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| 中外科学家发明家丛书：张衡 （二十一） | 发布于:2016/05/23 | |
| 张衡地动仪的内部结构原理，史书上的记载非常简略，使人无法详知， 这是很令人遗憾的。在张衡以后，我国历史上有几位科学家对于地动仪有过 专门的研究。例如南北朝时的河间（今河北省河间县）人信都芳曾经把浑天、 欹器、地动、铜乌、漏刻、候风等机巧仪器的构造，用图画绘写出来，并且 加以数学的演算和文字的说明，并把这些资料编成一部名叫《器准》的科技 名著；隋朝初年的临孝恭也写过一本《地动铜仪经》的著作，对地动仪的机 械原理，作了一些说明。但是这些重要著作，也没有能够留传下来。近代中 外科学家做了不少研究工作，提出了一些复原方案。1959年，中国历史博物 馆展出了王振铎复原的张衡地动仪模型。但是在准确测定地震方向的问题 上，王振铎的模型和《后汉书·张衡传》中的记载仍有出入。 张衡地动仪的内部机械的具体构造，虽然早已失传了，可是近年来我国 的科学技术工作者，凭借他们所掌握的现代科学知识，依据《后汉书·张衡 传》的有关记载，参照考古资料，经过多方面的探索，终于考证推论出1800 多年前张衡制造的地动仪的机构原理，并且设计了这座仪器的想象图。 《后汉书·张衡传》中所载地动仪“中有都柱，傍行八道，施关发机”， 这是地动仪的主要结构。根据许多学者的反复研究，张衡地动仪的基本构造 符合物理学的原理，它同近代地震仪一样，是利用物体力学的惯性来拾取大 地震动波，从而进行远距离测量的。这个原理到现在也仍然在沿用。王振铎 先生比较正确地推断出这座仪器是由两部分组成：一部分是竖立在仪器樽形 部位中央的一根很重的铜柱，铜柱底尖、上大，相当于表达惯性运动的摆， 张衡叫它作“都柱”；另一部分是设在“都柱”周围和仪器主体相接联的八 个方向的八组杠杆机械 （即在都柱四周围连接八根杆子，杆子按四面八方伸 出），直接和八个龙头相衔接）。这八根杆子就是《后汉书·张衡传》中的 “傍行八道”，也就是今天机械学上所说的“曲横杆”。这两部分都设置在 一座密闭的铜体仪中央。但因为“都柱”上粗下细，重心高，支面小，象个 倒立的不倒翁，这样便极易受震动——即令是微弱的震动——而倾倒。遇到 地震时仪体随之震动，只有“都柱”由于本身的惯性而和仪体发生相对的位 移，失去平衡而倾斜，推开一组杠杆，使这组杠杆和仪体外部相联的龙嘴张 开，吐出铜球，掉在下面的蟾蜍口中，通过击落的声响和铜球掉落的方向， 来报告地震和记录地震的方向。 |
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