張衡和渾天儀

后來(lái)，張衡長(zhǎng)大了，皇帝得知他文才出眾，把張衡召到京城洛陽(yáng)擔(dān)任太史令，主要掌管天文歷法的事情。為了探明自然界的奧秘，年輕的張衡常常一個(gè)人關(guān)在書(shū)房里讀書(shū)、研究，還常常站在天文臺(tái)上觀察日月星辰。經(jīng)過(guò)他的觀察研究，他斷定地球是圓的，月亮是借助太陽(yáng)光的照射才反射出光來(lái)的。他還認(rèn)為天好像雞蛋殼，包在地的外面；地好像雞蛋黃，在天的中間。他創(chuàng)立了渾天說(shuō)，并根據(jù)渾天說(shuō)的理論，制造了渾天儀，上面刻著日月星辰等天文現(xiàn)象。他設(shè)法利用水力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)渾天儀，它轉(zhuǎn)動(dòng)一周的速度恰好和地球自轉(zhuǎn)一周的速度相等。據(jù)傳，在這個(gè)人造的天體上，可以準(zhǔn)確地看到太空的星象。

世界上第一個(gè)能預(yù)報(bào)地震的儀器——地動(dòng)儀

東漢時(shí)期，首都洛陽(yáng)及附近地區(qū)經(jīng)常發(fā)生地震。據(jù)史書(shū)記載，從公元89年到公元140年這50多年內(nèi)，這些地區(qū)發(fā)生地震達(dá)33次。其中公元119年發(fā)生的兩次大地震，波及范圍達(dá)十多個(gè)縣，造成大批房屋倒塌，人畜傷亡，人們對(duì)地震都十分恐懼。皇帝以為這是得罪了上天，因此增加人民賦稅，用來(lái)舉行祈禱活動(dòng)。當(dāng)時(shí)對(duì)天文、歷法、數(shù)學(xué)都有很深的研究的科學(xué)家張衡，不相信關(guān)于地震的迷信宣傳，他認(rèn)為地震就是一種自然現(xiàn)象，只是人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)太少了。鑒于這種狀況，他加緊了對(duì)地震的研究。

張衡細(xì)心觀察和記錄每一次地震現(xiàn)象，用科學(xué)的方法分析了發(fā)生地震的原因。經(jīng)過(guò)多年的反復(fù)試驗(yàn)，公元132年，張衡制造出了中國(guó)乃至世界上第一個(gè)能預(yù)報(bào)地震的儀器，取名“地動(dòng)儀”。

這架“地動(dòng)儀”是用青銅鑄造而成的，形狀像一個(gè)圓圓的大酒壇，直徑近1米，中心有一根粗的銅柱子，外圍有八根細(xì)的銅桿子，四周澆鑄著八條龍，八個(gè)龍頭分別連著里面的八根銅桿子，龍頭微微向上，對(duì)著東、南、西、北、東北、東南、西北、西南八個(gè)方向。每條龍的嘴里含著一個(gè)小銅球，每個(gè)龍頭的下面，蹲著一只銅蛤蟆，它們都抬著頭，張大嘴巴，隨時(shí)都能夠接住龍嘴里吐出來(lái)的小銅球。哈蟆和龍頭的樣子十分搞笑，好像在互相戲耍。人們就用“哈蟆戲龍”來(lái)形容“地動(dòng)儀”的外貌。按照張衡的設(shè)計(jì)，如果哪個(gè)方向發(fā)生了地震，“地動(dòng)儀”的銅桿就會(huì)朝哪個(gè)方向傾斜，然后帶動(dòng)龍頭，使那個(gè)方向的龍嘴張開(kāi)，小銅球就會(huì)從龍嘴里吐出來(lái)，掉到蛤蟆嘴里，發(fā)出“當(dāng)”的一聲，向人們報(bào)告那個(gè)方向發(fā)生了地震，以便朝廷做好搶救和善后工作。

公元133年，洛陽(yáng)發(fā)生地震，張衡的“地動(dòng)儀”準(zhǔn)確地測(cè)到了。此后四年里，洛陽(yáng)地區(qū)又先后發(fā)生三次地震，張衡的“地動(dòng)儀”都測(cè)到了，沒(méi)有一次失誤。但是公元138年2月的一天，張衡等人發(fā)現(xiàn)，向著西方的那條龍嘴里的小銅球，掉進(jìn)了下面哈蟆的嘴里，但人們卻絲毫沒(méi)有感覺(jué)到地動(dòng)，于是一些本來(lái)就對(duì)“地動(dòng)儀”持懷疑態(tài)度的學(xué)者就說(shuō)“地動(dòng)儀”不準(zhǔn)，只能測(cè)到洛陽(yáng)附近的地震。過(guò)了三四天，洛陽(yáng)西部甘肅省的使者來(lái)了，報(bào)告那里發(fā)生了地震。這時(shí)候，人們才真正相信張衡的“地動(dòng)儀”不僅僅是“哈蟆戲龍”，而是真正有用的科學(xué)儀器。

從此以后，中國(guó)開(kāi)始了用儀器遠(yuǎn)距離觀測(cè)和記錄地震的歷史。這項(xiàng)偉大的發(fā)明，比歐洲早1700多年。