張衡地動儀千年謎團解開(kāi) 已複原成科學儀器(qì) (2005-04-29)
發布時間:2007-12-04
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人類第一台驗震(zhèn)器??東漢(hàn)張衡發(fā)明的地動儀當時放在洛陽,曾觀測到隴西地震,時人“皆服其妙”。
1700多年前,地動儀(yí)神秘(mì)消失,它的模樣和工作原理成為千古謎團。
去年8月,河南博物院與中國地震台網中心(xīn)組成課題組,聯(lián)合研究張衡地動儀新的複原模型。
目前(qián),這項(xiàng)課(kè)題(tí)取得重大進(jìn)展,課題組用“懸垂擺原理”取代了傳統的“直立杆(gǎn)原理”。
今年(nián)4月16日,這一科研成果得到了(le)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(zhuān)家們認為:這台(tái)複原地動儀首次把概念模型還原(yuán)成(chéng)了科學儀器(qì),使之真正有了驗震(zhèn)功能。 驗收
地(dì)動儀複原模型把概(gài)念模型複原成了科學儀器
4月16日上(shàng)午,河南博物院《天地(dì)經緯(wěi)》專題陳列廳,由地震學、考古學、機械工程學等相關學科的專(zhuān)家組成的驗收委員(yuán)會,開始對用挑剔的眼光注視著地動儀複原模型(1/3小樣)。
當日下午(wǔ),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複原成了具有驗(yàn)震(zhèn)功能的科學儀器,邁出了複原研究的曆史性一步。這個驗收(shōu)意見意味著(zhe),新複(fù)原的地動儀通過了階段性成果(guǒ)驗(yàn)收,後續工(gōng)作隻需對某些技(jì)術細節做進一(yī)步優化,對外觀做出最終確定。
河南博物(wù)院副院長田凱對此感觸頗深:“我們不僅(jǐn)在複原一件儀器,也(yě)在(zài)找尋1000多年前那位偉大科學家‘求實疾虛’的科學精神……” 心願
一定要讓地動儀模型“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(gǔ)代文化之光》陳列。布置漢(hàn)代展廳需要展示(shì)張衡的地(dì)動儀,當時最(zuì)權威的模型陳列(liè)在原中國曆史博物館(guǎn)裏,它是王振鐸(duó)先生於1951年設計的,這台卵狀體上含有(yǒu)8條飛(fēi)龍的模型,已成為地動儀的(de)“標準(zhǔn)形象”。
河南博物院請蘇州天文(wén)儀器研(yán)究所按王振鐸的模型重新複製了一個木製模型,並(bìng)提出“能否讓地動儀(yí)動起來”,得到(dào)的回答是:不可能,即使是(shì)中國曆史博物館裏陳列的那台也不能檢測地震。但對方可以在模型下麵人為(wéi)地安上一個裝置(zhì),讓它(tā)動起(qǐ)來。
“我們展出的是科學儀器不(bú)是玩具,這樣做是對觀眾的欺騙。所以(yǐ)當時隻能造一個不能動的(de)模型(xíng),但這個情結在我心(xīn)裏一直存留了好多年。”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複原工作。2004年8月,河(hé)南(nán)博物院與中國地震台網中心簽訂了合作協議,組成了課題小組,共同複(fù)原張衡地動儀。 解謎
找到“垂懸擺原理”
該課題的(de)負責人是中國地震台網中心(xīn)馮銳研究員。馮先生表示,1700多年前(qián)的(de)地動儀究竟如何(hé)工作(zuò)是首先須破譯的謎團,深入研究證(zhèng)實,地動儀應(yīng)該是(shì)“懸垂擺原(yuán)理”而不是王振(zhèn)鐸模型的“直立杆原理”。
幾十年來,國內外地震學(xué)界對王振鐸模型的否定意見(jiàn)一直(zhí)沒有停。更有近現(xiàn)代西方學者認為張衡(héng)地(dì)動儀(yí)之所以失傳,是因為它沒有達到科學的要求,它不是個(gè)科學的東西。馮銳說:“看(kàn)到這些嚴厲的批(pī)評以後,我們才感到問題的嚴重性(xìng)。”
曆時1年(nián)多,課題(tí)組最終確認了地動儀的工作原理(lǐ)應該是“懸垂擺原理”,而不是(shì)“直立(lì)杆(gǎn)原理”。 評價
這是一(yī)次重大(dà)跨(kuà)越
地動儀的曆史資料,最著名的是《後漢書.張衡傳》中的記載,隻有196個字。早期的複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(yòng)擴大到《續漢書》、《後(hòu)漢紀》等古代文獻,但相(xiàng)關文(wén)獻的總字數也不過231個。這些資料,使他們複(fù)原(yuán)的史料根據更(gèng)加充分。
在研製過程中,馮銳還采用了一些新技術、新方法,即利用洛陽(yáng)地震台接收到的現代隴西地震記錄,算出模擬的隴西曆(lì)史地震的波動效應,然(rán)後把(bǎ)數據輸入計算(suàn)機,再控製(zhì)特殊的振動(dòng)台完成洛陽地麵震動過程的複現,用這種(zhǒng)運(yùn)動信號對振動台上的複原模型進行檢驗和改進。
驗收組的專(zhuān)家們認為:新模型對4次實際地(dì)震事件已(yǐ)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一步,研究工作突破(pò)了古代科學儀器複(fù)原(yuán)的傳統模式,是一(yī)次重大的跨(kuà)越。
驗收會結束後,中科院地質與地球物理所的滕吉文院(yuàn)士說:“地動儀是中華文明留給人類的寶貴文化遺產,各國科(kē)學家都在嚐試(shì)複原(yuán),如果我們不把這(zhè)件事做好,那就是罪過。從原理上和製(zhì)作過程(chéng)上講,這台複原模型符(fú)合史料記載,符合張衡的(de)基本(běn)思想……這台地動儀複原模型代表了現代人的認識,它在現階段是最好的。”