北京科影厂《发现之旅》
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,











