；隋朝初年的临孝恭也写过一本《地动铜仪经》的著作，对地动仪的机械原理，作了一些说明。但是这些重要著作，也没有能够留传下来。近代中外科学家做了不少研究工作，提出了一些复原方案。1959年，中国历史博物馆展出了王振铎复原的张衡地动仪模型。但是在准确测定地震方向的问题上，王振铎的模型和《后汉书·张衡传》中的记载仍有出入。张衡地动仪的内部机械的具体构造，虽然早已失传了，可是近年来我国的科学技术工作者，凭借他们所掌握的现代科学知识，依据《后汉书·张衡传》的有关记载，参照考古资料，经过多方面的探索，终于考证推论出1800多年前张衡