公元134年12月13日。
东汉汉顺帝皇宫内，一个侍者正在忙碌着，他身后的桌子上有个奇形怪状的铜器。
模样有些像酒樽，直径大约60cm，圆鼓鼓的樽体上有八条龙，下垂的龙嘴里都含有一颗铜珠。
对应着龙嘴的位置下方，端坐着八只铜蟾蜍，它们的嘴巴大张着。
突然，铜器发出了一声“哐当”的声音，侍者一下子愣住了。
他跑到了桌子前，看到一条龙嘴里的铜珠已经掉落在蟾蜍嘴里。
（王振铎版地动仪）图片来源于网络
侍者跑到了另一个房间内，向一个坐在书桌前批阅公文的老者说道。
张大人，地动仪有异兆。
瘦骨嶙峋的老者不慌不忙，跟随侍者走到了安放地动仪的房间，其他官员都闻讯赶来。
西北方向有地震，老者抚摸着长须说道。
大伙等了一会，并没有感觉到地震的迹象，开始窃窃私语起来。
张衡画像（图片来源于网络）
几天后，陇西（今甘肃天水地区）有快马来报，证实了前几日当地确实发生了地震。
举朝震惊，纷纷称赞起张衡张大人的地动仪真乃神器也。
张衡两年前发明的侯凤地动仪成功预测了地震，成为世界上第一架地震仪，比起西方国家用仪器记录地震早了一千七百多年。
这个故事最早见于范晔所著《后汉书·张衡列传》中。
由于年代久远，关于地动仪也只有这196字的文字记载，而实物和图样早已失传。
后人为了复原地动仪做了不懈的努力。
在上世纪30年代，燕京大学历史系研究生王振铎萌生了复原地动仪的想法。
直到1951年，他担任了文化部文物局博物馆处处长后，在相关单位的支持下，王振铎重制版的张衡地动仪才正式面世。
小学历史教科书上的关于张衡和地动仪的配图就是使用的这个版本。
但是，几十年来，国内外地震学界对王振铎模型的否定意见不断，都认为他的模型根本检测不到地震。
（冯锐版地动仪）图片来源于网络
2005年，中国地震台网中心研究员冯锐领导的课题组重新制作了新的模型。
他们使用了新技术和新方法，并对实际地震事件实现了良好的验震反应。
有中科院院士评价说：“这台复原模型符合史料记载，符合张衡的基本思想，代表着现代人的认知，它在现阶段是最好的。”
张衡的地动仪，到底是真？还是假？
在重新认识地动仪之前，我们先来读一读小学语文课本（二年级下册）里《地动仪》这篇课文：
读完课文，今天我们重新讲一讲什么是“地动仪”？为什么一台假的“地动仪”把我们骗了这么多年？
《后汉书·张衡传》有记载中：“尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。”
各种教课书是这么说：公元132年，东汉的张衡发明了地动仪，这是人类历史上第一台能测量感知地震的仪器，比欧洲早了1700多年，是中华民族古代科技文明的结晶。
我们从小看到大的那个地动仪，是根据《后汉书》的那段记载复制的。复制的人，叫王振铎。
《后汉书》关于“地动仪”记载196个字：“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。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。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。”
究竟是什么原理，让地动仪能感知地震，而且还能辨明方位，从龙嘴里吐出铜珠？历史之谜！
1949年，新中国成立，为树立弘扬中国古代灿烂文化，国家要求博物馆复原一批代表古代文明的器物，作为陈列和宣传之用。
文化部文物局博物馆处处长王振铎承担起复原“地动仪”的艰巨任务。1951年，王振铎采用倒立的直杆原理，复制出了1:10比例的“张衡地动仪”模型。1952年4月，《人民画报》对这尊模型的复原进行了报道。这款“张衡地动仪”也被编写进入全国中小学教科书，
1951年复制版本的“张衡地动仪”，很快就轰动了世界。随之而来的是来自世界各地的质疑声。从1960年代起，王振铎这个版本的“张衡地动仪”，就开始不断遭受到地震学界的质疑。从1969年开始，日、美、荷、奥等国地震学界发表了一系列的措辞严厉的论文，否定这个版本。
大家质疑的是什么呢？
地震学界认为地动仪应该采用的是“悬垂摆”结构原理，即：从地动仪的上部垂下来一根摆，用以并判明地震方向，并控制相应机关。而1951年复制版本的“张衡地动仪”采用的是倒立的直杆原理。
要达到人没反应而“地动仪”有感应，按照王振铎的设计，那根核心部件“倒立棍”，也就是《后汉书》里记录的“都柱”，要高达2米，但直径只能是1.5毫米。这根本就不可能站得起来。那么就只能证明一点：王振铎设计的地动仪的核心部件——“都柱”不合理。
王振铎的地动仪原理和设想被推翻后，科学界再也没有给出准确的定义，也没有更科学的模型和原理出现，自此中国人引以为傲的“张衡地动仪”便被搁置，既然今人无法复原地动仪。
那历史上真正的地动仪，究竟威力如何？不甘心的人们又去历史里探本求源。东汉时期，是个地震频发的时代，公元132年，张衡的候风地动仪正式问世，但是到了公元190年至220年这个时间段里，或许是战乱的原因，地动仪离奇消失。直到300年后，范晔在《后汉书》里介绍了地动仪，他连地动仪的面儿都没见着，竟然写出了其内外构造，这本身就是一个疑点。据说，地动仪在公元134年时，一个龙口的铜珠落下，掉入下面的蟾蜍口中，当时人们没怎么当回事，不久从蟾蜍对应的方位传来消息，陇西发生了地震。只能说当时的地动仪，能预测到地震的方位，但还达不到监测地震的功能。
综合所有，我们不能因为复原的地动仪没有实践效果，就一口否认地动仪的真实存在，但地动仪在历史上又有着很多的不确定性，存在着很大的争议。
我们期待等早日解开“地动仪”的神秘面纱！！
张衡的地动仪，真能预测地震吗？它为何被移出了教科书？
最近，“地震”一词又频频登上热搜。
翻开我们五千年的地震历史，站在C位的那个人，叫“张衡”。他与他发明的“地动仪”，似乎是许多孩子对于地震知识的启蒙。
▲东汉时期著名天文学家张衡。
可是疑问也随之而来：既然“地动仪”对于监测地震非常灵敏，为何如今没有被普及？反倒是这段关于地动仪的内容，被悄然从教科书中删除了。这不禁引起了我们的疑问：地动仪，真的能准确预测地震吗？
张衡与地动仪：
教科书中的地动仪装置，外表像个酒坛。那酒坛上附有八条龙，每条龙嘴里含着一颗珠子。当某个方位将有地震时，其对应方位的龙嘴会自动打开，龙口中含着的珠子就会掉落至下方的蛤蟆口中。古人使用公元132年由东汉著名天文学家张衡发明的这套装置，来判断某方位将有地震发生。
▲外国领导人参观地动仪（王振铎模型）。
在历史上，记载了地动仪曾成功预测到一次地震。那天，一条龙嘴中的机关被触发了。但大家都没有感觉到地面有震动，大家觉得张衡骗了他们。但几天后突然使者送信来，说距离洛阳一千多里的金城、陇西一带发生了大地震，方位与被触发机关的龙嘴一致。自此以后，张衡被奉为中国古代地震第一人。
为何地动仪被从教科书中移除了？
在2010年以前的人教版教材中，曾经介绍了张衡和他的地动仪。课文中是这样写的：
科学家张衡制造了一种仪器，能测定地震方向，叫做地动仪。这是世界公认的最早的地震仪器。
可是在2016年的部编本教材和2017年的统编本教材中，关于张衡和地动仪的这段介绍却被悄然移除了。难道地动仪是“不灵”了吗？
▲教科书中王振铎复原的地动仪模型，原理有误。
在西奇妹回答这个问题之前，我们先来看一段史料中关于地动仪的描述（太长可不看，直接看小妹的总结）。
《后汉书张衡传》：“阳嘉元年，复造候风地动仪。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，外有八龙，首衔钢丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激杨，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。尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。”
因为年代实在太过久远，张衡发明的地动仪一号机早已失传，他也没有留下图样或者详细描述。之前我们在教科书中看到的地动仪，是1951年由一个叫王振铎的人，根据这196个字，结合自己的想象复原而成的。随后这台地震仪的照片与介绍文字，被选入教科书上。但后来这台地动仪在学界的争议很大，因为它经过实际测试，仿佛无法使用。最终判定，这台于1951年由王振铎复原的地动仪模型，由于复原原理有误，所以从教科书中移除了。但我们认为虽然王振铎复原的地动仪无法“正常工作”，却不代表1800多年前的那台也“无法工作”。
▲教科书中王振铎复原的地动仪模型原理图，现认为有误。
此后，科学家与史学家合作，寻找问题的关键点。史书上那段关于地动仪的记载中，有一段写的十分暧昧：
中有都柱，傍行八道，，施关发机，外有八龙，首衔钢丸，下有蟾蜍，张口承之。
虽然史料中对于地动仪的外观描述极为详尽，但开头那句“中有都柱”，是什么意思？这个“都柱”部分，显然就是地动仪最核心的技术，也就是它的心脏。那么这颗“心脏”，是什么样的设计原理？用了什么材料？对此，我们一无所知。
其实，从1875年到现在的100多年间，有无数的科学家在这个领域进行探索。曾经有13种概念性的地动仪复原模型，包括王振铎的作品在内，都无法“正常工作”。大量的实验失败后，有些人已经不相信有地动仪的存在。
▲冯锐团队复原的地动仪及原理图，该模型现放置于国家地震局大厅之中。
但好在随着时间的流逝，我们的认知与科技也在不断进步。近年来，中国地震台网中心研究员冯锐及其团队发现了《后汉书·张衡传》撰写之前，有7份对地动仪有记载的古版刻本，说明史料记载不是孤证。他们坚信张衡地动仪肯定存在，而且是会工作的。于是，重新复制地动仪的工作，被再次提上日程。
2002年，由冯锐任课题组组长，组员有国家博物馆、河南省博物院、北京机械工业自动化所、清华大学美术学院等单位的专家们。经过专家们6年的通力合作，终于在2008年复原出一台能够正常工作的地动仪。这台1/6原大模型，如今被放置于国家地震局大厅之中。
▲除了地动仪，张衡还发明了浑天仪（上图）。
那么，王振铎和冯锐的复原模型，有何区别呢？
王振铎模型：即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体，控制龙口的机关在“都柱”周围。这一种模型已被基本否定。
冯锐模型：即“都柱”是悬垂摆（见袁宏《后汉纪》），摆下方有一个小球，球位于“米”字形滑道交汇处（即《后汉书·张衡传》中所说的“关”），地震时，“都柱”拨动小球，小球击发控制龙口的机关，使龙口张开。另外，冯锐模型还把蟾蜍由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。该模型经模拟测试，结果与历史记载吻合。
这个原理，你们看懂了吗？
1800多年前的张衡，你得有多厉害？我们，差点就被你整疯了。
对此，你怎么看呢？欢迎留言给西奇妹，发表你的想法。
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作者：西奇妹
本文由西奇博物馆原创发布。
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