张衡地动仪原理_张衡地动仪原理简单

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东汉时期张衡发明地动仪的背景及其产生的社会影响
导语：众所周知，汉语是世界上最难学的一类语言之一，而发明出这类语言的中国人，也就是我们的祖先也是在古代的时候不断的散发着智慧的光芒。大家都知道我国古代的"四大发明"，它们的出现和传播不仅是推动了我国科学和经济的发展，也对世界的发展产生了深远的影响。
其实早在"四大发明"出现以前，我们的祖先就在散发着智慧的光芒，早在东汉时期著名的天文学家、地理学家张衡就曾发明过一个令现代人都无法企及的仪器，没错就是地动仪。顾名思义，这个仪器是用来在地震来临前发出预警的。
张衡利用惯性摆件的原理来对地震前的预兆进行检测，这也是人类历史上监测地震实践的先河，并且这个地动仪在保留地动记录和检测微弱信号方面作出了巨大的贡献。接下来我们来看一下地动仪诞生过程来深入了解一下地动仪的科学性以及所作出的历史贡献。
地动仪诞生的历史条件人生经历方面，东汉时期著名的天文学家和地理学家张衡生平历经过从汉章帝到汉顺帝的五代王朝。这期间经历过盛世，经历过战乱西迁可以说有很丰富的人生阅历，这为地动仪的问世奠定了自身基础。

图1地动仪的复原品
科技水平方面，地动仪问世前东汉的科技水平和发展水平已经很高了，在这个时期大批的地理学家、历史学家、天文学家等不断涌现出来，其中就包括著名的史学家班固和刘珍等等，这为地动仪的问世奠定了文化和理论基础。

图2东汉刘珍画像
张衡的学术历程在天文学方面，张衡出生之时赶上家族的没落，因此尽管当时京师设有太学但张衡仅为家境原因从未在此上过课。同时也正是这家贫寒的环境造就了他刻苦钻研、独立思考的习惯。自幼年开始的张衡就对天文学十分感兴趣，曾研读过《太玄经》等天文学著作。

图3幼年张衡数星星
在文学方面，他按照当时著名文学家班固的著作《两都赋》并结合自己丰富的人生阅历，著成了《二京赋》。另外经过前辈刘珍的指导，他还陆续对《史记》等文献提出了修改意见等等。

图4浑天仪图片
在动手实践方面，张衡在日常所学之中养成了不断进行总结的习惯，比如当时著名的浑天说和浑天仪的发展，就是张衡总结了西汉时期前人研究成果的基础上发展而来的。还有后来他所制作的指南车也是根据史记记载不断总结的经验，最后实现了对这一失传文物的复原。
地动仪的问世社会背景在汉和帝登基初年，广纳贤士不断招文人志士入宫，其中就包括当时闻名的张衡和杨震等人，自此张衡的人生与这个朝代兴衰深深的联系在了一起。汉和帝登基三年后，为巩固政权曾与外戚发生过激烈的较量，这也是发生的第一次较量，之后一直是邓太后掌权，直到邓太后病故之后，汉安帝登基，由于长期被压抑无法执政，所以一上台汉安帝就开始诛灭外戚，于是出现了第二次激烈的较量。此后东汉由盛转衰。

图4汉和帝年间攻打外戚图片
这个时期张衡早就不受重用，被派遣去担任公车司马令一职，正所谓"失之东隅，收之桑榆"，这个官职的职责是汇总各地的呈文、接待上书官员的杂务，但与全国各地的联系颇为密切，这也促使了张衡与地震结下的不解之缘。在张衡刚上任时就在冀南鲁西一带经历了六级大地震。甚至余震都延续到了之后两年的洛阳一带。

图5张衡与地动仪雕像
而当时就反映出来一个问题，由于当时交通并不是很发达，而且人口密度很低，所以当时朝廷很难及时的把握地震的具体情况和百姓的情况，所以无法的及时给百姓们提供帮助，在这样一个大社会背景下，张衡深受感触，他认为如果有一个可以提前预测地震的仪器，那会减少多少负担和灾难。
地动仪的诞生暗下决心之后，张衡用尽毕生所学，自公元128年开始，经历过仅仅四年的时间就陆续完成了地动仪从设计到制造模型再到铸造和安装调试等大量的相关工作，这些工作对于我们当代人来说，即使是在今天这样的一个设备环境下完成这样一套流程都是非常困难的，更不用说东汉时期了，由此可以看出张衡的专业性和创造性之强。公元132年，地动仪正式诞生。

图6张衡设计地动仪过程
地动仪产生的影响自从张衡发明了地动仪之后，名声大噪，能够在唐朝之上发表自己的一己之见，而不再像之前那么默默无闻。而张衡上书的内容大多数与地震息息相关，与其一同上述的额还有当时的李固和马融，他们将矛头指向了当时各州郡的官员，自此"天诫说"在朝中盛行。

图7东汉名臣李固
但当时大多数官员并不认可张衡等人所提出的说法，甚至据后汉书记载，李固和马融二人还因为此事称为众矢之的，但张衡仍借当时地震之事进行上书，但是当时包括皇帝在内的大部人还是认为地震是天意，是无法揣测也是无法干预的，直到公元134年陇西发生地震，不同于以往的是，这次的地震张衡的地动仪有了显示，这也使得之前不认可张衡及其地动仪的学者和官员哑口无言。

图8地动仪的构造图
由于思想的局限性，张衡认为地震是上天对人们的惩戒，是一些朝廷官员做的不到位惹了天怒，据《后汉书·张衡传》记载:"帝引在帷幄,讽议左右,尝问(张)衡,天下所疾恶者。宦官惧其毁己,皆共目之,衡乃诡对而出。"这也将官场矛盾推到顶峰。
这一说法在当时持续了两年之久，在这两年间，先后有四位位高权重的高官因为地震被罢免。这些官员的罢免可以说是从一定程度上巩固了汉顺帝的统治，减少了威胁，但是用封建迷信的思想来解释自然现象的行为终究是行不通的。
地震仪的失传在罢免了数位官员之后，地震还是无法避免，之后东汉曾先后发生多次地震，而且地震强度很大京都及其周围都能感觉到震感，其中最为突出的当属公元138年2月陇西发生的地震，这次的地震很严重，甚至还要派遣外地官员和应援物前去救济，但是就是这样一次震感很强的地震，史料上并未留下关于地动仪的任何只言片语，显然当时的地动仪已经被摒弃了，而张衡则是被朝廷进行了放逐，之后"以地震免"的事情也就停止了。不受重视的地动仪久而久之就失传了。

图8张衡晚年画像
结语：社会的需要推动物质条件的发展，地动仪也正是如此。地动仪是当时东汉时期地震频发的社会需要而迫切出现的，但是由于当时人们封建思想的局限性，把"观祲象、察妖祥"作为对地动仪的主要期望，并没有从科学的角度对地动仪进行了解和使用。而张衡对于当时的贡献不仅仅是利用了物体的惯性来监测地震，并且在对于地震微弱信号的检测和记录方面也进行了技术创新，这也是它能检测到公元134年陇西大地震的原因之一。
地动仪是一个原始的验震器，它的主要用途是在验证地震的发生，而无法对震中进行确认，再加上用天戒观点的思想来解释自然现象的发生，最终无法在那个年代长期站住脚，所以就导致了东汉末年张衡与地动仪悲剧的发生。随着之后人口变迁和天灾的影响最终地动仪还是失传了。不管结果如何，张衡的科学思想及其实践的成功，他对后世人对于地震学的研究起到了启迪的作用。
我国历史悠久，文化绵长，在历史的长河中，我国古代人民的智慧令世人惊诧不已，单单四大发明而言，就让世界上其他国家望尘莫及。
我国的四大发明分别是造纸术、指南针、火药和印刷术，无论哪一种，都凝结了古代劳动人民的智慧，并且对整个世界产生了巨大的影响。

不过这四大发明只是其中的代表，我国古代劳动人民的发明可不止这些，而曾经在中学的历史教科书上就记载了不少。
而最令我印象深刻的便是张衡所发明的地动仪，毕竟书中所言，它能预知发生地震的方向。
地震是一种自然现象，是板块与板块相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，似乎没有规律可循，破坏力也是相当惊人，唐山大地震、汶川大地震，至今令人心有余悸。
在中学时学到地动仪的时候，就觉得张衡令人敬佩，科技如此发达的今天，尚不能准确预测地震的发生，他为何就能做到预测地震发生的方位？
这个问题的答案还没来得及得到答案时，变故便出现了，因为在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，张衡和地动仪的故事却被无情地删除了。
几代人都在学习的地动仪，究竟为何会被教科书抛弃？

有位专家给出了答案，称教科书中所绘制的地动仪并不是张衡制造的那个地动仪，而是后人根据史料仿制的，但这个仿制品出现了原理性错误，还不如在房梁上吊块肉预测地震来的准确。
那么教科书中的仿制品究竟是谁仿制的，批判它的专家又是谁？
我们先来看看张衡的地动仪到底有多牛。
候风地动仪张衡是东汉时期杰出的天文学家、数学家、文学家、地理学家和发明家。
有了这些头衔加身，张衡的优秀自然也不用多说，不过值得一说的是，张衡在天文学上做出的贡献得到了联合国天文组织的认可，并且在1970年将月球北面的一个环形山命名为了“张衡环形山”，七年之后又将一颗小行星命名为了“张衡星”。
张衡之所以能在天文学上拥有崇高的地位，自然和他发明的地动仪有关。

张衡很喜欢搞发明，当他为官时，便认为人们深受地震的困扰，再加上当时没有手机和网络等即时通讯工具，一旦发生了地震，朝廷要很久才能知晓，这便会大大影响朝廷赈灾的效率。
为此，张衡熬了无数个日夜，发挥了自己的聪明才智，经过反复修改和测试，最终在公元132年发明出了历史上最早的地动仪。
关于这个地动仪的外形，《后汉书·张衡传》中是这样描述的：
地动仪用精铜铸成，圆径八尺，顶盖突起，形如酒樽，用篆文山龟鸟兽的形象装饰。中有大柱，傍行八道，安关闭发动之机。


也就是说，地动仪上有八个方位，每个方位上都有一条含着铜珠的龙，而在每条龙口下方还有一个长着大嘴的蟾蜍，一旦有地震发生，对应方位的龙便会将铜珠吐出，落在下方的蟾蜍嘴中。
有那么一次，地动仪上有一条龙嘴中的钢珠吐出，但是没有人感觉到地动，当时一些长舌的学者就纷纷指责张衡，说他的地动仪根本不准，但是几天后，便有使者前来送信，说陇西之地确实发生了地震，当时人们对张衡直接竖起了大拇指。
王振铎仿制的模型遗憾的是，张衡所发明的地动仪，在历史的长河中早已经不见了踪影，所以时至今日，我们根本不知道张衡地动仪究竟长什么样子。
或许您要说了，那么出现在历史教科书中的地动仪的插图是从哪来的呢？

是一个叫王振铎的考古学家在1951年的时候，根据史书描写所仿制的模型，他心中一直想着能发掘到张衡制造的地动仪，可是根本没有任何影子，为了弥补心中的遗憾，便动手仿制了这个地动仪的模型。
奈何王振铎先生虽然仿制出了地动仪的外观，但是根本不具备张衡地动仪的功能，更别说预测地震发生的方位了。
针对这种情况，王振铎先生的老朋友，中国地震学奠基人傅承义院士，当着王振铎先生的面直接指出了模型的原理性错误，并直言：
房梁下吊块肉都比你那个模型强。
在傅承义院士看来，房梁下吊块肉在地震来了之后，还能晃晃给人们一个警示，而这个地动仪的模型，一点用都没有，只是一个没有任何作用的模型，仅此而已。

其实，不只是今人对地动仪进行过仿制，北齐的信都芳和隋朝的临孝恭，也都制造过地动仪，还留下了相关著作，只可惜这些著作也失传了。
所以仅仅凭借《后汉书》中零星的记载，根本无法复原张衡的地动仪。
地动仪被教科书删除张衡地动仪无法复原，王振铎先生仿制的模型又有原理性错误，发挥不出地动仪应该有的效果，以至于引来了不少的争议。
编纂教科书的专家们本着严谨的态度和对历史的敬意，更从努力还原历史的角度出发，便将关于张衡和候风地动仪的相关内容都给删除了。
其实张衡只是背了历史长河的锅而已，谁让他的发明早已失传，并且无法被后人复制了……

只不过，我一直没弄明白的是，张衡在历史上是真实存在的，他所发明的地动仪也是真实存在的，甚至在历史的记载上，还有关于地动仪确实预测出来了地震的方位的记录，为何因为插图的不准确性而将这段历史都给删除了？
为何不在插图下面注明，该插图是由王振铎先生仿制的模型，并不是张衡制造的地动仪，张衡的地动仪早已经失传，并且无法复制，这样的话，不一样很严谨吗？
毕竟王振铎先生仿制出来地动仪的外观也是极其不容易的，这样直接全盘删除了，这样真的好吗？
其实教科书中删除的不光是张衡，还有其他人，比如说扁鹊，再比如说鲁迅，而令人无语的是，近年来却不断有娱乐明星进入教材，这样又真的好吗？
参考文献：《后汉书》等。
（图网，侵删）