◎劉 琳

試析張衡候風(fēng)地動(dòng)儀的創(chuàng)制與其對(duì)傳統(tǒng)文化的影響

◎劉 琳

公元132年（東漢順帝陽(yáng)嘉元年），我國(guó)杰出的科學(xué)家張衡發(fā)明了世界上第一架觀測(cè)地震的儀器——候風(fēng)地動(dòng)儀，在人類和地震作斗爭(zhēng)的歷史上寫下了光輝的一頁(yè)。《后漢書·張衡傳》較詳細(xì)記述了這一史事：

“陽(yáng)嘉元年復(fù)造候風(fēng)地動(dòng)儀，以精銅鑄成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊以篆文山龜鳥獸之形。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>

張衡候風(fēng)地動(dòng)儀的發(fā)明，為人類認(rèn)識(shí)地震災(zāi)害，抗震減災(zāi)做出了巨大貢獻(xiàn)。本文就候風(fēng)地動(dòng)儀的創(chuàng)制進(jìn)行考析，進(jìn)一步了解一代科圣的驚世業(yè)績(jī)。

一、東漢前對(duì)地震的記載和認(rèn)識(shí)

我國(guó)歷史上地震發(fā)生較多，因而很早就有了關(guān)于地震現(xiàn)象的記錄?！对?shī)經(jīng)》《春秋》《左傳》等都有記載。晉代出土的《竹書紀(jì)年》中載有帝舜時(shí)期“地坼及泉”、夏桀末年“社坼裂”的地震現(xiàn)象。《呂氏春秋·季夏紀(jì)》：“周文王立國(guó)八年，歲六月，文王寢疾五日，而地動(dòng)?xùn)|西南北，不出國(guó)郊?！边@是較為完善的地震記錄，明確記述了地震發(fā)生的時(shí)間和范圍，是漢以前關(guān)于地震的具體可靠的記載?！秶?guó)語(yǔ)·周語(yǔ)》中有如下記載：一是周宣王即位時(shí)（公元前827年）虢文公曰：“……陽(yáng)癉憤盈，土氣震發(fā)……陽(yáng)氣俱蒸，土膏其動(dòng)。弗震弗渝，脈其滿青，谷乃不殖……陰陽(yáng)分布，震雷出滯?！绷硪皇侵苡耐跞辏ü?79年），西周三川皆震。伯陽(yáng)父曰：“周將亡矣！夫天地之氣，不失其序。若過(guò)其序，民之亂也。陽(yáng)伏而不能出，陰迫而不能蒸，于是有地震。今三川皆震，是陽(yáng)失其所而鎮(zhèn)陰也。陽(yáng)失而在陰，川源必塞：源塞，國(guó)必亡。

地震，在宏觀上給人印象深刻，一般常伴雷電風(fēng)雨交加，地氣冒噴，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的破壞作用，“川源必塞”、“谷乃不殖”等等，古人把這一災(zāi)害與國(guó)家君王聯(lián)系起來(lái)，并預(yù)斷對(duì)人類社會(huì)的影響。如：“國(guó)必亡”等。因而自漢代起，在我國(guó)的斷代史，地震作為災(zāi)異現(xiàn)象記入史書的“五行志”內(nèi)。張衡作為太史令，不但掌管天文歷算，而地震災(zāi)異上報(bào)，也由他負(fù)責(zé)處理。為了迅速準(zhǔn)確掌握各地發(fā)生的地震情況，他感到需要有儀器來(lái)觀測(cè)地震。這是張衡發(fā)明候風(fēng)地動(dòng)儀的原動(dòng)力。

二、張衡在機(jī)巧制造方面的經(jīng)驗(yàn)積累

張衡在機(jī)械制造方面的成就，是他創(chuàng)制候風(fēng)地動(dòng)儀的技術(shù)基礎(chǔ)?！逗鬂h書》稱“衡善機(jī)巧”。崔瑗贊張衡：“數(shù)術(shù)窮天地，制作侔造化”。說(shuō)明張衡對(duì)于機(jī)巧制作有著高深的造詣。張衡55歲時(shí)造候風(fēng)地動(dòng)儀，這是他復(fù)居太史令7年的事。在這之前，張衡36歲時(shí)（安帝永初七年）官居郎中的張衡造自動(dòng)車（計(jì)里鼓車）、獨(dú)飛木雕、指南車等。這些木制機(jī)械有一個(gè)共同特點(diǎn)就是運(yùn)用了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。自動(dòng)車和指南車的制造原理基本相同，就是利用齒輪機(jī)的差動(dòng)關(guān)系。獨(dú)飛木雕是張衡對(duì)機(jī)械運(yùn)用的進(jìn)一步發(fā)展，他在《應(yīng)間》里講道：“三輪可使自動(dòng)，木雕猶能獨(dú)飛”。獨(dú)飛木雕是靠“腹內(nèi)施機(jī)”而自己飛行的，盡管史書沒有詳細(xì)的記載，但張衡對(duì)于機(jī)械制造的成就確實(shí)達(dá)到了頂峰境界。張衡到了40歲時(shí)，居太史令3年，造渾天儀。渾天儀把當(dāng)時(shí)所有的天文學(xué)成就全部融入，其勻速運(yùn)行的機(jī)械傳導(dǎo)系統(tǒng)說(shuō)明張衡在機(jī)械制造方面的造詣?dòng)诌M(jìn)一步。至張衡55歲創(chuàng)制候風(fēng)地動(dòng)儀，張衡在機(jī)巧制作方面已日臻完善。這些經(jīng)驗(yàn)的積累，為張衡制造候風(fēng)地動(dòng)儀打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、地動(dòng)儀考析

候風(fēng)地動(dòng)儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，前人研究的較為透徹，這里不再探討。下面重點(diǎn)考析其名稱問(wèn)題。后世有指稱候風(fēng)地動(dòng)儀，兩個(gè)儀器者。筆者認(rèn)為候風(fēng)地動(dòng)儀就是地動(dòng)儀的全稱，而不是兩個(gè)儀器?！昂蝻L(fēng)”在漢代是太史令屬下人員職責(zé)之一?！逗鬂h書·白官志》“太史令”注：“漢官曰，靈臺(tái)待詔四十二人……三人候風(fēng)……”。也就是說(shuō)在四十二名靈臺(tái)待詔中有三人是做“候風(fēng)”工作的。候風(fēng)是觀察立春、立夏、立秋、立冬（四立）和夏至、冬至、春分、秋分（二至二分）八個(gè)節(jié)氣時(shí)，不同的風(fēng)向、風(fēng)力強(qiáng)弱并記錄下來(lái)）。進(jìn)而推測(cè)這些現(xiàn)象對(duì)人事社會(huì)的影響。是占測(cè)吉兇的方法之一。候風(fēng)的方位是東、西、南、北、東南、西南、東北、西北八方，而地動(dòng)儀所觀察的八個(gè)方位與之相同，而且都以九宮八方方位為座標(biāo)。候風(fēng)的官員管理地動(dòng)儀，主要是因?yàn)楹蝻L(fēng)的工作不太繁重，而地震也不是天天發(fā)生，可以兼顧，所以把管理員的官銜加在前面而稱候風(fēng)地動(dòng)儀。

四、候風(fēng)地動(dòng)儀的影響

候風(fēng)地動(dòng)儀的創(chuàng)制與應(yīng)用，為及時(shí)決策，應(yīng)對(duì)處理地震災(zāi)害造成的損失起到了巨大作用。盡管這一偉大發(fā)明后來(lái)遺失了，但對(duì)世界的影響是長(zhǎng)遠(yuǎn)的。經(jīng)過(guò)中外學(xué)者的研究，給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為它的構(gòu)造符合物理學(xué)的原理，能探測(cè)地震波的首先主沖方向。這和國(guó)外同類儀器相比約早一千七百年。

[1]范曄.《后漢書·張衡傳》[N].《后漢書》

（作者單位：南陽(yáng)市張衡博物館）

（責(zé)任編輯 姜鶴）