方舟子:张衡的地动仪管用吗

2010-12-01 12:56 来源: 中国青年报
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  提起中国古代科学家,很多人会想到东汉大学者张衡。而提起张衡,人们马上会想到他发明的地动仪。那个八只蛤蟆对着八条龙张嘴的复原模型是一件令人印象深刻的艺术品。张衡的发明如此深入人心,以致近年来每有大地震,总有人指责地震局:“张衡的地动仪都能预报地震,你们这些地震专家怎么这么无能?”当然,张衡的地动仪不能也不是为了预报地震,而是检测到远方发生的地震,既不能确定震中,也不能计算震级,比现在的地震仪差远了。

  地动仪早已失传,它是否具有检测地震的作用,也成了一个谜。100多年来,国内外不少专家根据《后汉书·张衡传》上的简单描述,力图复原地动仪。我们在中学教科书上见到的那个模型图是其中最流行的一个,是1951年由王振铎设计的。但是所有这些复原模型没有一个能够真正用于检测地震,不过是艺术品摆设。

  2005年,中国地震局的专家宣布他们经过3年的研究,建立了新的地动仪复原模型,并第一次实现了验震功能,通过了专家鉴定和国家验收。他们在媒体上声称地动仪新模型对河北唐山、云南泸西、越南孟艺发生的三次真实地震进行了检验。但是这三次地震分别发生于1976、2000和2001年,而地动仪新模型在2005年才建成,怎么可能对它们进行检验呢?原来地动仪检验的不是真实地震的发生,而是实验室里对真实地震的模拟,实验的时候假定这些地震发生在几百千米之外。在该地动仪模型建成以后,中国境内每年都多次发生5级以上地震,在该地动仪的检测范围(实验用的“越南孟艺地震”是4.9级),却没有听说该地动仪模型检测到哪怕一次。特别是2008年的汶川大地震,北京有震感,也没听说在北京展出的该地动仪模型检测到(否则如此大事在其设计者于2010年发表的有关地动仪的论文中不会不提)。所以,该地动仪模型的验震功能实际上并没有经过真实地震的检验。

  今人具有张衡所没有的物理学、地震学知识和现代工艺,动用了这么多的人力、物力、精力,也还无法实现地动仪的验震功能,不能不让人怀疑张衡的地动仪是否管用。《后汉书·张衡传》认为它是管用的,记载了这么一个故事:有一次地动仪的机关发动,但是人们并不觉得地在动,京师(洛阳)的学者都怪它乱报,几天后信使来了,果然在陇西发生了地震,于是大家都佩服它的巧妙,从那以后皇帝就让史官记载地动发生的方位。

  但是这个记载很成问题。按《后汉书·张衡传》所说,地动仪建成于阳嘉元年(公元132年),张衡卒于永和四年(公元139年)。在此期间,《后汉书》只记载发生过一次陇西地震,那就是永和三年(公元138年)的地震。一般认为地动仪检测的就是这次地震。但是《后汉书·五行志》说得很清楚,这次的陇西地震在京师是有感的,破坏很严重,“裂城廓,室屋坏,压杀人”,京师学者不会对地动仪的机关发动感到奇怪,与《张衡传》的故事矛盾。可见地动仪检测的不可能是这次地震。

  于是地动仪新模型的设计者提出新说,认为地动仪检测的是更早一点的另一次陇西地震,是阳嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日)的汉阳(现在的天水)地震。但是对这次地震《后汉书》并无记载,是设计者根据几处文献牵强附会地推理出来的。《后汉书·顺帝纪》记载阳嘉三年十一月壬寅司徒刘崎、司空孔扶被免职,袁宏《后汉纪》更详细地说是因灾异被免职的,清朝学者惠栋《后汉书补注》引《鲁国先贤传》称司空孔仲渊在阳嘉三年因地震被免职,于是设计者认为在阳嘉三年十一月壬寅发生了一次正史漏载的地震,导致两名高官被免职。明确提到地震的《鲁国先贤传》是已失传的晋人编写的野史,不足为凭。事实上,《后汉书·周举传》提到司徒刘崎是因为旱灾被免职的,而不是因为地震。

  即便《鲁国先贤传》记载可信,那么它也没有说地震的发生地,又如何证明就是《张衡传》中说的陇西地震呢?地动仪新模型的设计者从张衡《四愁诗》里找依据,里面提到:“我所思兮在汉阳,欲往从之陇坂长。”便认为是在思念汉阳发生的地震。这就更莫名其妙了。《四愁诗》是一首写相思的诗,有政治寓意,但没有任何能够与地震扯上关系的描述。除了“我所思兮在汉阳”,还有“我所思兮在泰山”、“我所思兮在桂林”、“我所思兮在雁门”,非要把它说成地震诗,难道在泰山、桂林、雁门也都发生过地震?其实张衡不过是用泰山、桂林、汉阳、雁门来代表东南西北罢了。

  从地动仪建成到张衡去世,《后汉书》共记载发生过8次地震,这些地震在京师全都有感,所以都不可能是《张衡传》说的地震。史书漏载了发生在外地的地震当然有可能,但是《张衡传》所说的陇西地震是在京师引起轰动的社会事件,没有留下佐证就不合常理了。所以更可能的是,那只是为了说明地动仪的神奇而编造的故事。也没有任何记载能够证明在张衡之后其地动仪起过作用。我们不必怀疑张衡曾经建造出一台叫候风地动仪的仪器,但是没有证据能够证明,也没有理由让人信服地动仪曾经发挥过验震的功能,它很可能和今人复原的那些模型一样,仅仅是个摆设。