中國歷史博物館陳列的張衡地震儀模型,就是根據王振鐸的設計復原的.但是,也有學者提出不同意見.中國科學技術大學李誌超就曾對倒立擺結構提出過異議,他以全新的視角,提出了自己對候風地動儀的理解(參見李誌超,《天人古義》,河南教育出版社,1995年版). 李誌超認為,從文獻角度來看,漢代字書《釋名》解釋“柱”,說“柱,住也”,表明柱字原義是建築中不動的支撐件.由此,倒立擺結構不得稱“柱”,只合稱錐.“都”是集總之義,說明不是孤柱,應該還附帶八套機關,而立錐卻只能是光桿.這樣,僅由“都柱”這壹名稱來看,倒立擺之說也不能成立. 李誌超進壹步指出,倒立錐的設計使原文所述其他壹切部件皆成畫蛇添足.尤其是龐大的銅尊,毫無道理可言.再者,從物理評價角度來看,任何測量儀器的性能壹般都可用兩個互相矛盾的指標表征:靈敏度和穩定度.倒立錐的設計正好突出了精密計量技術這壹主要矛盾.例如,為提高地動儀的靈敏度,就要把倒立錐的錐底做得很小,使之形成壹個錐尖,但很小的錐尖承受巨大的重力壓強,在不可避免的微小震動作用中必將逐漸形成不可逆的變形,其趨向是錐尖下面的支承面形成坑窩,錐尖變得圓滑.這壹過程不可逆,而且是加速的.這樣,倒立錐最終要倒下來,不管有無地震.如果為提高穩定度,將錐尖做成寬到實際不變形,那它的靈敏度必然很低,感知量比人所能察覺的還要大,地動儀也就失去了它的存在價值.
謎團
地動儀原理
1700多年前,地動儀神秘消失,它的模樣和工作原理成為千古謎團. 2004年8月,河南博物院與中國地震臺網中心組成課題組,聯合研究張衡地動儀新的復原模型. 目前,這項課題取得重大進展,課題組用“懸垂擺原理”取代了傳統的“直立桿原理”. 2005年4月16日,這壹科研成果得到了來自中國科學院、國家博物館、中國地震局等單位的地震學和考古學專家的肯定.專家們認為:這臺復原地動儀首次把概念模型還原成了科學儀器,使之真正有了驗震功能.
驗收
地動儀復原模型把概念模型復原成了科學儀器 4月16日上午,河南博物院《天地經緯》專題陳列廳,由地震學、考古學、機械工程學等相關學科的專家組成的驗收委員會,開始對用挑剔的眼光註視著地動儀復原模型(1/3小樣). 當日下午,驗收組的7位專家經過激烈討論,最終認為:新模型首次把概念模型復原成了具有驗震功能的科學儀器,邁出了復原研究的歷史性壹步.這個驗收意見意味著,新復原的地動儀通過了階段性成果驗收,後續工作只需對某些技術細節做進壹步優化,對外觀做出最終確定. 河南博物院副院長田凱對此感觸頗深:“我們不僅在復原壹件儀器,也在找尋1000多年前那位偉大科學家‘求實疾虛’的科學精神……”
心願
壹定要讓地動儀模型“動”起來 1998年,河南博物院新館建設過程中,田凱負責主持《河南古代文化之光》陳列.布置漢代展廳需要展示張衡的地動儀,當時最權威的模型陳列在原中國歷史博物館裏,它是王振鐸先生於1951年設計的,這臺卵狀體上含有8條飛龍的模型,已成為地動儀的“標準形象”. 河南博物院請蘇州天文儀器研究所按王振鐸的模型重新復制了壹個木制模型,並提出“能否讓地動儀動起來”,得到的回答是:不可能,即使是中國歷史博物館裏陳列的那臺也不能檢測地震.但對方可以在模型下面人為地安上壹個裝置,讓它動起來. “我們展出的是科學儀器不是玩具,這樣做是對觀眾的欺騙.所以當時只能造壹個不能動的模型,但這個情結在我心裏壹直存留了好多年.”田凱說. 6年後,了解到國家地震局和國家博物館的研究人員正在做復原工作.2004年8月,河南博物院與中國地震臺網中心簽訂了合作協議,組成了課題小組,***同復原張衡地動儀.
解謎
“候風地動儀”
找到“垂懸擺原理” 該課題的負責人是中國地震臺網中心馮銳研究員.馮先生表示,1700多年前的地動儀究竟如何工作是首先須破譯的謎團,深入研究證實,地動儀應該是“懸垂擺原理”而不是王振鐸模型的“直立桿原理”. 幾十年來,國內外地震學界對王振鐸模型的否定意見壹直沒有停.更有近現代西方學者認為張衡地動儀之所以失傳,是因為它沒有達到科學的要求,它不是個科學的東西.馮銳說:“看到這些嚴厲的批評以後,我們才感到問題的嚴重性.” 歷時1年多,課題組最終確認了地動儀的工作原理應該是“懸垂擺原理”,而不是“直立桿原理”.
評價
這是壹次重大跨越 地動儀的歷史資料,最著名的是《後漢書·張衡傳》中的記載,雖然只有196個字.早期的復原工作都是據此開展的.馮銳的課題組把資料的考證和利用擴大到《續漢書》、《後漢紀》等古代文獻,但相關文獻的總字數也不過231個.這些資料,使他們復原的史料根據更加充分. 在研制過程中,馮銳還采用了壹些新技術、新方法,即利用洛陽地震臺接收到的現代隴西地震記錄,算出模擬的隴西歷史地震的波動效應,然後把數據輸入計算機,再控制特殊的振動臺完成洛陽地面震動過程的復現,用這種運動信號對振動臺上的復原模型進行檢驗和改進. 驗收組的專家們認為:新模型對4次實際地震事件已經實現了良好的驗震反應,邁出了從概念模型到科學儀器的關鍵性壹步,研究工作突破了古代科學儀器復原的傳統模式,是壹次重大的跨越. 驗收會結束後,中科院地質與地球物理所的滕吉文院士說:“地動儀是中華文明留給人類的寶貴文化遺產,各國科學家都在嘗試復原,如果我們不把這件事做好,那就是罪過.從原理上和制作過程上講,這臺復原模型符合史料記載,符合張衡的基本思想……這臺地動儀復原模型代表了現代人的認識,它在現階段是最好的.”
原來的以不見