当今人们一说起科学技术,许多人便以为中国一直落后,西方一直先进,先进的科学仪器都是西方人发明的,中国是引进以后才有的。事实却并非如此。实际上,众多的科学技术是中国人首创的,许多先进的仪器是中国人最早发明创造的。世界上第一台地震测量仪器,就是中国人张衡发明创造的地动仪,比西方第一台地震测量仪早1700年。
1800多年前的一天,即公元138年2月28日(东汉顺帝永和三年二月初三),京师洛阳与往常一样,一片繁荣有序的景象,人们都没有感到任何异常,包括地动现象,官员照常上朝,商人做着生意,孩子们上着学。但是,曾任东汉太史令bob官方网站、中国古代最伟大的科学家之一的张衡(公元78-138年),于6年前(即公元132年)发明创造的地动仪却动了,而且正西向龙口吐出的铜丸落入下面的蟾口,发出很大的声音,报了警。于是,朝廷的官员都嘲笑地动仪不灵。然而,几天后陇西(今泛指陇山即今六盘山以西地区,为今甘肃中、东部)派人来京师报告那里发生了地震,即中国历史上著名的“甘肃金城(今兰州)、陇西地震”。这是人类历史上第一次用测震仪器(张衡的地动仪)记录到的破坏性地震,震级约为6.8级。地震时,“二郡山岸崩,地陷”(《后汉书·顺帝纪》),“地震裂,城郭、室屋多坏,压杀人”(《后汉书·五行志》)。由此,官员们皆服地动仪“其妙。自此以后,即令太史记地动”(《后汉书·张衡传》)。
《后汉书·张衡传》详细记载了地动仪的形状、构造、原理、功能、特征和制造的情况。它是一台大型机械式的地震仪,由青铜铸造而成,体圆腹鼓,形如汉代的大酒樽,直径八尺(相当1.9米),通高一丈一尺五寸(相当2.7米)。顶上有凸起的盖,可以启闭,且高度密封,严防外界干扰都柱(悬摆);四周外围有8条垂龙,龙口分别对准东、东南、南、南西、西、西北、北、北东八个方向,龙口中各衔铜丸;与龙头对应的地上设置有8个张口的铜蟾蜍。地动仪利用惯性原理制成。在仪器中央立有一根铜质都柱,实际上是一个倒立的惯性悬摆(也称震摆)。围绕中央悬摆的四周设置有8条滑道,每一条滑道都有传动的杠杆与外围垂龙的龙头上颈接合。遇有地震,悬摆会按地震波的方向自动倾入滑道,带动起传动作用的杠杆,促使龙头振动,张开龙口吐出铜丸,铜丸落入蟾蜍口中,发出声音,用以报警。而且,从铜球所落的方向,便可得知哪个方向发生了地震。可见,它是一种观察地震自动化程度相当有水平的检测仪器。为此,《中国大百科全书·自动控制与系统工程》卷(1991年)专设有“候风地动仪”(地动仪的全称)条目,现代自动化研究家称颂它是“自动检测地震征兆”的仪器、“观察地震的自动检测”仪器;“它的工作原理不仅涉及反映信号的方向问题,而且还包含着‘小偏差内稳定,大偏差内不稳定’等自动控制原理”;并把它作为世界自动化研究史上的大事,载入世界自动化的大事年表中。
地震是沿着一定的方向由远处传来的地面震动,即地震是一地(震源)暴发形成的一种强烈震动,这种震动以波动形式向四面八方直线传播。而且,振动的能量很大,可使静止的物体受力倾倒、变形、破坏。中国科学院院士、中国地球物理学的开拓者和奠基者傅承义教授指出:这是人类史上对地震的最早认识,这是一个本质性认识,是现代地震学建立的基础;在西方直到1600多年以后的1760年及其稍后的1848年,英国科学家J.米歇尔(JohnMichell,1724-1793年)、R.马利特(RobertMallet,1810-1881年)“才提出同样的概念”,他们的“重新确认”,被认为是地震学发展史上的“一个里程碑”。
近百年的现代地震学研究表明,张衡创制的地动仪的基本依据和一系列自动化原理,至今闪烁着科学的光辉,而且地动仪工艺精确美观,“灵敏度很高”,“可测地震烈度为三度左右的地震”。公元138年,它接收到距洛阳700公里之外的“洛阳人未曾感觉到的地震”(《中国大百科全书·固体地球物理学·测绘学·空间科学》卷,第267-268页)。现代科学家无不惊叹这项距今近两千年的发明创造,地动仪被公认为世界上第一台地震测量仪,开创了人类使用科学仪器观察地震的历史。