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起源

張衡所處的(de)東漢時(shi)代，地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)比較頻(pin)繁。據《后漢書·五行志》記載，自和帝永元(yuan)四(si)年(nian)（公元(yuan)92年(nian)）到安帝延光(guang)四(si)年(nian)（公元(yuan)125年(nian)）的(de)三十(shi)多(duo)年(nian)間，共發生了(le)(le)(le)(le)二十(shi)六次大(da)的(de)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)。地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)區有(you)時(shi)大(da)到幾十(shi)個郡，引(yin)起(qi)地(di)(di)裂(lie)山崩(beng)、房屋倒塌、江河泛濫，造成了(le)(le)(le)(le)巨大(da)的(de)損失(shi)。張衡對(dui)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)有(you)不少親身體驗。為了(le)(le)(le)(le)掌握(wo)全(quan)國地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)動態，他(ta)經過長年(nian)研究，終于在陽嘉(jia)元(yuan)年(nian)（公元(yuan)132年(nian)）發明了(le)(le)(le)(le)候風地(di)(di)動儀──世界上(shang)第一(yi)(yi)架(jia)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)儀。當時(shi)利(li)用這(zhe)架(jia)儀器成功地(di)(di)測報了(le)(le)(le)(le)西(xi)部地(di)(di)區發生的(de)一(yi)(yi)次地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)，引(yin)起(qi)全(quan)國的(de)重視。這(zhe)比起(qi)西(xi)方國家用儀器記錄(lu)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)的(de)歷史早(zao)一(yi)(yi)千七百多(duo)年(nian)。

但(dan)由于歷(li)史(shi)久遠(yuan)張(zhang)衡(heng)地動(dong)儀已經失傳(chuan)，沒有留(liu)下(xia)實物與(yu)圖樣(yang)只留(liu)下(xia)一些簡略的文字記載。

歷史記載

現代(dai)以來(lai)中外很多人為復原張衡地(di)動議(yi)做了很多努力，在(zai)歷史文獻中新發(fa)掘出了一(yi)些關于(yu)張衡和(he)他(ta)的地(di)動儀的文字記載。

張衡地動(dong)儀的史書記載：

【南(nan)朝】范曄(398年(nian)-445年(nian)) ,根據前人撰(zhuan)述的幾十種有關后(hou)漢(han)的歷(li)史著作，編寫成《后(hou)漢(han)書》。 其中《后(hou)漢(han)書·張衡(heng)列傳》記(ji)載候風地動儀(yi)共196字：

“陽嘉元(yuan)年(nian)，復(fu)造候風地動(dong)儀。以(yi)精(jing)銅(tong)鑄成，員徑八尺，合(he)蓋(gai)隆起，形似酒尊(zun)，飾以(yi)篆文山龜鳥獸之(zhi)(zhi)(zhi)形都柱(zhu)，傍行八道(dao)，施關發(fa)(fa)機(ji)(ji)。外有(you)八龍(long)，首(shou)銜(xian)銅(tong)丸，下有(you)蟾蜍(chu)，張口承之(zhi)(zhi)(zhi)。其牙機(ji)(ji)巧制，皆隱在尊(zun)中，覆(fu)蓋(gai)周密無(wu)際。如有(you)地動(dong)，尊(zun)則振龍(long)機(ji)(ji)發(fa)(fa)吐(tu)丸，而蟾蜍(chu)銜(xian)之(zhi)(zhi)(zhi)。振聲激揚，伺者因(yin)此(ci)覺(jue)知。雖一(yi)龍(long)發(fa)(fa)機(ji)(ji)，而七首(shou)不(bu)動(dong)，尋其方面(mian)，乃知震(zhen)(zhen)之(zhi)(zhi)(zhi)所在。驗之(zhi)(zhi)(zhi)以(yi)事，合(he)契若神(shen)。自書典所記，未之(zhi)(zhi)(zhi)有(you)也。嘗一(yi)龍(long)機(ji)(ji)發(fa)(fa)而地不(bu)覺(jue)動(dong)，京師學者咸怪其無(wu)征，后數日驛(yi)至，果地震(zhen)(zhen)隴西(xi)，于是(shi)皆服其妙。自此(ci)以(yi)后，乃令史官記地動(dong)所從方起。”

【晉】袁宏(hong)（328年(nian)-376年(nian)）的《后(hou)漢紀(ji)·順帝紀(ji)》記載候風(feng)地(di)動(dong)(dong)儀：“衡作(zuo)地(di)動(dong)(dong)儀，以銅為器，圓徑八(ba)尺(chi)，形似酒樽，合蓋充(chong)隆，飾(shi)以山龜鳥獸。樽中有(you)(you)都柱，傍(bang)行八(ba)道，施關發(fa)機(ji)；外有(you)(you)八(ba)方(fang)兆龍，首(shou)銜銅丸，蟾蜍承之(zhi)。其(qi)牙機(ji)巧制，皆隱(yin)樽中，張訖，覆之(zhi)以蓋，周密無(wu)際(ji)，若(ruo)一體焉。地(di)動(dong)(dong)搖樽，所(suo)從來龍機(ji)發(fa)則(ze)吐丸，蟾蜍張口(kou)受(shou)之(zhi)。丸聲震揚，伺音(yin)覺知，即有(you)(you)龍機(ji)，其(qi)余(yu)七首(shou)不發(fa)，則(ze)知地(di)震所(suo)起從來也(ye)。合契若(ruo)神，自此之(zhi)后(hou)，地(di)動(dong)(dong)史官注(zhu)記，記所(suo)從方(fang)起。來觀之(zhi)者，莫(mo)不服其(qi)奇。”

【西晉(jin)】司馬(ma)彪(biao)（XX--306年）《續漢書》記載候風地(di)(di)動儀：“張(zhang)(zhang)衡性精(jing)(jing)微，有(you)巧藝。作地(di)(di)動儀，以精(jing)(jing)銅鑄其(qi)器，圓徑八尺(chi)，形似傾樽；其(qi)蓋穹隆，飾以篆(zhuan)文；外(wai)有(you)八龍(long)，首銜銅丸，下有(you)蟾蜍(chu)(chu)承之。其(qi)牙發(fa)機(ji)(ji)，皆隱在樽中(zhong)，周密(mi)無際(ji)，如(ru)一體焉。地(di)(di)動機(ji)(ji)發(fa)，龍(long)即吐(tu)丸，蟾蜍(chu)(chu)張(zhang)(zhang)口受丸，聲乃振揚。司者覺(jue)知(zhi)，即省(sheng)龍(long)機(ji)(ji)，其(qi)馀七首不發(fa)，則知(zhi)地(di)(di)震所從起(qi)來也。合契若神(shen)，觀之莫不服(fu)其(qi)奇(qi)麗。自(zi)(zi)古所來，未嘗有(you)也。”（取自(zi)(zi)【北宋】李昉《太平御覽·工(gong)藝部》）

對(dui)于三個(ge)記載候風(feng)地動儀(yi)的(de)史書，《后漢(han)紀(ji)》比《后漢(han)書》早約69年，《續漢(han)書》比《后漢(han)書》早約139年，從記載的(de)原始(shi)性看，《續漢(han)書》優于《后漢(han)紀(ji)》，《后漢(han)紀(ji)》又(you)優于《后漢(han)書》。

地震記錄

地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)無(wu)法記錄(lu)(lu)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)時(shi)刻，更(geng)無(wu)法記錄(lu)(lu)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)級。因(yin)(yin)此(ci)(ci)，從(cong)現代(dai)地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)度(du)(du)來看(kan)，候(hou)(hou)(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)并不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)(neng)記錄(lu)(lu)地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，不(bu)(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。一(yi)(yi)些(xie)(xie)科技史著(zhu)(zhu)(zhu)作聲(sheng)稱，張衡(heng)在公(gong)元132年制造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“候(hou)(hou)(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)”能(neng)(neng)夠準(zhun)確記錄(lu)(lu)地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，比(bi)(bi)西方(fang)第一(yi)(yi)臺(tai)地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(由意(yi)大利(li)人路(lu)吉·帕米里(li)制造于1856年)早了(le)(le)(le)1700多(duo)年。也有(you)些(xie)(xie)材(cai)料(liao)說，候(hou)(hou)(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)可(ke)(ke)以(yi)“預(yu)測(ce)地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)”。不(bu)(bu)(bu)(bu)過，史書(shu)中(zhong)有(you)關(guan)候(hou)(hou)(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)記載，僅(jin)見于《后(hou)漢書(shu)》。這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)段記載只(zhi)(zhi)有(you)區(qu)(qu)區(qu)(qu)196字，其中(zhong)描述(shu)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)內部(bu)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內容更(geng)只(zhi)(zhi)有(you)“中(zhong)有(you)都(dou)柱，傍行八道，施關(guan)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)機”這(zhe)(zhe)12個意(yi)義隱晦、眾說紛紜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)字。以(yi)后(hou)，北齊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)都(dou)芳和(he)隋朝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨孝(xiao)恭，也都(dou)制造過地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)，還(huan)留下了(le)(le)(le)相關(guan)著(zhu)(zhu)(zhu)作，可(ke)(ke)惜他們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)作都(dou)亡佚(yi)了(le)(le)(le)。顯然(ran)，僅(jin)根據《后(hou)漢書(shu)》中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)簡(jian)陋(lou)記載，要(yao)復(fu)原張衡(heng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)候(hou)(hou)(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)根本不(bu)(bu)(bu)(bu)可(ke)(ke)能(neng)(neng)。今天的(de)(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)制品，其實是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在史書(shu)那些(xie)(xie)“約束條件”之(zhi)下所(suo)作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新創造。盡管如此(ci)(ci)，《后(hou)漢書(shu)》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)記載，還(huan)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)向(xiang)(xiang)我們(men)提(ti)供(gong)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)些(xie)(xie)有(you)用信(xin)息(xi)。首先，候(hou)(hou)(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)絕不(bu)(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)預(yu)測(ce)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。它只(zhi)(zhi)有(you)在地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)之(zhi)后(hou)才(cai)起作用，只(zhi)(zhi)不(bu)(bu)(bu)(bu)過能(neng)(neng)比(bi)(bi)從(cong)驛卒更(geng)早地(di)(di)(di)(di)(di)通知京(jing)城的(de)(de)(de)(de)(de)(de)人士(shi)罷了(le)(le)(le)。這(zhe)(zhe)就(jiu)好比(bi)(bi)我們(men)看(kan)到(dao)(dao)閃(shan)電(dian)(dian)，就(jiu)知道接下來很可(ke)(ke)能(neng)(neng)會(hui)聽到(dao)(dao)雷聲(sheng)，但(dan)(dan)在閃(shan)電(dian)(dian)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)時(shi)，雷聲(sheng)也已經同時(shi)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)，只(zhi)(zhi)不(bu)(bu)(bu)(bu)過還(huan)沒有(you)傳(chuan)(chuan)(chuan)到(dao)(dao)我們(men)耳朵里(li)罷了(le)(le)(le)其次(ci)，根據地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播機理(li)，候(hou)(hou)(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)太可(ke)(ke)能(neng)(neng)做到(dao)(dao)“驗之(zhi)以(yi)事，合契若神”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。地(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)時(shi)，從(cong)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)源會(hui)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)出(chu)兩種(zhong)波(bo)(bo)(bo)(bo)：一(yi)(yi)種(zhong)叫P波(bo)(bo)(bo)(bo)，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)縱波(bo)(bo)(bo)(bo)，它引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)方(fang)向(xiang)(xiang)和(he)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前進(jin)方(fang)向(xiang)(xiang)一(yi)(yi)致(zhi)；一(yi)(yi)種(zhong)叫S波(bo)(bo)(bo)(bo)，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)，它引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)(dong)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