地震仪的历史真实和科学价值

一、地震仪的历史真实性（1）史料纪录不是孤证范晔公元432年开始撰《后汉书》，历时13年完成，其中的《张衡传》196个字一直是先容地震仪的经典依据。从东汉末年至范书之前的320余年间，东汉史书共有13部，迄今有幸留下的完整或不完整的史书共9部，其中另外记有地震仪文字的是西晋司马彪公元306年的《续汉书》，东晋袁宏376年的《后汉纪》以及范晔《后汉书•顺帝纪》。

《续汉书》的时间提早了140年，文字量增加到238个字。相比之下，技术内容越发准确和富厚的是《后汉纪》。厥后，又在南北朝（陈）虞荔（-561年）的《鼎录》中发现了有关地震仪的16个字。

上述共254个汉字。（2）考古效果有旁证张衡地震仪置于京师洛阳城南2里的灵台举行观察。中国社会科学院考古所于1975年对灵台地基举行了考古掘客。

地震仪置放在灵台西侧的第二层平台的两间观察室的北间，室内长10m 宽2.2m，横跨地面2m，该房间的地面处置惩罚很特殊，是灵台唯一的铺设了两层2x 2汉尺大方砖的地面，属稳定承载地震仪所需。房间宽度不到九汉尺，仅容“圆径八尺”的地震仪，故蟾蜍只能为器足。此外，史书还清楚地纪录下来，灵台的体例共42人，实施6项观察：“十四人候星，二人候日，三人候风，十二人候气．．．．．．”。

不知道“候风地震仪”的项目是否属于三位“候风”者之责，抑或兼顾的任务。史载仪器“形似酒尊，其盖穹隆，饰以篆文、山龟鸟兽之形...... , 下有蟾蜍承之。”我国自1962年后出土了几十件汉代酒尊，有的还镌刻着“酒尊”二字的铭文，故其基本形制在1991年以后已经定论。

共分三种类型，其中的温酒樽11件恰恰都具有穹隆状顶盖、下有器足承托、外貌有山龟鸟兽的纹饰，险些活脱脱地展现出了史书对张衡地震仪的形貌。从物理学上看，这种造型上小下大，无需任何改动就已经很是适合于悬垂摆事情了，稳定性也十分好。二、地震仪的回复事情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“哆嗦、颠动为主”，地震波却以强烈的水平向“摇动、晃悠为主”。

迄今，人类只发现了两种天然结构可用于验震：悬挂物和液体外貌。“不是地震它不动，只有地震它才晃”，敏捷度远远高于人。张衡地震仪正是接纳了悬挂“都柱”的措施，使用物体惯性去测震。

我们从史料对地震的形貌“地摇京师”、地震仪的“柱关道机丸”结构、以及“地震摇尊，尊则振，龙机发，吐丸”的反映序次等等，可以判断地震仪确实是为检测地震而设计的仪器，结构简朴合理。一旦发生地震，会像所有的悬挂物一样自然地摇晃，只是越发敏捷和稳定。地震仪验震思想的泛起并非空穴来风，是对客观现象的质朴模拟。

东汉时代，人们日常生活中存在大量的悬挂物，如吊锤、编磬、编钟、吊篮和悬挂的字画等；那时的社会另有好居高楼的遗风余韵，三、四层楼房很普遍。于是地震时高层修建的结构放大响应会使所有悬挂物的摇晃、摆动、震荡越发显着和持久，从而被人们注意到它们与地震之间的稳定对应关系，成为降生科学思想的物质基础。（1）早期回复事情首先肯定地震仪价值的源自外洋，1875年首届日当地震学会会长服部一三绘制地震仪回复模型，其中蟾蜍被设计成四面散开状，为后人恒久效仿。

1883年，现代地震学之父——英国人约翰•米尔恩第一个向世界先容了地震仪：“人类第一架地震仪器是中国人张衡发现的”，特别对陇西地震的乐成测震予以翻译先容。他深入研究了地震仪，并为这类特殊的仪器起了个英文名词：Seismoscope(验震器)。（2）第一次回复事情中国对地震仪的回复研究是王振铎于1936 年开始的。1951 年，王振铎根据悬垂摆原理绘制了他的地震仪回复模型。

但该模型在海内外的学术界引发出一个争论：地震仪除需切合历史纪录外，还应具备两个基本功效：（1）非地震滋扰则不应，（2）地震则应。经海内外的学界论证：1951年版模型无“验震”这一实质性功效。外洋学术界很早就发现了这个错误，特别是1969年后揭晓了一系列品评文章，考古学、历史学和地震学的严肃学术期刊也从不引用该模型。

（3）第二次回复事情2003年在国家文物局及有关部门的支持下，一个由历史、考古、文物、地震、机械、美术、铸造等科研人员组成的事情团队开始了回复事情。地震仪是地震学的一个专业仪器，仅对史料作文字解读（即训诂）远远不够，必须完成地震学的专业解读才气明白深层的技术内在。新的研究中有个自律原则：严谨地对比差别古籍文字，对技术部门（包罗对陇西地震的反映）的每一个字和每个字的排列顺序都不能动。专业解读的效果是，其中的5条内容具有明确的地震学意义，并可以推算出3个限制性参数。

这些内容涉及到地震仪的几何尺寸、内部结构的（柱、关、道、机、丸）五部门、对地震波的水平响应和机械牵动序次、与地震的关系、实际测震的反映效果。所推算出的3个限制性参数划分是：仪器外径和通高划分为2-3米；地面位移量2-4毫米；陇西地震6.5-7.0级，震中距500—700km，洛阳的烈度为Ⅲ+—Ⅳ，加速度约1gal。这些内容已经涉及到了测震学上的特殊细节，多项参数相互吻合，能够与现代地震学的理论与观察事实切合。这说明，史料文字客观地、准确地纪录了仪器的内部结构，如实地写清了所发生的现象。

最后确定了切合史料纪录、满足汉代制造工艺、测震敏捷度极高的简朴结构。地震仪的测震历程：置于底部锥形台尖上的小关铜球极其不稳定，但又完全被十分稳定的悬挂都柱控制住。当地面静止或垂直运动时，小关铜球不会脱出。

但在地震波水平运动的作用下，都柱与尊体间会泛起微小相对位移，于是小关铜球迅即脱落，撞击龙。

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