公元132年(东汉顺帝阳嘉元年)秋天,洛阳东北角太史府里,来参观的人络绎不绝。
在府里的一角,顺着地势建起一座高台,台上有一个八角形的大亭子,亭中新安装了一个用青铜制成的酒樽形的巨大仪器,这就是候风地动仪。地动仪的圆径最宽处达8尺,连基座一起高达一丈多。在樽形的主体周围分别竖镶着形态生动的8条龙,按照东、东南、南、西南、西、西北、北、东北8个方向排列。每条龙嘴里各衔着一颗铜球。在8条龙嘴的下面,相应地放置着8只铜铸的蛤蟆,如果哪个方向发生了地震,传来震波,哪个方向的龙嘴里的铜球就滚出来落在蛤蟆嘴里,同时发出清脆的响声。
这台巨大而精巧的地动仪是谁发明的呢?原来就是当时的太史令张衡(公元78~139年)。
在张衡生活的年代,是一个地震频繁的时期。张衡12岁那年,会稽地区发生了一次大地震,致使南山崩裂。两年后,又发生了一次,波及周围13个郡。在此后的30多年里,又先后发生了26次较大的地震。如公元121年11月的大地震,波及周围35个郡。第二年7月,京师及周围13个郡又发生地震,9月,又有27个郡发生地震。频繁的地震灾害,给人民的生命财产造成了巨大的损失,因而引起了张衡极大的关注。因此,在他第二次担任太史令期间,便把大部分精力投入对地震工作的研究。
张衡从小就喜欢自然科学,小小年纪,就学会观察星星。他十分勤奋,博览群书,所以学识渊博,三十出头,便被任为“太史令”。他对这个职务非常满意,便集中精力,研究他所喜爱的天文学。为了观测天象,他经过苦思设计和反复试验,终于在公元117年制成了漏水转浑天仪。这个浑天仪,实际上是我国最早的一台天文钟,它的制成,当时曾轰动整个京师。
现在,他又集中精力研究地动仪。但当时的科学水平还没有达到研究地震预报的程度,还只限于地震的观测。即便这样,只要能准确地测出地震的方位或地区,及时通知居民做好准备,以避免余震造成的灾害,或及时组织人力、物力救灾,使损失减小,意义都是重大的。于是,在他第二次担任太史令期间,每当京都附近发生地震,他都及时带着几个随从到灾区察看,访问当地的居民。他看到,离震中不远的周围,倒塌的房屋,往往都不向着震中。照理,它们都应该朝着震中的方向倒,因为地震时,震中的地下,必定有一股强大的力量向四周扩散出去,使周围房屋的地基向震中的相反方向移动,这样,房屋必然要向震中的方向倒下。但看到的却往往不是这样。
张衡想道:看来这股强大的力量还影响到地面。当地居民也说,地震时感到有一阵强风。
“这就对了。”张衡在心里琢磨,“如果在远离地震的地方,有一个装置来接收这股风力,带动另一个装置把这种力显示出来给人看见,这不就成了候风地动仪了吗?”
他为自己的这个发现激动不已。于是,他集中精力研究这两个连带的装置。他一次次地设计方案图,一次次地按方案图做成模型,一次又一次地进行试验。他工作起来,常常忘了吃饭,忘了睡觉。经过多年不懈地努力,他终于研制成了这个世界上第一台观测和记录地震的仪器——候风地动仪。这时,他已是头发花白、55岁的老人了。(www.daowen.com)
秋天的阳光,映照着这台巨大而又精致的仪器闪闪发光。
参观的人走了一批又来了一批。
“这真是科学和艺术的美妙结合啊!”
“张子平(张衡字子平)真不简单,年轻时伏案十年,创作了《二京赋》,中年发明了浑天仪,到了晚年,还有这样的惊世杰作!”
“有了这台地动仪就好了,远方发生地震,京师立刻知道,朝廷就可以立即组织人力救灾了,就可以减少百姓和地方上的损失了……”
来参观的人们纷纷议沦,赞不绝口。
但也有人表示怀疑:怎么远方发生地震,这个仪器就能知道呢?尽管其后接连几年,京师发生地震,这台地动仪都非常灵敏、准确地反映出来了,但还是未能消除一些人的疑虑。因为那时很多人都迷信“谶(chèn)纬”的荒诞之说,自然难于理解张衡科学的发明创造。
公元138年的一天,西北方向一条龙突然吐出了铜球,而当地人却丝毫未觉察到地动。那些持怀疑态度的人便群起攻击张衡的地动仪让人虚惊一场,根本不准确。岂料没过几天,即有飞马来报:陇西地区发生了大地震,灾情十分严重。所报时间与地动仪测得的时间完全吻合。那些持怀疑态度的人,不得不在事实面前服了输,打心里佩服地动仪的神妙。自此以后,我国便开始了用仪器远距离观测和记录地震的历史。
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