世界首臺地動(dòng)儀的誕生

提要：地動(dòng)儀是漢代科學(xué)家張衡的傳世杰作。東漢時(shí)代，地震頻繁。張衡經(jīng)過長年研究，終于在公元132年發(fā)明了候風(fēng)地動(dòng)儀，這也是世界上第一架地動(dòng)儀

公元78年，東漢的南陽郡西鄂縣（今河南南陽石橋鎮(zhèn)）降生了一個(gè)人。他就是后來在世界科學(xué)史上占有顯赫地位的科學(xué)家張衡（公元78-139）。張衡自幼刻苦讀書，16歲即外出考察游學(xué)，后在京為官。一生共有著作20種53篇，涉及文學(xué)、史學(xué)、哲學(xué)、天文、歷算、地理、藝術(shù)圖籍。正如1956年中國科學(xué)院院長郭沫若在重修張衡墓時(shí)的題詞中說的那樣：“如此全面發(fā)展之人物，在世界史中亦所罕見?！?/p>

預(yù)報(bào)地震朝野生疑

話說公元138年的一天， 洛陽城里漢順帝早朝，文武百官班列兩旁。順帝道：“眾愛卿，可有什么事情要向朕奏明？”這時(shí)班中一位老臣，鶴發(fā)童顏，趨前幾步跪下道：“臣今早察知京師正西方向發(fā)生地動(dòng)，那里必是房倒墻摧，江河橫溢生靈涂炭、萬請陛下速派員安撫，以救民于水火。”這個(gè)老人就是年已61歲的張衡。

他本來在朝中任太史令、侍中，三年前因敢于直言而被排擠出京任河間相，如今剛剛回朝任尚書，第一次上奏就說出這般不吉利的話來。且外面風(fēng)和日麗，朗朗乾坤，沒有一絲地震的跡象，當(dāng)即有人跪奏順帝：“我朝在和帝永元八年（公元96年）至安帝延九四年（公元125年），30年間就有23年發(fā)生大地震。安帝元初六年（公元119年），兩次地震，京師和42個(gè)郡全都受災(zāi)，房倒屋塌，山崩地裂。那是神靈主宰，上天垂象，朝將易主，果然連換三朝。自我皇永建元年（公元125年）登基以來，上應(yīng)天意，下隨民心，天下太平，谷豐糧登，何來兇象之兆？平子（張衡字）在朝為官多年，被調(diào)為外相，分明是對圣上有怨。今日登殿假借天意，造謠惑上，宜交廷尉（掌刑法的官）論罪，以肅朝綱?！贝巳肆嫜览X，口若懸河，朝中不少迷信老朽聽得連連點(diǎn)頭。

張衡的一些好友也不敢插嘴申辯，大殿之內(nèi)一片肅靜。順帝一時(shí)也拿不定主意。先朝的大地震他是知道的，至今想來還心驚肉跳?？墒?，自他登基12年來，張衡就有11年在他身邊侍奉，上傳下達(dá)，犯顏直諫，也還忠于職守。自任太史以來，推算歷法，研究天文，制成渾天儀，演測天象，確有成效，今日之言決不至于信口開河。想到這里，便問道：“卿言西方地動(dòng)，有何根據(jù)？”張衡說：“臣在家中親自測得，三日之內(nèi)必有驛報(bào)，若無此事，甘以欺君之罪受死。”于是當(dāng)日散朝無事。

地動(dòng)原理成竹在胸

再說張衡散朝回來，一班親朋好友都為他捏著一把汗，將他簇?fù)碇良遥咦彀松?，要討個(gè)放心。張衡脫了朝服，輕捋銀發(fā)，微笑道：“諸位不必?fù)?dān)心，請隨我看一樣?xùn)|西。”眾人隨他來到后院一間廂房，這里滿壁都是楠木書架，擺滿經(jīng)、史、子、集各類書籍，還有他的手稿《溫泉賦》、《歸田賦》和那篇花了十年時(shí)間才寫成的《二京賦》以及天文著作《靈憲》、《渾天儀圖注》，數(shù)學(xué)著作《算罔論》等，這時(shí)蔡倫又剛剛發(fā)明了造紙術(shù)，所以這張衡的書房和地中海邊阿基米德的石頭書屋大不一樣，并沒有那些大卷羊皮、顏料鵝毛之類。奇怪的是書房當(dāng)中放著一件東西，狀如一個(gè)大酒樽，圓徑八尺，頂上有突起的蓋子，表面有浮雕的篆文、山、龜和鳥獸花紋。這是他六年前（公uGEk6CsLocByC7SQAdmXvA==元132年）親手用青銅制成的，這個(gè)大“酒樽”的上部鑲著八條龍，龍頭分別朝東、西、南、北、東北、東南、西北、西南八個(gè)方向排列，每個(gè)龍嘴都含有一顆銅球。每個(gè)龍頭下對著一只蛤蟆，張嘴對著龍口呈接食狀。大家仔細(xì)一看，八條龍唯有向西這條龍嘴巴緊閉，所含銅球已掉在下面蹲著的那只蛤蟆嘴里。

張衡說：“這叫地動(dòng)儀，能測八個(gè)方向的地動(dòng)，只要遠(yuǎn)處大地一有振動(dòng)，必有一條龍吐球報(bào)信。你們看西面這條龍已經(jīng)吐下銅球，告知那面肯定有地動(dòng)了，所以我今天上朝奏明圣上，不想那些奸頑之徒又要乘機(jī)進(jìn)讒，我自信這儀器是不會誤人的?！边@時(shí)人們還是疑信參半，心神不定。大家圍著這件怪東西轉(zhuǎn)了幾圈，議了一會兒，便也都慢慢散去。

地動(dòng)儀為何能報(bào)出地震，測出方向呢？原來，大酒樽內(nèi)立一根很重的銅柱，名曰“都柱”，上粗下尖極易歪斜。都柱周圍的八個(gè)方向有八根曲桿，與八個(gè)龍頭相接，只要一個(gè)方向有地震波傳來，極不穩(wěn)的都柱便會倒向這個(gè)方向，壓動(dòng)曲桿，牽動(dòng)龍頭，張口吐出銅球。這與阿基米德那些拋石機(jī)一樣也是用的杠桿原理，那曲桿就是我們現(xiàn)在機(jī)械學(xué)上的“曲橫桿”。張衡當(dāng)年已如此熟練地運(yùn)用這種機(jī)械原理，確是才思過人。

科學(xué)勝利巨人辭世

再說第二天，一日不見消息，第三天也無動(dòng)靜。這時(shí)，那些反對張衡的人更有了話柄，有的上書要求皇上治他的罪，有的到他家里來諷刺挖苦。張衡的一些朋友更是提心吊膽。按說就是千里路程，如真有地動(dòng)，驛馬日夜兼程也該到京了，莫不是儀器有失？張衡的夫人、子女、家人仆從也無不急得如熱鍋上的螞蟻，唯有他自己讀書，批文，泰然自若。眼見紅日西斜，第三天又要過去。張衡批了一天的公文回到書房，剛捧起一卷書，忽然，老家人闖了進(jìn)來，不及下跪就慌慌張張地說道：“老爺，不好了，剛才宮里太監(jiān)宣您到溫德殿見駕，怕是為了那日朝上爭論的地動(dòng)一事吧?！?/p>

張衡聞言急忙換了朝服去到溫德殿見駕。一進(jìn)溫德殿，只見群臣悄無一言，圣上面有慍色，像剛發(fā)過脾氣。順帝見張衡進(jìn)來，說到：“卿言西方有地動(dòng)，剛才驛馬來報(bào)果真如此。學(xué)富五車又敢直諫，真不愧為朕的重臣，寡人特賜你黃綾五匹?！庇洲D(zhuǎn)過身來對那佞臣狠狠瞪了一眼。此時(shí)，張衡忙謝恩不迭。他知順帝優(yōu)柔多變，朝中奸臣當(dāng)?shù)?，怕以后?jié)外生枝，就乘勢上奏，稱年已老邁，該辭官歸田，修纂書籍。順帝準(zhǔn)奏。越明年（公元139），世界科學(xué)史上的這位偉人便與世長辭了。