一直以來,對于張衡到底發明沒有所謂的地震儀非常疑問,這不僅是後來人們按照史書的描述仿制的地動儀毫無使用價值,更是因為張衡本身就是一個不成功的的發明家。
此前有消息說,關于張衡地動儀的文章從教科書移除,再一次證明了我長達五十年的猜想。這也就帶出今天的話題,張衡的地動儀是不是僞發明?為什麼有人說指望它預測地震,還不如在房梁上吊一塊肉?今天我們就來說說張衡和他的地動儀。
東漢雜家酷愛機械張衡是南陽人,妥妥的老鄉。這位活躍在東漢和帝時期,是當時著名的天文學家,地理學家,文學家和數學家,然而他最為出名的是彼時傑出的發明家。從這些所謂的名号裡,給人的感覺這位其實就是一個雜家。
說張衡是雜家,這可不是不給老鄉的面子。之所以雜,是因為愛好廣泛,而這一點恰恰是衡量他過人天賦的一把尺子。有很多的人一生不見得能琢磨透一件事情,反觀張衡,無論是在漢賦的彪悍還是對于圓周率的匡算,在當時已經是極為罕見的。
不僅如此,張衡在天文學方面的造詣很深。有很多人把渾天儀與地動儀混為一談,其實這是兩個範疇兩個領域的事,一個管天一個管地,彼此不搭。
張衡之所以被譽為科聖,并不是因為他的地動儀,而是他在天文曆法領域獨到的見解。其實太陽系的1802号行星被聯合國以張衡的名字命名,也就是褒獎這位在天文學方面的傑出貢獻,與地動儀沒有一毛錢的關系。
一個很奇怪的現象是,張衡的時代并不遙遠,然而他的很多作品卻大多遺失,這就叫人很是納悶。按理說,張衡後來成為中書令,也算是朝廷秘書處的主管,是管理史料的官吏,然而卻連自己的著作都沒有保存下來,這就有點匪夷所思。
就比如《靈憲》這本著作,它可是張衡在天文學的一座豐碑,然而因為原作遺失,我們隻能在劉昭注釋的《後漢書·天文志》看到張衡在天文領域的巅峰存在。
宇宙無始無終,無邊無際,這在我們今天聽起來是很正常的常識,然而在一千多年前,張衡已經意識到這個問題。
比如在《靈憲》裡,張衡認為宇宙是無限的,甚至認為天體的運行是有章可循的,這個認知在當時可謂是引領潮流。
再比如,彼時的張衡已經知道,月亮自身是不會發光的,也就是靠着月亮對太陽的反光,人們才知道月亮的存在。
很久以來,中國人對月亮情有獨鐘,這不僅僅是嫦娥奔月美麗的傳說,更是因為月亮對于人們來說簡直太重要了。我們現在的年月日的計時,其實就源自人們對月亮的認知。
潮汐為什麼會形成,它對于人們的生活甚至生産會造成什麼樣的影響?夏季為什麼晝長夜短,春分和秋分這些時令又是怎樣來劃分的?在張衡看來,其實這些都與月亮的運行有着莫大的關聯。
張衡對天文學的最大貢獻是,他已經認識到,月亮是繞着地球運轉的,而且這種運轉的軌迹有時候會高有時候會低,這也就帶來了月亮的餘缺,進而會導緻大月小月的更替變化。
一直以來先人有個誤區,他們認為大月小月一定會是交替出現,也就是大月後面一定是小月,而實際上這是人們按照月亮的平均運行速度來推算的,并不符合月亮本身的運行規律。
于是,張衡主張以《九道發》來安排曆法,然而這樣一來,就會出現大小月不一定是交替出現,而有可能會出現連續兩個大月,甚至是連續兩個小月,這對于現實生活的人們來說是不可以接受的,更是匪夷所思。
而實際上,張衡推薦的《九道法》才是彰顯月球大小月最為真實的境況,隻是由于人們的習慣認知,覺得大月後頭一定是小月。
預測地震子虛烏有張衡在天文學方面的造詣可以說領先世界上千年,然而他在數學方面的天賦更加亮眼。他根據渾天儀的模拟運行得出這樣一個結論,一個周天為360度外加四分之一度。
一個周天其實就是地球繞太陽公轉一周的時間,張衡的渾天儀得出的數據與我們今天的一年時間非常接近,既365天外加5小時零48小時46分。
在古代,人們對于像地震這樣的自然現象非常恐懼,認為是上天懲治惡人的一種手法。尤其是帝王将相,更是對地震深感忌憚。因此上張衡發明了地動儀,從某種意義上就是預知未來将要發生的災難,人們就可以趨利避害。
從這個意義上來說,張衡發明地動儀,實質上就是幫助帝王早做安排,對于延續帝王的統治意義深遠。張衡也因為發明了地動儀,成為漢順帝跟前的紅人。
盡管張衡在天文學數學方面有着亮眼的貢獻,然而對于地動儀這個創造發明,卻是在幾千年來飽受争議。這是因為盡管有史書的記載,人們卻被有看到張衡發明的地動儀實物。
按照《後漢書·張衡傳》的記載,首先地動儀是用精銅鑄成的,這裡不僅是強調地動儀的材料非常稀缺,更說明當時這個東西可算得上是精密儀器。
其次是地動儀的外形,有八個方位對應有八個蟾蜍,至于尺寸完全可以按照描述加以仿造,這都不是問題,關鍵在于内部構造,這才是張衡的技術秘訣。
問題也就此出現,因為缺乏實物例證,因此上對于地動儀的内部結構産生歧義很大,按照今天來說,牽扯到兩個流派,也就是兩種創造發明的基本思路。
地動儀的結構原理其實很簡單,一個是懸垂擺論,再一個就是直立杆論。從根本上來說,無非是預先設立一個靜止的裝置,然後感知地震發生的時候傳來的震動,依靠機械的原理把警報發射出來。
直白一點來說,懸垂擺就是把機關的上端固定起來,下半部分自由下垂,一旦有震動的傳感,這物件就會搖擺晃動,也就給人們提醒某個地方有震感,說明這個地方發生地震。
而直立杆的特點就在于把機關的下端固定起來,上半部分懸空,以來感知某一地方有震動,這個杆子就會搖擺,也可以提示人們某個地方有地震發生。
正是因為張衡的地動儀實物丢失,因此上這兩種争論一直在相持不下,誰也不能站主流意識。剛巧不巧的是,時任文物局長的學者王振铎也是研究地動儀的愛好者,正是因為職務的便利,直立杆學派取得話語權,這就随後出現了張衡地動儀的仿制品,或者叫還原件。
從理論上來說,王振铎主持建造的原件應該沒有實踐的支持,僅僅是作為張衡地動儀的複制品出現,對我國的防震工作并沒有多大的指導意義。
後來,為了宣揚科聖張衡的科技獻身精神,王振铎特意為這個仿制品配發了一篇文章,這篇文章連同王振铎的直立杆理論一同被收入教科書裡,取得了張衡地動儀正統的解釋權。
結語毋庸諱言,正是後來的人們并不了解張衡發明地動儀的創造思路,也就很難把握科聖的精神要髓,因此上所謂的仿制品複原件并沒有可操作性。幾百年來,盡管我國發生過許多次的地震,王振铎的複制品卻是鳥無音訊,淪為擺設。
也正是因為于此,中科院的院士們調侃說,王振铎的所謂的張衡地動儀複原件,在預報地震方面,還不如在自家房梁上掉塊肉來的實際。
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