2017年统编本初中历史教材七年级上册有关张衡及其候风地动仪的内容,突然莫名其妙地“消失不见”了。经媒体报道后在网上引发了“轩然大波”,部分网友直指编制者“数典忘祖”!
要知道张衡和地动仪给80后、90后留下了深刻记忆,毕竟是每次考试的“画圈对象”。后来媒体向人民教育出版社求证得知,关于张衡及地动仪的内容并未消失,而是出于编排需要做了调整。
之所以引发大量网友激烈讨论,因为将地动仪删除教材或修改的声音愈演愈烈,并在近年逐渐占据“上风”。那么地动仪到底怎么了?为何部分研究人员直言:印在教材中的那个原地动仪模型屁作用没有!
事实上,教材中的地动仪模型是一位名叫王振铎的老先生根据古代文献复原而来,制作完成后并未立即进行验证,这就为日后实验、展览中“屡屡暴露”埋下了隐患。1969年后美国、奥地利、荷兰、日本,包括中国在内的众多研究者陆续发表了针对地动仪复原模型的质疑文章,指出按照模型中应用的原理、技术不可能监测到地震信号!
博尔特院士是美国知名的地震专家,对地震形成、发生颇有研究,他在了解地动仪模型后发文:中国地动仪模型机械构造过于简单、粗糙,而且零件、材料之间磨损大、阻力强,对地震信号监测及反应将会大打折扣,甚至毫无效果。
最尴尬的一幕发生在1988年,这一年地动仪来到日本奈良展出,我国解说员向日本民众介绍该地动仪可监测到极其微弱的信号,但最后只能用木棒顶了下作用器,龙嘴里的铜球才“应声落地”进入蟾蜍嘴中。
既然如此,为何这个粗糙的地动仪模型还会印到课本、书籍、邮票中呢?原来里面大有文章。
新中国成立后,文化部文物局博物馆接到到一个特殊任务——复制一批可代表古代先进科技、文明的器物,作为日后博物馆陈列、展览之用,大名鼎鼎的候风地动仪就包含其中,而且还是重点复制对象。开篇提到的王振铎当时任博物馆的处长,这个任务落在他的头上。
王振铎成为第一个吃螃蟹的人,还真不是随意挑选的。上世纪三四十年代先后有日本、英国、德国学者开始复制我国候风地动仪,王振铎见状也萌生了复制地动仪的想法:1936年,第一套地动仪模型草图绘制完成,并提出了采用“悬垂摆”结构原理的设想,但因为种种原因复制工作一度搁浅。
等1951年再次复制复制地动仪时,王振铎吸收了日本人今村明恒、萩原尊礼在地动仪直立杆工作原理的研究及其他方面的成果,由于任务紧急,综合考虑下中华王振铎放弃了早期坚持的“悬垂摆”原理,并在1年后成功复制了1:10比例的地动仪模型,消息一出立即得到了广泛关注,各种荣誉、展出也纷至沓来。
地动仪模型曾在联合国世界知识产权总部展览,与美国航天员从月球带来的月壤并列,其分量不言而喻。1972年尼克松访华时,特意观看了地动仪模型,并进行了一次“亲密接触”。更重要的是,地动仪模型开始登上了小学、初中的课本,所以到如今在很多人心里:古代张衡发明的地动仪,就应该是这个样子。
随着时间推移,批评王振铎复制的地动仪模型准确性的声音越来越多,就连王振铎的朋友傅承义院士也调侃道:房梁下吊块肉都比你的模型强!傅承义院士是我国地震学奠基人,在地震领域研究硕果丰硕。
但不可否认的是,即便是对模型的批评这么狠,但少有人对古代张衡地动仪准确性产生怀疑,因为实打实的“成绩”就在那摆着!《后汉书·张衡列传》中记载,“如有地动,尊则振龙机发吐丸,而蟾蜍衔之。振声激扬,因此觉知……验之以事,合契若神。”。
而我国科研工作者冯锐带领团队结合古籍地名、历史背景及张衡生平,更重要的是地震知识,推算出张衡监测到地震是134年的陇西地震,不少人支持这一研究成果。
那么王振铎复原的地动仪模型到底哪个环节出现了偏差?为彻底弄清这一问题,河南博物院在2003年张榜招,计划复原出具有实际应用的地动仪,并与中国地震台网中心在2004年8月成了课题小组,可见力度之大。
等2009年9月20日中国科技馆新馆开幕时,新的地动仪模型令观众眼前一亮。新的地动仪解决一个难题,即只对横波产生反应,而对纵波震动及杂乱信号不起作用:前者信号主要来自地震,而后者可能是机器轰鸣、鞭炮声、关门声等等。
冯锐团队采用的悬垂摆理论更符合实际情况。常见物体震动产生的干扰波,看似杂乱无章,其实大部分是在垂直方向传播。地震波动则不同,它分为横波、纵波和面波,纵波使地面发生上下振动,具有传播速度快、衰减快的特点,而真正常见的是横波,可使地面发生前后、左右抖动,传播速度相对慢一些,衰减也慢一些,但威力大、破坏力强。比如地震中常看到的悬着的灯摇摆大部分是横波所致。
冯锐团队复原的新地动仪在高达168小时的强干扰实验中,经受住了科研人员纵波、横波及各种干扰波的“袭击”,监测到的数据无一失误,这也是为何大部分科研人员指出新地动仪的原因。
后来冯锐团队向教育部提出了建议,并得到教育部的认可,删除了旧版的地动仪,并特意介绍了地动仪原来的几种解释。到底还有没有更符合古代张衡地动仪的原理,还需要进一步探究!
原创:老高