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"张衡地动仪"被历史课本删除 1951年复原出的模型?

核心提示:实际上,近年来,王振铎所造的地动仪模型一直非议不断。为复原出更具科学性、更接近史籍记载中的候风地动仪,早在2003年,中国科学院教授冯锐就重启了“张衡地动仪”探索证明之路。

资料图:2018年5月12日,张家口市五一路小学学生在张家口市科技馆防震减灾展厅了解地动仪模型知识。新华社记者王晓摄

2017年秋天投入使用的统编本初中历史教科书七年级上册中,关于张衡和候风地动仪的内容,被删除。那个被印在教材上影响了几代中国人、由王振铎复原、以“直立杆”为理论基础制作的地动仪模型,开始淡出当代青少年的视野。

实际上,近年来,王振铎所造的地动仪模型一直非议不断。为复原出更具科学性、更接近史籍记载中的候风地动仪,早在2003年,中国科学院教授冯锐就重启了“张衡地动仪”探索证明之路。2009年9月20日,中国科技馆新馆开幕,新的地动仪模型与观众见面。

目前,关于地动仪的探索复原工作一直在继续。

更为科学的“地动仪”诞生

在几代中国学生的历史课本中,都能够看见关于张衡以及候风地动仪的描述以及模型图片。这是国人对于古代中华民族科技文明的自豪,可能也是因为如此,哪怕教材上的图片仅是20世纪50年代的古代科技史学家王振铎根据古籍复原得出,哪怕这个复原模型在当时饱受争议,仍然在教材中延续了数十年。

奥地利学者雷立柏在他写的《张衡,科学与宗教》一书中写道:“对张衡地动仪的迷恋正是华夏科学停滞特点的典型表现”。这说明在当时,外国学者对地动仪的怀疑,已经扩散到了对张衡,甚至对中国古代科技的层面上。这时,中国科学院教授冯锐站了出来,他将成为领军人物,让“张衡地动仪”再次震动地震界。

王振铎所复原的地动仪,采用的是“直立杆原理”。但是当冯锐翻阅《后汉书》的记载时,作为一名专业地震工作者,他很快发现了王振铎所用理论的错误之处。因为他可以计算出都柱的高度长达近2米,而这个高度只能是一个悬垂摆,而无法是一个直立的杆。所以,王振铎所采用的“直立杆原理”无法成立。

2003年,河南博物院决定张榜招贤,让张衡地动仪能够真正的“动起来”,不仅找到了冯锐,更是在2004年8月,与中国地震台网中心签订了合作协议,组成了课题小组,共同复原“张衡地动仪”。在这样的情景之下,文史专家加入了冯锐的团队,在《后汉书·张衡列传》仅196字的记载中,又找到了《续汉书》、《后汉纪》等七部典籍,均有对张衡地动仪的记载,196字扩展为238字。

终于,在2009年9月20日,中国科技馆新馆开幕,新的地动仪模型与观众见面。现场的观众可以亲自动手按下按钮,观察在不同波型下地动仪的不同反应——只有横波到来它才吐丸,其他来自纵波的震动,都无法使地动仪有任何反应。这意味着,类似关门、汽车过境、巨大的炮声等都不会干扰到地动仪。

“张衡地动仪”最终被教材删除

值得注意的是,当更为符合科学逻辑的地动仪被制造出来之时,在无数中小学的教材之上,讲到张衡和候风地动仪时,仍旧采用的是那套倒放一根“直立杆”理论。而冯锐多次与人民教育出版社沟通,希望能够纠正教科书上的这一错误。

2010年1月24日,冯锐接到时任教育部长袁贵仁的电话,袁贵仁表示仔细阅读冯锐修改教科书的建议和相关资料后,原则同意修改“张衡地动仪”这一章节。并在2010年秋季教改出台以后,按照教学大纲,“张衡地动仪”已不再是历史课本中的内容。

而在2017年秋天投入使用的统编本初中历史教科书七年级上册中,原本关于张衡和候风地动仪的内容,已被完全删除。

时至今日,冯锐虽复原出了更有科学逻辑、更为符合史料记载的地动仪模型,但是用他的话来说,这也仅算“我们在当前这个时代对张衡的理解”。至于一千多年的候风地动仪到底是何样,后人又会不会制造出更加接近原貌的张衡地动仪,现在还无法轻易下结论。

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■ 张衡地动仪竟是1951年复原出的模型?

曾在东汉时期名噪一方的候风地动仪,虽然原物已经失传了一千多年,流传下来的也只有零星的文字记录。但是到现在,其和制造人张衡一同,仍被视为中国古代伟大科技发明的典范,并且进入教科书之中,成为几代中国人的集体记忆。

据史料记载,候风地动仪早在公元200年左右就消失殆尽。那么,那个印刷在中国现代教材之中,让无数国人认为其就是当年张衡所造的地动仪,又是怎么产生的呢?实际上,历史教材上展示的地动仪,并不是候风地动仪的原件,而是上世纪50年代一位叫王振铎的古代科技史学家根据史籍复原而出的概念模型。

经复原的“地动仪”

“以精铜铸成,员径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱,傍行八道,施关发机……”在《后汉书·张衡列传》中,只有区区196字关于候风地动仪的语意模糊的记载。而王振铎,就在根据这些文字,开始了复原候风地动仪的工作。在1936年,王振铎画出了第一套自己复原的地动仪模型图稿,并采用“悬垂摆”的结构原理。也就是从地动仪的上部垂下来一根摆,用以判明地震方向,并控制相应机关。

时间来到1949年,新中国成立。王振铎被任命为文化部文物局博物馆处处长,在那个激情昂扬、百废待兴的时代,他接到了一项特别的任务:复原一批代表古代文明的器物作陈列、宣传之用,其中就包括候风地动仪。

历经一年时间,王振铎放弃了自己1936年想遵从的“悬垂摆”原理,而是采用倒立的“直立杆原理”,于1951年设计并复原出1:10比例的木质“张衡地动仪”模型。消息一出,就受到了空前的关注,在那个年代,地动仪的复原,承载了尤为积极的使命,对古代科技研究和中华文明推广极具激励意义。于是,由王振铎复原的“张衡地动仪”就被编入全国中小学教科书,就连中国地震局也用这部复原模型做了几十年标志,直到前几年才取下。

王振铎所复原的张衡地动仪一时之间风光无两,更是成为了中外文化交流的载体,多次走出国门展览,曾置于联合国世界知识产权组织总部,与美国人从月球上带来的岩石一起并排展览。

无法“动”的地动仪

王振铎虽然根据古籍记载复原出了地动仪的模型,但是因为模型内部结构缺乏合理性,所以其龙口中的铜丸无法吐下来,也就无法检测地震。随着对此地动仪模型的宣传愈广,外国地震学家的质疑之声也不断冒出。甚至从对王振铎所复原的地动仪上,转移到了对张衡以及候风地动仪,怀疑其是后人杜撰,根本不是真实的历史。

更让人尴尬的是,在1988年这尊“张衡地动仪”访问日本奈良时,中方解说在向日本观众讲解地动仪的工作状况时,手持一根木棍,木棍捅一下,龙口中的铜丸才会掉到下面蟾蜍的口中。

其实不仅是外国学者的批判之声,在国内的地震学界也有不少质疑。王振铎的老朋友、中国地震学奠基人傅承义院士当面指出了1951年模型的原理性错误并说道:“房梁下吊块肉都比你那个模型强。”

■ 比西方早1700年 张衡地动仪失传

东汉,阳嘉三年,农历十一月十一日。

本是平平无奇的一天,但是位于都城洛阳的那件奇怪的机器突然发出了异动。只见机器上朝向西北方向的铜球落了下来,掉入了下面用铜打造的蟾蜍口中。当时身处洛阳的人们并没有感觉到丝毫的异常,便纷纷责怪起这台机器无用。

但是没过几天,陇西(今甘肃地区)的驿者快马加鞭来到京师洛阳,呈报陇西地震,二郡山崩。陇西正好位于洛阳的西北方向,一时之间,洛阳城中无不震动,人们奔走相告,并称那台机器“验之以事,合契若神”。

以上,就是《后汉书·张衡列传》中,对于张衡和候风地动仪的记载。早在一千八百多年前,东汉科学家张衡就已经发明出了可以准确检测地震的仪器。相较于意大利人路吉·帕米里在1856年制造的西方第一台地震仪,张衡的候风地动仪,足足早了一千七百多年。

验之以事,合契若神

对于张衡和他所制作的候风地动仪,想必国人一定不会陌生。因为早在中学时期,人们就在历史教材上学习瞻仰了这段故事,并为古人的智慧自豪不已。

东汉时期,地震频繁多发。据《后汉书·五行志》记载,自和帝永元四年(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年间,共发生了二十六次大的地震。地震所带来的后果必然是惨痛的,当时地震的范围有的扩大到几十个郡,地裂山崩之间,不仅江河泛滥、房屋倒塌,更是死伤无数、百姓流离失所,造成的损失不可估量。

张衡身处于那个时代,亲眼目睹了地震给人们留下的创伤。于是,他潜心研究数年,终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候风地动仪,这也是世界上的第一台地动仪。据史料记载,地动仪上有八个方位,且每个方位上均有口含龙珠的龙头,在每条龙头的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生,该方向龙口所含龙珠即落入蟾蜍口中,由此便可测出发生地震的方向。

《后汉书·张衡列传》中原文的记载如下:“如有地动,尊则振龙机发吐丸,而蟾蜍衔之。振声激扬,伺者因此觉知。虽一龙发机,而七首不动,寻其方面,乃知震之所在。验之以事,合契若神。自书典所记,未之有也。”

失传已久,质疑不断

张衡的这台候风地动仪之所以在东汉能够引起上下瞩目,也是因为其检测出了阳嘉三年的陇西地震。彼时东汉京师洛阳与陇西相隔一千多里,地动仪竟测出了那场地震,于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。

也许是因为这台候风地动仪,在当时看来的确太“神乎其神”了,所以这段故事流传了一千多年,到了现在仍为人们津津乐道,而这台仪器,也被认为是中华民族古代科技文明的结晶。只是历史的潮流浩浩荡荡,时过境迁之后,候风地动仪的原物早已在公元200年左右,就消失得无影无踪了,据传是毁于战火之中。留给后人的,只有《后汉书》中那短短196字的记载,其模样和工作原理成为千古谜团。

在没有任何实物的佐证之下,“张衡发明地动仪”一事的真实性和科学性越来越受到质疑。所以,如果能够复原出张衡所造的候风地动仪,并且可以印证其确如历史记载的那番准确检测地震,这对于研究中国古代科技成果而言,无疑是一次巨大的探索。

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责任编辑:黑洁

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