张衡地动仪复原养竹版终结篇.docx

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1、张衡地动仪复原养竹版终结篇农夫复原的地动仪养竹版，从开始到现在的终结版已经整整一年过去了。期间虽说有过几次改动，但是总的思路和功能没有实质性的变化。只是努力朝着符合古人描述的方向去做，最终成为更加符合或接近原作品的复原之作。张衡的候风地动仪作为可以感知地震的精密仪器存在过是毋庸置疑的。由于原器和制作资料的灭失，现在的人们要想复原一个一摸一样的几近不可能。即使根据已有的记载去做，凭心而论，也是十分艰难的。现存的公认的资料是《后汉书·张衡传》中关于地动仪的描写。其它的记述都没有超出这部分内容的。《后汉书·张衡传》中关于地动仪的描写共有196个字。现在人们的复原都是依据这里面的描写去开发自

2、己的潜力，力图恢复出当初的地动仪的大概的样子。这196个字的记述有些是可以变通的。例如那个精铜铸成的精铜。现今的人们会用到今天更常使用的材料去实现。估计就是张衡再世也不会拒绝使用更新更好用的材料的。要不是强调复古，完全不必理会这些对于记述上的改变。有一些虽然记述得看似详尽，要想得知其真更是不可能。例如那个“篆文山龟鸟兽”，你很难再现出当时器件上的情形究竟是哪些山龟鸟兽，它们有几个？都在什么位置？以及写了哪些篆文等等。但是，这些对于地动仪的性能和功能都不会构成重大的影响。真正的关键的记述是决定复原地动仪的成败的关键。好在这196个字中的记述认真详实的记录下地动仪的所有的关键部分。首先，

3、地动仪是分为内外两部分的，外部的构造是为指示所发生的地震的方位而设立的。这部分的功能构件是“外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之”。那么龙究竟在何处为好呢？就是龙应该安排在什么位置上？如果把龙安排在尊桶上，不是不合理。安排了，那些山龟鸟兽就要画在各龙的缝隙中。篆文也不好安排。要是在龙之间画些祥云之类的还好，要是像塞夹缝似的，胡乱画些山龟鸟兽，这可能吗？这不符合中国人的审美观点。由此出发，这次农夫把整个尊桶的表面腾出来给山龟鸟兽，让八龙到尊盖上，不仅提高了龙的位置，也提高了龙的地位。此外尊盖上再不画其它的纹饰。龙的下方是一个完整的张衡要表现的画卷。这样的设计显得工整规矩。地动仪的内部

4、是感知地震和发机驱动指示的各个装置。在这里196共用了如下的记述。“中有都柱，傍行八道，其牙机巧制，皆隐在尊中。”总共只有十八个字。字数之少让人感到迷茫。是记述有遗漏还是省略？或者干脆就是全部的内在部件？冯锐在研究后，认为这部分内容很可能是张衡本人的描述。我也比较倾向这种看法。字虽少，有些东西是可以分析推得的。有些是隐含在后文的。发动八个方向的机关这个首脑在它们的中间是再合适不过了。所以中有都柱是感震发机的部件是合理的判断。目前的研究表明，这钟部件的可能范围是非常窄的。要能灵敏的感知地震，有又要能自行恢复只有吊摆可以胜任。养竹版就是采用的这种办法。所不同的是这是一个经过特殊设计的摆。

5、农夫称之为限幅尾椎摆。用一个圆柱面的立柱承之。上端是一个可以调整摆长的辘轳装置，调整后由锁定装置锁定。摆的尾椎深入到底座的上平面之下，为了和牙机的感受部分结合故而设计了八道。牙机巧制设计成两个比例环节。一个是倒T字型的牙机立杆。其上端是一牙机。其下的横档部分谓之关横杆。置于道中。牙机的另一半是牙机平杆。这是一端起于龙下颚的杠杆，支点的另一侧是刃口状的牙机，其置于两根平行的巧制钩杆的中央。总体上看这部分构件主要有三件。一是都柱内的吊摆。二是牙机立杆，三是牙机平杆。再无多余之物。说完了构件部分，再说说功能部分。196在此描述为：“施关发机。一龙发机，七首不动。”发机好理解，就是去发动外龙

6、吐丸。谁去发机呢？显然是中有都柱去发机。怎么才能发机呢？古人告诉我们是施关发机，就是先要搞好发机的部分，使之达到要求，就是所谓的施关。养竹版在这里的设计是在摆的尾椎附近设置八个关端，把尾椎围在当中。八个关端的长宽厚薄位置以及端面的倾斜程度都要得当。关端的伸出量至关紧要，一致性也格外重要。这些都有专门的计算文章，就不在这里细说了。这么做的好处是尽量利用摆长的优势，以及由于较细的柱体对施关有利，同时在调整尾椎位置时可以调整发机的灵敏度。整体装配得当时，可以获得最大的灵敏度和最好的可靠性。“一龙发机，七首不动”是说地动仪对地震的指示是确定的，不是含混的。一处地震当然不能指示出两处来，这不合

7、理。要是两处以上同时地震，这可不是本仪器的指示范围。就是地动仪当初设计时不是为了同时几处地震一起报告的。这很简单，就是现实中没有这种地震密集的情况发生，因此不必考虑。但是还有一种情况需要说明，这就是在地动仪的两龙指示范围的边界上发震时如何处理的问题。这个情形是可能发生的。与其它办法不同，养竹版采用科学合理的办法处理它。农夫称之为“两龙并发，震发并中。”意思就是说，如果相邻的两条龙同时发动，那不是两个地方同时发震，而是在这两个区域的边界线上发生了地震。如果不