张衡地动仪被疑真实性专家复原神器揭秘(5)

作者：信息来源:电子市场 2007-1-30

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北京科影厂《发现之旅》新设计地动仪结构图。新设计地动仪外形图。三、悬机巧制地震专家冯锐，在得到河南博物院和地震局的支持后，终于开始了张衡地动仪的复原工作。然而复员之路并不顺利，虽然确定了一个漂亮的汉代酒樽外形，但都柱的结构设计过于复杂，并不符合汉代工艺特点，怎样改变一时还没有办法。...

北京科影厂《发现之旅》

新设计地动仪结构图。

新设计地动仪外形图。
三、悬机巧制
地震专家冯锐，在得到河南博物院和地震局的支持后，终于开始了张衡地动仪的复原工作。然而复员之路并不顺利，虽然确定了一个漂亮的汉代酒樽外形，但都柱的结构设计过于复杂，并不符合汉代工艺特点，怎样改变一时还没有办法。同时又发现，蟾蜍散放于地动仪的四周，

种并不严谨的摆放，不符合科学仪器特征。而且占地面积超出了后汉书中“八尺”，也就

一米八五的限定。
1975年，河南省考古队在洛阳市南郊，发掘出土了一座搭建在山坡上的建筑。这就是建于东汉建武中元元年著名的灵台。灵台是古时帝王用来观天象，占幸运，卜吉凶的高台建筑。经资料考证“张衡地动仪”也曾经放置在这里，并进行过地震观测。
张衡地动仪复原工作正在紧要关头，为了提供给振动试验所需真实的陇西地震波形，冯锐来到了灵台遗址。实地考察建筑条件和地基结构，判断在1800年前，如果陇西地震传来，会给放在灵台的“张衡地动仪”带来怎样的影响。
灵台位于洛阳城南，在洛阳与灵台之间刚好有洛河通过。由于河床两边属松软土层，灵台又建在了高高的土坡上，土质松软，很显然地基不稳。
冯锐反复观察，思考，用现代地震学观点来看，灵台的位置对于地震观测是非常不利的。为什么张衡要选择把地动仪放在这样一个不稳定的地基上。
当冯锐站在灵台山顶向远处的洛阳城眺望时，突然明白。
冯锐：那么这个地方地基条件并不是特别好，应该说对现代地震学的研究来说，不是一个很好的地基条件，但对古时的观测不会考虑这些问题了，而且台基还要高出来，仪器放上，那么这个对我们地震波有个什么样的影响，地基本身有放大的作用，会比基岩岩石上的地基就有可能放大两倍，一倍半。那么这对于仪器观测，古代的仪器观测实际上是有利的，现代的地震仪，非常灵敏，必须选择稳固的岩石地基。但这恰恰是张衡地动仪所不能选择的。试想1800年前的汉朝，没有电能驱动，十几吨重的地动仪要想检测到全

的地震，恰恰要利用地基松软的放大功能，增加地动仪的灵敏。“如有地动，尊则振”，因此冯锐推断,陇西地震所引起的视觉位移量能够达到3mm,符合自己的估算。刚好达到了地不觉动而机器有感的临界点。冯锐深深地折服于张衡这天才般的设计。
冯锐：张衡做那个混仪的时候，他讲混仪于密室，那这个密室在1975年考古所在发掘的时候，在林台的西侧已经发现了，是两个密室，一个密室我们估计应当放着他做的混仪了，另外一个密室应该是放地动仪。
在洛阳考古大队，冯锐端详着灵台沙盘。一直以来，蟾蜍的摆放问题不能解决，使地动仪外观设计无法继续。王振铎模型设计的蟾蜍是散放于尊体四周。而李先登先生认为蟾蜍与仪器应为一体。到底谁的观点才对，冯锐要用科学的方法解决这个问题。
冯锐：我们就根据挖掘时候的报告、照片和尺寸，那么我们就量量，密室的这个房子

宽，要看看仪器能不能放进去。
冯锐：我们以前只是觉得，蟾蜍不应该这么放，这个地面一晃动，铜丸掉下来这个点是不确定的，它高度0.6米，这个铜丸就水平出速度，就会有每秒51个厘米的这样的出速度，它落到了蛤蟆嘴里以后，这个误差会偏离15到20厘米，这个轨迹可以算出来，那么这个在地面一震动，有30公分这么大的偏差，根据计算，王振铎模型的实际圆径，3米75，大于后汉书中“八尺”1米85的限定。显然，王振铎模型，超出密室宽度几乎一米的距离，根本放不进去。
如果蟾蜍紧靠尊体，不超出“圆径八尺”的范围，就可以轻松放入只有2米2宽的密室中。
冯锐：也就是八尺，刚刚放进去以后，后面可能也就剩了20多公分，这个余地了，很窄的余地了，这个房子可以放下去，这样就告诉我们什么事情呢？蛤蟆、蟾蜍恐怕不能离开它，分开的很远，离开很远这个房子放不进去了。这样我们对它的尺寸有了一个基本的概念，重量有一个基本的判断。
冯锐如释重负般，长长的出了一口气。
在来灵台之前，冯锐得到了一份，比《后汉书》年代更早的史料《续汉书》书，发现两本书对蟾蜍的描述有很大差别。这时回想终于恍然大悟。
《后汉书》中“下有蟾蜍张口承之”和“蟾蜍衔之”这两句两次提到蟾蜍口衔铜丸，而两次意思却完全相同。
而《续汉书》中，第一句“下有蟾蜍承之”，去掉了“张口”两字。看起来这是在强调蟾蜍“承之”，也可以解释为蟾蜍在下，承托尊体。而“张口”两字被挪到另一句中，“蟾蜍张口受丸”只讲蟾蜍口衔铜丸的功能。
《续汉书》两次写道蟾蜍，两次作用不同。冯锐认为这样的写法完全符合古

，惜墨如金的造句风格。
这次灵台之行实地考证，再次证明了，只有把蟾蜍和酒尊紧紧连成一体，才是最完美的设计。
同时冯锐还发现，在文化上，兽体向外代表着皇家仪仗的形式。而蟾蜍面向内，而背向外，这样摆放是对皇权的大不敬，在汉朝是不能想象的罪过。同时在汉代文物中，这种完全写实的造型也根本没有。这些与中国文化完全相勃的设计，绝不可能出自张衡之手。
冯锐：对蟾蜍这个造型条件各方面，我们是非常慎重非常慎重，范晔的《后汉书》成书比司马彪的《续汉书》要晚139年。也许作为文学家的范晔，在写后汉书时，由于无法完全理解张衡的科学思想，于是在地动仪一段中加进了个人的理解。这恰恰是，给后人带来误解的原因。
冯锐：续汉书关于地动仪材料的发掘，就使我们的认识更深化了，使我们的模型也更加逼近原始状态，
在中国乃至世界学术界，一直以来都把范晔的《后汉书》作为研究张衡地动仪唯一的依据，这也许仅仅是一个历史的大玩笑。作为完全不懂考古学的冯锐，运用独创的考古方法，和严谨的计算公式，终于发现并破解了蟾蜍摆放之迷。同时通过发掘的新史料，向世人证明《后汉书》并不是唯一记录了“张衡地动仪”的孤证。
那么作为研究者冯锐必须证明，王振铎错误的蟾蜍设计，到底从何而来？
1800年转瞬即逝，冯锐从灵台回到北京后。收到了一张从法国寄来的照片。照片拍摄于，法国凡尔赛宫门前的拉托娜喷泉。冯锐惊奇的发现，在喷泉四周有36只，向内蹲伏的蟾蜍造型，似曾相识。
冯锐复原研究第一个做的是日本叫服布一三，那时候才24岁，他在1875年，把这个文字画了一个图形，就是这个张衡地动仪，当冯锐把服部一三设计的蟾蜍和照片放在一起对比，两种蟾蜍惊人的相似。再把王振铎的设计放在一起，三种蟾蜍完全一样。冯锐恍然大悟，王振铎对蟾蜍造型的设计和向内蹲伏摆放，完全照搬了日本人服部一三的思想，而服部一三是模仿的西方文化。
冯锐：这样我们争取在每一个细节当中，尽量找出我们中国的风格，中国的特点，
冯锐马上要求美术组，完全推翻原来的设计，重新设计外观造型，修正前期错误理念，把那些不必要的花纹装饰去掉，紧紧把握住汉朝文化的历史原型。重现了传说中古老神器的辉煌。
圆径八尺，铜形似酒尊，其盖穹窿，外有八龙首衔铜丸，下有蟾蜍承之。”
地动仪的复原工作，对有四十年的地震研究经历的冯锐来说，仿佛突然打开了一扇尘封的大门。不断的发现，充满了别样滋味，有愤怒，有屈辱，还有自豪。到2004年7月，张衡地动仪外形的设计工作，基本完成。
冯锐：有一个模型是1883年英国人庄·米尔恩，这个人做的，一看到这个，我们眼睛一亮，这个人是什么？他是现代地震学的奠基人，他如果是做这个图了的话，说明他已经看到张衡地动仪了，那这样就给我们一个很主要的启发了，冯锐在《米尔恩传记》中，惊奇的发现他对中国的描述，以及对张衡的评价。
1876年，米尔恩被邀请赴日本研究地震，于是他从英国出发，横穿西伯利亚取道中国，最终到了日本。
冯锐：在日本这样的条件下，他接受了东方文化了，看的这个后汉书，所以他在这时候，他是第一个把后汉书翻译成英文，向全世界介绍的人，米尔恩在了解了张衡地动仪的悬垂摆原理后，开始在自己的房子里进行试验，把很多悬挂物置于房梁，甚至桶破房顶悬挂，来观察悬摆对地震的反应。
冯锐：而且在他把后汉书介绍出去，在介绍中他就说了，中有都柱这柱子是悬挂的。
终于，他设计出了地震仪的雏形，而这个仪器和他自己画的张衡地动仪非常相似。
冯锐：所以他在1880年，那个时候日本成立全世界第一个，地震学学会的时候，他在会上发言有个很重要的讲话，他说人类历史上的第一个地震仪，是中国人张衡发明的，而且特别把这个仪器进行归类，就说各种那种报警器是不行的，验震器这个才行的，专门起个名字，就是张衡，专门有个英文名字叫做“验震器”。
由于日本是多地震国家，便于开展观察和研究，于是米尔恩在张衡思想的影响下，渐渐完善了自己的设计，最终在1894年设计出世界上第一台地震仪，架设于世界各地。
冯锐：米尔恩研制成功。而这段历史令我们悲伤的，恰恰是中国最惨的时候，1894年中日甲午海战，中国赔款割地的时候，这时候发展起来了。一方面看到我们这个历史的辉煌，一方面我们看到我们当时的痛苦。
冯锐从这些文字中，看到了骄傲，看到了自豪，也看到了无奈与屈辱。但不论怎样有一点是毋庸置疑的，中国汉朝的大科学家张衡在公元2世纪，创造的地震观测理念，的的确确影响并启发了相隔1700年后18世纪的英国人米尔恩，使他建立起现代地震学。
这一史实的发现，令那些认为张衡对世界地震学从没有过任何影响，张衡只是中国人美好想象的说法，一瞬间化为无稽之谈。
1800年前，身在洛阳都城，深宫中的汉顺帝刘保，不知天下之事。
忧国忧民的张衡制造了地动仪，希望用这仪器可以告诉皇帝，了解天下子民的灾祸饱暖。因此可以猜测张衡地动仪也许只是用来确定地震发生与否的皇家器物。而对于预报地震，防震减灾等现代地震观念来说，1800年前根本无法实现。
但是世界上仍然流传着一种荒谬的说法，令冯锐无法置之不理。后汉书中明确写道：龙首吐丸后，“寻其方面，乃知震之所在”。于是人们认为，龙机吐丸后，只要按龙头方向寻找，就可以知道地震从何而来，甚至可以找到震中。
冯锐：看后汉书，里头写寻其方位乃之震中所在，当时我一看他写的方面，哎哟我几乎要，拍案叫绝。我说写的太科学，太准确，现代地震观念认为，方面和方向是完全不同的两个概念。后当陇西震波传来时。在洛阳的地动仪受到振动，东和西，形成了在一条轴线上的正负两级，这被称为面。因此西面的龙头吐丸是正确的反映，而东面的龙头吐丸也是正确的。
冯锐：东面来的地震在我这产生的影响，和西边来的地震在我则产生的影响，仪器识别不出来的。
冯锐惊叹于在1700年前的后汉书中，能够出现如此准确而专业的地震学概念。
1976年7月28日，20世纪人类最大的地震灾难，降临在北京的东北部。一瞬间一座城市被夷为平地，24万人死于这场灾难。为了在第一时间找到震中，组织抢险救灾。国家地震局利用布设在全国的多个台站，采用综合观测，空间定位等多种手段，最终确定震中是唐山。因此可以看出即使是现代，靠单台地震仪也是不可能确定震中的。
1800年前，假设张衡地动仪真的能够知道震中在陇西，那么至少在兰州和成都同时还要有两台地动仪，三地龙首同时吐丸，才能确定震中在陇西。
试想1800年前，只靠一台地动仪，寻找震中，几乎是天方夜谭。
冯锐：事实上有些同志可能是也许有些误解，认为就是这个方向，甚至有些文章当中写的过高了，这样引起国内外很多地震学界，地震专家一些文章提出严肃的批评，说这个肯定属于概念问题，这些历史的争论，冯锐在历史中也找到了答案。
根据史料记载，博学多才的张衡，经过多年潜心研究的地动仪，于132年，问世。第二年，133年6月18日京师突然地震，于是张衡上书汉顺帝。必须改变执政方略，上天才能降幅于人间。汉顺帝刘保无奈，被迫下罪己诏，向天下人承认自己的错误。大臣司空王龚被免职。而张衡却得以升迁为侍中，在皇帝身边，成为辅佐。张衡因地动仪而晋级，一时间成为朝野内外，一人之下万人之上。地动仪作为科学仪器被张衡赋予了神圣的功能，成为了检验皇权公正的神器。因此寻找震中，根本就不是发明地动仪的初衷。
因为在史书上记载它是一龙七首不动，假如按照现在狼牙棒这种结构的话，他在有一个方向被激发的时候，它相对另外一个方向也会被激发，因为他没有一个锁定结构，然后我们对他进行商量，这样做不行，三个月后，一件令冯锐一直担心的事情终于发生了。北京自动化所把冯锐设计的狼牙棒方案无情的退了回来。
冯锐：张先生他怎么搞的，我们现在人也不至于笨到这个地步，就是因为历史条件上，他认识再先进的人物，它总要有一个历史物理条件的决定，他怎么弄的，张衡他怎么做这个东西的，他当时怎么思路，这个狼牙棒似的“都柱”工艺过于精细，汉代技术根本无法完成。
冯锐：回想当初我们第一次写论文的时候，我们非常浪漫的写了一句，就是施关发机，我们现在还没有能力去复原，我们把这个古代的缺憾留给后代去考虑，现在我们真正做了，这个问题真正摆在我们面前了，我们必须得施关发机这个问题，给出很明确的重现，那怎么解决，2004年9月，冯锐眼望着被退回的图纸，思索着，“都柱”到底是什么样子？“柱”“道”“关机”“丸”这四个神秘结构是怎样联动，实现“施关发机”？这是整个复原中最难的环节，如果没有合理的解决方案，那么张衡地动仪的科学复原，将以失败告终。
四、浑然天成
根据《后汉书，张衡传》中记载，为了能够达到史书中描写的“施关发机”，地震学家冯锐，把地动仪内部最难的结构“都柱”，设计成非常精巧的结构，然而问题也随之产生。这个都柱方案被送到加工单位，北京自动化所三个月后又退了回来。
自动化所：我们就跟冯先生说这样是不行的，因为这种结构它不能把吐丸的方向，在一个方向吐丸，因为在史书上记载，是一龙激发，七首不动，但是这种机构，它在一个方向的被吐出丸之后，在相对的另外一个方向的丸，也会被激发吐出，在范晔的《后汉书》及《续汉书》中对地动仪结构的描写几乎完全一样，都是“施关发机”。冯锐凭借自己多年的地震研究经验及对物理学的造诣，在“都柱”的设计上已经倾尽了所有智慧。但是为什么，仍然不能实现，“一龙发机，而七首不动”呢？如果不能解决这个问题，将意味着张衡地动仪的复原，彻底失败。
冯锐：已经走到绝路，这时候我们觉得只有再看古书，只能从古书当中挖掘出它更深的技术含义，技术内容，才有可能把这个扣解开。
当地震学家冯锐陷入了前所未有的困境时。古汉语专家卢兆荫老先生起到了重要的作用。
冯锐：我们尽量找到祖先目前留给我们的最早的版本，是找明朝的版本，找宋朝的版，经过了一翻很艰苦的努力，最后我们找到了，找到了这个本都是1513年的，1534年，1594年的，这些明朝的版，在卢兆荫老先生的帮助下，冯锐又找到了七篇记录了张衡地动仪的文章，共计236个字。冯锐把自己关在办公室里，字斟句酌的推敲着，古汉语中玄妙的含义，全心体会着古人用词的目的。思索着怎样才能顺利实现“施关发机”。
在这236个字中，对地动仪内部结构的描述是这样的：“中有都柱，傍行八道，施关发机”。“关机”通常被认为是像弩箭扳机一样的触发机构。冯锐设计的关机部分，是一个呈S型的装置，上面压住铜丸，下面触点与都柱相对。实现“施关发机”。但是无论冯锐怎样计算，都柱触发关机都无法实现，“一龙发机，而七首不动”。这显然还是不行。
后汉书在“施关发机”的后面写道：“其牙发机，皆隐在尊中”。突然这句话引起了冯锐的注意。
冯锐：机关巧治，皆在尊中，他说做的很巧，都在尊里面去，皆是什么意思呢？皆就是都的意思，机关很巧妙的都藏在尊里了，既然都，那一定是复数，那就是两个东西。
冯锐发现了隐藏在文字中惊人的悬机。一个机构，突然变成了两个。这会是真的吗？冯锐再对照前一句“施关发机”时，眼前突然一亮，关机的悬机就隐藏在这四个字里。

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