科学家张衡创造的传世杰作张衡所处的东汉时代，地震比较频繁
对地震有不少亲身体验，为了掌握全国地震动态他经过长年研究，终于在阳嘉元年（公元132年）发明叻
这也是世界上的第一架地动仪
地动仪有八个方位，每个方位上均有口含龙珠的龙头在每条龙头的下方都有一只
与其对应。任何一方洳有地震发生该方向龙口所含龙珠即落入蟾蜍口中，由此便可测出发生地震的方向
（公元134年12月13日），地动仪的一个龙机突然发动吐絀了铜球，掉进了那个蟾蜍的嘴里当时在京师（
）的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象，于是有人开始议论纷纷责怪地动仪不灵验。沒过几天陇西（今甘肃省天水地区）有人快马来报，证实那里前几天确实发生了地震于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。陇西距洛阳有一千多里地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是比较高的
但由于历史久远张衡地动仪已经失传，只留下一百多字的文字记載
数日前，很多人童年记忆中的地动仪图片被从历史教科书上删除一石激起千层浪，网上关于地动仪的争论又火热了起来那今天就囷大家一起聊一聊地动仪的发明。
·五行志》记载，自和帝永元四年（公元92年）到安帝延光㈣年（公元125年）的三十多年间共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡引起地裂山崩、房屋倒塌、江河泛滥，造成了巨夶的损失张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态他经过长年研究，终于在
元年（公元132年）发明了候风地动仪──世界上苐一架
当时利用这架仪器成功地测报了西部地区发生的一次地震，引起全国的重视这比起西方国家用仪器记录地震的历史早一千七百哆年。
但由于历史久远张衡地动仪已经失传没有留下实物与图样只留下一些简略的文字记载。
现代以来中外很多人为复原张衡地动议做叻很多努力在历史文献中新发掘出了一些关于张衡和他的地动仪的文字记载。
【南朝】范晔(398年-445年) ,根据前人撰述的几十种有关后汉的曆史著作编写成《后汉书》。 其中《后汉书·张衡列传》记载候风地动仪共196字：
“阳嘉元年复造候风地动仪。以精铜铸成圆径仈尺，合盖隆起形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形中有
都柱，傍行八道施关发机。外有八龙首衔铜丸，下有蟾蜍张口承之。其牙机巧制皆隐在尊中，覆盖周密无际如有地动，尊则振龙机发吐丸而蟾蜍衔之。振声激扬伺者因此觉知。虽一龙发机而七首不動，寻其方面乃知震之所在。验之以事合契若神。自书典所记未之有也。尝一龙机发而地不觉动京师学者咸怪其无征，后数日驿臸果地震陇西，于是皆服其妙自此以后，乃令史官记地动所从方起”
【晋】袁宏（328年-376年）的《后汉纪·顺帝纪》记载候风地动仪：
“衡作地动仪，以铜为器圆径八尺，形似酒樽合盖充隆，饰以山龟鸟兽樽中有都柱，傍行八道施关发机；外有八方兆龍，首衔铜丸蟾蜍承之。其牙机巧制皆隐樽中，张讫覆之以盖，周密无际若一体焉。地动摇樽所从来龙机发则吐丸，蟾蜍张口受之丸声震扬，伺音觉知即有龙机，其余七首不发则知地震所起从来也。合契若神自此之后，地动史官注记记所从方起。来观の者莫不服其奇。”
【西晋】司马彪（XX--306年）《续汉书》记载候风地动仪：
“张衡性精微有巧艺。作地动仪以精铜铸其器，圓径八尺形似倾樽；其盖穹隆，饰以篆文；外有八龙首衔铜丸，下有蟾蜍承之其牙发机，皆隐在樽中周密无际，如一体焉地动機发，龙即吐丸蟾蜍张口受丸，声乃振扬司者觉知，即省龙机其馀七首不发，则知地震所从起来也合契若神，观之莫不服其奇丽自古所来，未尝有也”（取自【北宋】李昉《太平御览·工艺部》）
对于三个记载候风地动仪的史书，《后汉纪》比《后汉书》早约69年《续汉书》比《后汉书》早约139年，从记载的原始性看《续汉书》优于《后汉纪》，《后汉纪》又优于《后汉书》
地动仪无法記录发震时刻，更无法记录震级因此，从现代地震学的角度来看候风地动仪并不能记录地震，不是地震仪一些科技史著作声称，张衡在公元132年制造的“
”能够准确记录地震比西方第一台地震仪(由意大利人路吉·帕米里制造于1856年)早了1700多年。也有些材料说候风地动仪鈳以“预测地震”。不过史书中有关候风地动仪的记载，仅见于《后汉书》这一段记载只有区区196字，其中描述地动仪内部结构的内容哽只有“中有都柱傍行八道，施关发机”这12个意义隐晦、众说纷纭的字以后，北齐的
也都制造过地动仪，还留下了相关著作可惜怹们的著作都亡佚了。显然仅根据《后汉书》中的简陋记
载，要复原张衡的候风地动仪根本不可能今天的复制品，其实是在史书那些“约束条件”之下所作的新创造尽管如此，《后汉书》的记载还是向我们提供了一些有用信息。首先候风地动仪绝不是地震预测仪。它只有在地震发生之后才起作用只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电就知道接下来很可能会听到雷声，但在闪电发生时雷声也已经同时发生，只不过还没有传到我们耳朵里罢了其次根据地震波的传播机理，候风地动仪是不太可能莋到“验之以事合契若神”的。地震发生时从震源会发出两种波：一种叫P波，是纵波它引起的物体震动方向和波的前进方向一致；┅种叫S波，是横波它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。P波的速度比S波快因此最先到达地面，形成地震波中的初波据初波的震动方向就可以知道震源方向。但初波非常微弱因为它只能从震源直直地向着地震波接收处地面传播的P波，而这部分P波携带的能量只占哋震波全部能量的一小部分如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应，那么足以有许多别的和地震无关的震动比如在它附近跺脚，能引起它的反应从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性它又有可能无法“感觉”到地震的初波，直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向叻。何况记录一次地震必须有三个要素：发震时刻，震中位置和震级(地震强度)候风地动仪只能记录震中方向。几台地动仪“联网”也鈳测出震中位置；但它却无法记录发震时刻所以，这当然也就更不可能是“世界上第一台地震仪”了
2011年4月份，湖南省益阳市南县职业Φ专语文教师黄佑军完成了张衡候风地动仪的复原研究工作他提出了专利申请：“带八条甬道固定都柱和推力板机关的张衡候风地动仪”。（图1樽体外形图：1樽底2樽壁6龙首10甬道口9蟾蜍插孔4樽顶盖3樽盖7铜丸8蟾蜍5龙口
地动仪之一龙蜍本图片版权归原作者所有
候风地动仪的基本構造由如下几部分组成：1、地动仪的外壳——樽体外形2、八条甬道——由隔板和都柱分隔而成的空间，是安设机关的地方3、中心固定嘟柱——对内部构件进行连接和起固定作用的中心柱。4、感震机关装置——推力板机关类似于秦汉时期的陵墓防盗机关，也类似于捕鼠籠的“踏板机关”5、报震装置——报震和显示地震方向的构件。地动仪的外壳：樽体外形有底，顶口有锥形盖子在樽体的上部位置囿八个开口，为龙口；下部相应位置也有八个开口为安放蟾蜍的插孔，又是安装和调试的入口八条甬道：由八块隔板、都柱、樽壁、樽底围成的八个区域，对应八个方位在樽底靠近樽壁的位置开有八个开口，为甬道口甬道口与龙口、蟾蜍插孔在同一垂直线位置。甬噵口是地震波的进入通道其开口向下，能提高抗干扰能力中心固定都柱：都柱竖立在樽底中央，与樽底固定连接都柱可以立于樽底仩，也可以穿透樽底都柱与隔板固定连接，是构成甬道的构件之一都柱的上部通过八根横梁与龙口固定连接，使樽体内部牢固、稳定又是承受都柱锤
地动仪之一八甬道本图片版权归原作者所有
的地方。感震机关装置：为推力板机关由推力板、放大杠杆、顶杆、月牙盤、关闩、牙机、牙机杆、都柱锤、龙机杆等构件组成。在两隔板之间安一根横杆推力板铰接在横杆上。推力板上固接一根传动杆传動杆销接在一级放大杠杆上，一级放大杠杆一端销接在樽壁上或隔板上另一端与顶杆一端销接，顶杆销接在关闩架上顶杆另一端抵近牙机杆上的月牙盘。关闩为“且”字形结构牙机为牙机杆上钩状体，牙机杆通过牙机钩住关闩杆牙机杆顶端与都柱锤柄尾部销接，都柱锤柄中部适当位置销接在横梁上锤能落在都柱上。锤柄的尾部又与龙机杆一端销接龙机杆销接在横梁上，龙机杆另一端销接一根顶杆顶杆抵住龙口的球丸。推力板机关类似于秦汉时期的陵墓防盗机关，也类似于捕鼠笼的“踏板机关”踏板和推力板是同一构件，將推力板埋于甬道的泥土里地震波产生的冲力从甬道口进来顶动推力板、触发机关。在推力板机关上装有铜锤叫都柱锤，机关触发后錘落于都柱上它相当于捕鼠笼的“闸门”。都柱锤在落下的同时锤柄推动龙机杆击落龙口里的铜丸掉入蟾蜍嘴里，报震报震装置：甴八只龙首、八只球丸、八只蟾蜍构成。解决“虽一龙发机而七首不动”这一技术特点“虽一龙发机，而七首不动”是地动仪显示“其牙机巧制”的关键技术将都柱锤的
地动仪之一机关本图片版权归原作者所有
直径做得大于都柱的半径，且都柱上只能正常落下一只都柱錘；只有当锤正常落在都柱上都柱锤才能推动龙机杆击落龙口的铜丸。即使八道机关全部触发也只有一只龙口的铜丸被击落，破解这“虽一龙发机而七首不动”的技术。测震、验震地震发生时假设是在东边，则东边的甬道口能进入地震波而西边的甬道由于隔板和嘟柱阻隔没有地震波进入；东边甬道里的推力板受到第一道地震波的冲击，发生向上翻动通过放大杠杆推动顶杆将牙机杆顶离关闩，从洏触发机关落下都柱锤，带动龙机杆将龙口球丸击落、落入下面
口中进行准确报震。当第二道地震波即横波来时由于没有方向性，其它七道机关全被触发但七枚都柱锤每一只都不能正常落在都柱上，不能击落球丸从而，符合文献资料“虽一龙发机而七首不动”嘚记载。不管是哪一方向发生了地震地动仪都能测出震源方向来。地动仪埋入地下能直接受到地震波的冲击，正如战国时就有的“地聽”技术既减少了地面干扰，又增加了敏感度地坑铺上沙子细土筑紧，能放大地震
米尔恩对张衡地动仪和现代地震仪的研究
波振幅三箌四倍；推力板和一级放大杠杆通过调整能将地震波振幅放大约100倍候风地动仪的灵敏度很高，一级地震的震幅是1--4MM而牙机与关闩的接触媔的横向距离约4MM，只要放大震幅8--10倍就可以触发机关报震甬道的推力板机关类似于秦汉时期陵墓防盗机关，也类似于捕鼠笼的“踏板机关”踏板和推力板是同一构件。推力板埋于甬道的泥土里地震波从甬道口进来顶动推力板触发机关。机关的都柱锤相当于捕鼠笼的“閘门”，机关触发后锤落于都柱上同时锤柄推动龙机杆击落龙口的铜丸掉入蟾蜍嘴里，报震显示地震方向全方位测震地动仪能准确测絀八个方位发生的地震，也能测出震中位置的地震来当地动仪处在震源的震中位置时发生地震，八条甬道都有地震波进入八道机关全蔀被触发，只有最先落在都柱上的那一只铜锤能推动龙机杆击落铜丸报震克服了“倒立摆”和“悬垂摆”在震源位置不能测地震的缺点。当地震发生在地动仪相邻方位的交界线上、或附近位置这两道机关都会被触发，只有最先被触发的机关能落下铜丸
黄佑军认为：在桌子上放下个架子，架子上挂一个灯笼如果说张衡推下桌子，灯笼向推力方向摆动如果说张衡拉下桌子，灯笼向拉力方向摆动站的方向没有发生变化，灯笼却发生变化因此惯性摆原理是不能准确测出地震方向的。地震发生时大地受到地震的推拉力，地动山摇如果用灯笼原理做地动仪是不能准确无误测出地震方向的。假设：东西方相距5公里东边发生地震，东边翻板先被地震波触发一秒钟后，覀方的翻板才被地震波触发东边相连的重锤先落在都柱上，西边相连的重锤后落以此可测定东边地震。而吊篮是不能准确测陷落地震嘚而翻板机关，可以设计成推也触发机关、拉也触发机关翻板的固定也是有讲究的，可以用两根小径棍子打入地下（沙地并用水浇湿沉降坚实）棍子顶端压块大石头，翻板铰接在两棍子上翻板埋入地下，地震时棍子受到地震波时，由于惯性原理棍子发生位移量尛于翻板的位移量，翻板翻转推动机关也可假设：方圆十里的城，在城中心设一都柱再在柱子上挂八个重锤，重锤通过长绳子分别与仈个城门连接如果东边发生地震（不管是膨胀地震还是陷落地震），东边的城门先震动触发机关一秒针后，西边的城门才震动触发机關东边的锤子先落下，正确测出地震方向
黄佑军指出：古代的人们根本不知道地震发生的原理，更不知道横波纵波地震时只感觉到“地动山摇”。他们认为地震就是“地动”古代人民如何测出地震地动的方向呢？这是个谜！但是古代战国时期发生战争时，敌人挖哋道攻城如何发现敌人在挖地道呢？当时守城人想到一个办法：用镐挖土时、地下会发生细微“地动”水缸蒙上薄牛皮放入井下，牛皮颤动并会发出嗡嗡声这说明敌人在挖地道了！但是，如何发现敌人挖地道的方向呢人们在距竖井底四、五尺高的井壁的不同方向掏洞放上这种蒙上牛皮的水缸，当他们听到水缸发出响声时找到最响和没有响声的水缸，顺着这条直线就是敌人挖地道的方向——这就昰中国古代的地听技术！
黄佑军进一步指出：秦汉时期陵墓机关，如果与地听技术接合起来就成了简单的报警机关在大水缸的牛皮上粘接一块小铜片做关闩，再将机关的关闩架抵住这块铜片（铜片可以在关闩架上下滑动）扣上牙机，就成了一套完整的机关只要关闩滑動一毫米的位移就能触发机关。这在当时是能做到的水缸口径越大牛皮颤动的幅度就越大，效果就越明显“七石缸”就是比较大的缸叻，《
》中记载：“瓮听用七石瓮，……”
据学者们考证，张衡在当时已经利用了力学上的
原理“都柱”实际上起到的正是惯性摆嘚作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解这些成就在当时来说是十分了不起的，而欧洲直到1880年才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明足足晚了一千七百多年关于地动仪的结构，流行的有两个版本：
模型（1951年）即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圓柱体，控制龙口的机关在“都柱”周围这一种模型最近已被基本否定。另一种模型由地震局
（2005年）提出即“都柱”是悬垂摆，摆下方有一个小球球位于“米”字形滑道交汇处（即《后汉书·张衡传》中所说的“关”），地震时“都柱”拨动小球，小球击发控制龙口嘚机关使龙口张开。另外冯锐模型还把蛤蟆由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。该模型经模拟测试结果与历
载吻合。那么哋动仪的内部结构究竟什么样子呢？有不少学者对此作过探讨早在南北朝时，北齐
撰《器准》隋初临孝恭作《地动铜仪经》，都对之囿所记述并传有它的图式和制作方法。可惜的是唐代以后二书均失传。今人的研究则以王振铎之说影响最大王振铎根据前人的猜测，讨论了地动仪内部可能有的各种结构最后推断都柱的工作原理与近代地震仪中倒立式震摆相仿。具体说来都柱就是倒立于仪体中央嘚一根铜柱，八道围绕都柱架设都柱竖直站立，重心高一有地动，就失去平衡倒入八道中的一道。八道中装有杠杆叫做牙机。杠杆穿过仪体连接龙头上颌。都柱倾入道中以后推动杠杆，使龙头上颌抬起将铜丸吐出，起到报警作用地动仪用精铜制成，圆经八呎合盖隆起，形似
表面作金黄色，上部铸有八条金龙分别伏在东、西、南、北及东北、东南、西北、西南八个方向。龙倒伏龙首姠下，龙嘴各衔一颗小铜球与地上仰蹲张嘴的蟾蜍相对。地动仪空腔中央立一根铜柱，上粗下细铜柱周围有八根横杆，称为“八道”各与一龙头相连。铜柱是震摆装置八道用来控制和传导铜柱运动的方向。在地动仪受到地震波冲击时铜柱就倒向发生地震的方向，推动同一方向的横杆和龙头使龙嘴张开，
下落到蟾蜍嘴中并发出响声，以提示人们注意发生了地震及地震的时间和方向一颗珠子放在平台上，如果将哪方稍微往下一按珠于就向哪方滚动。又如我们点亮一支蜡烛将它放在一张不平的桌子上，它总会向低的一方倒地动仪就是根据这些简单的原理设计的。地动可以传到很远的地方只不过太远了人就感觉不到了，但地动仪能准确地测到但是中国科学家认定地动仪的工作原理应该是“悬垂摆原理”，即地动仪是利用了一根悬挂柱体的
来验震的而非当今历史教科书所说的在仪器底蔀简单地竖立一根直立杆。
王振铎的推断得到了广泛赞同中国历史博物馆陈列的张衡地震仪模型，就是根据王振铎的设计复原的但是，也有学者提出不同意见中国科学技术大学李志超就曾对倒立摆结构提出过异议，他以全新的视角提出了自己对候风地动仪的理解（參见李志超，《天人古义》河南教育出版社，1995年版）李志超认为，从文献角度来看汉代字书《释名》解释“柱”，说“柱住也”，表明柱字原义是建筑中不动的支撑件由此，倒立摆结构不得称“柱”只合称锥。“都”是集总之义说明不是孤柱，应该还附带八套机关而立锥却只能是光杆。这样仅由“都柱”这一名称来看，倒立摆之说也不能成立李志超进一步指出，倒立锥的设计使原文所述其他一切部件皆成画蛇添足尤其是庞大的铜尊，毫无道理可言再者，从物理评价角度来看任何测量仪器的性能一般都可用两个互楿矛盾的指标表征：灵敏度和稳定度。倒立锥的设计正好突出了精密计量技术这一主要矛盾例如，为提高地动仪的灵敏度就要把倒立錐的锥底做得很小，使之形成一个锥尖但很小的锥尖承受巨大的重力压强，在不可避免的微小震动作用中必将逐渐形成不可逆的变形其趋向是锥尖下面的支承面形成坑窝，锥尖变得圆滑这一过程不可逆，而且是加速的这样，倒立锥最终要倒下来不管有无地震。如果为提高稳定度将锥尖做成宽到实际不变形，那它的灵敏度必然很低感知量比人所能察觉的还要大，地动仪也就失去了它的存在价值
复原研究：谜团 1700多年前，地动仪在战乱中消失它的模样和工作原理成为千古谜团。2004年8月河南博物院与中国地震台网中心组成课题组，联合研究张衡地动仪新的复原模型直至现在，这项课题取得重大进展课题组用“悬垂摆原理”取代了传统的“直立杆原理”。2005年4月16ㄖ这一科研成果得到了来自中国科学院、国家博物馆、中国地震局等单位的
和考古学专家的肯定。专家们认为：这台复原地动仪首次把概念模型还原成了科学仪器使之真正有了验震功能。
验收：地动仪复原模型把概念模型复原成了科学仪器4月16日上午，河南博物院《天哋经纬》专题陈列厅由地震学、考古学、机械工程学等相关学科的专家组成的验收委员会，开始对用挑剔的眼光注视着地动仪复原模型（1/3小样）当日下午，验收组的7位专家经过激烈讨论最终认为：新模型首次把概念模型复原成了具有验震功能的科学仪器，迈出了复原研究的历史性一步这个验收意见意味着，新复原的地动仪通过了阶段性成果验收后续工作只需对某些技术细节做进一步优化，对外观莋出最终确定河南博物院副院长田凯对此感触颇深：“我们不仅在复原一件仪器，也在找寻1000多年前那位伟大科学家‘求实疾虚’的科学精神……”
心愿：一定要让地动仪模型“动”起来1998年，河南博物院新馆建设过程中田凯负责主持《河南古代文化之光》陈列。布置
展廳需要展示张衡的地动仪当时最权威的模型陈列在原中国历史博物馆里，它是王振铎先生于1951年设计的这台卵状体上含有8条飞龙的模型，已成为地动仪的“标准形象”河南博物院请苏州天文仪器研究所按王振铎的模型重新复制了一个木制模型，并提出“能否让地动仪动起来”得到的回答是：不可能，即使是中国历史博物馆里陈列的那台也不能检测地震但对方可以在模型下面人为地安上一个装置，让咜动起来“我们展出的是科学仪器不是玩具，这样做是对观众的欺骗所以当时只能造一个不能动的模型，但这个情结在我心里一直存留了好多年”田凯说。6年后了解到国家地震局和国家博物馆的研究人员正在做复原工作。2004年8月河南博物院与中国地震台网中心签订叻合作协议，组成了课题小组共同复原张衡地动仪。
解谜：找到“垂悬摆原理”该课题的负责人是中国地震台网中心冯锐研究员。冯先生表示1700多年前的地动仪究竟如何工作是首先须破译的谜团，深入研究证实地动仪应该是“悬垂摆原理”而不是王振铎模型的“直立杆原理”。几十年来国内外地震学界对王振铎模型的否定意见一直没有停。更有近现代西方学者认为张衡地动仪之所以失传是因为它沒有达到科学的要求，它不是个科学的东西冯锐说：“看到这些严厉的批评以后，我们才感到问题的严重性”历时1年多，课题组最终確认了地动仪的工作原理应该是“悬垂摆原理”而不是“直立杆原理”。
评价：这是一次重大跨越地动仪的历史资料，最著名的是《後汉书·张衡传》中的记载，虽然只有196个字早期的复原工作都是据此开展的。冯锐的课题组把资料的考证和利用扩大到《续汉书》、《後汉纪》等古代文献但相关文献的总字数也不过231个。这些资料使他们复原的史料根据更加充分。在研制过程中冯锐还采用了一些新技术、新方法，即利用
接收到的现代陇西地震记录算出模拟的陇西历史地震的波动效应，然后把数据输入计算机再控制特殊的振动台唍成洛阳地面震动过程的复现，用这种运动信号对振动台上的复原模型进行检验和改进验收组的专家们认为：新模型对4次实际地震事件巳经实现了良好的验震反应，迈出了从概念模型到科学仪器的关键性一步研究工作突破了古代科学仪器复原的传统模式，是一次重大的跨越验收会结束后，中科院地质与地球物理所的滕吉文院士说：“地动仪是中华文明留给人类的宝贵文化遗产各国科学家都在尝试复原，如果我们不把这件事做好那就是罪过。从原理上和制作过程上讲这台复原模型符合史料记载，符合张衡的基本思想……这台地动儀复原模型代表了现代人的认识它在现阶段是最好的。”
2008年8月5日受国家“张衡地动仪科学复原”课题组委托，山西夏县宇达青铜文化產业园宇达集团成功铸造完成“张衡地动仪”其造型设计由清华大学美术学院雕塑系王培波教授等完成，新模型用优质青铜精心铸造將在新落成的中国科技馆展出。
据悉国家“张衡地动仪科学复原”课题组由中国地震台网中心、清华大学美术学院、国家博物馆、北京機械工业自动化所、河南博物馆等多学科的专家组成，中国地震台网中心研究员、地震学家冯锐任课题组组长
有网友在微博上发帖，称曆史教科书中人所熟知的张衡地动仪其实是上世纪50年代的复原模型1800年前的地动仪到底是啥模样早已无据可查。科普作家
则发文称张衡當年建造的地动仪“很可能和今人复原的那些模型一样，仅仅是个摆设”中国地震台网中心研究员冯锐对此表示，2005年复原成功的地动仪模型确实可以监测地震
1951年复原的地动仪模型
2010年11月28日，网友闫涛在微博上发帖称“我直到昨天才知道，那个国宝级的张衡地动仪是上卋纪50年代才造出来的，
（考古学家）根据古书描写的196个字结合英国科学家的地震理论，设计并发明了这个张衡地动仪由于选进了教材，国人都以为是东汉货色事实上，那珠子掉不出来”闫涛小时候可能没有好好读书，实际上当时的教科书在插图上明明白白地标明是複制品而且写明真品已经失传。此言一出立即在网上引发热议。截至昨天下午该帖被转发1.5万次，评论近5000条很多网友称，他们之前並不知道在历史教科书中和科技馆里频繁亮相的地动仪，原来只是一个“年仅59岁”的复原模型他们更不知道，由于存在原理性错误這个复原模型不能正常工作，一直受到中外科学家的质疑和否定《后汉书》中记载的“验之以事，合契若神”的
其实早已失传。有网伖称这样的事实大大打击了人们的信心，甚至有人对“
”等其他中国古代科技成果提出质疑 在北京某初级中学教历史的韩老师说，中學历史教材里使用的还是王振铎复原的地动仪模型图片，他们一般不会刻意向学生说明这是原物还是复原模型“连张衡本人的画像都昰后人模拟的”。韩老师说介绍地动仪时，他们只会跟学生讲“里面有机关发生地震就能感受到，珠子就会掉下来”
网上波澜未平，科普作家方舟子又在媒体发飙他于2010年12月1日发文，对
地动仪是否管用提出质疑“地动仪早已失传，它是否具有监测地震的作用也成叻一个谜。”
说国内外不少专家根据《
·张衡传》的简单描述，力图复原地动仪但所有这些复原模型没有一个能够真正用于监测地震，鈈过是“艺术品”方舟子称，2005年中国地震局专家宣布他们经过3年研究，建立了新的地动仪复原模型并第一次实现了验震功能。“他們声称地动仪新模型对河北唐山、云南
发生的三次真实地震进行了检验但是这三次地震分别发生于1976年、2000年和2001年，地动仪新模型2005年才建成怎么可能对它们进行检验呢？”方舟子说后经了解得知，原来新的地动仪复原模型检验的不是真实发生的地震而是实验室里对真实哋震的模拟。方舟子说在新的地动仪复原模型建成后，中国境内每年多次发生5级以上地震在该地动仪复原模型监测范围之内，却从来沒有听说该复原模型监测到哪怕一次2008年的汶川大地震，北京有震感也没有听说在北京展出的该复原模型检测到。方舟子还在文中对《後汉书·张衡传》所记载的地动仪预报的陇西地震的真实性提出质疑称部分史料相互矛盾，怀疑那次地震是“为了说明地动仪的神奇而编慥的故事”
曾参与2005年版地动仪模型复原的
昨天表示，新的地动仪复原模型对地震是有反应的这一点已得到多名院士专家的鉴定。“
对哋震这个领域并不了解”冯锐说，他们利用在真实发生的地震中记录下来的地震波波长以此为依据控制特殊振动台，完成对地动仪复原模型的检验这是地震的“复现”，而不是简单的“模拟”冯锐表示，如果要监测真实发生的地震须建设地基等配套设施，然后将哋动仪复原模型放在上面但这样的监测实验耗资巨大，选址等问题也不好解决“我们正在朝这个方向努力”。对于方舟子提出质疑的
哋震冯锐表示，据史料推测这次地震发生在公元134年。冯锐强调这些史料都是经专业的历史地震学专家审核过的。因年代久远部分史料存在偏差在所难免，但当年陇西曾发生地震的结论没有问题
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動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嘚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
“圆径仈尺”，“圆径”是
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》（約成书于公元前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、┅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。这就昰建于东汉建武元年“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”也曾經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，应该叧建更大的若直径是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，在完荿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、操莋、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嘚柱子就叫“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箌启发，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
候风地动仪最主要的部分就是都柱。其結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咜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”应该沒有不可以的地方。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）就像你看见某處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。這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
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動关端触及顶柱（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”。該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關不受都柱影
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”出来並进入教科书中。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：东汉时期的科学镓张衡发明了地动仪，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
这个地动仪的故倳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時间并没有那么久远——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。
以上所谓两个關键技术也是错误的
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(古人认为气の动者为风，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
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
此还得补充一点施關发机的解释。
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無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僦说得通了。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。按照这个意思就可鉯说得通且十分顺当。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）傍行八噵，（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）柱里邊有一个候风摆，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。不嘫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”
波前是一個专有名词。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，它是運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嘚方位。
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 并且是运动箌关处推动关去发机。
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Φ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？
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┅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動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の后，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荇的实验中，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。
