来自 文物考古 2020-01-28 04:22 的文章
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揭秘历史上是如何测试地震的,历史故事

张衡与地动仪的故事 揭秘历史上是如何测试地震的中国官方对自然现象的研究,历史悠久,类似“钦天监”的机构,早在秦、汉就已出现,虽说是主掌观察天象,推算节气,制定历法,但像地震这样严重的自然灾异,也在关注其中,并有重大“科研成果”。常有人呼吁“取消地震局”,认为地震局是最无用的政府部门——当然,这多是网民的不满与调侃。 地震是极其复杂的一种自然现象,即使在科学技术十分发达的今天,都很难做到及时、准确的预测和预报,“地震局”尽使出“马后炮”,更何况在科技不发达的古代。 现代地震局“最无用”,古代的“地震局”是不是更没用?真理是相对的,科技本来就是一种认知状态,所以古人对自然奥秘的研究,一直都在曲折前进。中国官方对自然现象的研究,历史悠久,类似“钦天监”的机构,早在秦、汉就已出现,虽说是主掌观察天象,推算节气,制定历法,但像地震这样严重的自然灾异,也在关注其中,并有重大“科研成果”。古代“地震局”是不是也无用?

一个在理工科大学的边缘教书匠,一个学史教史偏又喜欢对现实指手画脚的意见分子。读史阅世,有点滴体会,八一八,与读者同乐。

征兆之一:天象变化

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摘要:古人也凭借其聪明才对地震前兆的认识及对地震预兆有所认识,其中也不乏科学的成分。古人如何认识地震现象呢?

说起古代的地震预报,大家自然会想到张衡以及他发明的候风地动仪。但严格来说,这个仪器不具备预报的功能,只有震后感知,明确地震方位的功能,这一点,《后汉书张衡传》有明确的记载:“如有地动,尊则振龙,机发吐丸,而蟾蜍衔之。振声激扬,伺者因此觉知。虽一龙发机,而七首不动,寻其方面,乃知震之所在。”如果较一下真,那么这个仪器是否具备震后感知、确定方位的功能,其实也是存疑的。凭那时候的技术水平,几百里几千里以外的地震都能感知到,实在有些不可想象。

当然,直接视星相变化为地震前兆的记载也不少。如《晋书》卷118《姚兴载记》第十八下记载:义熙年间,“客星入东井,所在地震,前后一百五十六”。于是,公卿抗表请罪,但被姚兴否定。姚兴认为“灾谴之来,咎在元首;近代或归罪三公,甚无谓也”。在历代五行志中,记录了个别星象变化与地震的联系,如《宋史》卷49《天文志》记载:“彗、孛犯之,地震。”《虞乡县志》卷十《旧闻考》载,清同治元年七月十五日夜,陨星如雨,继而地震,而且连震不断,“十月初七日,地震,十一月初七日,又震”。

回答:

然而即使到了现在,地震仍然无法准确预测。现在每遇大震,有人都要拿震前出现的异常自然现象来责难地震局没有尽到责任。问题是,大震前必然会有异常自然现象是不假,但并不是每一次的异常自然现象后必然会有地震发生。

古人往往将天象变化看成是地震的前兆,以日食现象最多,且多在两汉时期,愈至近世愈少。如《汉书》卷10《成帝纪第十》、卷27《五行志》,均记录了建始三年日食之后的地震,说“冬十二月戊申朔,日有食之。夜,地震未央宫殿中”。为此,成帝诏令公卿等各思其执政过失,并令二千石及内郡国举贤良方正能直言极谏之士,谏言举过。在卷75《翼奉传》中,翼奉还引《小雅·十月之交篇》强调日食后必会发生地震,说“知日蚀地震之效昭然可明,犹巢居知风,穴处知雨”,并认为“天变见于星气日食,地变见于奇物震动”。在《后汉书》卷5《孝安帝纪》中也载有东汉永初五年春正月丙戌,“郡国十地震”的前兆是:庚辰朔,日有食之。同书卷62《荀淑传》也说梁太后执政后,有日食地震之变,遂诏公卿举贤良方正对策。直到明代,日食后伴随地震的记载虽然相对减少了,但也仍见零星记载,如《明史》卷180《李森列传》有“明年夏,日食,琼山县地震”。

问题:张衡发明的地震仪有哪些科学依据?

最靠谱的防震措施是建造安全的房子以及掌握正确的震后逃生措施,这一点,古人也有所认识:“居民之家,当勉置合厢楼板,内竖壮木床榻。卒然闻变,不可疾出,伏而待之,纵有覆巢,可冀完卵。力不办者,预择空隙之处,审趋避可也。”

导读:翻看一些地质史料,会发现有很多古人对地震现象的记载,包括古人对地震的认识和对地震来临前的预感。那么,古人究竟是如何预测地震的呢?

张衡地动仪利用了“督柱"的“悬摆惯性",跟吊灯的原理差不多,悬摆督柱,在动量冲量上是基本独立的,不受壳子带动,而坛子一样的外壳会因地震横波剪切横晃,理论上是这样,地震有横波纵波,两种波同时由震心扩散,悬摆督柱主要针对横波,灵敏度就看设计和手艺了,反正吊灯在地震中是真晃,其实是惯性脱节于房屋,

周云/文

关于星变与地震之间的关系,《明史》卷236《金士衡传》也有记载,尽管所载是在讥讽万历年间的政治昏暗,但是,对甘肃地震前四处灾异频发的情况作了详细综合记载,既反映了时人对异常灾异现象的认识程度,也保存了灾异发生呈连锁反应的珍贵资料。金士衡疏曰:“往者湖广冰雹,顺天昼晦,丰润地陷,四川星变,辽东天鼓震,山东、山西则牛妖,人妖,今甘肃天鸣地裂,山崩川竭矣。”并直言神宗“明知乱征,而泄泄从事,是以天下戏也”。从清人王弘祚对星变与地震关系的论述,也可窥见为什么时人把星变与地震联系在一起的原因。人们认为星变与地震与官场治政是密接相连的,认为治理有序,政治清明,就可以预防或消弭地震。于是,当康熙四年清廷因“星变地震,求直言”时,王弘祚旋即疏言:“异星见,天失其常。地震,地失其常。挽回天地之变,首在率循人事之常。”康熙十八年七月二十八日,京师大地震,魏象枢与副都御史施维翰也上疏陈述一个同样的道理。言:“地道,臣也。臣失职,地为之不宁,请罪臣以回天变。”

张衡发明的地动仪,是测地震方位的,不是预测地震的。它的科学依据是基于中国古人对地震的了解和认识,说白了就是对地震波的认识。地动仪的工作原理就是利用横向地震波,来确定地震发生的方向。

这种观念或者理论用于防震减灾,必然就是要求整顿人事,特别是要求统治者收敛其言行,从而对统治者产生了一定威慑力,比如汉成帝建始三年,同时发生了日食与地震,成帝于是惴惴不安,下诏令大臣给自己提意见,以便整改:“朕涉道日寡,举措不中,乃戊申日食、地震,朕甚惧焉。公卿其各思朕过失,明白陈之”。可见,古人从天人感应的角度对于地震的认识,对防震减灾用处不大。但对于那些胡作非为的统治者来说,倒也是个警告,多少能让他们收敛一下,还是有点积极意义的。

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古人也从自然的角度对于地震进行认识,并形成了一些粗浅的预测、预防理论。比如庄子说:“海水三岁一周,流波相薄,故地动”,虽然也不是正确的解释,但好歹把地震跟人事分开了。有一些是对感性经验的整理,例如古人认识到“池沼之水无端泡沫上腾”、“大雨连旬,水暴涨”、“鼠聚朝廷市衡中而鸣”、“井水忽浑浊,炮声散长,群犬围吠”等现象都可能预示着地震。

地震是极其复杂的一种自然现象,即使在科学技术十分发达的今天,也很难做到准确预测和预报,在科技不发达的古代则更加困难。翻检史籍,有很多专门记载地震现象的五行、祥异等门类,保存了古人对地震前兆的认识及对地震预兆认识的若干总结,其中也不乏科学的成分。

但无论如何,张衡与地动仪的传统反映出古人同今人一样,对于地震这样一种破坏性极强的灾害,总是尽力地去认识、预测,乃至预防减灾。中国史籍关于地震的记载很早就有了,《诗经》中说到:“烨烨震电,不宁不令。百川沸腾,山冢崪崩。高岸为谷,深谷为陵”,就是在描述地震的情景。至于为什么会地震,跟其他很多当时无法认识清楚的自然现象一样,古人多是给出了迷信的解释,习惯用天人感应之说,将人事跟地震联系起来。

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