家乡人复原出张衡地动仪

  • 2007年02月28日 10:13
  • 来源:大河网-大河报
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大河网讯

复原出的张衡候风地动仪模型

  “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,旁行八道,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,寻其方向,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。”

  ——《后汉书·张衡传》

  现场演示张衡候风地动仪“活”了

  2月26日,吴勇才、吴迪父子与南阳市地震局的领导一起,带着复原出的地动仪向国家地震局报喜。国家地震局局长陈建民等领导看到张衡候风地动仪终于被张衡的家乡人复原出来,顿时喜形于色,爱不释手。“张衡候风地动仪已经消失了1800多年了!”陈建民感叹道。

  中国东汉科学家张衡于公元132年研制出了人类历史上第一台感应地震的候风地动仪。根据文献记载,张衡候风地动仪只在公元138年测到了发生在陇西的一次地震,之后便神秘消失了。留给世人的仅有《后汉书·张衡传》中关于描述张衡候风地动仪的196个汉字。古往今来,多少科学家都想复原出张衡候风地动仪。

  张衡家乡人复原出的这台地动仪外观正如《后汉书》中描述:“以精铜铸成……形似酒尊……外有八龙,首衔铜丸,下有蟾蜍,张口承之……”

  陈建民突然问道:“这个地动仪外观的确很精美,也很符合历史文献中关于张衡候风地动仪的描述,但它真的能现场做测震演示吗?真能像文献里描述的‘如有地动,尊则振,龙机发,吐丸而蟾蜍衔之……虽一龙发机,而七首不动’?”

  吴勇才哈哈一笑:“能!”他用手在地动仪底座平台的东南方向轻轻一拍。此时,位于东南方向的一条龙将口里衔着的铜丸吐出,下面的蟾蜍正好张口接住了铜丸,并发出清脆声响,而其他7条龙纹丝不动。

  “终于见到会动的地动仪啦!”在场的所有人鼓掌赞叹。

  闻悉吴勇才父子复原的地动仪此前已经通过了国家地震局地球物理勘探中心组织的专家评审,陈建民十分高兴并挥毫题词:“传承中华文化,弘扬民族精神。”

  吴勇才、吴迪父子眼圈顿时湿润了。吴勇才告诉记者:“为了这一天,我们整整奋斗了6年!“

  6年研制父子俩克服道道难关

  6年前,吴迪还在张衡高中读书。张衡高中毗邻张衡的长眠之地——张衡博物馆,张衡博物馆里摆放着一台地动仪。喜欢科学的吴迪对于地动仪发生了浓厚的兴趣,但很快吴迪陷入不解和忧虑之中。

  吴迪告诉记者,无论是张衡博物馆里摆放的地动仪,还是中国历史博物馆里摆放的地动仪,都是不具备测震功能和演示功能的地动仪。

  而更让他气愤的是两件事:一是1988年中国历史博物馆在日本搞了一个中国古代科技成果展,张衡地动仪也在参展之列。当时,很多日本观众参观,但是张衡地动仪模型就是不会吐铜丸,无奈之下,中国工作人员给观众表演的时候,只好用棍把那个丸捅了下来,结果大家都笑张衡地动仪中看不中用。二是奥地利地震专家雷利伯在他写的《张衡科学与宗教》一书中,竟然宣称张衡的地动仪是不科学的。张衡地动仪所引出的问题伤害了中国人的民族自尊心!“我要复原出一台能动起来的张衡地动仪!”吴迪如是说。

  在卧龙区审计局任副局长的父亲吴勇才给了吴迪很大的鼓励,并答应利用业余时间与吴迪一起研究琢磨。父亲的支持给了吴迪很大的动力。不久,吴迪考上了河南财政税务专科学校,毕业之后又到人民大学经济管理专业继续深造,但其间,他对于地动仪的研究从来没有停止过。吴迪告诉记者,复原地动仪涉及历史考古、地震、物理、机械制造技术、古典雕塑、工艺美术、数学等多个学科。父子俩进行了明确分工,吴迪利用大学的便利条件钻研历史考古、地震知识;吴勇才则侧重于向身边的能工巧匠学习物理、机械制造技术、古典雕塑、工艺美术等技术。

  很快,吴迪反复研读范晔所著的《后汉书·张衡传》关于张衡候风地动仪描述的196个汉字。认真研究了我国的王振铎、李志超、冯锐等学者复原并制造的张衡候风地动仪模型,以及英国地震学家米尔恩、日本学者服部一三研制的地动仪模型……吴勇才则登门找到南阳柴油机厂的高级机械工程师史林秀、南阳模具厂机械工程师王广跃、精通古建筑雕塑彩绘的古典工艺美术大师李奎中老先生及其弟子等能工巧匠,一起研究。

  父子俩研究后认为,不论中国学者,还是国外学者,他们所研制的地动仪模型,或外观或内部结构,均有地方不符合历史文献中关于张衡候风地动仪的描述。

  他们认为,王振铎根据“直立杆原理”研制的地动仪模型,外形和结构看似符合,但其中的“都柱”却过于简单,且不能测震。冯锐利用“悬垂摆原理”研制的地动仪模型,内部制衡部件类似一个悬挂的钟摆,又不符合文献中“中有都柱”的描述。他认为,只有根据文献记载的196个汉字复原出的地动仪,才可称得上是张衡候风地动仪。

  “更为致命的是,一些复原出的地动仪模型不能现场进行测震演示。”吴迪说,“学习借鉴前辈的成果,并从中发现问题,在此基础上进行发明创造,是我最大的感受。”

  吴勇才、吴迪说,他们研制的仿古精铜张衡候风地动仪利用的是“精准导摆原理”。

  仿古精铜张衡候风地动仪主要由4部分组成,一是制衡部分,也就是都柱;二是制导系统,包括八道和杠杆总承;三是机架等辅助系统;四是外观即外壳、尊体上的八条龙,铜珠丸、蟾蜍、基座等。而其主要部分是内部机芯即都柱和制导系统。

  其原理是,机芯中的都柱似立非立,似悬未悬,是一个上下似接非接的停在尊体中央的柱子。而都柱并非光棍一个,它加有稳定托和重托,以此加大撞击力度、保持稳定。如哪个方向有震动,都柱将会非常灵敏地倒向一方,然后通过八道中的一个通道,撞向该方向的杠杆,此杠杆则击发龙口开启吐珠……

  2003年5月,父子俩开始将图纸变为实物。但是,将理想变为现实,谈何容易?一个又一个困难接踵而至,先是主机瘫痪、震动后主机无反应,继而是机发无力,龙嘴吐不出铜丸,最后是一发众落、多落,乱落铜丸,或是震动的方向不吐铜丸,没有震动的方向反而吐丸。

  一个一个方案制订出来,结果又一个一个被否定,然后再继续研究。吴勇才感叹道:“真比唐僧西天取经还难!”

  吴勇才给记者讲了一个细节:2005年,似乎一切问题都解决了,实现了“一龙发机,而七首不动”的效果,但是铜丸落到了下面的蟾蜍口中之后,只听咣当一声,铜丸又从蟾蜍口中弹了出来,弄得大家哭笑不得。为解决这个小问题,他们又花费了一个月时间才攻克。

  专家评审完全符合历史文献记载

  2005年6月,第一台仿古张衡候风地动仪模型终于研制出来。为了进一步确定该地动仪的科学性,吴勇才、吴迪向国家地震局地球物理勘探中心提出请求,请求对研制出的地动仪进行监制评审。

  2005年6月15日,国家地震局地球物理勘探中心组织该中心的刘昌铨、成双喜、李松岭等17位专家,对吴勇才、吴迪父子研制的地动仪进行了评审。17位专家仔细察看仿古精铜张衡候风地动仪,进行了现场震动测试,专家们给予了很高的评价,并一致通过了评审。

  记者看到国家地震局地球物理勘探中心专家组作出的评审意见这样写道:“吴勇才、吴迪父子根据历史文献记载,经过反复实验,成功制造的仿古精铜张衡候风地动仪,其制作用料质地精良,造型工艺严谨考究,外部浮雕图案古朴典雅,效果逼真传神,内部结构科学,具有很好的方向测震演示功能,完全符合历史文献有关张衡候风地动仪的描述。它的研制成功,对于弘扬张衡科技文化思想,普及地震科普知识,提高全民防震抗震意识,增强民族自豪感,激发爱国主义热情,提高民族国际声望都具有非常重要的现实和长远意义。”

  吴迪告诉记者:“科技发达的今天,我们去复原地动仪的目的,已经不是让它去测震,而是让世人通过演示了解张衡地动仪的测震原理,让人真真切切地感受到它的测震功能,从而信服张衡的地动仪是科学的!”

  因此,他们现在所复原的张衡候风地动仪没有按照文献记载的“员径八尺”进行设计制作,而是按照1∶14,1∶8,1∶20,1∶18的规格进行设计制作。吴迪说:“主要是便于携带、珍藏、演示。”

  吴勇才、吴迪父子俩复原的仿古精铜张衡候风地动仪问世后不仅轰动了中国地震界,还震惊了世界。前不久,联合国教科文组织专家库穆博士、雅罗舍克博士访问南阳,南阳市领导将吴勇才、吴迪父子俩复原的仿古精铜张衡候风地动仪作为礼品赠送给他们。

  库穆博士、雅罗舍克博士获悉张衡家乡人研制出了1800多年前的张衡地动仪后,很是震惊,并当即写下:“一件穿越时空隧道的吉祥尊贵礼物!一种古老深邃的艺术!”

  据悉,吴迪已将仿古精铜张衡候风地动仪的外观和机芯申报了专利,以保护其知识产权。

  采访结束时,记者问他们下一步有何打算?吴勇才、吴迪父子俩说出了他们的计划:研制复原张衡浑天仪和计里鼓车以及诸葛亮的木牛流马,让中国古老文化遗产传承千秋万代。

  □首席记者郭启朝文图

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责任编辑:吴勇