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起源

張(zhang)衡所處的(de)(de)東(dong)漢時代(dai)，地(di)(di)(di)震比較頻繁。據《后(hou)漢書·五行志》記(ji)載(zai)，自和帝(di)永元(yuan)四年（公(gong)(gong)(gong)元(yuan)92年）到安帝(di)延光四年（公(gong)(gong)(gong)元(yuan)125年）的(de)(de)三十多年間，共發(fa)生了(le)二十六次大(da)的(de)(de)地(di)(di)(di)震。地(di)(di)(di)震區有(you)(you)時大(da)到幾十個郡，引起地(di)(di)(di)裂山崩(beng)、房(fang)屋倒(dao)塌、江河泛濫，造成(cheng)(cheng)了(le)巨大(da)的(de)(de)損失。張(zhang)衡對地(di)(di)(di)震有(you)(you)不(bu)少親身體驗(yan)。為了(le)掌握(wo)全(quan)國(guo)地(di)(di)(di)震動態，他經過(guo)長年研究，終于在陽(yang)嘉元(yuan)年（公(gong)(gong)(gong)元(yuan)132年）發(fa)明了(le)候風地(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)──世界上第一(yi)(yi)架地(di)(di)(di)震儀(yi)(yi)。當時利用這架儀(yi)(yi)器(qi)成(cheng)(cheng)功(gong)地(di)(di)(di)測報了(le)西(xi)部地(di)(di)(di)區發(fa)生的(de)(de)一(yi)(yi)次地(di)(di)(di)震，引起全(quan)國(guo)的(de)(de)重視(shi)。這比起西(xi)方國(guo)家用儀(yi)(yi)器(qi)記(ji)錄(lu)地(di)(di)(di)震的(de)(de)歷(li)史早一(yi)(yi)千七百(bai)多年。

但由于(yu)歷(li)史(shi)久遠張衡地動儀已(yi)經失傳(chuan)，沒有留下實(shi)物與圖(tu)樣只留下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(wei)復(fu)原張衡地動(dong)議做了很多努力，在(zai)歷史文獻中新發(fa)掘(jue)出了一些關(guan)于張衡和他的地動(dong)儀(yi)的文字記(ji)載(zai)。

張衡地動儀的史書(shu)記載(zai)：

【南(nan)朝(chao)】范曄(398年-445年) ,根據前人(ren)撰述的(de)幾十種有關后漢(han)(han)的(de)歷史著作，編寫成《后漢(han)(han)書(shu)》。 其中(zhong)《后漢(han)(han)書(shu)·張(zhang)衡列傳(chuan)》記載(zai)候(hou)風(feng)地動(dong)儀共196字(zi)：

“陽嘉(jia)元年，復造(zao)候風地(di)動儀。以(yi)(yi)精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形(xing)似(si)酒(jiu)尊，飾以(yi)(yi)篆文山龜鳥(niao)獸之(zhi)(zhi)形(xing)都柱，傍行八道(dao)，施(shi)關(guan)發(fa)機。外有(you)八龍，首銜(xian)銅丸，下有(you)蟾(chan)蜍，張(zhang)口承之(zhi)(zhi)。其牙機巧制，皆隱(yin)在尊中，覆蓋周(zhou)密無際。如(ru)有(you)地(di)動，尊則振(zhen)龍機發(fa)吐丸，而(er)(er)蟾(chan)蜍銜(xian)之(zhi)(zhi)。振(zhen)聲激揚，伺者(zhe)因此(ci)覺知。雖(sui)一(yi)龍發(fa)機，而(er)(er)七首不(bu)動，尋其方面，乃(nai)知震之(zhi)(zhi)所(suo)在。驗之(zhi)(zhi)以(yi)(yi)事(shi)，合契若神。自書典所(suo)記，未之(zhi)(zhi)有(you)也。嘗一(yi)龍機發(fa)而(er)(er)地(di)不(bu)覺動，京師學者(zhe)咸怪(guai)其無征，后(hou)(hou)數(shu)日驛至(zhi)，果地(di)震隴西(xi)，于(yu)是皆服其妙(miao)。自此(ci)以(yi)(yi)后(hou)(hou)，乃(nai)令史官(guan)記地(di)動所(suo)從方起。”

【晉(jin)】袁宏（328年-376年）的《后漢紀·順帝紀》記載(zai)候(hou)風地(di)動(dong)(dong)儀：“衡作地(di)動(dong)(dong)儀，以(yi)銅為器，圓徑八(ba)尺，形(xing)似(si)酒樽(zun)(zun)，合蓋充(chong)隆，飾以(yi)山(shan)龜鳥獸。樽(zun)(zun)中有(you)(you)都柱，傍(bang)行八(ba)道，施關發機(ji)(ji)；外有(you)(you)八(ba)方兆龍(long)，首銜銅丸，蟾蜍(chu)承之(zhi)。其牙機(ji)(ji)巧制，皆隱樽(zun)(zun)中，張訖(qi)，覆之(zhi)以(yi)蓋，周密無際，若一體(ti)焉。地(di)動(dong)(dong)搖(yao)樽(zun)(zun)，所從(cong)來龍(long)機(ji)(ji)發則(ze)吐丸，蟾蜍(chu)張口受之(zhi)。丸聲震(zhen)揚，伺音覺知(zhi)，即有(you)(you)龍(long)機(ji)(ji)，其余七首不發，則(ze)知(zhi)地(di)震(zhen)所起從(cong)來也。合契(qi)若神，自(zi)此之(zhi)后，地(di)動(dong)(dong)史官注記，記所從(cong)方起。來觀之(zhi)者，莫不服其奇。”

【西(xi)晉】司(si)(si)馬彪（XX--306年）《續(xu)漢書》記載候風地動儀：“張衡性精微(wei)，有巧藝。作地動儀，以精銅(tong)鑄(zhu)其器，圓徑八尺，形似傾樽；其蓋穹隆(long)，飾以篆(zhuan)文；外有八龍，首銜銅(tong)丸(wan)，下有蟾蜍承之(zhi)(zhi)。其牙發(fa)(fa)機，皆(jie)隱(yin)在樽中，周密無(wu)際(ji)，如(ru)一體焉。地動機發(fa)(fa)，龍即吐丸(wan)，蟾蜍張口受丸(wan)，聲(sheng)乃(nai)振揚。司(si)(si)者(zhe)覺知，即省(sheng)龍機，其馀(yu)七首不發(fa)(fa)，則(ze)知地震所從起來也。合契若神，觀之(zhi)(zhi)莫不服其奇麗。自古所來，未嘗有也。”（取自【北(bei)宋(song)】李昉《太平御覽·工藝部》）

對于三個記(ji)載(zai)候風地動儀的史書(shu)，《后(hou)漢(han)(han)紀(ji)》比(bi)《后(hou)漢(han)(han)書(shu)》早(zao)約69年，《續漢(han)(han)書(shu)》比(bi)《后(hou)漢(han)(han)書(shu)》早(zao)約139年，從記(ji)載(zai)的原(yuan)始(shi)性看，《續漢(han)(han)書(shu)》優于《后(hou)漢(han)(han)紀(ji)》，《后(hou)漢(han)(han)紀(ji)》又(you)優于《后(hou)漢(han)(han)書(shu)》。

地震記錄

地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)無(wu)法記(ji)錄(lu)發(fa)(fa)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)時(shi)(shi)刻(ke)，更(geng)無(wu)法記(ji)錄(lu)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)級(ji)。因(yin)此，從(cong)現(xian)代地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)角度來(lai)看(kan)，候(hou)(hou)(hou)風(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)并不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)記(ji)錄(lu)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，不(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)儀(yi)(yi)(yi)。一(yi)(yi)(yi)(yi)些科技史(shi)著作(zuo)聲稱，張衡(heng)在公(gong)元(yuan)132年(nian)制造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“候(hou)(hou)(hou)風(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)”能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)夠準確記(ji)錄(lu)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，比(bi)(bi)西方(fang)(fang)第(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)臺地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)儀(yi)(yi)(yi)(由意大利人(ren)路吉·帕米里(li)制造(zao)于(yu)1856年(nian))早了1700多年(nian)。也(ye)(ye)有(you)(you)(you)(you)(you)些材料(liao)說(shuo)，候(hou)(hou)(hou)風(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)可(ke)以“預(yu)測地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)”。不(bu)過(guo)，史(shi)書(shu)(shu)中(zhong)有(you)(you)(you)(you)(you)關(guan)候(hou)(hou)(hou)風(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)記(ji)載(zai)(zai)(zai)，僅(jin)見于(yu)《后漢書(shu)(shu)》。這(zhe)一(yi)(yi)(yi)(yi)段記(ji)載(zai)(zai)(zai)只(zhi)有(you)(you)(you)(you)(you)區區196字(zi)(zi)，其(qi)中(zhong)描述地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)內部(bu)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內容更(geng)只(zhi)有(you)(you)(you)(you)(you)“中(zhong)有(you)(you)(you)(you)(you)都(dou)(dou)柱，傍行(xing)八(ba)道，施關(guan)發(fa)(fa)機”這(zhe)12個(ge)意義隱晦、眾說(shuo)紛紜(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)字(zi)(zi)。以后，北齊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信都(dou)(dou)芳和(he)隋朝(chao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨孝恭，也(ye)(ye)都(dou)(dou)制造(zao)過(guo)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)，還(huan)留下(xia)了相關(guan)著作(zuo)，可(ke)惜(xi)他們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)著作(zuo)都(dou)(dou)亡佚(yi)了。顯(xian)然(ran)，僅(jin)根據《后漢書(shu)(shu)》中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)簡陋記(ji)載(zai)(zai)(zai)，要(yao)復原張衡(heng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)候(hou)(hou)(hou)風(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)根本不(bu)可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。今(jin)天的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)復制品，其(qi)實(shi)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在史(shi)書(shu)(shu)那些“約束條件(jian)”之(zhi)(zhi)下(xia)所作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新創造(zao)。盡管如(ru)此，《后漢書(shu)(shu)》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)記(ji)載(zai)(zai)(zai)，還(huan)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)我們(men)(men)提供了一(yi)(yi)(yi)(yi)些有(you)(you)(you)(you)(you)用信息(xi)。首(shou)先，候(hou)(hou)(hou)風(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)絕(jue)不(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)預(yu)測儀(yi)(yi)(yi)。它(ta)只(zhi)有(you)(you)(you)(you)(you)在地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)發(fa)(fa)生之(zhi)(zhi)后才(cai)起作(zuo)用，只(zhi)不(bu)過(guo)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)比(bi)(bi)從(cong)驛卒更(geng)早地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)通知京城的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)士罷了。這(zhe)就(jiu)好比(bi)(bi)我們(men)(men)看(kan)到(dao)(dao)(dao)(dao)閃電，就(jiu)知道接(jie)下(xia)來(lai)很可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)會聽到(dao)(dao)(dao)(dao)雷聲，但在閃電發(fa)(fa)生時(shi)(shi)，雷聲也(ye)(ye)已經同時(shi)(shi)發(fa)(fa)生，只(zhi)不(bu)過(guo)還(huan)沒(mei)有(you)(you)(you)(you)(you)傳到(dao)(dao)(dao)(dao)我們(men)(men)耳朵里(li)罷了其(qi)次，根據地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳播(bo)機理，候(hou)(hou)(hou)風(feng)地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)動儀(yi)(yi)(yi)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)太可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)做(zuo)到(dao)(dao)(dao)(dao)“驗之(zhi)(zhi)以事，合契若(ruo)神”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。地(di)(di)(di)(di)(di)(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)發(fa)(fa)生時(shi)(shi)，從(cong)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)會發(fa)(fa)出兩種波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)：一(yi)(yi)(yi)(yi)種叫(jiao)(jiao)P波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)縱波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，它(ta)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前進(jin)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)一(yi)(yi)(yi)(yi)致；一(yi)(yi)(yi)(yi)種叫(jiao)(jiao)S波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)橫波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)，它(ta)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前進(jin)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直(zhi)。P波(bo)(bo)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