辟謠：地動儀能預言地震？假的，嚴重虛假宣傳

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2008年5月12日發生汶川8級大地震，無數人傷亡。人們問：為什么地震就不能預報呢？古往今來，有幾次地震被官方預報過？作為驗證地震發生的地震儀，西方最早出現的水銀驗震器發明于1703年，懸垂擺驗震器問世于1783年，比張衡地動儀要晚出現約1700年。于是人們不斷地質疑，一千多年前，張衡是否有能力造出如此高科技的地動儀？檢驗地動儀神奇的“隴西地震”是否屬實？

張衡（78-139），字平子，南陽郡西鄂縣（今河南省南陽市石橋鎮）人，祖父張堪做過蜀郡太守。111年張衡被漢安帝所召，出任尚書臺郎中，3年后遷任尚書侍郎；115年，37歲的張衡開始出任太史令，121年調職公車司馬令，126年復任太史令。128年2月22日，發生過一次強烈地震，百姓損失慘重，于是，張衡通過4年的努力，地動儀終于研制成功。不過，史書中有關候風地動儀的記載，僅見于《后漢書》。這一段記載只有區區196 字，其中描述地動儀內部結構的內容更只有“中有都柱，傍行八道，施關發機”這12個意義隱晦、眾說紛紜的字。以后，北齊的信都芳和隋朝的臨孝恭，也都制造過地動儀，還留下了相關著作，可惜他們的著作都亡佚了。

一.后漢書的記載有問題

《后漢書·張衡傳》說，地動儀建成于陽嘉元年（132年），張衡卒于永和四年（公元139年）。在此期間，《后漢書》只記載發生過一次隴西地震，那就是永和三年（公元138年）的地震。一般認為地動儀檢測的就是這次地震。但是《后漢書·五行志》說得很清楚，這次的隴西地震在京師是有感的，破壞很嚴重，“裂城廓，室屋壞，壓殺人”，京師學者不會對地動儀的報告感到奇怪，與《張衡傳》的故事矛盾。可見，地動儀檢測的不可能是這次地震。其實，138年張衡已經不在洛陽了。地動儀問世后, 張衡多次上疏1號統治者遵從禮制、祭天祀地，減少地震的發生。地震被張衡用來諷議朝臣，有4位權傾朝野的高官被張衡彈劾丟官。所以，滿朝文武都把張衡和他的地動儀視為洪水猛獸，攻擊張衡的人也越來越多。136年, 張衡終于被趕出洛陽，這也間接導致了地動儀無人問津。既然136年地動儀已經無人問津了，監測138年的地震就無從談起了。

于是，地動儀新模型的設計者提出新說，認為地動儀檢測的是更早一點的另一次隴西地震，是陽嘉三年十一月壬寅（公元134年12月13日）的漢陽（現在的天水）地震。但是對這次地震《后漢書》并無記載，是設計者根據幾處文獻牽強附會地推理出來的。

《后漢書·順帝紀》記載陽嘉三年十一月壬寅司徒劉崎、司空孔扶被免職，袁宏《后漢紀》更詳細地說是因災異被免職的，清朝學者惠棟《后漢書補注》引《魯國先賢傳》稱司空孔仲淵在陽嘉三年因地震被免職，于是設計者認為在陽嘉三年十一月壬寅發生了一次正史漏載的地震，導致兩名高官被免職。明確提到地震的《魯國先賢傳》是已失傳的晉人編寫的野史，不足為憑。事實上，《后漢書·周舉傳》提到司徒劉崎是因為旱災被免職的，而不是因為地震。即便《魯國先賢傳》記載可信，那么它也沒有說地震的發生地，又如何證明就是《張衡傳》中說的隴西地震呢？

地動儀新模型的設計者從張衡《四愁詩》里找依據，里面提到：“我所思兮在漢陽，欲往從之隴坂長。”便認為是在思念漢陽發生的地震。這就更莫名其妙了。《四愁詩》是一首寫相思的詩，有政治寓意，但沒有任何能夠與地震扯上關系的描述。除了“我所思兮在漢陽”，還有“我所思兮在泰山”、“我所思兮在桂林”、“我所思兮在雁門”，非要把它說成地震詩，難道在泰山、桂林、雁門也都發生過地震？其實張衡不過是用泰山、桂林、漢陽、雁門來代表東南西北罷了。從地動儀建成到張衡去世，《后漢書》共記載發生過8次地震，這些地震在京師全都有感，所以都不可能是《張衡傳》說的地震。方舟子說，《張衡傳》的故事只是為了說明地動儀的神奇而編造的故事。

二.地動儀不是地震儀

首先，候風地動儀絕不是地震預測儀。它只有在地震發生之后才起作用，只不過能比從驛卒更早地通知京城的人士罷了。范曄《后漢書·張衡傳》記載：“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。”原來，隴西地震震中位于洛陽西偏北十度的方向，在地動儀正西和北西兩個龍首中，是哪一個吐丸，史料也沒有交代清楚，但是無論哪只龍首吐丸，與實際的震中都有偏差，定位價值并不高。張衡是要靠幾日后的驛報才能知道究竟是哪里發生了地震。

其次，根據地震波的傳播機理，候風地動儀不可能做到“驗之以事，合契若神” 的。地震發生時，從震源會發出兩種波：一種叫P波，是縱波，它引起的物體震動方向和波的前進方向一致；一種叫S波，是橫波，它引起的物體震動方向和波的前進方向垂直。P波的速度比S波快，因此最先到達地面，形成地震波中的初波。據初波的震動方向就可以知道震源方向。但初波非常微弱，因為它只能從震源直直地向著地震波接收處地面傳播的P波，而這部分P波攜帶的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候風地動儀能敏感到對“第一哨”初波就做出響應，那么足以有許多別的和地震無關的震動，比如在它附近跺腳，能引起它的反應，它的珠子就天天掉，時時刻刻在掉，整天都在掉個不停。從而讓人誤把許多不是地震的震動也當成是地震。但如果要讓候風地動儀保持一定的“遲鈍”性，它又有可能無法“感覺”到地震的初波，直到之后的各種波陸續傳來時才被“驚醒”，可是這些遲來的波的震動方向已經完全不能代表震源的方向了。何況，記錄一次地震必須有三個要素：發震時刻，震中位置和震級(地震強度)。候風地動儀只能記錄震中方向。幾臺地動儀“聯網”也可測出震中位置；但它卻無法記錄發震時刻，更無法記錄震級。因此，從現代地震學的角度來看，候風地動儀并不能記錄地震，不是地震儀。

第三，質疑者認為張衡地動儀在原理上根本就不可能實現，有的甚至認為它根本就不存在。中國科學院大學人文學院教師陳天嘉博士認為，張衡地動儀是存在的。“以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒樽，飾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。……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。”是《后漢書》中關于地動儀的描述。后世的所有研究都是建立在這段文字的基礎上。多少年來，學界對于這段記載逐字逐句都進行深入分析，僅其中“都柱”的理解，就產生了“立柱”“倒立擺”“懸垂擺”等多種……這么恍恍惚惚記載的東西，沒有確定性，違反了邏輯的同一律，怎么能稱為科學？

陳天嘉還表示，100%還原難度比較大，目前確實沒能實現完全的復原。奧地利人雷立柏曾撰寫《張衡：宗教與科學》的文章，認為中國人對張衡地動儀的情緒是一種宗教式的崇拜，在他看來，地動儀失傳了，就說明它不科學、無實用性，沒有不失傳的道理。

三.王振鐸的“酒桶”地動儀

1800多年后，張衡地動儀又被恢復了，那是1950年代造出來的。在上級指示下，根據古書描寫的196個字，結合英國科學家地震理論，設計并發明張衡地動儀。國人以為那是東漢的文物，事實上那珠子掉不下來的。

現代人對張衡地動儀的復原研究開始于1875年的日本人服部一三、1883年的英國人米爾恩和中國的王振鐸。近代地震學奠基者、英國人米爾恩，曾用立柱做過實驗。但實驗中立柱在受到輕微的震動后就會向四面亂倒，根本不能指示地動方向，后來他提出“懸垂擺理論”。1936年，燕京大學研究生院歷史專業的學生王振鐸畫出了第一套自己復原的地動儀模型圖稿，他遵從米爾恩1883年《地震和地球的其他運動》一書中闡述的“懸垂擺”的結構原理。也就是從地動儀的上部垂下來一根擺，用以并判明地震方向，并控制相應機關。

1937年日本地震學家萩原尊禮發布了他復原的張衡地動儀論文。他提出了直立桿原理，也就是在地動儀中間，放置一個倒立的直桿，地震時，直桿倒下，從而觸發相應的機關。又過了兩年，日本地震學家今村明恒設計的地動儀問世了，他延用了萩原尊禮的直立桿原理，并在直桿的下面放了三個彈簧，因為了有彈簧的復位工作，其原理近似懸垂擺，但問題是，至今還沒有發現東漢應用彈簧的記載。在今村明恒進行的實驗中，由于直立桿的傾倒方向與地震射線方向垂直，有悖于史書對地動儀的記載，所以，他就沒有做后續研究。

1951年王振鐸根據“直立桿”模型的工作原理，做出了張衡地動儀的展覽模型，陳列在中國歷史博物館。然而，“直立桿”實驗結果顯示：一是方向沒準；二是不能篩選出地震的震動。“直立桿”結構早在18世紀就已經被嚴格的地震學計算、實驗室試驗和地震檢驗所淘汰，它根本就不具有可行性。國內外學術界早就發現了王振鐸模型的致命錯誤，自1969年后學術界發表了一系列的批評文章，地震學、考古學、歷史學的嚴肅學術刊物和科學論著從不引用這個模型。極其推崇張衡的英國學者李約瑟發現：王振鐸模型與史書的記載不太相符。1984年，美國地震學家博爾特院士，問他的學生、那個總是教中國地震災區群眾“倒立酒瓶子”的馮銳，“中國人是不是很能喝酒？”在得到了“李白斗酒詩百篇”答復后，大笑著說：“難怪你們的地動儀像個酒桶。”博爾特批評1951年的模型：“中國目前最流行的地動儀模型工作原理模糊，模型簡陋粗糙，機械磨擦大大降低了靈敏度，對地震的反應低于居民的敏感，其作用應予以質疑，而且利用銅丸的掉落方向來確定震中也是不確定的”。中國地震學奠基人傅承義院士曾在1976年當面告訴王振鐸先生，其設計有致命錯誤，“房梁下吊塊肉都比你那個模型強”。

四.“張衡地動儀”已從教科書中刪除

直柱式的儀器沒法用來監測地震，如果改成懸垂擺，抗干擾能力強，倒是可以監測地震，近代地震儀器就是這么設計的。地動儀新復原模型的設計者馮銳據此認為地動儀用的就是懸擺式，聲稱“中有都柱”指的是中間懸掛大柱子，但是那樣就應該寫成“中懸都柱”才對，否則沒有人會讀出懸掛的意思。何況，懸擺一晃動起來，各個方向都可能，怎么可能只限于“貼近行的微小側向位移”（復原者對“傍行”的創造性解釋）向8個方向（如果是立柱，倒是可以設計只倒向8個方向）？

2003年10月在常委李長春的指示下，地震研究員馮銳牽頭組織了9個單位的地震學家、歷史學家、考古學家、自動化學家、美術家的專題研究組，經過5年的研究，設計出了一個新的復原模型。馮銳用的是“懸垂擺”原理。簡單地說：“直立桿”相當于倒立的啤酒瓶，而“懸垂擺”相當于家里的吊燈。“懸垂擺”對人的腳步和打夯等垂直震動不敏感，對地震的橫向波動敏感，它的抗擾性更好，在驗震方面比“直立桿”科學。

馮銳復原的地動儀于2009年9月初小學開學不久，安裝在北京市重點學校史家小學。2009年9月20日，中國科技館新館開幕，地動儀在新館與觀眾見面，并在震動儀模擬的地震波中進行吐丸的工作。觀眾可以親自動手按下按鈕，觀察在不同波型下地動儀的不同反應——只有橫波到來它才吐丸，其他來自縱波的震動，都無法使地動儀有任何反應。這就排除了其它干擾，如很重的關門、汽車過境的震動、巨大的炮聲等。2010年開幕的世博會將張衡地動儀新模型列為展品之一，中國政府也將馮氏原理的張衡地動儀，納入“中國古代機械成就展”這一全球巡展之中。

但學界對這一版本的模型同樣存在質疑，認為其關鍵之處與原始文獻記載不能密合。一千多年前的張衡，他不可能懂地震橫波和縱波等科學概念，不可能懂“倒立擺”“懸垂擺”等科學原理，這樣一來，張衡的地動儀更值得質疑與考證了。方舟子說：2008年的汶川大地震，北京有震感，馮銳復原的地動儀竟然沒有檢測到。2010年玉樹地震時，該復原模型也沒有任何反應。

于是，馮銳多次與人民教育出版社溝通，希望能糾正教科書上的夸大宣傳。2010年1月24日，馮銳接到時任教育部長袁貴仁的電話，袁貴仁表示仔細閱讀馮銳修改教科書的建議和相關資料后，原則同意修改“張衡地動儀”這一章節。并在2010年秋季教改出臺以后，“張衡地動儀”已不再是歷史課本中的內容；在2017年秋天投入使用的統編本初中歷史教科書七年級上冊中，原本關于張衡和候風地動儀的內容，已被完全刪除。

注：本文轉載自凱迪社區地動儀被歷史教科書刪除一文。