地動儀是中國東漢科學家張衡創造的一傳世杰作。大家知道對于地動儀了解嗎?知道是誰發明的嗎?知道當中的發明歷史嗎?下面跟隨學習啦小編一起來看看吧。

　　地動儀的發明者以及發明歷史

　　候風地動儀是漢代科學家張衡的又一傳世杰作。

　　在張衡所處的東漢時代，地震比較頻繁。據《后漢書·五行志》記載，自和帝永元四年(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年間，共發生了二十六次大的地震。地震區有時大到幾十個郡，引起地裂山崩、江河泛濫、房屋倒塌，造成了巨大的損失。張衡對地震有不少親身體驗。為了掌握全國地震動態，他經過長年研究，終于在陽嘉元年(公元132年)發明了候風地動儀──世界上第一架地震儀。

　　地動儀的原理及結構模型

　　據學者們考證，張衡在當時已經利用了力學上的慣性原理，“都柱”實際上起到的正是慣性擺的作用。同時張衡對地震波的傳播和方向性也一定有所了解，這些成就在當時來說是十分了不起的，而歐洲直到1880年，才制成與此類似的儀器，比起張衡的發明足足晚了一千七百多年。

　　關于地動儀的結構，目前流行的有兩個版本：王振鐸模型(1951年)，即“都柱”是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在“都柱”周圍。這一種模型最近已被基本否定。另一種模型由地震局馮銳(2005年)提出，即“都柱”是懸垂擺，擺下方有一個小球，球位于“米”字形滑道交匯處(即《后漢書·張衡傳》中所說的“關”)，地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發控制龍口的機關，使龍口張開。另外，馮銳模型還把蛤蟆由面向樽體改為背向樽體并充當儀器的腳(見上圖)。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。

　　地動儀的外形機關

　　據《后漢書·張衡傳》記載，候風地動儀“以精銅鑄成，圓徑八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圓蓋，儀器的外表刻有篆文以及山、龜、鳥、獸等圖形。儀器的內部中央有一根銅質“都柱”，柱旁有八條通道，稱為“八道，還有巧妙的機、關。樽體外部周圍有八個龍頭，按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列。龍頭和內部通道中的發動機關相連，每個龍頭嘴里都銜有一個銅球。對著龍頭，八個蟾蜍蹲在地上，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，落到銅蟾蜍的嘴里，發生很大的聲響。于是人們就可以知道地震發生的方向。

　　地動儀的復原新聞

　　1700多年前，地動儀神秘消失，它的模樣和工作原理成為千古謎團。

　　2004年8月，河南博物院與中國地震臺網中心組成課題組，聯合研究張衡地動儀新的復原模型。

　　目前，這項課題取得重大進展，課題組用“懸垂擺原理”取代了傳統的“直立桿原理”。

　　2005年4月16日，這一科研成果得到了來自中國科學院、國家博物館、中國地震局等單位的地震學和考古學專家的肯定。專家們認為：這臺復原地動儀首次把概念模型還原成了科學儀器，使之真正有了驗震功能。

　　驗收

　　地動儀復原模型把概念模型復原成了科學儀器

　　4月16日上午，河南博物院《天地經緯》專題陳列廳，由地震學、考古學、機械工程學等相關學科的專家組成的驗收委員會，開始對用挑剔的眼光注視著地動儀復原模型(1/3小樣)。

　　當日下午，驗收組的7位專家經過激烈討論，最終認為：新模型首次把概念模型復原成了具有驗震功能的科學儀器，邁出了復原研究的歷史性一步。這個驗收意見意味著，新復原的地動儀通過了階段性成果驗收，后續工作只需對某些技術細節做進一步優化，對外觀做出最終確定。

　　河南博物院副院長田凱對此感觸頗深：“我們不僅在復原一件儀器，也在找尋1000多年前那位偉大科學家‘求實疾虛’的科學精神……”

　　心愿

　　一定要讓地動儀模型“動”起來

　　1998年，河南博物院新館建設過程中，田凱負責主持《河南古代文化之光》陳列。布置漢代展廳需要展示張衡的地動儀，當時最權威的模型陳列在原中國歷史博物館里，它是王振鐸先生于1951年設計的，這臺卵狀體上含有8條飛龍的模型，已成為地動儀的“標準形象”。

　　河南博物院請蘇州天文儀器研究所按王振鐸的模型重新復制了一個木制模型，并提出“能否讓地動儀動起來”，得到的回答是：不可能，即使是中國歷史博物館里陳列的那臺也不能檢測地震。但對方可以在模型下面人為地安上一個裝置，讓它動起來。

　　“我們展出的是科學儀器不是玩具，這樣做是對觀眾的欺騙。所以當時只能造一個不能動的模型，但這個情結在我心里一直存留了好多年。”田凱說。

　　6年后，了解到國家地震局和國家博物館的研究人員正在做復原工作。2004年8月，河南博物院與中國地震臺網中心簽訂了合作協議，組成了課題小組，共同復原張衡地動儀。

　　解謎

　　找到“垂懸擺原理”

　　該課題的負責人是中國地震臺網中心馮銳研究員。馮先生表示，1700多年前的地動儀究竟如何工作是首先須破譯的謎團，深入研究證實，地動儀應該是“懸垂擺原理”而不是王振鐸模型的“直立桿原理”。

　　幾十年來，國內外地震學界對王振鐸模型的否定意見一直沒有停。更有近現代西方學者認為張衡地動儀之所以失傳，是因為它沒有達到科學的要求，它不是個科學的東西。馮銳說：“看到這些嚴厲的批評以后，我們才感到問題的嚴重性。”

　　歷時1年多，課題組最終確認了地動儀的工作原理應該是“懸垂擺原理”，而不是“直立桿原理”。

　　評價

　　這是一次重大跨越

　　地動儀的歷史資料，最著名的是《后漢書·張衡傳》中的記載，只有196個字。早期的復原工作都是據此開展的。馮銳的課題組把資料的考證和利用擴大到《續漢書》、《后漢紀》等古代文獻，但相關文獻的總字數也不過231個。這些資料，使他們復原的史料根據更加充分。

　　在研制過程中，馮銳還采用了一些新技術、新方法，即利用洛陽地震臺接收到的現代隴西地震記錄，算出模擬的隴西歷史地震的波動效應，然后把數據輸入計算機，再控制特殊的振動臺完成洛陽地面震動過程的復現，用這種運動信號對振動臺上的復原模型進行檢驗和改進。

　　驗收組的專家們認為：新模型對4次實際地震事件已經實現了良好的驗震反應，邁出了從概念模型到科學儀器的關鍵性一步，研究工作突破了古代科學儀器復原的傳統模式，是一次重大的跨越。

　　驗收會結束后，中科院地質與地球物理所的滕吉文院士說：“地動儀是中華文明留給人類的寶貴文化遺產，各國科學家都在嘗試復原，如果我們不把這件事做好，那就是罪過。從原理上和制作過程上講，這臺復原模型符合史料記載，符合張衡的基本思想……這臺地動儀復原模型代表了現代人的認識，它在現階段是最好的。”
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