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候風地動儀

創造時間

公元132 年


基本說明

這座候風地動儀是世界上第一具地震儀,[1] 由東漢時期的南陽天文學家張衡,於漢順帝永建七年(132 年)發明。因為當時的中國地震連連,張衡為了掌握各地的地震情況,於是便開始研究觀測地震的儀器。候風地動儀的運作最主要是豎立在中心,一根稱為「都柱」的倒立擺。當受到地震橫波襲擊時,「都柱」將倒向震源方向,帶動該方向的傳動部件。當機關被按動時,地動儀外的龍嘴所含著的銅球,就會向相應方向向下方掉落在蟾蜍口中。聽到清脆聲響,只要觀察銅球掉落的位置,便知道發生地震的準確方位。可是,在東漢的戰火中,候風地動儀已經失傳。由於它的內部結構、運作和準確性對後人來說仍然是一個迷團,使各國的科學家相繼研究不同的地動儀,著手復原這一項令人驚嘆的發明。


歷史意義

中國人多數比較著重風水命理,由不同的中國歷史或習俗也可知道他們是較為迷信。例如在漢朝的時候,人們偶爾發現一塊刻著「告安漢公莽為皇帝」的白色石頭,認為是個吉祥物,便讓王莽當上了皇帝,建立了「新朝」。由此可見,甚至是皇帝一職,人們也選擇相信所謂的「天意」,表現了迷信的程度。除此之外,古人生病的時候也會到廟宇祈福,希望早日康復;古代的中國甚至是靠神學來解釋自然災害。東漢時,張衡發明的候風地動儀在當時聞名天下,可說是中國觀念的一個轉捩點,推翻了古人認為自然災害是對人類一種懲罰的說法。[2] 張衡發明的地動儀是人類歷史上的首創,開創了地震科學的先河,他是世界人類從事地震科學研究的先驅和世界公認地震學的鼻祖。在神學極盛的東漢時代,候風地動儀及其後種種發明的出現顯然與當時的神學觀是針鋒相對。就從候風地動儀開始,往後沿著這方向研發的地震學令人類了解到自然災害的發生是有根據,有助往後的發明。

此外,[3] 候風地動儀更令當時中國的外交使者與商人憑著這先進的氣象觀測儀器發展了中國和海外的政治關係和貿易關係,例如一些阿拉伯人,日本人和朝鮮人等等也因此來到中國。中國因而與其他國家建立了一個溝通的渠道和架起了友好來往的橋樑。古代中國的先進技術和文化也隨著這些交流的擴大而不斷傳播到遠方,使更多人認識中國。候風地動儀可說是見證了中國人踏上科技的路,促進了科技的發展。同時,這是打開了一道西方之門,因為候風地動儀的出現,令人們有更多的科技知識。為了日後在科技上的發展,令中國有必要參考到不同的外國科技知識,從而令西方文化及科技知識有機會傳入中國。


相關史料説明

候風地動儀早在東漢時代已經失傳,記載有關文物的資料亦不多,由於它可說是中國發明的其中一個奧秘,引起了後人的對此的種種見解和評論。記載東漢歷史的紀傳體史書《後漢書‧張衡傳》[4] 用了196 個字來描述候風地動儀的結構、設計和成功偵測地震的情境。這段文字自19 世紀下半葉以來曾引起世界各國許多學者的注意和研究,大家也認為這是世界上最早關於地震儀的文字記載,用它可以測定震源的方位。這是創造候風地動儀和對後世科技發展最重要的資料。

其後,不同科學家也根據《後漢書‧張衡傳》的記載作出深入的研究和著手復原候風地動儀,對此給予不同的資料。愛德華‧亞瑟‧米爾恩是英國的天文學家和數學家,[5] 因受到《後漢書‧張衡傳》的影響,起了啟迪的作用,便開始研究地震學。他於1883 年出版了世界最早的地震學專著《地震和地球的其他運動》,介紹了張衡和自己的地動儀復原模型。同時,他更是第一位將《後漢書‧張衡傳》的196 個字翻譯成英文介紹到西方的人。這印證了中國科技知識傳入西方的經過及其影響。

候風地動儀除了對海外國家有著影響之外,對中國也同樣有著深遠的影響。中國成立了於2002 年成立了「張衡地動儀復原課題小組」開始了地動儀的原理復原研究。[6] 透過收集大量有關地動儀的史料和首次利用了《續漢書》和《後漢紀》,對地動儀的記載取得了研製新模型的更多的依據,再引用了西方的「懸掛擺原理」,成功復原了候風地動儀。這證明了候風地動儀的存在及碓實工作過的真實性,同時見證中國人在科學發展上又邁進了一步。


延伸研究用途

由不同的資料能夠看見張衡的候風地動儀給予不同國家的後人很多啟迪,就如十九世紀的英國和日本學者也曾嘗試復原地動儀,使人類在科學上有更進一步的研究。在現時的世界,地震仍然是威脅人類生命的一大災害。候風地動儀成為了現代地震學的奠基石,利用現有的科學知識和技術,使偵測地震的儀器更上一層樓。藉著對候風地動儀深入的考究,現今的學術界能夠對漢代的天時地理有更深的認知。同時,科學界亦可參考當時發明的理論。

根據後漢書裡的196 個字,考古學家王振鐸花了五年的時間,結合英國科學家的地震理論,於1951 年複製出候風地動儀。中西文化的交流亦能夠同時體現,因為當時中國製造候風地動儀的史料不多,科學家需要參考一些已有科學根據的元素,才能完整的重新把候風地動儀呈現在世人的眼前。中國古代的設計加上現今外國科學的理論,互相補及,創造出更多發明。中國給人的印象是迷信,相信無根據的事物,例如風水命理等活動。候風地動儀就正正印證了其實中國人早在一千八百多年前就已經擁有科學的頭腦,著重準確性和科學根據。

人類的智慧,就如張衡創造的候風地動儀,都擁有它們本身的價值,十分值得後人再作進一步的考察。透過考察不同文物,能夠更清楚了解當時朝代的歷史和人類思想。中國的候風地動儀配上外國的地震論,能夠顯出中西文化的交融,有助後人更多的研究和發明。


主要參考資料

《地動儀解謎》 (香港,亞洲電視有限公司:中華創意奇觀,2009 年 )。
雷利伯:《張衡‧科學與宗教》( 北京:社學科學文獻出版社,2000 年)。
馮銳、李先登、田凱、武田霞: 〈張衡地動儀的發明_失傳與歷史承繼〉,《中國期刊》,2010 年第1 期(2010 年),頁88-98。
大紀元,筆錄及整理。2005。張衡地動儀被復原。
http://www.epochtimes.com/b5/5/6/16/n956916.htm。(上網日期:2005 年6 月16 日)
史延廷: 〈東漢張衡所造_候風地動儀_補論〉,《中國期刊》,1994 年第3 期(1994 年),頁42-52。
許結:《中國思想家評傳叢書—張衡評傳》(南京:南京大學出版社,1999 年)。
雷立帕: 〈探討張衡研究的現在情況〉,《中國期刊》,2001 年第17、18 期(2001年),頁249-255。
李鄂榮: 〈世界第一台地震儀的出現〉,《中國期刊》,1986 年第11 期 (1986 年),頁26。
肖城輝、余建剛: 〈對張衡地動儀的科學性與真實性的探討〉,《中國期刊》,2010年第15 期 ( 2010 年),頁 69-72
劉玉珍: 〈把握大地的脈搏—張衡與地動儀〉,《中國期刊》,2007 年Z2 期 ( 2007),頁 105-106。
周寅賓: 〈張衡的科學發明和文學貢獻〉,《中國期刊》,1977 年4 期 ( 1977),頁 67-70。


注腳

[1] 中國古代機械工程,筆錄及整理。年份缺。候風地動儀。
http://www.chiculture.net/0811/html/c43/0811c43.html。( 上網日期缺)
[2] 楚天,整理。2004。中華「科聖」-張衡。http://www.epochtimes.com/b5/4/10/26/n699961.htm。
(上網日期:2004 年10 月25 日)。
[3] 史延廷: 〈東漢張衡所造_候風地動儀_補論〉,《中國期刊》,1994 年第3 期(1994 年),頁42-52。
[4] 許結:《中國思想家評傳叢書-張衡評傳》(南京:南京大學出版社,1999 年)。
[5] 馮銳、李先登、田凱、武田霞: 〈張衡地動儀的發明_失傳與歷史承繼〉,《中國期刊》,2010 年第1 期(2010 年),頁88-98。
[6] 大紀元,筆錄及整理。2005。張衡地動儀被復原。http://www.epochtimes.com/b5/5/6/16/n956916.htm。
(上網日期:2005 年6 月16 日)


資料收集及撰寫 : 馮晧嵐

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圖片來源 : 香港雅虎