張衡的地動儀到底能不能預測地震?

蟒蛇皮


現代人類科技仍不能準確預測地震,1700年前的漢朝更不可能做到。地震儀只是用來播報地震的,只有當地震發生了才會起作用。

地震是地殼中板塊運動、斷裂形成的能量釋放過程,由於處於地殼深處,人類很難知道板塊經歷了怎樣的變化過程,能量積蓄到什麼階段才會發生。現在預測地震的一種方法是根據某地歷史上曾經發生的大規模地震次數、間隔年代等,來推測地質斷層的能量積蓄過程,進行一個大概的預測。也就是說,基於對地質斷層、板塊運動的研究,我們可以知道某地是會發生地震的,但是具體什麼時候發生仍無法預測。

根據史書的記載,現代科學家復原了地震儀,然而卻無法預測地震,也不能再地震後用來把握地震的動向。從內部構造可以看出,基本上是靠內部槓桿、懸著的金屬桿等結構的平衡來實現對地震的觀測,地震發生時地震波會向遠處傳播,地震儀內的結構在地震波的作用下,平衡被打破運動起來,經過一系列傳導,使龍嘴張開,銅珠就會落在蛤蟆嘴裡。也就是說,沒有地震,這種儀器就沒法使用,同時也受周邊劇烈震動的影響,百十個人在地震儀周圍蹦蹦跳跳的可能是不行的。

古時候消息傳播速度很慢,地震發生後只能依靠快馬加鞭的方式向朝廷報告,等到朝廷獲得消息的時候,災區可能就已經發生了天災之後的人禍。地震儀的發明主要是為了把握各地的地震動態,便於朝廷在地震發生後及時出動人馬、錢糧賑災。在張衡發明這種儀器後,並沒有傳下去,反而逐漸消失在歷史長河中,大概也能說明其作用的有限。


來看世界呀


大家知道,張衡地動儀是世界上第一個臺地震儀,其實它的模樣和工作原理成為千古謎團,在1700多年前,地動儀在戰亂中消失,現在看到的是根據《後漢書》中僅有196個字的記載進行復原。實際上,歷史上有三個記載候風地動儀的史書,《後漢紀》比《後漢書》早約69年,《續漢書》比《後漢書》早約139

年,從記載的原始性看,《續漢書》優於《後漢紀》,《後漢紀》又優於《後漢書》。

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張衡所處的東漢時代,地震比較頻繁,張衡對地震有不少親身體驗,於是經過長年研究,終於在公元132年發明了候風地動儀──世界上第一架地震儀,併成功記錄到了多次地震活動,引起全國的重視。這比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早一千七百多年。張衡地動儀是鋼鑄造的,形狀像個酒罈子,四周鑄著八條龍,每條龍口裡含著一個小銅球,只要哪一條龍口中的銅球吐了出來,就預示著那個方向發生地震了。

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張衡地動儀失傳多年,但很多人一直在研究它的工作原理,並想復原。1951年,考古學家王振鐸歷經數年,考證研究終於復原並製造的“張衡地動儀”模型,這就是現在大家經常看到的張衡地動儀形狀。

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我們知道,可以確定的是,張衡地動儀既不能記錄地震的發生時間,也不能記錄震級大小,更不能預測地震,實際上它是地震發生的驗證器。


震長


地震是地球上最嚴重的自然災害,很容易造成嚴重經濟損失和人員傷亡,而且發生頻率非常頻繁,昨天晚上印尼龍目島剛發生7.0級地震,已造成80多人遇難,不小於這樣級別的地震每年會發生十多次,有感地震則達到一千多次,可監測地震則會發生500多萬次,即每天都會有1萬多次。

張衡是我國東漢時期著名的科學家,而東漢時期又是我國科技大發展的高潮時代,張衡的科技上的成就十分讓人欽佩,他在天文、機械技術以及地震學的發展上都作出了重要貢獻,月球的背面就有以他的名字命名的環形山,太陽系第1802號小行星也被叫做“張衡星”,我們從小學課本上就知道了張衡是位偉大的科學家,附帶的還看到了張衡製造的地動儀,據說是一臺可以監測地震的科學設備,但是因為那是一張假想復原圖,後來那張圖被從教材課本上拿掉了。



那麼張衡的地動儀到底是一個什麼樣的東西呢?其實史書中有關候風地動儀的記載只在一些史書中有極少的記載,如《後漢書·張衡列傳》中有196字,其中描述地動儀內部結構的內容則只有“中有都柱,傍行八道,施關發機”這十二個字。單憑這12個字要想將張衡的地動儀復原簡直是不可能的,而且我們也無法從中瞭解地動儀的全部設計原理。


那麼張衡的地動儀能預測地震嗎?史書上關於張衡地動儀的監測地震的記載說某日地動儀西北角的一個銅珠掉落到了下面的蛤蟆嘴裡,但是其所在的地方根本沒有發生地震,只是在幾天之後,一千多公里外的隴西地區有飛馬來報那裡發生了地震,人們才知道張衡的地動儀設計是科學有效的。

但即便如此,它也只僅限於監測地震而已,並沒有預報地震的功能。關於地動儀所能達到的效果,我們不妨看這樣一件事:2008年汶川地震的時候,有不少人傳說用喝完的礦泉水瓶子倒過來放在櫃子高處有監測地震的作用,這種說法也並非沒有科學道理,因為當輕微的地震波傳來的時候,人不能感受到震動,但是倒立的礦泉水瓶子則很可能失去平衡,從而從櫃子上掉下來,這個簡單的做法其實和張衡的地動儀有著類似的道理,只是張衡的地動裡利用了一些機械原理,可以判斷震波是從哪個方向發出的。但是以這種方法設計的地動儀很可能會經常錯報消息,因為只要附近的地面震動都有可能引起它的反應。




預測地震是至今都沒有攻克的科學和技術難題,因為它要考量的方面太多,這也並不是人類如今的技術還不夠先進,而是因為地震發生種種條件的不確定性太多,雖然科學家通過一些數據認為某地很可能會發生地震,但是其發生的時間卻難以判斷,其既有可能在一天之內發生,也有可能幾十年中都不會發生。今天人類的科技水平是2000年前所比不了,如今世界上不少大國都投入巨資進行地震監測和預防的建設,猶未能解決地震預報的難題,何況是2000年前的古人制造的一個青銅設備呢?



科普大世界


據史料記載:漢順帝陽嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地動儀的一個龍機突然發動,吐出了銅球,掉進了那個蟾蜍的嘴裡。

當時在京城(洛陽)的人們卻絲毫沒有感覺到地震的跡象,於是有人開始議論紛紛,責怪地動儀不靈驗。

沒過幾天,隴西(今甘肅省天水地區)有人飛馬來報,證實那裡前幾天 確實發生了地震,於是人們開始對張衡的高超技術極為信服。隴西距洛陽有一千多里,地動儀標示無誤,說明它的測震靈敏度是比較高的。

真相:

國家博物館現陳列的地動儀只是個復原模型沒有任何的預測能力。而張衡發明的地動儀已經在1700多年前神秘消失,它的模樣和工作原理成為千古謎團。

本著科學的精神來推斷,沒有一定量的樣本基數而得出的實驗結果,根本不能作為定論,所以,即使史料上記載的是真的,也有可能只是一次巧合。

同時說明一下,這東西只能作為地震“監測”,而不是大家以前所想的“預報”。在地震發生以後,地震波傳播到地動儀所在的位置,由於內部擺的慣性作用從而使得珠子掉下來。

若說張大人在撒謊,沒理由!張衡學術和文采全能,而且都是執牛耳的泰斗般的存在,官也不小,做東西失敗了就失敗了,損失得起這點以“奇淫技巧”報國而損的面子,並且他不說他在造別人也不定能知道。 撒謊才更失他的顏面吧?

所以要麼是他真失敗了,但是後人要他成功。

要麼是他成功了,但是沒有完整的設計圖確實就不敢肯定它是不是我們現在所能想到的那回事。


大唐雷音寺


說“不能”,是閉著眼睛罵祖宗;說“能”是瞪著眼睛吹牛。還是睜一隻眼閉一隻眼最好。


一、先睜著眼睛說兩句

今天的中外科技已經比一千多年前的土方法先進的多,也沒有能做到預測地震,這是科技領域至今未能攻克的難題。在預報領域目前做的最好的是“天氣預報”,太空有衛星,大氣層有氣球,地面有觀測站,最後報給您的也只是個大概。地震哪能只憑一根埋在地下的棍子就預測了。

再從材料上說,候風地動儀的監測主要是一根插向地心的長針,在今天都很難生產出理論上又細又直的金屬桿,也無法埋進地下足夠深度。張衡那個時代金屬工業不發達,靠竹竿子是無法實現的。何況任何材料只要是有長度都會有韌性產生彎曲,像地動儀所要求的長度,即使使用現代的材料,也會由於長度過長變成像麵條一樣,地下的震動被傳導材料減弱,根本傳不到地面。

如果上述難題都能克服,候風地動儀一定是一個靈敏極高的儀器,周圍的震動一定會影響它,鄰居家的裝修,貓從旁邊跑過都會產生相應的震動,誤差難以避免。


二、再閉著眼睛說兩句

科技與科幻有一定的聯繫,往往是科幻在先,然後引導科學家們攻克科技難關。張衡在一千多年前就提出了一種科幻思想,這一思想已經引領了世界科技,拿到了世界第一,是我們的自豪,何必與實物較真呢?

自古地震被認為天降災難,是因為國君不仁,是改朝換代的象徵。如果張衡的地動儀果真有效,統治者應該相當重視,這比《燒餅歌》《推背圖》更有實用價值,但後來的歷史並沒有跟蹤記載。說明記述這件事的所謂史書當時就是一部文學作品。


三、睜一隻眼閉一隻眼

東城區非物質遺產博物館裡就有一件張衡的候風地動儀的景泰藍工藝品。雖然不是按照一千多年前的科學儀器復原,但卻是一件精美的工藝品,也是一件科普教具。每個人都會在它面前駐足感嘆,給無數人帶來想象的空間。我們睜著眼睛是為了發現藝術之美,閉著眼睛能打開想象空間,歷史難言真相,不必跟古人較勁。


於鴻雁老於


可以斬釘截鐵地說,不能。不但不能“預測”,甚至連“監測”地震都被人懷疑。

目前我們對張衡的“候風地動儀”的瞭解,都來自《後漢書·張衡傳》這段話:

陽嘉元年,復造候風地動儀。以精銅鑄成,員徑八尺,合蓋隆起,形似酒尊,飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱,傍行八道,施關發機。外有八龍,首銜銅丸,下有蟾蜍,張口承之。其牙機巧制,皆隱在尊中,覆蓋周密無際。如有地動,尊則振龍機發吐丸,而蟾蜍銜之。振聲激揚,伺者因此覺知。雖一龍發機,而七首不動,尋其方面,乃知震之所在。驗之以事,合契若神。自書典所記,未之有也。嘗一龍機發而地不覺動,京師學者鹹怪其無徵,後數日驛至,果地震隴西,於是皆服其妙。自此以後,乃令史官記地動所從方起。

這段話看不下去沒關係,先放一下,接著往下看。

張衡造的地動儀,上面這段說得還算比較清楚,但主要著眼於外觀和效果。實物沒有傳下來,所以古人就懷疑其存在了。

阮元

比如宋末元初周密《齊東野語》、清人何琇《樵香小記》、阮元《續疇人傳》序、李澄宇《讀後漢書蠡述·書張衡傳》等,都提出過疑議。

從文獻角度將,最早記載此事的,是司馬彪的《續漢書》,之後被袁宏的《後漢紀》所沿襲,而今天所能看到的《後漢書》的說法,基本也是來源於此。

不過,范曄的《後漢書》中的《順帝紀》說,陽嘉元年“史官始作候風地動銅儀”,但《張衡傳》寫作“復造候風地動儀”,又說“嘗一龍機發而地不覺動,京師學者鹹怪其無徵,後數日驛至,果地震隴西,於是皆服其妙”,但《續漢書》、《後漢紀》都沒有說——這意味著關於“候風地動儀”的靈驗的記載,十有八九是《後漢書》作者是自己加上去的。

所以,《後漢書集解》引沈欽韓的說法,認為《本紀》記載陽嘉二年京師地震的事情,然而張衡於元年造地動儀,但而三四年內,只有京師地震,而沒有隴西地震的事情,說明《後漢書》的記載的確是欺騙不明真相的群眾的。

況且《續漢書·五行志》記載了陽嘉二年、四年、永和二年、四年京師都地震的事情,只有永和三年“京都、金城、隴西地震裂”,而張衡在永和四年已經去世了。所以,三郡同時地震,但地動儀只監測出了一次(“一龍發機,而七首不動,尋其方面,乃知震之所在”),也是讓人們難以信服其效用的證據。

至於你看到的那幅圖,其實是王振鐸看了《後漢書》的記載,於1959年做的復原圖(事實上,他還復原了指南車、記裡鼓車、水運儀象臺等百餘種古代科技模型,厲害吧),並陳列在中國歷史博物館內——原來收入教材中,據說現在已經刪除了,說明編教材的人還是比較嚴謹的。

王振鐸

當然,海外的地震學界對張衡的這個地動儀也比較重視,如日本的服部一三,英國地震學家米爾恩(J.Milne)和日本地震學家萩原尊禮等,都曾對它先後進行過研究。

不管文獻實例,還是復原研究,目前都沒能證明它能夠預測地震——而《後漢書》中的記載,也不是說它能預測,而僅僅是監測(當然其監測的實效,也是被懷疑的)。

參考文獻:

曹金華《後漢書稽疑》,中華書局,2014


八磚學士


額,這個問題要我怎麼說呢,首先我對古人的智慧是飽含敬畏的,他們有很多傑出的發明造福了全人類,但就以我們現代對於地震的研究來看,張衡的地震儀能夠預測地震的可能性不大。

首先地震是一種很頻繁的地質活動,它產生源頭應該是地球板塊和板塊之間的運動,那麼在過去的100當中,地球大概發生了幾十萬次以上的地震,只不過有的能感覺到,有的感覺不到罷了。

然後張衡的地動儀出現在東漢時期,大概是在公元132年,地動儀這個東西從被髮明出來開始,就受到了人們的長期關注,人們關心這個東西是否真的能夠預測地震。

那麼當時的結果我們是不知道的,雖然史料上曾經有一些預測成功的記載,但我們無法拿來驗證,因為原版的那個地動儀早已經沒了,可能毀於歷史,也可能消失在戰火當中,總之是不見了。

當然,有同學肯定會問,那今天我們看到的這個地動儀是怎麼來的呢,答案是按照遺留的文字仿造的,其實歷史上關於地動儀的記錄並不詳細,只有大概196個字,後來的人就是按照這196個字進行仿造的。

由於只有文字,沒有圖畫,所以現代人仿製的可能就存在問題,不一定就和當年的那個一模一樣,而且就算是一模一樣,能不能預測地震還待考證。

那麼我從現代科學的角度來看,地動儀可能真的無法預測地震,第一個理由是地動儀的工作方式,應該屬於一種機械原理,當地震發生的時候,地震產生的能量觸發到了地動儀內部的某個零件,然後地動儀就會做出對應的反應。

但老實說這個方法應該不行,地動儀據說是銅製結構,說白了就是金屬,而金屬從某種程度上來說,對於能量的傳導並不敏感,所以地動儀被觸發的可能性不大。

另外還有一個原因,按理來說我們現代的科學技術遠比古代發達,我們現在尚不能製造出預測地震的儀器,古人想必就更不可能了,除非說張衡的地動儀來自於未來,不然我想不出更好的解釋了.........


科學薛定諤的貓


可以肯定的說,張衡地動儀不能預測地震,張衡地動儀只能記錄並給出地震發生的方位。

網絡配圖

如圖所示:地動儀內部有一個都柱以及其他機關,地震從那個方向來臨以後,那個方向的龍就會把珠子吐到蟾蜍嘴裡,從而觀測人員只要檢查那個蟾蜍的嘴裡有珠子,就知道那個方位發生地震了。

而現代的地震預測,必須在震前給出準確的地震的時間、地點及震級。因此即使到了現在,地震預測也不是主要靠地震儀器,地震儀器主要是可以在震後給出地震發生的時間、地點、震級,或者在震前給出的重力、形變、地磁、地電、地震地下流體的變化狀況。

網絡配圖

而想要地震預測,必須通過分析以上地震、重力、形變、地磁、地電、地震地下流體的短期及長期變化狀況,並結合地震地質,並總結歷史地震規律。

網絡配圖
但是,由於地球的不可入性,直到目前為止,人類能深入到地球內部的距離也不超過14千米,這與地球的平均半徑6371千米相比,相當於人類研究的地球如果是一個雞蛋的話,人類連雞蛋殼都沒有打破,所以現有的所有關於地震、重力、形變、地磁、地電、地震地下流體的短期及長期變化狀況的觀測遠不能反映地球內部真實的狀況。同時由於地震相比氣象事件還是一個小概率事件,因此人類目前總結的關於地震的案例還太少,因而還無法利用地震統計學來預測地震。最後,由於上述地球的不可入性、地震事件的小概率性,人類到目前為止對地震的前兆的瞭解還不多,尤其是還沒有掌握確定的地震前兆。因此不要說張衡地動儀發明的古代,就是現在,地震預測仍然是一個世界難題。

總之,張衡地動儀只是一個記錄地震方位的驗震儀,並不能進行地震預測。


地震博士


張衡地動儀是屬於震後監測,不能預測地震。但是,在當時的科學條件和對地震的認知水平下,地動儀的出現還是為地震研究做出了突出的貢獻。

我國對地震的監測實驗歷史悠久,可追溯到東漢時期,張衡發明的地動儀。據《後漢書・五行志》記載,自和帝永元四年(92)到安帝延光四年(125)的30多年間,共發生了26次大的地震。地震區域有時大到幾十個郡,引起地裂山崩、房陸倒塌、江河氾濫,造成了巨大的損失。

為了掌握全國地震動態,張衡經過長年研究,終於在陽嘉元年(132)發明了世界上第一架地震儀一一侯風地動儀。據據《後漢書・張衡傳》記載,候風地雲動義“以將銅鑄成,園徑/八尺”上有隆起的圓蓋,儀器的外表刻有篆文以及山、色、、獸等圖形儀器的內部中央有一根銅質“都柱”,柱旁有8條通道,稱為“八道”,還有巧妙的機關。樽體外部週週有8個龍頭,按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北8個方向佈列。龍頭和內部通道中的發動機關相連,每個龍頭嘴裡都銜有一個銅球。對著龍頭,8個蟾蜍蹲在地上,個個昂頭張嘴,準備承接銅球。當某個地方發生地震時,樽體隨之運動,觸動機關,使發生地

震方向的龍頭張開嘴,吐出銅球,落到銅蟾蜍的嘴裡,發生很大的聲響,以此判斷地震發生的方向。當日時利用這架儀器成功地測報了西部地區發生的一次地震,引起了廣泛關注。這比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早1000多年。

地動儀是利用物體慣性製成的儀器。張衡通過巧妙的設計,使地震時儀體與都柱之間產生相對運動,利用這一運動觸發儀內機關,從而將地震報出。張衡發明的地動儀是人類歷史上的首創,開創了地震不科學的新紀元,他是人類從事地震科學研究的先驅和世界公認的地震學鼻祖。


草原獨狼


很高興回答你的問題。

根據史料記載:漢順帝陽嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地動儀的一個龍機突然發動,吐出了銅球,掉進了對應的那個蟾蜍的嘴裡。當時在京城(洛陽)的人們卻絲毫沒有感覺到地震的跡象,於是有人開始議論紛紛,責怪地動儀不靈驗。沒過幾天,隴西(今甘肅省天水)有人飛馬來報,證實了那裡前幾天確確實實發生了地震,於是人們開始對張衡的高超技術極為信服。隴西距洛陽有一千多里,地動儀標示無誤。

它是否真的這麼神呢?我們無從得知。因為1700多年前,地動儀就神秘消失了。目前我們在國家博物館裡看到的,只是個復原模型。

可惜的是,幾乎是高還原度復原的地動儀,沒有任何的預報地震的能力。

從科學的理論上來推測,其實地動儀一定是沒有預測地震的能力的。它其實就是把地震波帶來的振動放大的原理。即使有成功率,那也是把已經、正在發生的地震,給傳達出來。至於預測能力,無疑是天方夜譚。

即使有這樣的理論支撐,但是地動儀的復原模型還是沒有做到傳達、轉播地震情況的能力。

是歷史上的古人,製造能力更強大?
還是史官誇大其詞了?
或者本身就是一些巧合呢?

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