東漢大科學家張衡發明了

　　張衡是我國東漢時期偉大的天文學家、數學家、發明家、地理學家、製圖學家、文學家、學者，你知道張衡發明了什麼嗎?一起來看看小編給大家精心準備的資料，歡迎閱讀!

　　張衡的發明：地動儀

　　公元132年，我國著名科學家張衡發明了最早的地震儀，稱為候風地動儀。它有八個方位，每個方位上均有一條口含銅珠的龍，在每條龍的下方都有一隻蟾蜍與其對應。

　　任何一方如有地震發生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測出發生地震的方向。當時利用這架儀器成功地測報了西部地區發生的一次地震，引起全國的重視。這比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早一千多年。

　　張衡的另一個有傑出貢獻的科學領域是地震學。他的代表作就是震爍古今的候風地動儀的發明。不過，要宣告的是，現在中國所見到的地動儀，並不是張衡發明的地動儀，而是後人復原的。張衡發明的地動儀早就毀於戰火了，地動儀發明於陽嘉元年***公元132年***。

　　這是他在太史令任上的最後一件大工作。在《後漢書·張衡傳》中對這件事有較詳細的記載。自19世紀以來即有人力圖運用現代科技知識，根據《後漢書》的記載來複原張衡的這項偉大的發明。

　　到了20世紀50年代，王振鐸先生“復原”了張衡地動儀，並且被認為是科學的，甚至廣泛的被納入小學生課本。不過，王振鐸復原的地動儀多次在公開場合大出洋像，它要麼不能動，要麼就是跺腳也會被當成地震，可是人們卻誤信王振鐸的復原就是張衡原本的發明， 國內外學者也因此早就開始不停的否定它。其中不乏言辭激烈者，這給張衡甚至整個中國古代科技的名譽帶來很大的負面影響。

　　現今證明，不是張衡的地動儀有錯，而是王振鐸先生的復原有原理性錯誤。不過，王振鐸在地動儀外型上的復原，還是卓有建樹的，這點應該肯定。

　　關於地動儀的結構，目前流行的有兩個版本：王振鐸模型，即“都柱”是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在“都柱”周圍。這一種模型已被基本否定。

　　另一種模型由地震局馮銳提出，即“都柱”是懸垂擺***見於袁巨集的《後漢紀》***,擺下方有一個小球，球位於“米”字形滑道交匯處***即《後漢書·張衡傳》中所說的“關”***，地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發控制龍口的機關，使龍口張開。另外，馮銳模型還把蟾蜍由面向樽體改為背向樽體並充當儀器的腳***見左圖***。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。

　　張衡這臺儀器效能良好，曾成功測到過隴西的一次地震，據當時記載：“驗之以事，合契若神。”甚至可以測到發生在數千裡外而在洛陽並無人有震感的地震。

　　這臺儀器不僅博得當時人的歎服，就是在現在的科學家看來也無不讚嘆。世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，那是19世紀以後的事。候風地動儀乃是世界上的地震儀之祖。雖然它的功能尚只限於測知震中的大概方位，但它卻超越了世界科技的發展約1800年之久!

　　拓展：地動儀的復原

　　1700多年前，地動儀神祕消失，它的模樣和工作原理成為千古謎團。

　　2004年8月，河南博物院與中國地震臺網中心組成課題組，聯合研究張衡地動儀新的復原模型。

　　目前，這項課題取得重大進展，課題組用“懸垂擺原理”取代了傳統的“直立杆原理”。

　　2005年4月16日，這一科研成果得到了來自中國科學院、國家博物館、中國地震局等單位的地震學和考古學專家的肯定。專家們認為：這臺復原地動儀首次把概念模型還原成了科學儀器，使之真正有了驗震功能。

　　驗收

　　地動儀復原模型把概念模型復原成了科學儀器

　　4月16日上午，河南博物院《天地經緯》專題陳列廳，由地震學、考古學、機械工程學等相關學科的專家組成的驗收委員會，開始對用挑剔的眼光注視著地動儀復原模型***1/3小樣***。

　　當日下午，驗收組的7位專家經過激烈討論，最終認為：新模型首次把概念模型復原成了具有驗震功能的科學儀器，邁出了復原研究的歷史性一步。這個驗收意見意味著，新復原的地動儀通過了階段性成果驗收，後續工作只需對某些技術細節做進一步優化，對外觀做出最終確定。

　　河南博物院副院長田凱對此感觸頗深：“我們不僅在復原一件儀器，也在找尋1000多年前那位偉大科學家‘求實疾虛’的科學精神……”

　　心願

　　一定要讓地動儀模型“動”起來

　　1998年，河南博物院新館建設過程中，田凱負責主持《河南古代文化之光》陳列。佈置漢代展廳需要展示張衡的地動儀，當時最權威的模型陳列在原中國歷史博物館裡，它是王振鐸先生於1951年設計的，這臺卵狀體上含有8條飛龍的模型，已成為地動儀的“標準形象”。

　　河南博物院請蘇州天文儀器研究所按王振鐸的模型重新複製了一個木製模型，並提出“能否讓地動儀動起來”，得到的回答是：不可能，即使是中國歷史博物館裡陳列的那臺也不能檢測地震。但對方可以在模型下面人為地安上一個裝置，讓它動起來。

　　“我們展出的是科學儀器不是玩具，這樣做是對觀眾的欺騙。所以當時只能造一個不能動的模型，但這個情結在我心裡一直存留了好多年。”田凱說。

　　6年後，瞭解到國家地震局和國家博物館的研究人員正在做復原工作。2004年8月，河南博物院與中國地震臺網中心簽訂了合作協議，組成了課題小組，共同復原張衡地動儀。

　　解謎

　　找到“垂懸擺原理”

　　該課題的負責人是中國地震臺網中心馮銳研究員。馮先生表示，1700多年前的地動儀究竟如何工作是首先須破譯的謎團，深入研究證實，地動儀應該是“懸垂擺原理”而不是王振鐸模型的“直立杆原理”。

　　幾十年來，國內外地震學界對王振鐸模型的否定意見一直沒有停。更有近現代西方學者認為張衡地動儀之所以失傳，是因為它沒有達到科學的要求，它不是個科學的東西。馮銳說：“看到這些嚴厲的批評以後，我們才感到問題的嚴重性。”

　　歷時1年多，課題組最終確認了地動儀的工作原理應該是“懸垂擺原理”，而不是“直立杆原理”。

　　評價

　　這是一次重大跨越

　　地動儀的歷史資料，最著名的是《後漢書·張衡傳》中的記載，只有196個字。早期的復原工作都是據此開展的。馮銳的課題組把資料的考證和利用擴大到《續漢書》、《後漢紀》等古代文獻，但相關文獻的總字數也不過231個。這些資料，使他們復原的史料根據更加充分。

　　在研製過程中，馮銳還採用了一些新技術、新方法，即利用洛陽地震臺接收到的現代隴西地震記錄，算出模擬的隴西曆史地震的波動效應，然後把資料輸入計算機，再控制特殊的振動臺完成洛陽地面震動過程的復現，用這種運動訊號對振動臺上的復原模型進行檢驗和改進。

　　驗收組的專家們認為：新模型對4次實際地震事件已經實現了良好的驗震反應，邁出了從概念模型到科學儀器的關鍵性一步，研究工作突破了古代科學儀器復原的傳統模式，是一次重大的跨越。

　　驗收會結束後，中科院地質與地球物理所的滕吉文院士說：“地動儀是中華文明留給人類的寶貴文化遺產，各國科學家都在嘗試復原，如果我們不把這件事做好，那就是罪過。從原理上和製作過程上講，這臺復原模型符合史料記載，符合張衡的基本思想……這臺地動儀復原模型代表了現代人的認識，它在現階段是最好的。”