张衡对地震的研究无法脱离当时的认知水平，企图用现代地震学知识去塑造“地动仪”，是一种“穿越式”附会。

▲小学生在科技馆了解地动仪模型知识。 图/新华社

文 | 孙正凡

近日一则“张衡地动仪被历史课本删除”的新闻再度成为热门话题，人教社曾回应，地动仪相关内容确实从初中七年级历史教材上撤下，不过是改编进了小学道德与法治教材五年级上册。然而科学史界主流观点认为，以往关于张衡“地动仪”的宣传并不科学，因而在无定论之前，从教材中删除地动仪，也是秉持实事求是的科学态度。

地动仪历史记录太少，工作原理不清

多数报道都指出，以前中小学课本、邮票，包括中国地震学会标志所使用“地动仪”图像是出自科学史学者王振铎在1950年代应当时要求设计制作的，他使用的“直立柱”模型已经被证伪。王振铎制作一架模型放置在中国历史博物馆，在1976年唐山大地震时都没有能够“工作”。

其实关于张衡地动仪的存在和可能的工作方式，都来自于史书上几百字的描述。最主要的来源是范晔《后汉书·张衡传》里196个字：

阳嘉元年，复造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。

后来又在其他8部史书里发现了关于地动仪的记载58个字。然而，对于地动仪的内部结构，依然仅仅有《张衡传》里“中有都柱，傍行八道，施关发机”，文字之含糊让后人无法掌握它的工作原理。

目前尚无令学界满意的复原结果

地动仪因为被现代地震学创始人米尔恩（Milne）、英国科技史专家李约瑟认为是人类在地震学领域的首创仪器因而得到广泛重视，在一般的宣传中更认为它“比欧洲人发明同类仪器早了一千七百多年”。因此从1875年日本学者服部一三尝试复原地动仪以来，各国学者们已经提出了不下十种模型，可无一令科学史学界满意。

▲直立柱模型

除了已经被否定的王振铎“直立柱模型”之外，目前较为流行的另一版地动仪复原模型是中国地震局研究员冯锐提出悬垂摆原理。它虽在实验室经受了人造地震的检验，但同样不曾在真实的地震中派过实际用场。冯锐研究员本人在论文中也承认，他设计模型的基础根据的是现代地震学原理。

上海交通大学科学史系的创建者、科学史学者江晓原教授指出，既无实物遗存，文献记载又语焉不详，在这样的前提下想要复原地动仪，几乎是不可能完成的任务。“无论复原模型遵循了哪一种原理，在196字记载中都找不到根据。这些复原模型都未在真实地震中发挥过监测作用，是否管用尚不得而知。更重要的是，即使管用，也不能证明这就是张衡当年的构造和原理。”

▲悬垂摆原理

中国科学技术大学李志超教授在2004年5月提出复原古器物三条标准：不脱离当时知识和工艺背景；性能满足史料记录的水平；对史料每个字都有交代。他对《张衡传》文本的分析中进一步提出了质疑，文中的记载是非常含糊的“一龙机发”而不是“西龙机发”，这可能说明即使对于这次“陇西地震”，张衡的地动仪也并没有在使者到来之前指出真实的方位。

展示中国古代科技创造，不必依赖地动仪

地动仪在历史上昙花一现，令人着迷，又令人生疑。

张衡关于地震的认识，显然也不可能脱离当时的思想背景，至少不可能比当时其他人高出太多，达到现代地震学的水平。有些科普文章里说“张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解”，这显然是夸大其词，因为现代地震学测定震源的方位和距离，也需要依靠地震网进行多点测量，才能算出结果。即便张衡地动仪能够工作，也不可能通过放置在洛阳的一台仪器测量地震方位——地震时物体的倾倒方向非常复杂，并不总是朝向地震波传来的方向。

更有意思的是，在历史文献中保留至今的张衡奏折《阳嘉二年京师地震对策》中，张衡也丝毫没有谈及他的地震仪，或者监测地震的技术，而是依据中国传统“天人感应”的思想，认为地震是上天对于朝政昏乱降下的警示，朝廷上下应该“修政恐惧，则转祸为福矣”。可见张衡对于地震的认识很可能与当时的文化水平一致，企图用现代地震学知识去塑造“地动仪”，是一种错误的穿越。

过去对地动仪的重视，很大程度上是为了强调我们中国古代也有突出的科技贡献。实际上，张衡本人的科学贡献并不是地动仪，而是他记载了浑天说对天文现象的认识，还制作了重要天文仪器浑天仪。他是一位多才多艺的古代学者，是中国科学技术史上承上启下的重要人物，有着突出的贡献，也不可避免地受到时代的局限。我们不能把他想象成一位现代科学家，把现代科学知识强加于他。

从王振铎设计地动仪模型到如今，已经过去了六十多年，如今科学史界对于中国古代的发明创造有了更清醒的认识。在2017年出版的《中国三十大发明》中，就没有列入地动仪。中华民族历史上众多的技术发明和科学发现，为人类文明进步做出了巨大贡献，这正是我们树立文化自信的坚实基础。我们对历史的认识越是清醒、对古代文明的理解越是客观，这样的文化自信也越有力量。

□ 孙正凡（天体物理博士）

编辑：孟然 校对：陆爱英