地震学家冯锐和公元1951年，考古学家王振铎复原并制造的“张衡地动仪”模型。
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《发现之旅》栏目拍摄节目现场。
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　　北京科影厂《发现之旅》供稿

　　　　一、惊世骇俗

　　在中国历史博物馆，摆放着一件，古代的神秘仪器“地动仪”。传说有一天，趴在仪器上的八条巨龙，突然受到大地的振动，龙口内所含铜丸，突然掉落。数日后快马来报，龙 头所指方向，天崩地裂。然而，这个流传了1800年的神奇传说，却遭到现代科技界的质疑。

　　公元138年，陇西大地。一骑快马在路上飞奔。突然，天空电闪雷鸣，大地剧烈震颤，紧接着房倒屋塌伤者惨嚎，死者尸横遍地，悲恸天地。

　　张衡缓步走向地动仪，仪中有异响，片刻一珠从龙嘴出，下坠入蛙口。张衡惊觉，蜡烛微跳，茶水不动，旁观众人互相对望。张衡从蛙口中取出龙珠，眉头紧皱。

　　马上人汗流浃背，身背公文疾驰而过，直奔都城洛阳。

　　这是世界上第一部架设在世界各地，可进行台网观测的地震仪器。它是由现代地震学之父，英国人米尔恩于公元1894年制造的。

　　但是这部制造于中国东汉时期，公元132年，人类历史上最早，可以感应地震的仪器。竟不可思议的比世界同类技术提前了1700多年。创造这一科学奇迹的人，是中国天才的科学家张衡。

　　然而历史也有遗憾。自从公元132年张衡造出了地动仪，仅在公元138年记录了一次陇西地震后，“地动仪”就仿佛一阵烟尘般，消失在历史的深壑。据史学家推算在西晋末年。不知什么原因“地动仪”彻底消失无踪了。

　　对地动仪存在的记录仅见于西晋文人范晔所著《后汉书，张衡传》中，张衡地动仪成为千古不解的迷团。

　　公元1951年，考古学家王振铎历经数年，考证研究终于复原并制造的“张衡地动仪”模型，为我们提供了一个直面中国古代科技文明的窗口。在教育、科技、文化领域里，张衡的辉煌就等同于中国的辉煌，冲击着每一个人，也震撼了世界。于是数以亿计的中国人，便毫不犹豫的把这一模型认定为1800年前张衡亲手制造的。

　　地震学家冯锐从事地震研究四十年，在他的书架上，有一本书《张衡科学与宗教》，是奥地利学者雷利伯所写。书中惊世骇俗的言论，令中国人根本无法接受。

　　冯锐：这个人的观点就是说比较尖锐了，他忽然谈到这个问题，就是说张衡这个地动仪，中国人把它视为国宝、视为国粹，说在中国的历史博物馆还有这个东西，可是它是不科学的。

　　冯锐：我的眼睛就说怎么回事，说是不科学的，说这个仪器是不能科学的工作，而且它失传，是因为它不科学，所以它失传，再进一步说，因此它失传了，所以张衡地动仪也没给后人任何启发、思想作用什么都没有，因此后来意大利、法国，这个后来发展的地动仪器跟张衡无关系，因此在历史上有张衡没张衡，历史是一样的，

　　时光流转，1800年转瞬即逝。历年来在河南地区的遗迹发掘中，也从未找到张衡地动仪的蛛丝马迹，甚至连支言片语的信息也没有。

　　冯锐：而且还谈到，就是说这个中国人把这个张衡看成国粹，完完全全是一种民族的想往，不是一种完美的现实。这句话我觉得真是很让我吓一跳，因为他的观点太尖锐、太犀利了，

　　我们知道，张衡地动仪的的确确鼓舞教育了几代中国人，在中国人心里，他的科学性，和真实存在性都是不容置疑的。但是这来自国外无情的质疑竟然有理有据，言之咄咄。令人一时竟不知如何应对。这对每一个中国人来说，都仿佛是一个难以接受和容忍的侮辱。

　　因为科学是没有国界的，但是做出科学成就的人是有国界的，为这个科学成果引以为自豪的民族是有国界的。

　　“自豪”这种情感，对于从事地震研究四十年的地震学家冯锐来说，仿佛来得更加强烈。这不是对冯锐一个人的挑战，而是对中国学术界提出的挑战。冯锐，将怎样解开这流传了1800年的地动仪传说之迷。

　　《防灾博览》杂志编辑武玉霞，在修订冯锐写的地震科普文章“地震没地震抬头看吊灯”，冯锐为了加强文章的分量，在文章中加进了一段，张衡地动仪是世界上最早验震器的内容。

　　我想最早的验震器是张衡，所以我们写第一个地震谚语的要提到张衡才比较合理。

　　当武玉霞看到这里时，发现张衡地动仪的工作原理，和冯锐文章里论述的地震理完全相反。

　　武玉霞：最后一段结尾的时候，就写到了张衡地动仪作为验震器最早的一个仪器，但那时候还没有提到张衡地动仪，就觉得那个波是不对的，如果说按照他那个就是不对，

　　地动仪的内部，是一根直立的棍子，地震来时，靠棍子的随机倾倒触发机关吐丸。而吊灯验震是靠悬挂摆动方式，这两种运动方式完全不同，到底是怎么回事？问题不搞清，文章不能发表。武玉霞马上找到冯锐，希望得到满意的答案。

　　武玉霞：在长期的生活实践中，地震来了，最简单的一个方法，就是好多人把啤酒瓶子上放在比较平面的桌面上，或者窗台上，它作为一个报警器在用，如果说稍微有一点动静的时候，瓶子就倒了，人们就知道是地震了。

　　冯锐：那么这个办法是不好的，因为人走路啊，关门啊、车马一走，咣珰咣了一声，所以我们不能判断是地震引起的，还是非地震引起的。

　　倒立的酒瓶和倒立的棍子原理完全一样，由于这种方法无法区分振动波，因此现代地震仪器根本不会采用。

　　“中有都柱”这是范晔在后汉书中对张衡地动仪内部最重要结构的描述。为什么地动仪的内部会是一个完全错误的原理，冯锐无法理解。

　　冯锐：可是我们把地动仪找了材料以后，一看，哎哟。结果传统模型，就是大家都习惯这个模型，它里面是一个棍，就这么托着，恰恰是我们说不要做那个，像啤酒瓶不能这么放，是这个东西。

　　后汉书对地动仪检验地震的描述，是这样写的。“寻其方面乃知震之所在。”也就是说，龙头吐丸后，可以按照龙头方向确定地震从何而来。很显然，“张衡地动仪”完全能够精确的发现来自任何方向的地震。地动仪能够这样准确，这绝不是随便乱倒的酒瓶子可以做到的。

　　冯锐：这个就有点，这个矛盾就暴露出来了。这个就带来了一个原理的问题

　　于是冯锐根据后汉书中，唯一的定量条件“圆径八尺”做了一个计算。希望算出矛盾的症结到底是什么？

　　冯锐：那么仔细看的时候，我就要必须从物理上来分析它，首先一看，这八个蟾蜍是分开的，好，没关系我可以把它剥开，这个龙的位置不过是的同乱轨迹，落点的位置而已，没关系把它拿开，龙没关系，龙在我的眼睛里头，它就是个质量，那么这个外壳一个柱子这两个是分开没关系的，把这个东西再分开两半，这是个外壳，因为它没关系嘛，这是个柱子，把这个壳去掉它，这样就是它了，把这个东西我做个计算，算一算它。

　　冯锐：按照梁思诚先生他写中国建筑史里头，他专考证了汉朝的柱子，高度和这个比，一般三点几到五点几，是矮胖矮胖的，这么墩墩实实的，是这样的柱子。

　　那么这个粗壮的都柱，带来的直接结果，就是地动仪无法达到灵敏的要求的。

　　这个柱子得细，越细越好，越细越高，这算灵敏，你弄那么大的，它拎不动了，越细越细，很细很细，这样就灵敏了，这样我们一算，要非常细非常细的，就是高度和直径之比1225：1才能达到人没有感觉动，仪器有反应了，什么意思呢？就相当于这个柱子两米高，这个柱子直径1.5毫米才行，这个不对。

　　那么这么细的“都柱”根本没有足够的能量，触发巨龙吐丸。甚至可能连自己站稳都无法做到？

　　这时冯锐在一份资料中查到。这一理论的提出最早始于日本人萩原尊礼，他也是根据后汉书张衡传中的记载，以“地不觉动”为条件，得出了与冯锐相同的结论，果然在实验中，萩原无论如何也无法让直径只有1.5毫米的“都柱”站立起来。于是萩原尊礼只得利用现代技术，设计了用拉簧固定的“都柱”，这个都柱被取名为“倒立棍”。

　　冯锐：比如我们这是一个柱子，如果是这样放的话，那就是这么托住，这样的话它会倒，但是这样倒什么事情都可能倒，你判断不出是不是地震。张衡的地动仪是个验震器，就是说只有地震它才动，不是地震它不动，这个仪器的科技价值是非常高的，

　　然而在日本东京大学的实验室里，即使是这个带弹簧的倒立摆，经过反复试验，始终无法达到“地不觉动，而仪器有感”的临界条件。

　　冯锐认为，如果地动仪真的是倒立摆，那么就只有一个结果，张衡错了。

　　我们说地震没地震，抬头看吊灯，是指这个意思，它应该这样吊，它说如果有这样的，它不动了，地震水平晃动应该它晃动起来了，那么这个原理就跟我们所谈的这个，地震没地震，抬头看吊灯这就矛盾了

　　冯锐和武玉霞非常清楚“倒立棍”是完全错误的。但是要说地动仪错了，那么在后汉书里，记录的地动仪发现陇西地震的实例，怎么解释？怀疑传统模型，就是质疑被国人奉为神明的地震始祖张衡。两人感到惶恐和不安。

　　武玉霞：本来这篇文章里头要谈到张衡地动仪，他的原理的问题，就是对地震波的记录，但是就是因为这块发生了一点问题，然后就把要写的东西给删掉了，

　　冯锐：就是说地震没地震，抬头看吊灯。张衡地动仪也是这样的，可是我们一看，不是这样的，所以我们也不敢写这句话了，不谈这个问题了。

　　谁也没想到，一篇科普论文和一条地震谚语，竟引发了一个令人几乎无法承受的大事件，这是冯锐和武玉霞都无法承受的。

　　冯锐：我作为一个地震学家，那么一直引以为自豪的，是我们张衡是地震仪器的鼻祖，那我觉得是很大的精神上的压力的。这个起码我从感情上是很难接受的。

　　无情的事实摆在冯锐的眼前。奥地利学者雷力伯，认为张衡地动仪是完全错误的。而冯锐的论证结果恰恰也得出了，张衡地动仪存在原理性错误。难道张衡地动仪真的只是我们心中美好愿望吗？

　　但是为什么张衡地动仪会在世界上，流传如此之广，又如此深入人心？(冯锐不敢想象，难道是现代地震理论也有无法解释的缺陷？)冯锐反复思考后汉书中的句子，并反复作着每一步骤的计算。

　　冯锐根据王振铎的论文，推算出陇西地震，触发在京师洛阳的倒立棍倾倒。地震最低烈度应为5度，但是这样的烈度，会使洛阳地面晃动，人畜惊逃。显然这样的结果大大违反了后汉书中的记录“一龙激发，而地不觉动”。

　　王振铎设计的都柱并不合理。

　　冯锐突然意识到，自己对张衡地动仪的看法及外界的否定，都是针对流传最广的王振铎模型。那么还有