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起源

張(zhang)衡所處(chu)的東漢時(shi)代(dai)，地(di)震(zhen)(zhen)比(bi)較頻繁。據《后漢書(shu)·五行志》記載(zai)，自和帝永元四年(nian)(nian)(nian)（公(gong)元92年(nian)(nian)(nian)）到安帝延(yan)光四年(nian)(nian)(nian)（公(gong)元125年(nian)(nian)(nian)）的三十(shi)(shi)多年(nian)(nian)(nian)間(jian)，共發(fa)生了(le)二(er)十(shi)(shi)六次大的地(di)震(zhen)(zhen)。地(di)震(zhen)(zhen)區有時(shi)大到幾十(shi)(shi)個郡，引起地(di)裂山崩、房屋倒塌、江(jiang)河泛(fan)濫，造成了(le)巨(ju)大的損失(shi)。張(zhang)衡對地(di)震(zhen)(zhen)有不少親身(shen)體驗。為(wei)了(le)掌握全國(guo)地(di)震(zhen)(zhen)動態，他經(jing)過(guo)長年(nian)(nian)(nian)研究，終于在陽(yang)嘉元年(nian)(nian)(nian)（公(gong)元132年(nian)(nian)(nian)）發(fa)明了(le)候風地(di)動儀(yi)──世界上第(di)一(yi)架地(di)震(zhen)(zhen)儀(yi)。當時(shi)利(li)用這架儀(yi)器(qi)成功地(di)測報了(le)西(xi)部地(di)區發(fa)生的一(yi)次地(di)震(zhen)(zhen)，引起全國(guo)的重視。這比(bi)起西(xi)方國(guo)家(jia)用儀(yi)器(qi)記錄地(di)震(zhen)(zhen)的歷(li)史早一(yi)千七(qi)百多年(nian)(nian)(nian)。

但(dan)由于歷(li)史久(jiu)遠張衡地(di)動儀已經(jing)失(shi)傳(chuan)，沒有留(liu)下(xia)實物與圖樣只留(liu)下(xia)一些簡略的文字記載。

歷史記載

現(xian)代以來(lai)中(zhong)外很多人(ren)為復原張(zhang)衡(heng)地動議做了很多努(nu)力，在(zai)歷(li)史(shi)文獻中(zhong)新發掘出(chu)了一些(xie)關(guan)于張(zhang)衡(heng)和(he)他的地動儀的文字(zi)記載。

張衡地動儀的史書記載：

【南朝】范曄(398年-445年) ,根據前人撰述的(de)幾十(shi)種有關后漢的(de)歷史著作，編寫(xie)成《后漢書》。 其中《后漢書·張衡列(lie)傳(chuan)》記載候風(feng)地動儀共(gong)196字：

“陽嘉元年，復(fu)造候風(feng)地(di)(di)(di)動(dong)(dong)儀。以(yi)精銅鑄(zhu)成，員徑八(ba)尺，合蓋隆起，形似酒尊(zun)(zun)，飾以(yi)篆文(wen)山(shan)龜鳥獸之(zhi)(zhi)形都柱，傍(bang)行(xing)八(ba)道，施關發(fa)機(ji)。外有(you)八(ba)龍，首銜銅丸，下有(you)蟾蜍，張口承之(zhi)(zhi)。其牙機(ji)巧制(zhi)，皆(jie)隱在(zai)尊(zun)(zun)中，覆蓋周密無際。如(ru)有(you)地(di)(di)(di)動(dong)(dong)，尊(zun)(zun)則(ze)振龍機(ji)發(fa)吐丸，而蟾蜍銜之(zhi)(zhi)。振聲激(ji)揚，伺者因此覺(jue)知。雖一(yi)龍發(fa)機(ji)，而七(qi)首不(bu)動(dong)(dong)，尋其方面，乃知震(zhen)(zhen)之(zhi)(zhi)所(suo)在(zai)。驗之(zhi)(zhi)以(yi)事，合契若神。自(zi)書典所(suo)記(ji)，未之(zhi)(zhi)有(you)也。嘗一(yi)龍機(ji)發(fa)而地(di)(di)(di)不(bu)覺(jue)動(dong)(dong)，京師學者咸怪(guai)其無征，后(hou)數日驛至，果地(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)隴西，于是皆(jie)服(fu)其妙。自(zi)此以(yi)后(hou)，乃令史官記(ji)地(di)(di)(di)動(dong)(dong)所(suo)從方起。”

【晉】袁宏（328年-376年）的(de)《后漢紀(ji)·順帝紀(ji)》記載候風地(di)動儀：“衡作地(di)動儀，以(yi)銅為器，圓徑(jing)八(ba)尺(chi)，形(xing)似酒樽(zun)，合(he)蓋(gai)充隆(long)，飾以(yi)山龜鳥獸。樽(zun)中(zhong)有都(dou)柱，傍(bang)行八(ba)道，施關發(fa)機(ji)；外有八(ba)方(fang)兆龍(long)，首銜(xian)銅丸(wan)，蟾(chan)蜍承(cheng)之(zhi)。其(qi)牙機(ji)巧(qiao)制，皆(jie)隱樽(zun)中(zhong)，張訖，覆之(zhi)以(yi)蓋(gai)，周(zhou)密無際(ji)，若(ruo)一(yi)體焉。地(di)動搖樽(zun)，所從來龍(long)機(ji)發(fa)則(ze)吐丸(wan)，蟾(chan)蜍張口受(shou)之(zhi)。丸(wan)聲(sheng)震(zhen)揚，伺音覺知，即有龍(long)機(ji)，其(qi)余七首不發(fa)，則(ze)知地(di)震(zhen)所起從來也。合(he)契若(ruo)神，自此之(zhi)后，地(di)動史(shi)官注記，記所從方(fang)起。來觀之(zhi)者，莫不服其(qi)奇。”

【西晉】司馬(ma)彪（XX--306年）《續漢書》記載候風地(di)動儀(yi)：“張衡(heng)性精微，有巧藝。作地(di)動儀(yi)，以精銅鑄其(qi)(qi)器，圓(yuan)徑八尺，形似(si)傾樽；其(qi)(qi)蓋穹隆，飾以篆文；外(wai)有八龍，首銜銅丸(wan)，下有蟾(chan)蜍(chu)承之(zhi)。其(qi)(qi)牙發機，皆隱(yin)在樽中，周密無際(ji)，如一體焉。地(di)動機發，龍即吐丸(wan)，蟾(chan)蜍(chu)張口受丸(wan)，聲乃振(zhen)揚。司者覺知，即省龍機，其(qi)(qi)馀七首不發，則知地(di)震所從(cong)起來也(ye)。合契若神，觀之(zhi)莫不服(fu)其(qi)(qi)奇麗(li)。自(zi)古所來，未嘗有也(ye)。”（取自(zi)【北宋】李昉《太平御覽(lan)·工藝部》）

對(dui)于(yu)三個記(ji)載候風地動儀的(de)史書(shu)(shu)(shu)，《后漢(han)(han)紀》比《后漢(han)(han)書(shu)(shu)(shu)》早(zao)約(yue)69年，《續(xu)漢(han)(han)書(shu)(shu)(shu)》比《后漢(han)(han)書(shu)(shu)(shu)》早(zao)約(yue)139年，從記(ji)載的(de)原(yuan)始性看，《續(xu)漢(han)(han)書(shu)(shu)(shu)》優(you)于(yu)《后漢(han)(han)紀》，《后漢(han)(han)紀》又優(you)于(yu)《后漢(han)(han)書(shu)(shu)(shu)》。

地震記錄

地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)無(wu)法(fa)記(ji)(ji)錄(lu)(lu)(lu)發(fa)(fa)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)時(shi)刻，更(geng)無(wu)法(fa)記(ji)(ji)錄(lu)(lu)(lu)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)級(ji)。因此，從(cong)(cong)(cong)現(xian)代地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)角度(du)來(lai)(lai)看，候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)并不(bu)(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)記(ji)(ji)錄(lu)(lu)(lu)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，不(bu)(bu)是(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。一(yi)(yi)些科技史著作(zuo)聲稱，張衡在(zai)公元132年制造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)”能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)夠(gou)準確記(ji)(ji)錄(lu)(lu)(lu)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，比西方(fang)(fang)第(di)一(yi)(yi)臺地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(由(you)意(yi)大利人(ren)路吉·帕米里制造(zao)于1856年)早了(le)1700多年。也(ye)有(you)(you)(you)(you)些材料說(shuo)，候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)可(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)“預(yu)測(ce)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)”。不(bu)(bu)過(guo)，史書中(zhong)(zhong)有(you)(you)(you)(you)關(guan)候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)記(ji)(ji)載，僅(jin)見于《后(hou)(hou)漢(han)書》。這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)段記(ji)(ji)載只(zhi)有(you)(you)(you)(you)區(qu)區(qu)196字(zi)，其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)描述地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)內部結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內容更(geng)只(zhi)有(you)(you)(you)(you)“中(zhong)(zhong)有(you)(you)(you)(you)都柱，傍(bang)行(xing)八(ba)道，施關(guan)發(fa)(fa)機”這(zhe)(zhe)(zhe)12個意(yi)義隱晦、眾(zhong)說(shuo)紛紜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)字(zi)。以(yi)(yi)后(hou)(hou)，北齊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信都芳和(he)隋朝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨孝(xiao)恭，也(ye)都制造(zao)過(guo)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)，還(huan)留下了(le)相關(guan)著作(zuo)，可(ke)(ke)(ke)(ke)惜他們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)著作(zuo)都亡佚了(le)。顯然，僅(jin)根(gen)據《后(hou)(hou)漢(han)書》中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)簡陋(lou)記(ji)(ji)載，要復原張衡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)根(gen)本不(bu)(bu)可(ke)(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。今天的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)復制品，其(qi)(qi)實是(shi)在(zai)史書那些“約束條件(jian)”之(zhi)(zhi)(zhi)下所(suo)作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新創造(zao)。盡管如(ru)此，《后(hou)(hou)漢(han)書》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)記(ji)(ji)載，還(huan)是(shi)向(xiang)(xiang)我(wo)們(men)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)(yi)些有(you)(you)(you)(you)用(yong)信息。首先，候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)絕不(bu)(bu)是(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)預(yu)測(ce)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。它(ta)只(zhi)有(you)(you)(you)(you)在(zai)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)發(fa)(fa)生(sheng)之(zhi)(zhi)(zhi)后(hou)(hou)才起(qi)作(zuo)用(yong)，只(zhi)不(bu)(bu)過(guo)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比從(cong)(cong)(cong)驛卒更(geng)早地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)通知京城的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)士罷了(le)。這(zhe)(zhe)(zhe)就好比我(wo)們(men)看到(dao)(dao)閃電，就知道接(jie)下來(lai)(lai)很可(ke)(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)會聽到(dao)(dao)雷(lei)聲，但在(zai)閃電發(fa)(fa)生(sheng)時(shi)，雷(lei)聲也(ye)已經同時(shi)發(fa)(fa)生(sheng)，只(zhi)不(bu)(bu)過(guo)還(huan)沒有(you)(you)(you)(you)傳到(dao)(dao)我(wo)們(men)耳朵里罷了(le)其(qi)(qi)次(ci)，根(gen)據地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳播機理，候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)是(shi)不(bu)(bu)太可(ke)(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)做到(dao)(dao)“驗之(zhi)(zhi)(zhi)以(yi)(yi)事，合(he)契若神”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)發(fa)(fa)生(sheng)時(shi)，從(cong)(cong)(cong)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)會發(fa)(fa)出(chu)(chu)兩(liang)種波(bo)(bo)：一(yi)(yi)種叫(jiao)P波(bo)(bo)，是(shi)縱波(bo)(bo)，它(ta)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)和(he)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前進方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)一(yi)(yi)致；一(yi)(yi)種叫(jiao)S波(bo)(bo)，是(shi)橫(heng)波(bo)(bo)，它(ta)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)和(he)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前進方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)垂直。P波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)比S波(bo)(bo)快，因此最先到(dao)(dao)達地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)面，形成地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)初波(bo)(bo)。據初波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)就可(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)知道震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)。但初波(bo)(bo)非常(chang)微弱，因為它(ta)只(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)從(cong)(cong)(cong)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)直直地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)向(xiang)(xiang)著地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)接(jie)收處地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)面傳播的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)P波(bo)(bo)，而這(zhe)(zhe)(zhe)部分P波(bo)(bo)攜帶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)只(zhi)占(zhan)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)全(quan)部能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)小部分。如(ru)果候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)敏(min)感到(dao)(dao)對“第(di)一(yi)(yi)哨”初波(bo)(bo)就做出(chu)(chu)響應，那么足(zu)以(yi)(yi)有(you)(you)(you)(you)許(xu)多別(bie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)和(he)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)無(wu)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動，比如(ru)在(zai)它(ta)附近跺(duo)腳，能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)引(yin)起(qi)它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應，從(cong)(cong)(cong)而讓人(ren)誤把許(xu)多不(bu)(bu)是(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動也(ye)當(dang)成是(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)。但如(ru)果要讓候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)保持一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“遲鈍”性，它(ta)又有(you)(you)(you)(you)可(ke)(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)法(fa)“感覺”到(dao)(dao)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)初波(bo)(bo)，直到(dao)(dao)之(zhi)(zhi)(zhi)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種波(bo)(bo)陸續傳來(lai)(lai)時(shi)才被“驚醒”，可(ke)(ke)(ke)(ke)是(shi)這(zhe)(zhe)(zhe)些遲來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)已經完全(quan)不(bu)(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)代表震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)了(le)。何況，記(ji)(ji)錄(lu)(lu)(lu)一(yi)(yi)次(ci)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)必(bi)須(xu)有(you)(you)(you)(you)三個要素：發(fa)(fa)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)時(shi)刻，震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)中(zhong)(zhong)位(wei)置和(he)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)級(ji)(地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)強度(du))。候(hou)(hou)風(feng)(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)只(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)記(ji)(ji)錄(lu)(lu)(lu)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)中(zhong)(zhong)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)。幾臺地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)(yi)“聯網”也(ye)可(ke)(ke)(ke)(ke)測(ce)出(chu)(chu)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)中(zhong)(zhong)位(wei)置；但它(ta)卻無(wu)法(fa)記(ji)(ji)錄(lu)(lu)(lu)發(fa)(fa)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)時(shi)刻，所(suo)以(yi)(yi)，這(zhe)(zhe)(zhe)當(dang)然也(ye)就更(geng)不(bu)(bu)可(ke)(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)是(shi)“世界上第(di)一(yi)(yi)臺地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)儀(yi)(yi)(yi)(yi)”了(le)。