張衡候風(fēng)地動(dòng)儀的“候風(fēng)”如何理解

王元紅

在《后漢書·張衡傳》中，有這樣一段文字：“陽(yáng)嘉元年，復(fù)造候風(fēng)地動(dòng)儀。以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥(niǎo)獸之形。中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機(jī)巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無(wú)際。如有地動(dòng)，尊則振龍，機(jī)發(fā)吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚(yáng)，伺者因此覺(jué)知。雖一龍發(fā)機(jī)，而七首不動(dòng)，尋其方面，乃知震之所在。驗(yàn)之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嘗一龍機(jī)發(fā)而地不覺(jué)動(dòng)，京師學(xué)者咸怪其無(wú)征。后數(shù)日驛至，果地震隴西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官記地動(dòng)所從方起?！?/p>

這段文字是專門介紹張衡發(fā)明候風(fēng)地動(dòng)儀的事情，翻譯成白話文就是，據(jù)《后漢書》記載，候風(fēng)地動(dòng)儀制成后，該儀器曾經(jīng)測(cè)出隴西方向有地震，官員立即上奏皇上，但當(dāng)時(shí)并無(wú)地震訊息，立時(shí)遭眾臣誹議。三日后六百里加急來(lái)報(bào)：“甘肅發(fā)生大地震?！北娙四诵欧?。從中不難看出，候風(fēng)地動(dòng)儀很精妙，非常神奇。

遺憾的是，張衡發(fā)明的候風(fēng)地動(dòng)儀已失傳。據(jù)傳毀于東漢戰(zhàn)火。

關(guān)于候風(fēng)地動(dòng)儀，有人提出了這樣的疑問(wèn)：張衡建造的只是一個(gè)地動(dòng)儀，為什么要在名字中加上“候風(fēng)”二字呢？難道這個(gè)地動(dòng)儀上面還加造了一個(gè)候風(fēng)儀嗎？

這種說(shuō)法并未空穴來(lái)風(fēng)。確實(shí)另有說(shuō)法認(rèn)為，候風(fēng)儀與地動(dòng)儀是兩種儀器，前者被做成銜花的鳥(niǎo)形，可以依照鳥(niǎo)的指向測(cè)風(fēng)向，并以花轉(zhuǎn)動(dòng)的速度測(cè)定風(fēng)速。那么，張衡候風(fēng)地動(dòng)儀中的“候風(fēng)”這兩個(gè)字該如何理解？

竺可楨錯(cuò)了嗎

大家都知道竺可楨，他是我國(guó)近代著名氣象學(xué)家、地理學(xué)家、教育家，是我國(guó)近代地理學(xué)和氣象學(xué)的奠基者。在《中國(guó)過(guò)去氣象學(xué)上的成就》一文中，竺可楨對(duì)張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀進(jìn)行了闡釋和論證。他認(rèn)為，張衡不僅發(fā)明了地動(dòng)儀，也發(fā)明了候風(fēng)儀。

竺可楨所依據(jù)的是晉人郭緣生《述征記》里的一段記載：“長(zhǎng)安宮南有靈臺(tái)，高十五仞，上有渾儀，張衡所制，又有相鳳銅烏，遇風(fēng)乃動(dòng)?！斌每蓸E由此推斷：“即可以知道張衡的候風(fēng)銅烏和西洋屋頂上的候風(fēng)雞是相類似的?！?竺可楨還認(rèn)為，西洋的候風(fēng)雞比張衡的候風(fēng)銅烏晚了1000年。

很多人看到竺可楨的這一論述，并進(jìn)行了引用。如范文瀾的《中國(guó)通史簡(jiǎn)編》、賴家度的《張衡》、王兆彤的《張衡》以及龔克昌的《漢賦研究》中，都引用了竺可楨的這一觀點(diǎn)。

事情果真如此嗎？有一個(gè)人對(duì)竺可楨的推斷提出了異議，他就是英國(guó)人李約瑟。

李約瑟是英國(guó)近代生物化學(xué)家、科學(xué)技術(shù)史專家，對(duì)中國(guó)文化和科技進(jìn)行了極為重要的研究，被譽(yù)為“中國(guó)人民的老朋友”。

李約瑟說(shuō)：“竺可楨曾堅(jiān)持認(rèn)為這里所指的是兩種儀器，一種是候風(fēng)儀，另一種是地震儀……他的論證是以《三輔黃圖》中談到候風(fēng)鳥(niǎo)的一段話作為依據(jù)的，但是我們未能在這本晉代的古書中找到任何與地震儀有關(guān)的資料?！?/p>

此后，長(zhǎng)期從事我國(guó)氣象史研究的王鵬飛教授也用充足的理由指出，竺可楨所說(shuō)由張衡發(fā)明候風(fēng)儀的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。

竺可楨真的錯(cuò)了嗎？要知道，竺老是聲名顯赫的大家，在治學(xué)方面非常嚴(yán)謹(jǐn)。

不過(guò)，“智者千慮，必有一失”，竺可楨也可能會(huì)犯錯(cuò)。

那么，張衡所發(fā)明的究竟是地動(dòng)儀，還是候風(fēng)儀？或者，是在地動(dòng)儀上又建造了一個(gè)候風(fēng)儀？

劉仙洲的試驗(yàn)

為了找出事情的真相，有人做了一個(gè)試驗(yàn)。這個(gè)人叫劉仙洲，他是中國(guó)科學(xué)院院士，是機(jī)械學(xué)家和機(jī)械工程教育家。

劉仙洲反對(duì)竺可楨在候風(fēng)地動(dòng)儀中再加一個(gè)“儀”字的做法，他認(rèn)為在古籍中增加沒(méi)有可靠依據(jù)的字，是研究古史很不嚴(yán)肅的態(tài)度。為了確定候風(fēng)地動(dòng)儀是不是候風(fēng)儀與地動(dòng)儀的集合，劉仙洲在設(shè)計(jì)的地動(dòng)儀上增加了候風(fēng)設(shè)備，試圖復(fù)原張衡候風(fēng)地動(dòng)儀的“原貌”。

儀器的復(fù)原設(shè)計(jì)完成后，劉仙洲發(fā)現(xiàn)風(fēng)向和地震在方位上是不一致的。這多少讓劉仙洲有些失望，因?yàn)轱L(fēng)向和地震的方位并不一致，于是他放棄了對(duì)這個(gè)儀器的進(jìn)一步研究。

實(shí)際上，張衡所發(fā)明的候風(fēng)地動(dòng)儀已經(jīng)失傳，我們?nèi)缃裨谝恍┎┪镳^看到的候風(fēng)地動(dòng)儀，是我國(guó)的王振鐸和日本的今村月恒以及其他科學(xué)家分別根據(jù)機(jī)械原理復(fù)原出來(lái)的。在這些復(fù)原出來(lái)的候風(fēng)地動(dòng)儀上，也都沒(méi)有候風(fēng)裝置。

既然沒(méi)有“候風(fēng)”的裝置，為什么又要叫候風(fēng)地動(dòng)儀呢？這個(gè)問(wèn)題依然困擾著人們。

王鵬飛的反駁

著名氣象史研究專家王鵬飛認(rèn)為：“目前流行一種說(shuō)法是：張衡發(fā)明了相風(fēng)銅烏，而相風(fēng)銅烏是我國(guó)最早的風(fēng)向器。這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的?！?/p>

為了反駁這個(gè)觀點(diǎn)，王鵬飛提出了四點(diǎn)理由：第一，《述征記》載：“上有渾儀，張衡所制。又有相鳳銅烏，遇風(fēng)乃動(dòng)。又有銅表……”其中明確表示，靈臺(tái)上安置的三臺(tái)儀器中，渾儀是“張衡所制”，相鳳銅烏和銅表并不是張衡所制。第二，史書記載相風(fēng)銅烏的時(shí)間比張衡出生的時(shí)間還要早，在時(shí)間上無(wú)法確證相風(fēng)銅烏是張衡發(fā)明的。第三，就我國(guó)風(fēng)向器發(fā)明的歷史而言，應(yīng)該是先有“伣”“綄”等簡(jiǎn)單的測(cè)風(fēng)儀器，再有相風(fēng)銅烏這樣復(fù)雜的測(cè)風(fēng)儀器，這才符合發(fā)明的規(guī)律。由此可見(jiàn)，我國(guó)最早的測(cè)風(fēng)儀器并不是相風(fēng)銅烏，而是比其更簡(jiǎn)單的“伣”或者“綄”。第四，候風(fēng)地動(dòng)儀是一件儀器，而不是兩件，“候風(fēng)”是張衡對(duì)地震機(jī)理不明確而產(chǎn)生的一種誤解。

應(yīng)該說(shuō)，王鵬飛的論證還是很有說(shuō)服力的。

前文中，李約瑟說(shuō)竺可楨錯(cuò)了；現(xiàn)在，王鵬飛又說(shuō)張衡錯(cuò)了?！昂蝻L(fēng)”兩個(gè)字到底是什么意思？竟然讓我們崇敬的兩位科學(xué)家都錯(cuò)了?？磥?lái)，準(zhǔn)確理解候風(fēng)地動(dòng)儀中的“候風(fēng)”兩個(gè)字，并不是一件小事情。

時(shí)代局限造成的誤會(huì)

候風(fēng)地動(dòng)儀中的“候風(fēng)”兩個(gè)字到底該如何理解，竟然牽扯出了如此多的曲折故事。我們現(xiàn)在就來(lái)揭曉答案。

王鵬飛在《史料抽樣與邊界層氣候變遷理論》中說(shuō)：“‘候風(fēng)兩字是表示等候傳遞地震的空氣到來(lái)?！?p>

此話聽(tīng)起來(lái)頗為玄妙。地震是由空氣傳播的嗎？按照我們今天的理解，這種說(shuō)法是不對(duì)的。地震波是從震源處向外發(fā)射的，是在整個(gè)地球內(nèi)部或沿地球表層振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，與大氣沒(méi)有半毛錢關(guān)系。

這種對(duì)地震的認(rèn)識(shí)也是科技發(fā)展到了一定階段后，我們才掌握的；但在張衡那個(gè)時(shí)代，人們并不知道地震是在地球內(nèi)部或者地表傳播的。古人想當(dāng)然地認(rèn)為，地震是由大氣來(lái)傳播的。這并不是信口開(kāi)河，還有一個(gè)有意思的例子與之相關(guān)。

元代的周密在談及張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀時(shí)，說(shuō)：“氣之所至則動(dòng)，氣之所不至則不動(dòng)。而此儀（候風(fēng)地動(dòng)儀）置之京都，與地震之所了不相關(guān)，氣數(shù)何由相薄，能使銅龍?bào)J首吐丸也？細(xì)尋其理，了不可得，當(dāng)更訪之識(shí)者可也?！?/p>

周密生活的時(shí)代距今有700多年，他認(rèn)為地震傳播是“氣之所至則動(dòng)”。張衡是公元78年的人，比周密早了大約1200年，他不知道地震波是在地球內(nèi)部或地表傳播的，認(rèn)為地震是由大氣傳播的，所以張衡才會(huì)在地動(dòng)儀前面加了“候風(fēng)”二字。這是對(duì)地震機(jī)理認(rèn)識(shí)不足而產(chǎn)生的一個(gè)錯(cuò)誤，是時(shí)代的原因，是科技發(fā)展的局限性造成的。

竺可楨將候風(fēng)地動(dòng)儀拆解為“候風(fēng)儀”和“地動(dòng)儀”也是錯(cuò)的，是理解上的偏差，是對(duì)相關(guān)資料沒(méi)有詳盡考證造成的。

科學(xué)的發(fā)展和認(rèn)識(shí)是逐步深入的，從最初很膚淺甚至錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)一點(diǎn)一點(diǎn)積累、質(zhì)疑和求證，慢慢探尋到事實(shí)的真相，這才是科學(xué)研究的規(guī)律。

即便是最偉大的科學(xué)家，也有出錯(cuò)的可能。這并不奇怪，也不“丟臉”。人非圣賢，我們需要對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行論證，而不是輕易盲從。這才是科學(xué)研究的基本態(tài)度。

我國(guó)古代的幾種測(cè)風(fēng)儀

玉鳩。出現(xiàn)在公元前2000余年良渚文化時(shí)期，是我國(guó)最早測(cè)定風(fēng)向的儀器。

司風(fēng)烏。夏禹所制，將風(fēng)向器制作成烏鴉的形狀，風(fēng)吹來(lái)時(shí)，烏鴉頭所指的方向即是風(fēng)的來(lái)向。

伣。西漢時(shí)已經(jīng)很盛行，在地上立一個(gè)直竿，在上面系上飄帶，每當(dāng)風(fēng)吹來(lái)時(shí)，飄帶即可隨風(fēng)舞動(dòng)，便能測(cè)定風(fēng)向。

綄。它是后來(lái)對(duì)“伣”的一種稱呼。

銅鳳凰。它是漢武帝在太初元年（公元前104），安裝在建章宮上的測(cè)風(fēng)儀器，銅鳳凰的下面有轉(zhuǎn)動(dòng)樞紐，風(fēng)吹來(lái)時(shí)，銅鳳凰會(huì)隨風(fēng)擺動(dòng)，鳳凰頭部所指的方向就是風(fēng)的來(lái)向。

相風(fēng)銅烏。銅質(zhì)烏鴉狀的風(fēng)向器，在漢代開(kāi)始使用，安裝在靈臺(tái)上，起初時(shí)很笨重，后經(jīng)過(guò)改造變得輕巧。

相風(fēng)木烏。木質(zhì)烏鴉狀的風(fēng)向器，晉代普遍使用。

五兩。用雞毛的羽片編成，重僅五兩，掛在高桿上，讓其被風(fēng)吹到平飄的狀態(tài)。唐以前出現(xiàn)，唐代開(kāi)始廣泛使用。后來(lái)也成為簡(jiǎn)便風(fēng)向器的通稱。