本文系《中国社会科学报》总第167期独家报道文章之一。
　　
　　至今下落不明的“张衡地动仪”不仅引起诸多悬而未解的疑问，也引得后人前赴后继地投入到复原的研究中。

　　从近代开始，大批国内外学者根据史书记载的只言片语，孜孜不倦地进行着“张衡地动仪”的复原研究，努力将其从故纸堆中复活，以事实对话一个穿越千年的悬疑。

　　作为新中国献礼的首次复原

　　此外，教科书在选用王振铎的“张衡地动仪”模型图时，虽然注明了该图为“复原图”，但并没有指出其依据是史料记载和复原者自己的研究结论，使得学生们认为这就是当年的“张衡地动仪”。而这个误解一直持续到今天。

　　河南省郑州市农业路中段，河南博物院四楼“天地经纬”展厅。偌大的厅内不仅放有张衡的巨大雕像和灵台模型，还放置着不同时期由不同国家的人复原出的样式各异的地动仪模型。从最早期的日本人服部一三的模型，到现代地震学奠基人英国人米尔恩的模型，从摇铃状到酒樽状……

　　而在展厅东南角，一台明显大于其他模型的地动仪被“优待”地用栅栏圈起。该模型高约2米，外观呈青铜绿，与周围的模型相比，这台地动仪更像是一个矗立的巨人。讲解员刘璐告诉记者，这就是目前引发热议的教科书中所用的张衡地动仪模型，它由考古专家王振铎于1951年复原完成。

　　“其实，教科书中的地动仪并非王振铎先生对复原张衡地动仪的首次研究。早在1936年，还在燕京大学考古学系学习的王振铎就画出了第一套自己复原的地动仪模型图稿。”刘璐指着不远处的一台地动仪对记者说：“那就是根据王先生1936年的图纸做的模型。”记者看到，该模型“形似酒樽”的外观无异于其他模型，在内部结构上，王振铎遵从的是 “悬垂摆”的结构原理。基于自己的研究结论，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，并配有手绘的内外结构图。

　　此后，王振铎一直致力于张衡地动仪的复原思考。

　　1949年新中国成立，时任国家文化部文物局博物馆处处长的王振铎奉命复原一批包括张衡地动仪和司南在内的、能代表中国古代文明的器物，作宣传和陈列之用。

　　领到任务的王振铎在复原张衡地动仪时，并没有沿袭他1936年的研究成果，而是将“悬垂摆”变成了倒立的直杆。1951年，其复原的1:10比例木质“张衡地动仪”模型诞生。这个承担着普及和推广中华文明重任的新中国第一台“张衡地动仪”模型，受到了社会热切关注。随后，这台“张衡地动仪”模型被选入全国中小学教科书，一代代中小学生从这里开始了对“张衡地动仪”的启蒙认识。而王振铎的木质结构地动仪也成了大多数中国人心目中标准的地动仪形象。

　　承担着中外文化友好交流使命的该地动仪还多次走出国门向世人展示，并在联合国世界知识产权总部与月球岩石同时陈列。因为原理结构上的缺陷，王振铎设计的地动仪却是一个不能演示，更无法感知地震的“死的”地动仪。

　　此外，教科书在选用王振铎的“张衡地动仪”模型图时，虽然注明了该图为“复原图”，但并没有指出其依据是史料记载和复原者自己的研究结论，使得学生们认为这就是当年的“张衡地动仪”。而这个误解一直持续到今天。

　　国家新复原工程启动

　　张衡地动仪，它是真实的，是起过作用的，是科学的，这是我们中华民族的骄傲！

　　2003年的一天，中共中央政治局常委李长春到河南博物院视察时，停在了王振铎先生50多年前复原的不能动的“张衡地动仪”面前疑惑起来：作为中华历史上如此辉煌的技术为什么只是一个漂亮的外壳？当时没有一个人能够给出满意的答案，但这却为此后的“张衡地动仪复原”工程启动埋下了伏笔。

　　不久，由国家文物局牵头、河南博物院承担经费的“张衡地动仪科学复原”课题组随即成立。由中国地震台网中心研究员冯锐任课题组组长，主持研制工作。作为地震学家，冯锐有较高的地震学造诣，便于以科学的数据来验证张衡地动仪的科学性。他曾经根据“圆经八尺”这个史书中唯一的明确数据推算出了尊体和都柱的高度，继而从地震学的角度指出：张衡地动仪只能是悬垂摆，而非直立杆。

　　在参考大量古籍、文献和考古学成果的基础上，课题组运用悬垂摆原理，最终成功复原失传了1800余年的张衡地动仪。2005年4月，该项目通过了由地震学、考古学、机械工程学等相关学科专家组成的验收委员会的鉴定，专家认为新的地动仪模型对实际地震事件具有良好反应，迈出了从概念模型到科学仪器复原的关键一步，新的研究突破了古代科学仪器复原的传统模式，是一次重大跨越。在国家自然科学基金会、中国地震局和国家文物局的协力支持下，又历时三年多的结构优化和艺术完善，2008年8月完成了造型定稿，并被授予国家专利。

　　2008年9月，冯锐课题组复原的张衡地动仪首先进入北京市史家胡同小学供学生们参观学习。2009年9月20日，1/2尺寸的青铜地动仪复原模型在中国科技馆新馆与观众见面，与王振铎模型不同的是，观众可以在这里亲自按下按钮观察不同波形下地动仪的不同反应——除了地震能使地动仪吐丸，其他任何非地震的地面运动都无法“打动”地动仪。这就使得地动仪不会受到来自关门、跺脚等人为震动的影响，只能检测来自地壳的地震波。同年最新修订的《中国大百科全书》（第二版）亦将地动仪词条换为冯锐课题组的新复原模型，并作了介绍。

　　2011年1月，人民教育出版社最终同意在新一季的教科书中修改原有的地动仪篇章。届时，老师们在教授该文时也会有更多的历史科普内容向学生们讲解。

　　冯锐认真地对记者说：“张衡地动仪，它是真实的，是起过作用的，是科学的，这是我们中华民族的骄傲！”

　　而冯锐课题组的地动仪复原模型究竟能不能实际测震？河南博物院副院长田凯告诉记者：“目前冯锐研究出来的地动仪模型，能在电脑控制的模拟振动台上进行测震，但是还没有在真正的地震环境中试验过。随后，我们将启动第二阶段的试验项目，这个项目将真正实现地动仪的实际测震功能。

　　如火如荼的民间复原

　　科技发达的今天，我们去复原地动仪的目的，已经不是让它去测震，而是通过演示，让世人了解张衡地动仪的测震原理，让人真真切切地感受到它的测震功能，从而信服张衡的地动仪是科学的！

　　记者在采访冯锐时，他拿出了一本集合了十多个地动仪专利的册子向记者介绍道：“别说是近代，就是在当下，做张衡地动仪复原的民间研究人员也大有人在。你看这本册子里，就有来自河北、山东、陕西、河南等十多个地方的十多项已经取得专利的复原模型。这还不包括那些正在做复原研究工作并争取专利的研究者。”

　　在这本专利册的最后一页，便是记者采访到的河南省南阳市复原“张衡地动仪”的民间高手吴勇才、吴迪父子俩的复原专利。

　　2011年1月4日，记者在张衡故里——河南南阳市白河岸边的一处院落内，见到了二人和他们复原的地动仪模型。

　　现年50多岁的吴勇才现在的身份是南阳市卧龙区审计局副局长。他说：“我从小对机械很感兴趣。在农村，我很喜欢看拖拉机、抽水机、面粉机等的工作原理，总是在琢磨这样或者那样是不是更好。”其子吴迪则告诉记者，他大学毕业后，放弃了在机关就业的机会，专心致志地研究地动仪。

　　父子俩将记者带到用车库改成的地动仪展室。记者看到展室有30多平方米，里面放着各式各样的地动仪30多台。

　　记者顺手指着一台地动仪问道：“这个地动仪能现场做测震演示吗？真能像文献里描述的‘如有地动……虽一龙发机，而七首不动’？”

　　吴勇才说：“能！”他用手在地动仪底座平台的东南方向轻轻一拍。此时，位于东南方向的一条龙将口里衔着的铜丸吐出，下面的蟾蜍正好张口接住了铜丸，并发出清脆声响，而其他七条龙纹丝不动。

　　吴勇才告诉记者，他和儿子吴迪于2000年开始研究地动仪。

　　复原地动仪涉及历史考古、地震、物理、机械制造技术、古典雕塑、工艺美术、数学等多个学科。父子俩进行了明确分工：吴迪反复研读范晔所著的《后汉书·张衡传》关于张衡候风地动仪描述的１９６个汉字。认真研究了我国的王振铎、冯锐等学者复原并制造的张衡候风地动仪模型，以及英国地震学家米尔恩、日本学者服部一三研制的地动仪模型；吴勇才则登门找到南阳柴油机厂的高级机械工程师史林秀、南阳模具厂机械工程师王广跃、精通古建筑雕塑彩绘的古典工艺美术大师李奎中老先生及其弟子等能工巧匠，一起研究。

　　父子俩研究后认为，不论中国学者，还是国外学者，他们研制的地动仪模型，或外观或内部结构，均有地方不符合历史文献中关于张衡候风地动仪的描述。

　　他们认为，王振铎根据“直立杆原理”研制的地动仪模型，外形和结构看似符合，但其中的“都柱”却过于简单，且不能测震。冯锐利用“悬垂摆原理”研制的地动仪模型，内部制衡部件类似一个悬挂的钟摆，又不符合文献中“中有都柱”的描述。他认为，只有根据文献记载的１９６个汉字复原出的地动仪，才可称得上是张衡候风地动仪。

　　“更为致命的是，一些复原出的地动仪模型不能现场进行测震演示。”吴迪说，他们研制的仿古精铜张衡候风地动仪利用的是“精准导摆原理”。

　　他们复原的张衡候风地动仪主要由四部分组成，一是制衡部分，也就是都柱；二是制导系统，包括八道和杠杆总承；三是机架等辅助系统；四是外观即外壳、尊体上的八条龙，铜珠丸、蟾蜍、基座等。而其主要部分是内部机芯即都柱和制导系统。

　　其原理是，机芯中的都柱似立非立，似悬未悬，是一个上下似接非接的停在尊体中央的柱子。而都柱并非光棍一个，它加有稳定托和重托，以此加大撞击力度、保持稳定。如哪个方向有震动，都柱将会非常灵敏地倒向一方，然后通过八道中的一个通道，撞向该方向的杠杆，此杠杆则击发龙口开启吐珠……

　　２００５年６月，第一台仿古张衡候风地动仪模型终于研制出来。为了进一步确定该地动仪的科学性，吴勇才、吴迪向国家地震局地球物理勘探中心提出请求，请求对研制出的地动仪进行监制评审。

　　２００５年６月１５日，国家地震局地球物理勘探中心组织该中心的１７位专家，对吴勇才、吴迪父子研制的地动仪进行评审。专家们对此给予了很高评价，并一致通过了评审。

　　吴迪告诉记者：“科技发达的今天，我们去复原地动仪的目的，已经不是让它去测震，而是通过演示，让世人了解张衡地动仪的测震原理，让人真真切切地感受到它的测震功能，从而信服张衡的地动仪是科学的！”

　　此后不久，吴勇才和吴迪将仿古精铜张衡候风地动仪的外观和机芯进行申报，并顺利获得了国家专利证书。

　　更让吴氏父子意想不到的是，2008年5月12日震惊世界的汶川大地震发生时，他们复原的张衡地动仪竟然感知到了。

　　据2008年5月13日的《南阳日报》报道，四川省汶川县5月12日14时28分发生7．8级地震。汶川，距南阳直线距离８００公里。

　　5月12日地震发生时，吴氏父子复原的精铜候风地动仪正在南阳汉画馆展出，现场的观众围着地动仪拍照，突然看到八分之一型精铜候风地动仪西南方龙首衔着的铜丸落在蟾蜍口里。正纳闷时，《南阳日报》记者赶到汉画馆，向大家报告发生地震的事情。在场的人无不感叹地动仪的准确性。让吴氏父子兴奋的事何止这一件。2008年6月，河南省南阳市在北京中国人民革命军事博物馆举行图片展，吴氏父子复原的张衡地动仪应邀展出。

　　2008年6月27日17时３０分，中共中央政治局常委李长春专程到军事博物馆参观了图片展。当李长春获悉吴氏父子潜心６年复制还原了张衡候风地动仪，并准确测出了汶川大地震的方位后，十分高兴。李长春详细询问了测震原理，并兴致勃勃地弯腰用手震动了一下，含在龙口的珠子应声而落。李长春勉励吴氏父子继续努力，争取发明能预报地震的测震仪器。

　　记者获悉，在陕西宝鸡，也有一位民间复原地动仪的高手，他叫于安君。2009年1月，陕西省宝鸡市正在筹建一座大型地震主题公园，欲复制一个3米高张衡地动仪。承建方将任务交给了陕西省岐山县新王朝文物复制厂，并给了一份冯锐的张衡地动仪课题组研究报告和冯锐研制的地动仪模型。

　　拿到图纸，陕西省岐山县新王朝文物复制厂的青年职工于安君认为课题组研制的模型外形切实但原理结构有地方不符合历史文献中关于张衡候风地动仪的描述。

　　“花那么多钱要做就应该做一尊真正的张衡版的符合汉代史载的地动仪！”于安君于是向负责此项工作的宝鸡市防灾专家组组长周可兴作了汇报，并自告奋勇要自己研制。

　　于安君反复研读大量古今资料和国内外现有的地动仪模型后认为，张衡候风地动仪是利用一只类似门关的铜关自锁住都柱的惯性方向，与此同时引发龙头弩机的铜丸。铜丸掉入蟾蜍口内从而使人警觉。

　　2010年2月，于安君的仿古张衡候风地动仪原理结构模型终于研制出来。为了进一步确定该地动仪的科学性，周可兴向中国科学院兰州地球物理研究所有关专家请求对其研制出的地动仪进行评审。

　　2010年4月4日，中国历史地震研究会会长、中国地震预测咨询委员会主任、中国地震局兰州地震研究所前所长郭增建研究员指出：宝鸡的文物科技青年于安君等在精心考证各种典籍史料，分析研究诸多复原实践和进行比对研究过程中实践解读张衡候风地动仪，内部结构科学符合史载文字，具有很好的方向测震演示功能，显示了许多可能逼近历史真实的独到之处，很接近历史文献有关张衡候风地动仪的描述。

　　背景链接BEI JING LIAN JIE

　　不同时期的复原模型

　　●1875年，日本明治维新时期的地震学会会长服部一三根据《后汉书·张衡传》记载复原出张衡地动仪。他也是世界上第一个将张衡地动仪从文字变成图形的人。

　　●米尔恩是最早将地动仪的196个汉字翻译成英文介绍到西方的人。他还曾特别说明人类的第一架地震仪器是中国人张衡发明的，他明确认定地动仪是按照“悬垂摆”原理工作的。1883年，米尔恩设计的地动仪复原模型公布于世，米尔恩也因此成为世界公认的现代地震学的奠基人。

　　●日本的萩原尊礼和今村明恒两位地震学家分别于1937年、1939年对地动仪的工作原理按照“直立杆”原理进行了试验，并做出了模型。

　　●1980年，中国地震学的开创者李善邦绘制了地动仪原理图。

　　●1983年，荷兰学者sleeswykt 和美国学者sivin也设计了地动仪模型，他们设计的地动仪特点是中间“都柱”固定不动，樽体与顶盖被都柱支撑可晃动。

　　●1991年，新疆大学机械学高级工程师王湔设计复原的地动仪模型，特点是在下部安放了四个倾斜置放的垂直摆，分别用弓实现恢复力矩，上方的都柱仍为直立杆，但都柱的倾斜是在垂直摆控制下才能触发龙机，使铜丸落下。

　　●1994年，物理学家、中国科技大学科技考古学教授李志超提出了自由杆模型。他在独立都柱的底盘下安置8个青铜滚球，在水平面内构成了一个二维自由系统。都柱的惯性质量很大，对地面的垂直运动具有较好的抗干扰能力。（出处：中国社会科学报　本报记者　唐红丽/整理）

　　

《中国社会科学报》版权所有，转载请注明出处及本网站名。