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张衡地动仪模型被移出教科书,中科院院士:房梁下吊块肉都比这强

2023-02-07| 发布者: 安远新媒体| 查看: 144| 评论: 3|来源:互联网

摘要: 公元132年(东汉顺帝阳嘉元年),我国杰出的科学家张衡发明了世界上第一架观测地震的仪器——候风地动仪,在人类...

公元132年(东汉顺帝阳嘉元年),我国杰出的科学家张衡发明了世界上第一架观测地震的仪器——候风地动仪,在人类和地震作斗争的历史上写下了光辉的一页.《后汉书·张衡传》较详细记述了这一史事,而在2010年以前的人教版教材中,张衡地动仪也一直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。

然而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。

中科院院士傅承义更是直指:“房梁下吊块肉都比你那个模型强”。为什么会这样呢?这是因为教科书上的张衡地动仪模型是复制品,并不是真的张衡地动仪。

关于张衡地动仪的记载,相关史料只有寥寥数语,比如《后汉书•张衡列传》中仅有短短196个字的记载,即便在《续汉书》《后汉纪》等典籍中,对张衡地动仪的记载也只有区区两百多字,这些文字不仅无法清晰介绍张衡地动仪的发明过程,也无法详细描述地动仪的形状、外观和工作原理等,这使得千百年来,张衡地动仪一直处于一种模糊的认识中,世人只能凭借推测甚至想象来复原张衡地动仪的形状,这就使教科书上的张衡地动仪存在着极大的争议。

王振铎复原地动仪不科学

而我们在教科书上看到的地动仪,是王振铎复原的,王振铎复原的另外一样出现在教科书上的就是司南,很多人都将其复原的模型当成了历史原物,而其复原的模型无论是地动仪还是司南都不具备实用性,从而导致许多人对地动仪产生了怀疑。

王振铎复原地动仪根据的是“直立杆原理”,他的基本结构原理主要是由两个部分组成:一部分是惯性体、另外一部分是与它一齐运动的支架。地震时惯性体(摆)与支架发生相对运动。

所以他在复原的时候,地动仪也分为两部分,一部分是表达惯性运动的摆(《张衡列传》叫“都柱”)、另一部分是设在摆的周围与仪体相接联的八个方向的八组杠杆机械,两者都装置在一座密闭的銅仪体中。地震时仪体随之震动,只有摆由于本身的惯性而与仪体发生相对的位移,失去平衡而倾斜,推开一组杠杆,使这组杠杆与仪体外部相联的龙头吐丸,落入蟾蜍口中,通过击落的声响和落丸的方位,来报吿地震和記录地震的方向。

1951年王振铎又按照日本人萩原尊礼和今村明恒对直立杆工作原理的推断,再加上自己的理解,做出了展览模型,后来陈列在中国历史博物馆(现中国国家博物馆)。

由王振铎复原的“张衡地动仪”曾在联合国世界知识产权组织总部与美国从月球带回的岩石并排展出,同享殊荣。

因此,其后来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。

然而自该模型诞生以来,遭受的非议就没有停止过,因为虽然王振铎在构思的时候,是具备验震器作用的,但是实际上模型它并不具备验震器的基本功能。直立杆原理只能用于低灵敏度的报警器,不具有构建验震器的合理性和可行性,早在18世纪即被淘汰。

王振铎复原地动仪模型遭到国内外严重批评

自1969年以来,中国、日本、美国、荷兰和奥地利等国的学术界发表了一系列的严肃批评文章,国外的科普文章也对它的原理提出了质疑或做出另外的解释。这才有了中科院院士傅承义说的这句“房梁上掉块肉都比这强”。

地动仪的高度学术地位与复原模型的不合理性出现了强烈的反差‚一些尖锐的否定观点相继出现。奥地利的雷立柏认为,张衡地动仪的科学价值非常有限‚彻底失传的仪器与地震学的后来发展毫无关系。他甚至放言,“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。

而复原的地动仪”并没有起到“原样复原”的效果,在这种情况下,如果依然让“张衡的地动仪”出现在课本里,则是一种不负责的态度。这既是对历史的不负责任,也是对教育的不负责任,更是对科学的不负责任。这也是为什么地动仪模型会撤出教科书的原因。

冯锐复原模型受到认可

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。冯锐认为张衡的地动仪应该采用的是悬垂摆理论,地震与非地震运动的关键性差异:非地震运动以微弱的垂直向“颤抖、颠动为主”,地震波却以强烈的水平向“摇动、晃荡为主”。

所以傅承义院士这句话是有科学道理的,因为房梁下吊块肉是最基本的天然验震结构,迄今,人类只发现了两种天然结构可用于验震——悬挂物和液体表面——“不是地震它不动,只有地震它才晃”,灵敏度远远高于人。

冯锐从史料对地震的描述“地摇京师”、地动仪的“柱关道机丸”结构、以及“地动摇尊,尊则振,龙机发,吐丸”的反应次序等,判定地动仪确实是为检测地震而设计的仪器,结构简单合理。一旦发生地震,会像所有的悬挂物一样自然地摇晃,只是更加灵敏和稳定。

在这个基础上,冯锐还原了张衡地动仪,冯锐课题组还调来了陇西地震的历次波形图,通过对波形图的计算,模拟出公元134年那次陇西地震的波动效应。在波动之后,铜球应波下落。

冯锐还原的张衡地动仪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。

总结

目前,冯锐还原的地动仪最受到考古界,科技界的一致认可,不过虽然冯锐复原的地动仪十分科学,但是这也是我们按照史料和科学的理解制造出来的模型,真实的地动仪究竟怎么样,我们已经无从得知。

之所以要制造出更为科学的地动仪模型,是为了让我们走进地震发展史的长河里,尽可能地靠近源头,和先哲进行超越时空的思维对话,使公众对张衡的科学实践有更加具体而深刻的认识,从而敬畏“古人那种探索科学的精神”,激发民众像张衡那样为人类的进步做出自己的新贡献。


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