王振铎所复原的地动仪模型原理。
1953年中国发行的“张衡地动仪”邮票。
张衡。
教材中的张衡地动仪。
1972年美国总统尼克松参观中国历史博物馆,专门参观张衡地动仪。
冯锐在“王氏地动仪”前。
冯锐及团队所复原的地动仪。
华西都市报消息,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。
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。
原标题:复原工作再启动 张衡地动仪被历史课本删除
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