爱华网谁发明了中国的第一台地动仪？
宋韵文
早在公元132年，中国就发明了地球的探测器——地动仪。它是中国古代科文并茂的巨星——张衡创制发明的，也是世界上最早的一台会测报地震方向的科学仪器，它首开人类科学测报地震的先河。在此之后的1000多年，欧洲人才发明了类似的地震仪。
张衡(78～139)，字平子，东汉南阳西鄂人（今河南省南阳市石桥镇），是东汉时期著名的天文学家和文学家。生于河南南阳西鄂(今河南南阳市石桥镇夏村)一个望族之家，其“天资睿哲，敏而好学”，自幼又受到良好的教育，因此，从小就文才出众。他精通天文历算，曾两次出任主管天文的太史令。他的浑天理论，以及他所发明的候风地动仪和漏水转浑天仪是他在科学上最为突出的贡献。
早年，他就出任以办理文牍为主的主簿之职，成为遐迩闻名的文学家。公元111年，张衡又迁为尚书侍郎，遂显露了他在机械制造以及天文学方面的卓越才能。四年之后，张衡首次出任太史令。在职六年间，其专心致志于天文历算之学，第一次解释了月食的成因，还铸成了新设计的浑象，并在大量天文观测与研究的基础上完成了天文学名著《灵宪》一书。该书是张衡在天文学领域的一篇最重要的代表作，大约著于汉安帝二年（115）至永宁元年（120）之间。张衡的浑天理论就见诸于他的《灵宪》—书。
书中精辟地阐述了他的天文学理论：阴阳辨证的宇宙起源理论。他指出，虽有天球但宇宙无界。他还用距离的大小解释行星运动的快慢。长期一来，人们无不据此来讨论张衡对天文学的贡献。除《灵宪》外，张衡还完成了另一天文学名著《浑天仪注》，记叙他对浑天学说和历算的新成果。在《浑天仪图注》和《漏水转运浑天仪记》中，张衡讲解了漏水转浑天仪的原理和应用，奠定了我国天文仪器的制造学基础。于132年，他终于制作成功了世界上第一台地震观测仪一一候风地动仪，而后又铸成漏水转浑天仪。对中国天文学的发展作出了巨大的贡献。
张衡一生不但在天文学上有所成就，而且对数学、历法、地学、机械以及文学、绘画诸多领域都有新的探索和研究。数学方面，他能算出圆周率3.1466和3.1622两个数值，比印度、阿拉伯数学家算出同样结果还要约早500年。文学方面的主要著作有：《东京赋》、《西京赋》、《归田赋》、《四愁歌》、《同声歌》等。其《东京赋》和《西京赋》就足以奠定了他在中国文教史上的崇高地位，被世人誉为百科全书式的人物。因此，1956年，郭沫若为张衡题写碑文时说：“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见。”
公元94年，16岁的张衡已是才华出众，地方官想推荐他为‘孝廉’，到京城可以去做‘博士子弟’（相当于现在国立大学的学生），很有前途。但是，他拒绝了。他想游历全国的山川，要在实践中来充实自己的知识。于是，他开始了自己的游学生活。他首先来到西汉的都城长安，当地的名胜古迹，周围的山川形势、风土人情皆给他留下了深刻的印象，从而使张衡积累了丰富的实践经验和文学素材。
公元96年，张衡来到当时的首都洛阳。在此，他得以在当时的最高学府——太学中读书，还结识了许多良师益友，如：有学习过天文、数学等学问的崔瑗，有以谦虚勤朴而闻名当世的贤士窦章；有擅长经学、辞赋以及音乐的马融；有学识渊博、潜研时务的王符等人。张衡在和他们的交往过程中不断地充实自己，提高自己。也正是在这里，张衡亲眼目睹了中国古代历史上的一场大灾难。
公元119年2月的一天，洛阳和附近42个郡发生了一场大地震，张衡亲眼看到无数的房屋倒塌、土地陷裂、百姓死伤者不计其数。寥寥幸存者也是更加穷困潦倒，流离失所。当时地震频发，据《后汉书》记载，从公元96年到125年的30年中，就有23年发生过较大的地震。也就是说，这只是当时众多地震中的一个。这场地震所带来的巨大灾难与痛苦，大大刺痛了张衡的心。从此，张衡竟下定决心研究地震，他发誓道：“我一定要制成一种能够测报地震的仪器，让天下老百姓少受灾害!”
公元126年，张衡再次被任命为太史令一职。其主要职责是掌管天文、历法的观测和制定。地震发生后，也由他负责—一上报。这给了张衡进一步开展对地震研究的有利条件。为尽快地研制出地动仪，他常常是不辞辛苦地工作着，一面仔细大量翻阅前人留下的有关资料，又一面细心地总结劳动人民的实践经验。精诚所至，金石为开。经过六年的刻苦钻研，在公元132年，张衡终于研制成功了世界上第一台观测地震的仪器。
这是一台能测报地震方向的仪器。它被称做“地动仪”。此地动仪是“以精铜铸成，圆径八尺”，其形状像一个大酒樽，顶部还有隆起的圆盖，可以打开。地动仪的外部都十分精致地刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。更为叫人称奇是，地动仪的外部还重点突出地铸有八条龙，头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。每条龙口中都含着—粒浑圆的小铜球。每条龙下面的地上，各蹲着一只铜铸的张着嘴的蟾蜍，它们都抬头张嘴，似乎在等待着吞食龙嘴里吐出来的铜球。地动仪的内部中央立着一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，称为"八道”，道中安有“牙机”。一旦哪个方向发生地震，地动仪内部的“都柱”就发生倾斜：触动牙机，地动仪中间的铜柱就朝哪个方向摆去，牵动横杆，把那个方向龙头的上部提起，龙嘴就会张开，吐出铜球，铜球也就自动落到下面铜蟾蜍的嘴里，发出很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。
没想到，张衡的地动仪制作成功后，却受到某些人的无理指责，说什么是“屠龙之术”、“雕虫小技”，更没有什么实用价值。面对这些流言蜚语，张衡没有退缩，他—方面起草了《应问赋》一文，对反对者进行了有利的驳斥，另—方面继续着自己的研究。
公元138年的一天，张衡正在书房中看书。忽然间，“当”的一声，清脆的响声，惊动了张衡。他跑过去一看，是地动仪朝西北方向的龙嘴里吐出了铜球，铜球落进了蟾蜍嘴里。
“西北方向发生地震了!”张衡非常激动，这毕竟是他的仪器第一次起作用啊!可是，当时在洛阳的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象，于是人们开始议论，对地动仪的准确性还表示怀疑。反对者更是利用这一机会对张衡横加责难。他们嘲笑张衡扰乱民心，瞎折腾，连一向信任他的皇帝这回也半信半疑了。没想到，过了几天，甘肃陇西官员就派人飞马赶来向皇帝报告：“陇西4天前发生地震，灾情严重!”这足以证实了那里前几天确实发生了地震。这一下，张衡的地动仪可轰动了整个京城。要知道，东汉的陇西距洛阳有500多公里的路程。地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是相当高的。于是，人们又被张衡的高超技术所折服。
中国天文观测历史悠久，其观测仪器也独具特色。大约在西周时代，中国天文学家已开始使用漏壶记时。浑仪和浑象是我国传统的天文观测仪器，有据可考的最早的制造者是西汉的落下闳。浑指圆球，浑仪是由一系列同心圆组成的一种仪器，往往还加上窥管，以作实际观测用。浑象则是一个球，上面刻上各种特征天象，用以演示实际天象。浑象和浑仪又统称浑天仪。
浑天仪相当于现在的天球仪，也称浑象，是我国古代演示天体视运动的仪器，我国的第一架浑象是公元前70～前50年间的西汉时期的天文学家耿寿昌发明的。这架仪器是圆周长7.35尺（一汉尺相当于24厘米）的球体，而且，球面上绘制有表赤道的大圆圈。
张衡是一位非常勤奋的学者，除了发明候风地动仪之外，还有许多其他的发明。浑天仪就是其中的一项。浑天仪的制作基于某种宇宙理论。
东汉时期，关于宇宙结构理论的学说主要有：盖天说、浑天说和宣夜说三种学说。张衡相信的却是浑天说，他是这样认为的，天好像一个鸡蛋壳，地好比鸡蛋黄，天大地小；天地各秉气而立，载水而浮。
张衡为了更好地解释“浑天说”，同时也是为了掌管天文历法工作的需要，他决定制造一个新型的天体模型浑天仪，以此来显示天象向实际面貌。张衡在前人所造浑象的基础上，根据自己的浑天学说，创制了世界上最早利用水力转动的、且比以前精确全面得多的“浑象”(也叫“浑天仪”)，即漏水转浑天仪，又叫水运浑象。
张衡创制的浑象，是测定天体位置的一种仪器，其构造精细，所示星图和天空实际情况基本一样。它是由漏壶和浑天仪共同组成。此浑天仪是一个可以转动的直径约1.18米的空心铜球，它代表天球。球体内有一根铁轴贯穿球心，轴的两端象征北极和南极。
铜球外表刻有互成24度交角的黄道和赤道、二十八宿和中外星宫、南北极、二十四节气等的铜球，被固定在一个轴上转动，转动动力由漏壶的流水提供，可以模拟星空的日视运动。球体的外面还装有几个铜圆圈，代表地平圈、子午圈、黄道圈、赤道圈。张衡把当时知道的重要天文现象，都刻在了浑天仪上。
为了使浑天仪能自动转动，张衡又利用水力推动齿轮的原理，用滴壶滴出来的水力推动齿轮，带动空心铜球绕轴旋转。铜球转动一周的速度和地球自转的速度相等。如此，人们就可以“坐井观天”了，即坐在屋子里，就能从浑天仪上看到天体运行的情况。此外，水运浑象还带有一个日历，即能随着月亮的盈亏演示一个月中日期的推移，相当于一个机械日历。张衡还创制了世界上第一架观测气象的仪器，叫“相风铜鸟”，比欧洲出现类似的仪器早1000多年。
他的天文学理论主要体现在《灵宪》和《浑天仪注》中。张衡总结了当时的天文知识和自己的研究成果，写成《灵宪》一书，书中记录了2500颗星，并画出中国第一张完备的星图，在该书中，明确提出“宇之表无极，宙之端无穷”，不但认识到宇宙无限性，而且认识到行星运动快慢和距离地球远近有关，是张衡天文学理论的主要代表作。后又著成了天文学理论的又一代表作——《浑天仪注》一书。
它以对天文学理论和天文学观测或推算问题进行探索的有机结合为其表征，又以丰富的天文学问题研究为其内涵，是我国古代具有里程碑意义的优秀的天文论著。相对于《灵宪》来说，《浑天仪注》的天地结构学说有两点进步：一是以为地体要比天体小得多，二是可能已经认为地球是浑圆的，不再是上平下周、与半个天球等大的半球体了。但《浑天仪注》的天地结构学说仍具有重大缺陷，尽管如此，该学说仍不失为当时中国的先进理论，是浑天说发展史上一个重要的里程碑。
继张衡之后，浑天仪朝更加精致和准确方面发展。三国时代吴国的葛衡、宋代的太史令钱乐之和梁代的陶宏景等人，都制造过“水运浑天仪”。
为了更加准确地观测天象，唐代的张遂和机械制造师梁令瓒合作，设计制造了两具新的天文仪器：黄道游仪及浑天铜仪。
张遂(683～727年)，法名一行，也称僧一行。中国天文学家，唐代巨鹿人。他博览群书，青年时就读过十分深奥的《太玄经》，并写了读书笔记。武则天称帝时，张遂为免遭当权者迫害在河南嵩山出家为僧后，专心致力于数学和天文学研究。712年唐玄宗即位后，张遂被召回长安，主持修订历法。在张遂主持下，全国设立了12个观测站，重新测定了150多颗恒星位置，证明恒星在宇宙中位置并不是永恒不变的，这是天文史上最早的重要发现。张遂的另一重大贡献是第一次测量了子午线，他利用自制仪器“复矩”，计算子午线长度，是世界天文学史上的创举。
通过细致的观测和计算，张遂纠正过去历法把全年均分为二十四个节气的错误。在总结前人历法的基础上，经过近10年努力，张遂终于完成一部新历书，叫《大衍历》。这部历书比过去的历书要精确得多，是当时世界上较先进的历法。
宋代元佑七年（1092）年，苏颂(1020～1101)和韩公廉等人制造了第一台假天仪。它类似现代天文馆中的天象厅，人们可以进入里面仰面观看模拟的天象。
可以说，它是中国古代最雄伟、最复杂的“水运仪象台”。新仪包括有浑仪、浑象、报时三部分。报时项目除过去的时、刻之外，又增加了昏、旦时刻和夜晚的更、点等。此后，他们又合作制成一架浑天象，在球面响应于天空星象的位置探出小孔，人在里面可以看到点点光亮，犹如天上的星星一样，感觉十分逼真。
元代的科学家郭守敬也制造了一架浑象，称作“玲珑仪”，设计十分精巧。
郭守敬(1231～1316年)，字若思，元代顺德(今河北邢台)人，中国天文学家、水利学家，十分注重天文学的研究。其祖父郭荣精于天文、数学，擅长水利技术。郭守敬自幼受祖父培养，后又从刘秉忠、张文谦等学者学习天文、历法、数学、地理等，为后来的科学成就打下基础。
郭守敬参加了元朝政府修订历法的工作，为观测天象，制成简仪等13种天文仪器。他所制的简仪，功用与浑仪相同，但结构简单、刻度精密，且装有滚珠轴承。清代西方传教士汤若望来华，见到这一仪器赞不绝口，认为比西方进步300年，并称赞郭守敬是“中国的第谷”。然而，十分可惜的是，这些凝聚着中国古代科学家智慧与心血的仪器都没能保存下来。
在郭守敬组织下，当时全国设立了22个天文观测站。郭守敬利用各地测得的数据，经过精密计算，计算出一年为365.2425日，和地球公转周期只差26秒，与目前世界上通用的格里历(即公历)的一年周期相同。《授时历》于1280年颁行，比格里历早300多年。
在他丰硕的天文学知识的熏陶下，郭守敬在水利工程方面，贡献也很大，主要是修造了“通惠河”，即通州到大都(北京)的一段运河。该运河全长160多里，通航后与济州河、会通河连接，使南来船舶可直驶北京，不但解决了运粮问题，而且促进了南北交通，繁荣了当时的经济。
现代天球仪就是科学家们在先人的基础上的再发明、再创造。
……
综观古今的天文事业，张衡的地动仪可谓历史久远，影响巨大，在世界的天文史上占据着极其重要的地位。
张衡发明的候风地动仪是科学史上的一大创造，它比欧洲创造类似的地动仪要早1700多年。它是世界上第一架测定地震方向的“地动仪”，便能准确地测出公元138年在洛阳西方的陇西发生的，连洛阳人也未感到的一次地震，可见它的灵敏度相当高。令人遗憾的是，张衡所制造的地动仪以及制造技术都失传了。无奈，到20世纪50年代，中国科学家根据古书的相关记载，才复制出一个模型，现陈列于北京的中国历史博物馆里，供人们参观。
