• 地动仪之谜

    时事 > | Time Weekly - 2010-12-09 02:44:36
  • [摘要] 地动仪只是个传说?“打假斗士”方舟子的加入,让一场有关真假地动仪的讨论愈演愈烈,上世纪50年代以及2005年的复原模型均遭到质疑。真相为何?教材内容是否需勘正?

    地动仪内部结构示意图。

    本报记者 吴晓蕾 发自北京

    假如张衡现在还活着,他就能解开所有的谜团了。

    可惜的是,张衡和他所发明的地动仪早已作古,消逝在历史的滚滚长河中。

    历史教科书上的张衡,只有一张瘦骨嶙峋、长须飞扬的侧面。画像旁边,介绍着他发明的浑天仪和地动仪—当然,还有画有两个仪器的图画。一代又一代的中国人在这里认识了张衡和他的伟大发明,并对此引以为傲。然而,多数人并不了解,国内外学术界曾对地动仪的可靠性、科学性、历史面貌以及它在科学史上的地位争吵过半个多世纪。

    12月1日,科普作家方舟子在《中国青年报》上发表了一篇题为《张衡的地动仪管用吗?》的文章,将这个多年来在业界中争论不休的话题推向公众:地动仪,究竟是否真的存在过?

    地动仪只是个传说?

    12月6日一大早,北京石景山区的高中生李久久(化名)回到学校的第一件事,就是找到历史科的黄老师,问她课本是不是出错了。

    还有半年,李久久就将参加高考。一直以来,李久久都梦想成为一名物理学家,而张衡就是他最崇拜的中国古代发明家。周末的时候,他听“网虫”爸爸说地动仪的故事可能是假的,这让他很困惑。而黄老师也被李久久问得哭笑不得,有些尴尬。

    久久的爸爸是12月3日在一个门户网站讨论区上看到这则消息的。而事实上,网络上相关的讨论早已在方舟子的文章发表之前就炸开了锅。

    “直到昨天我才知道,那个国宝级的张衡地动仪,是上世纪50年代才造出来的,王振铎(考古学家)根据古书描写的196个字,结合英国科学家的地震理论,设计并发明了这个张衡地动仪。由于选进了教材,国人都以为是东汉货色,事实上,那珠子掉不出来。”11月28日,网友闫涛在微博上如此写道。此言一出,立即在网上引发热议。

    但闫涛也并非这一轮讨论的始作俑者。

    今年11月初,《看历史》杂志以《老师的“谎言”—课本不曾告诉你的历史》为封面,进行了题为《被制造出来的“张衡地动仪”》的专题报道。文章中写道“大多数中国人耳熟能详的地动仪的故事诞生的时间并没有那么久远—直至1950年代,这个故事中的地动仪才被‘制造’出来,并进入教科书中。直到数十年后,它被重新发现与‘制造’。”

    也许,闫涛正是阅读了这一期杂志,才有了微博上的记录。

    然而,无论是《看历史》还是网友闫涛,他们所说的“制造出来的地动仪”都是指历史教科书上王振铎复原出来的版本。而方舟子12月1日的文章,则将矛头对向了2005年由中国地震局的地震学家冯锐牵头复原的新模型,认为那也是无法起到实际验震效果的。甚至,方舟子还对张衡当时建造的候风地动仪也提出质疑:“我们不必怀疑张衡曾经建造出一台叫候风地动仪的仪器,但是没有证据能够证明、也没有理由让人信服地动仪曾经发挥过验震的功能,它很可能和今人复原的那些模型一样,仅仅是个无用的摆设。”

    为了证明自己的观点,方舟子在文章中给出了几大理由:首先,新的复原模型所谓的检验是在实验室中进行的,并没有检测到近几年中国境内现实发生的地震;其次,历史上流传的“张衡地动仪成功检测到陇西地震”的说法似乎在不同史料中前后矛盾;再次,关于冯锐等人提出的陇西地震时间新说,方舟子也认为是根据基础文献“牵强附会”地推理出来的。因此,方写道:“地动仪早已失传,它是否具有监测地震的作用,也成了一个谜。”

    “打假斗士”方舟子的加入,让这一场有关“真假地动仪”的讨论愈演愈烈,也让众多“不明真相的围观群众”一时之间看花了眼,甚至,还有网友称:“民族自豪感因此轰然崩塌。”

    不能动的地动仪?

    “在这件事情上,有些公众确实被媒体误导了。”12月7日晚上,冯锐坐在国家图书馆附近的办公室里,对时代周报记者深深地叹了口气。短短一周内,他接到无数电话,有采访的,也有相关业务单位的询问。

    “这本来应该是个严肃的学术讨论,没想到,现在看上去竟然像一场闹剧。”冯锐说。

    实际上,方舟子所提出的几个疑问,早就存在于业内之中。

    2000年,奥地利学者雷立柏在其著作《张衡,科学与宗教》中写道:“张衡这个地动仪,中国人把它视为国宝、国粹,中国的历史博物馆还有这个东西,可它是不科学的。这个仪器不能科学地工作,所以张衡地动仪也没给后人任何启发、思想作用,后来意大利、法国发明的地震仪器跟张衡无关系,因此在历史上有张衡没张衡,历史是一样的。”而且,作者还认为:“中国人把张衡地动仪看成国粹,完全是一种民族的向往,不是一种完美的现实。”

    “但是,雷立柏之所以会这么写,是因为他错把王振铎的复原模型当成是张衡的地动仪了。王氏模型早已被国内外学术界发现是错误的,考古学、历史学和地震学的严肃学术刊物和科学论著从来都不引用这个模型,地震学家也从来没有从严格的科学意义上把它作为地震仪器来接受和肯定过。”冯锐对时代周报记者说。

    事实上,考古学出身的王振铎曾于1936年和1951年分别设计了两套工作原理大相迥异的地动仪复原模型图稿。第一套采用的是英国地震学家米尔恩于1883年所作的《地震和地球的其他运动》一书中阐述的“悬垂摆”原理,而第二套则直接借鉴了日本地震学家萩原尊礼的“直立杆原理”。但是,由于受到种种历史因素的影响和对地震学知识的不了解,王振铎最终按照第二套方案做出新中国唯一一件“张衡地动仪”木质实体复原模型,并承担起了宣传与外交的使命。连他自己都没有想到,这一件模型不仅被印在了邮票上广为发行,还载入了历史教科书,甚至还一度成为国家地震局的标志。因此,一代又一代人以为,课本上的那张照片就是当年的张衡地动仪。

    然而,尽管这一模型已在众多人的心中形成“刻板效应”,但由于工作原理已被业界证实是错误的,因此,王氏模型是无法工作的,确实只能作为一个概念展品而非测震仪器供摆设之用。

    遗憾的是,关于这一点,大多数公众并不了解。

    让地动仪“动”起来

    实际上,不能测震的地动仪并不仅仅只有王氏模型。

    据时代周报记者调查得知,从1875年至今,在全球范围,曾经有13种概念性模型,都是学术上的理论设想图,并没有做出实体东西来。因此,如何能让地动仪真正“动”起来,验证张衡当时的发明并非神话传说,则成为无数期待搞清楚地动仪科学道理和工作过程的人的梦想。

    2003年10月,中共中央政治局常委李长春在视察河南博物馆时,停在了不能动的“张衡地动仪”(即王氏模型的复件)面前疑惑起来:作为中华历史上如此辉煌的技术,为什么只是一个漂亮的外壳?他当即作出指示:地动仪是中国古代科技的典范,要组织专家作些研究,把工作原理直观地展演出来,充分发挥文物启迪智慧、普及历史科学知识、开展爱国主义教育的重要作用,让群众通过“仿真”实物感受到祖国历史上的科技成就,增强人们的民族自豪感。

    接到指示后,当时河南博物馆的负责人田凯决定在官方网站上张榜招贤,随即得到中国地震局和国家文物局的关注。

    而此时的冯锐,早已意识到王氏模型的“直立杆工作原理”的理论性错误,并通过大量的研究发现,《后汉书》中所说的“如有地动,樽则振,龙机发,吐丸”的这个过程符合悬垂的工作原理。

    “地动在先,然后樽振,续而机发,吐丸。这是一套有着先后顺序的机械牵动动作,四者有着一环紧扣一环的联动因果关系。如果这一推测成立,那么它一定是对地震表面波的反应,这是一种大幅度、持续时间长、在震中方向上震动的特殊地震波动。”冯锐的这一发现,让他兴奋至极。

    作为一个极为重要的实证检验,冯锐立即同河南省洛阳地震台取得联系,调阅1985年、1987年两次陇西地震的现代记录图。结果表明,果然是地震面波的触发作用,完全否定了直立杆工作原理的可能性,只有把“都柱”悬挂起来,才可能出现史书中描述的现象。与此同时,在大量出土的汉代石刻和文物中,确实有很多悬挂物。也就是说,当时张衡也许还不能准确地描述地震波的性质和惯性原理,但却巧妙地用“樽则振,龙机发”这六个字,把地动仪机械联动的先后顺序写得清清楚楚。同时,经过冯锐等人的研究发现,也推翻了王氏模型中蟾蜍口朝内的形式。

    于是,在得到河南博物院和国家地震局的大力支持后,冯锐牵头组织了9个单位的地震学家、历史学家、考古学家、自动化专家和美术家等参加的专题研究组,开始了张衡地动仪的复原工作,直到2008年9月才使得新的复原模型定型问世。

    谁是谁非?

    “我认为,冯锐等人新的复原模型还是无法实际验震的。在看了他的数篇论文之后,我还是觉得他学术研究不严谨,为了还原历史而还原历史,但张衡地动仪的历史也未免难逃后人编造之嫌。”12月5日,方舟子在接受时代周报记者采访时说,这一次跳出来发言,实在是“看不下去了”。

    但面对方舟子的质疑,冯锐却显得有些无奈。“看来,方舟子对地震学这个领域并不了解,毕竟是隔行如隔山。但对于一些学术上的专业问题,恐怕在此时也有向公众解释的必要。否则,张衡的历史功绩恐怕也会被错误的舆论淹没。”

    实际上,有关地动仪的历史资料,最著名的就是《后汉书·张衡传》中的记载,虽然只有196个字,但早期的复原工作都是据此开展的。包括王振铎,也是根据其“中有都柱”、“形似酒樽”等字眼设计出1951年的复原模型。

    但是,由于科学研究的原则之一便是“孤证不立”,仅仅凭借这一份记载,显然无法证实张衡地动仪是否确实存在或发挥验震功效。因此,冯锐的课题组在中国社科院历史所的帮助下,把资料的考证和利用扩大到《初学记》、《事类赋注》、《太平御览·工艺部》、《太平御览·职官部》、《后汉纪》、《后汉书·张衡传》、《后汉书·顺帝纪》共7种史料,时间提早了约150年,文字量也扩展到了238个字。如果加上现在最新发现的《鼎录》当中的相关内容,字数则已达到了254个字。

    “同南北朝范晔的《后汉书》相比,西晋司马彪的《续汉书》对地动仪的结构有三点重要限定;东晋袁宏的《后汉纪》还有六点重要信息,他对地动仪的151个字的记述要更为严谨,记述内容也更加准确。因此,由不同年代的文献之间的相互映证,证明张衡的地动仪确实并非‘编造的故事’,而且证实了当时的地动仪确实检测到了陇西地震。”冯锐说。

    与此同时,考古研究和文物出土的信息也与史料中的记载相吻合。例如在灵台的西侧北室,也就是史书中记载放置着地动仪的房间,是灵台中唯一一间用两汉尺大砖加固两层地面且砖缝整齐的房间,而1962年以后出土的十余件汉代酒樽形状也与史书中描述的相似。

    “更况且,地震领域的专家就会知道,如果不是经过实际观测,史料文字中的技术内容不可能会如此精准。”冯锐说,从技术的角度来看,史料中所透露出来的各项参数是依靠现在的技术手段可以反推出来的,而且能够得到历史地震和现代地震学的坚实支持,古人在当时的知识条件下,是根本无法编造出来的。

    而至于史料中所提及的“陇西地震”究竟是哪一次陇西地震,冯锐也向时代周报记者证实,早在1983年,荷兰和美国的Sleeswyk和Sivin就发现,长期以来人们所认为的地动仪检测到的那场地震并不是138年的陇西地震。之所以后来改为134年的陇西地震,则是自1989年就已经由历史地震学家根据1983年《中国地震历史资料汇编》的权威资料所得出的结论,我们又做了历史背景的深化。

    那么,冯锐复原出来的模型,究竟是否能够担当起“验震”的效果呢?为什么已经有了一个新的地动仪复原模型,可是2008年的汶川大地震,北京有震感,却也没有听说在北京展出的该复原模型检测到地震呢?

    在方舟子众多的“专业提问”当中,这一个“最没有技术含量”的问题获得了众多网友的支持。所有的人都在问:地动仪不能动,这不是骗人的吗?

    因此,就在方舟子发表文章的第二天,有媒体记者就以电话的形式采访了河南博物院的副院长李宏。尽管李宏反复地激烈声明,但记者严重曲解了她的原话。根据该媒体的报道,“李宏在接受记者采访时表示,2005版的张衡地动仪复原模型本身是无法监测实际地震的”。

    “就连河南博物院的负责人都这么说了,你看,我说的没错吧?”12月6日,方舟子对时代周报记者说。显然,他也看到了这篇报道。

    但是,经过时代周报记者的了解得知,2005版的复原模型在当时只有两个:一个是1:1的原大内部结构模型,再现了张衡地动仪的工作原理,在经过了实验室模拟测试验收之后,并没有在外部浇铸精铜,而是以原有的结构形式保存在北京的实验室里。至于河南博物院四楼展厅的模型,本是张衡地动仪1/3大的外壳框架,虽然外形按照比例缩小,但其中的各项“机关”却因缩小而失去彼此之间的关联性,因而也只能是一个表演原理用的展示品。真正能够监测地震的,则是原大结构的复原模型,只不过,由于经费、场地建设等问题,原大结构的真正面貌尚未能与世人见面。

    “必须要较真”

    “学术问题上,一定要较真。”被不少网友视为“真理卫士”的方舟子,不止一次地对时代周报记者强调,近年来,他之所以会坚持“学术打假”,正是因为觉得目前国内的学术界“造假”风气盛行,一些伪科学、伪历史被堂而皇之地供为神灵,而许多民众也由于专业知识的匮乏,无法主动地去掌握一些一手的资料。

    巧合的是,冯锐在接受时代周报记者专访时也反复声明“做学问,就是要力戒浮躁、要较真”。“在急功近利的社会环境中,要想真的成为一名科学家,不仅要有好奇、探索的精神,还要耐得了寂寞,有时还要不食人间烟火。”

    “对于一些学术打假的现象,我认为是应该有清楚的界限的。比如对于一些假学历、假文凭的人,是要慎重对待;但是在具体的学术问题上,我认为还是要坚持一个‘同行评议’的原则,并遵守学术界的规矩—以严肃的学术论文进行。这样不仅活跃了学术气氛,更能以三严的作风深化研究工作。不要动辄用什么‘伪科学’的帽子打来打去。”冯锐对时代周报记者说。

    而他的老同事、中国地震台网中心研究员孙士鋐也对时代周报记者说:“张衡地动仪的失传是有一定的历史背景的。关于这一点,我相信对历史感兴趣的人一定会在史书中找到相关的内容。也正因为原物已经失传,后来的所有复原工作,无论如何都不可能与张衡设计的地动仪一模一样。关键的问题是,作为一件两千年前的古老仪器,张衡地动仪为什么能在国内外的学术界引起如此巨大的兴趣,不仅仅在于它的意义非常,更反映了人们对于真理孜孜不倦的追求和求真务实、敢于探索的科学精神。”

    “那课本到底是不是出错了呢?为什么不在教科书上的照片下面做出注解?是不是应该换掉了呢?”19岁的李久久还是没有解开心里的疑问。

    也许,12月4日教育部新闻发言人续梅对媒体的回应能部分回答现实生活中的李久久们:“教育部已经将有关资料转交国家基础教育课程教材专业工作委员会,有待研究后决定。”

    (本报记者黎广对此文亦有贡献)

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