Others: 关于宣传张衡地动仪为中国古代科技成就增光的建议

  • 一、背景情况介绍

    东汉张衡创制的地动仪在我国曾是尽人皆知。一代又一代的中国学生从教科书上知道,东汉时期的科学家张衡发明了地动仪。张衡发明的地动仪被当作中国伟大科技发明的典范,国人长期引以为荣并视之为国宝。它不但被印在邮票上,还被国家地震局奉为局徽。张衡地动仪100多年来也一直被西方学界作为中国验震器加以研究和推崇,它的复原模型和美国探月的岩样作为人类文明进步的标志,并列摆放在世界知识产权组织总部供人们景仰。

    令人惋惜的是,影响如此重大的地动仪却于1700多年前,神秘消失,从此它的模样和工作原理成为千古谜团。关于地动仪的历史资料,最著名的是《后汉书·张衡传》中的记载,阳嘉元年,复造候风地动仪。以精铜铸成,员径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱,傍行八道,施关发机。外有八龙,首衔铜丸,下有蟾蜍,张口承之。其牙机巧制,皆隐在尊中,覆盖周密无际。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。验之以事,合契若神。自书典所记,未之有也。尝一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪其无征。后数日驿至,果地震陇西,于是皆服其妙。自此以后,乃令史官记地动所从方起。,只有196个字。其中,关于内部结构的描述中中有都柱都柱从历史文献的角度理解应是一根立着的柱子。近年来张衡地动仪受到了各国地震学者的重视,自1969年起国外学术刊物上陆续出现了对张衡地动仪用立柱来验震一事进行了措辞严厉的质疑和批评。其理由是,近130年来各国学者都不能用立柱来验震成功。他们发现,对灵敏的立柱,人们根本无法使它站住。而能站住的不太灵敏的立柱在受轻震后又会各向乱倒,即立柱并不倒向来震方向。于是各国学者一致认为要用立柱来灵敏验震是不可能的,并由此推测是中国人在张衡地动仪上造了假,奥地利的学者雷立柏在归纳那些国外意见后,在他的书中写道,许多汉语书中都赞扬了张衡的地动仪。它能成为华夏科学创造力的模范和象征的原因,主要是因为他的地动仪被视为国宝国粹。但张衡地动仪没有一个精确的理论伴随着它,因此地动仪更多地象征着中国人的想往而并不是代表一个完美的现象。它是华夏科学停滞特点的典型表现。

    之后,国内网站上也出现了大片对张衡地动仪的质疑声。中国知名打假人士方舟子说,张衡的立柱验震,连1800年后有近代力学武装和近代技术支撑的科学家都做不出来,张衡地动仪还是真的吗?

为了证明张衡发明的地动仪的历史真实性,部分专家学者做了一些研究,从史料记载不是孤证、考古结果有旁证、古籍上记载的地动仪观测到的陇西地震是确切的、失传存在社会背景等方面进行了考证,推测史料记载具有真实性。但要说服世人关键还是要在科学原理和实验上进行证实。

    国家地震局于2004年成立了有九个单位专家参加的张衡地动仪科学复原课题组以图为张衡地动仪的立柱验震原理正名。之后,该组做了用立柱验震的多次实验,但他们也遭到国外学者一样失败的结果。该组只好同意国外学者们提出的张衡地动仪中只有采用悬摆(柱)才能验震成功的说法。并研制了他们的摆式张衡地动仪,地震局对摆式张衡地动仪进行了鉴定,这项成果获得国内媒体的大量(近千次)报导,摆式张衡地动仪在一些博物院和科技馆展出。然而该组在谈到自己的成果时,曾明智地留有余地。其组长表示,我们用悬摆验震显然与史书记载不符,但即使在张衡之后的1800年,那些具有现代力学知识和有当代技术支撑的所有中外学者都实现不了用立柱来验震,这就不得不怀疑立柱验震的正确性。我们组这个复原的地动仪也只是代表了当前的水平。我们期待世界上今后真会有人能用立柱来成功验震。

    由于张衡地动仪的原理不断遭到地质学界的质疑与否定,2010年秋季教改出台以后,按照教学大纲,张衡地动仪已不再是历史课本中的内容,我国人教版历史课本中张衡地动仪的内容被删除。甚至从2016年起,将中学7年级课本中张衡其人的介绍全部予以删除。联合国世界产权组织也早已撤下中国政府于80年代赠送的景泰兰张衡地动仪,展出的只剩下美国从月球取的岩石。

  •  二、证明地动仪历史真实性的科学关键证据已经取得

    2013年,离休20年的中国科学院原南京天文仪器研制中心的资深研究员胡宁生成功实现用立柱验震。胡宁生,曾任中国科学院原南京天文仪器厂厂长,是中国著明的天文仪器专家和精密机械专家,他与张衡在某些经历上属同行,他依据自己在精密机械专业上多年的经验,通过严谨的力学分析和实验证明了张衡用立柱来验震是完全正确和可行的,并已于2014年出版《张衡地动仪的粤秘》一书,内有详细的力学证明。

    201311月,中科院自然科学史研究所和中科院南京天文光学技术研究所联合在南京召开了张衡地动仪复原的学术研讨会。与会专家一致认为胡宁生研究员提出的立柱验震的原理是正确的而且他的演示实验也是成功的。201611月,中国科学技术史学会召集国内包括南京大学、上海交通大学、中国科学技术大学、中国科学院大学、中国科学院南京天文光学技术研究所、中国科学院测量与地球物理研究所、国家博物馆、北京天文馆古观象台、中国地震局地球物理研究所等单位相关领域专家,在南京召开了对胡宁生研究员的候风地动仪的复原研究与实验成果进行学术鉴定的会议。专家组一致认可候风地动仪中的都柱应为立柱型而非悬挂摆型,说明《后汉书》关于地动仪的记载是可靠的。该结果由中国科学技术史学会出具了正式鉴定意见书。

  • 三、宣传张衡地动仪的重要意义

    1、增强中国人民的文化自信。张衡地动仪所引发的不仅仅是科学问题,它的故事曾鼓舞教育了几代中国人,却遭遇到来自国外无情的质疑。对每一名中国人来说,这都是难以接受的,因为科学是没有国界的,但是做出科学成就的人是有国界的,为这个科学成果引以为自豪的民族是有国界的。习近平总书记指出我们要坚定文化自信。在5000多年文明发展中孕育的中华优秀传统文化,包含着几千年来中国人民生生不息、绵绵不已的民族精神和发展动力,积淀着中华民族最深层的精神追求,是我们引以为豪的软实力,也是我们文化自信的底气所在。科学研究结果证明,一千八百年来,世界上只有张衡一人能成功地用立柱来验震,这充分体现了他那洞察事物的深邃眼光、分析推理的高超能力以及解决技术难点的过人技巧,其聪明才智和研究水平达到让1800多年后的国外地震学家都无法理解的望尘莫及,足以让我们每个中国人感到礼敬和自豪。张衡地动仪是我国辉煌灿烂的古代科技文化中的瑰宝,是中华文明留给人类的宝贵文化遗产,那些否定张衡研制的地动仪甚至进而否定张衡的言论不仅危害了张衡个人的声誉,还使一些人进而对中国古代科技的辉煌成就也产生怀疑,波及到了民族荣誉,对中国人民树立文化自信产生了深远的消极影响。我们应在科学求真的基础上将张衡及他发明的地动仪作为我们讲好中国故事的最好素材,充分肯定自身文化的价值,对自身文化发展树立坚定的信心。

    2、对弘扬科学精神具有积极作用。张衡是我国东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家、制图学家、文学家、学者,为我国天文学、机械技术、地震学的发展作出了不可磨灭的贡献。张衡的伟大贡献不仅仅是发明了一个地动仪,更在于:在人类面对地震灾害只能被动挨打之时,他第一个站出来采取科学仪器的办法实施观测和研究,从此人类手中才第一次有了工具,能够站立在灾害面前,第一次认识到脚下的地动和地震的源发地是有一定距离、并与晃动方向有某种关系的。隐喻了震中、震中距、波动偏振面的原始概念。第二,也是最重要的,他开创了一个如何在运动系统当中测量自身运动的科学途径——利用惯性,以及实现这种测量所需的触发机构——“施关发机。虽然他同所有的伟大创新者一样,并不会在一开始就完全理解其中的机理,但是他实践了,成功了。他的科学实践,实际上是在对波动过程进行着动力学的观测,因此其科学水平就远远超过了同时代的所有的以静态测量为基准的仪器(比如表、浑天仪、漏壶等),以至于到了18世纪、19世纪上半叶,在全世界还找不到任何一台测震仪器(包括水银验震器)能够与之相比,人们欲继续前进,必须也只能先向张衡学习。除了地动仪外,张衡是东汉中期浑天说的代表人物之一;他指出月球本身并不发光,月光其实是日光的反射;他还正确地解释了月食的成因,并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系;他观测记录了两千五百颗恒星,创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪,还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等,共著有科学、哲学和文学著作三十二篇。为了纪念张衡的功绩,人们将月球背面的一个环形山命名为“ 张衡环形山,将小行星1802命名为张衡星20世纪中国著名文学家、历史学家 郭沫若对张衡的评价是:如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见,万祀千龄,令人景仰。张衡已经远去,但是他执着探索自然规律勇于创新的精神将永不泯灭。通过还原历史,可以让人们尽可能地靠近中国文化发展的源头,和先哲进行超越时空的思维对话,由此得到无穷的思想启迪,并感到由衷的亲切和光荣,激发自己像张衡那样为人类的进步做出自己的新贡献。

  • 四、关于宣传张衡地动仪工作的具体建议

综合以上,我们建议:

1、加大对张衡地动仪的宣传力度。鉴于张衡地动仪具有重大的科学意义和历史意义,前期遭到质疑时曾引起了全国甚至西方学术界的广泛关注和讨论,国家宣传部门应采取有力措施努力消除由此带来的负面影响。甚至可以考虑是否通过设立张衡地动仪最佳新闻报导奖,来推动此事。

2、请教育部修改中学教科书。在教科书中指出张衡地动仪的科学性,将已不当刪除的内容更改为正确的内容,并重新给张衡这位伟人以应有的科学和历史地位。

3、请中国科协停止展出已证明为错误的摆式张衡地动仪的模型,并统一出资制造展出用的立柱式张衡地动仪,分发给各地科技馆展出,还原历史真相,以正视听。

4、针对联合国世界产权组织撤下中国政府赠送的景泰兰张衡地动仪一事,建议我们中国政府重新赠送一台能演示用的立柱式张衡地动仪以作为人类古代技术水平的代表,扩大海外影响。

:.张衡地动仪的立柱型原理研究与实验成果鉴定会专家意见

.胡宁生研究员提供的力学证明

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