那么作为一个地震学家,难受一下,就过去了?
冯锐选择了重新探索“张衡地动仪”的奥秘。
首先,冯锐根据王振铎的论文来推算当年陇西地震的烈度。推算下来,能够触发在京师洛阳的倒立棍倾倒,地震最低烈度应为5度。但如果是这样的烈度,洛阳肯定地面晃动,人畜惊逃。显然这样的结果大大违反了《后汉书》中记录的“一龙激发,而地不觉动”。
而要达到人没反应而“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。
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。
这一点给了冯锐非常大的启发。冯锐突然意识到,外界所有对张衡地动仪的质疑,并不是张衡的那台机器错了,很有可能是王振铎的设计错了。
<img src="/uploads/allimg/200601/1-20060123462aZ.jpg"/><h5>1953年中国发行的“张衡地动仪”邮票
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随后,冯锐又读了不少史书,发现那个时候对地震的记载,经常用一个“摇”字,包括皇帝诏书上也写“地摇京师”,说明人们已经注意到了,地面是摇晃的。那么,地动仪的原理,是否并不是利用“酒瓶子倒下”的原理,而是“悬挂的吊灯晃动”原理?而后者就是现代地震学之父,英国人米尔恩创立的“悬垂摆理论”。
但问题又来了:米尔恩创立的理论,距今也就100多年,张衡在1800多年前就想到了吗?
从出现这个念头开始,作为自然科学家的冯锐,就一头扎进了完全陌生的考古学领域中,开始查证汉代的物质基础——张衡会不会在那个时代,产生“摇”的灵感?
在大量出图的汉代石刻和文物中,冯锐发现,当时已有大量悬挂物存在,而“地摇京师”时,这些悬挂物肯定都在摇。冯锐认为,那个时代的张衡也许还不能准确描述地震波的性质和惯性原理,因此在《后汉书》中,也就没有详细描述“都柱”的运动方式。但古人却巧妙地用“樽则振龙机发吐丸”这八个字,把地动仪机械联动的先后顺序写得清清楚楚。
最终,他得出的结论是:张衡当时认识到“悬垂摆”的理论,是有物质基础的,受启发是可能的。
但这依然只是一个推测,就算理解了“悬垂摆”,1800年前的张衡,做得出“地动仪”吗?或者说,你能按照1800年前的水平和原理,复制得出一个吗?
2003年,缺少科研经费的冯锐无奈停住了前进的脚步,他在当时的论文里写道:“我们现在还没有能力对张衡地动仪的悬垂摆的原理的施关发机,牙机巧制,做出更具体的复原,那么就像我们赞美断臂的维纳斯雕像一样,宁可去欣赏它的超越时代的缺憾美,而把这个古典文化的无穷魅力留给后代。我们不要给它加胳膊了。”
<h3>7</h3>
但对真相的探索,永远是吸引人的,缺少的只是机会。
一年之后,冯锐的机会来了——河南博物院发来了邀请。
1998年,河南博物院新馆在建设过程中,汉代展厅希望能展示张衡的地动仪,于是请来苏州天文仪器研究所,按王振铎的模型复制了一个木制模型。
博物院提出个合情合理的要求:“能否让地动仪动起来?”
得到的回答是:“不可能。即使是中国历史博物馆里陈列的那台也不能检测地震。”
对方提出,可以在模型下面人为地安上一个装置,让“地动仪”动起来。这让当时担任陈列部主任的田凯(如今已是院长)心里不是滋味:“我们展出的是科学仪器不是玩具,这样做是对观众的欺骗。”
这个心结,一直在田凯心中存留了6年。2004年,田凯通过各种媒体表达了自己的愿望:谁能真正地复原“地动仪”?经人牵线,田凯找到了冯锐。
2004年8月,河南博物院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”。经费全由河南博物院承担,国家地震局全力支持。
冯锐的团队,力量一下子增强了。冯锐团队在此之后的研究和努力,限于篇幅和观赏性,只罗列下面几条:
第一,文史专家加入了冯锐的团队。在此之前,记载张衡地动仪的只有《后汉书》一家,所谓“孤证不立”,可信度确实存疑。但专家们发现《续汉书》《后汉纪》等七部典籍中,均有对张衡地动仪的记载,196字扩展为238字。(正是《续汉书》中对张衡地动仪的描述,让冯锐确信,下面的“蟾蜍”其实是和本尊连为一体的。)
第二,他了解到,地震仪的发明人,英国地震学权威米尔恩是第一个将《后汉书·张衡传》翻译成英文的人,曾大量实验“悬垂摆”以验证张衡地动仪,并且公开宣称:“人类历史上第一个地震仪是中国的张衡发明的。”这让冯锐备受鼓舞:张衡的地动仪,肯定启发过米尔恩。
第三,在自己的研究和文史专家的帮助下,冯锐了解到了《后汉书》记载文字中的“方面”其实并不是大家理解的“方位”,而搞懂了这一点,恰恰印证了地动仪的科学性。
<img src="/uploads/allimg/200601/1-200601234629410.jpg"/><h5>冯锐版“张衡地动仪”内部构造</h5>
第四,考古领域让冯锐亲临当年汉代放置地动仪的灵台密室,让他对灵台的土质有了直观考察,再一次印证了当年张衡是利用灵台相对疏松的土质,达到放大地震信号的目的。
第五,有关方面调来了陇西历次的地震波形图,让冯锐一一用数据对应。
总而言之,在各方面的全力配合下,“张衡地动仪”的神秘面纱,在冯锐眼前慢慢揭开。
2005年3月,冯锐的课题组拿着复制出来的地动仪,开始接受全面的检测。
经过连续7天168小时的强干扰实验,新复制的地动仪,数据准确,且没有一次误触发。
这个模型,终于得到了考古界和科技界的一致认可。
<h3>8</h3>
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。
这是一个真正可以“动”的地动仪。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。这就排除了其他的干扰,如很重的关门、汽车过境的震动、巨大的炮声等。
美籍华裔理论物理学家、国际华人物理学会会长杨炳麟,在听了冯锐在中科院理论物理研究所做的报告会后,认为张衡应该是最早利用惯性原理验震的人。
这还没有结束。
2010年1月24日,冯锐接到教育部部长袁贵仁的电话。袁贵仁在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。
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,人教版历史课本中已拿掉了这一知识环节。而作为对这一错误的补救措施,人教社今后会将新版地动仪的知识加到教师用书中。
馒头说
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冯锐版的“张衡地动仪”,是不是最完美的复原?
我觉得不是。冯锐自己也说过:“可能是目前阶段,最接近的一种复原。”
那么,张衡的地动仪,究竟存在过吗?我不是科学家,也不是史学家,这个问题,我真的没法回答。
但我也想问一个问题:什么是科学?
这是个宏大的问题,甚至已经是一个哲学问题。但一般来说,我们目前公认的“科学”这个定义,是建立在有限观察的基础上,具有客观、逻辑、实证、可重复检验、可证伪这些特性。
我之所以想写这个故事,并不仅仅在于“张衡地动仪”这个仪器的本身,而是在于对这个仪器从探索到制造的整个过程。
在1800多年前,那个叫张衡的中国人,就已经尝试制造一种仪器,去解读当时被所有人视为“天惩”的地震。
在1800多年后,又有王振铎、冯锐以及一大批可能还默默无闻的人(2011年,湖南还有个语文教师黄佑军尝试复原“张衡地动仪”,并申请专利),他们在尝试复原自己祖先留下的“神奇科技”。
尤其是复原的过程,尤其是冯锐,绝没有半点敷衍和马虎,都是在实验和实证的基础上,一步步艰难但又坚实地在迈进。
整个过程,就是一个科学探索的过程。
我们应该早已跨过了需要过分夸大一件事或一样东西来满足民族自尊心的时代,那样做,只会映射出自己的自卑。
有,我会证明,没,我会承认。
这才是最大的自信。
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