地震釋疑：張衡地動儀能否記錄地震(1)

  來源: 新京報

英國學者米爾恩根據文獻記錄復原了『候風地動儀』

日本學者服部一三根據文獻記錄復原了『候風地動儀』

中國學者王振鐸根據文獻記錄復原了『候風地動儀』

5月12日四川地震，牽動了全國民眾的心。震感瞬間傳至全國各地。一些網友認爲，既然漢代就有『地震儀』，爲什麼依然無法預測地震呢？
也有網友指出，此前的『蟾蜍遷徙』已經預報了地震。動物真的能預報地震嗎？
問題1
張衡地動儀能記錄地震嗎？
●地動儀無法記錄發震時刻，更無法記錄震級。因此，從現代地震學的角度來看，候風地動儀並不能記錄地震，不是地震儀。
一些科技史著作聲稱，張衡在公元132年製造的『候風地動儀』能夠準確記錄地震，比西方第一台地震儀(由義大利人路吉・帕米里製造於1856年)早了1700多年。也有些材料說，候風地動儀可以『預測地震』。
不過，史書中有關候風地動儀的記載，僅見於【後漢書】。這一段記載只有區區196字，其中描述地動儀內部結構的內容更只有『中有都柱，傍行八道，施關發機』這12個意義隱晦、眾說紛紜的字。以後，北齊的信都芳和隋朝的臨孝恭，也都製造過地動儀，還留下了相關著作，可惜他們的著作都亡佚了。顯然，僅根據【後漢書】中的簡陋記載，要復原張衡的候風地動儀根本不可能。今天的複製品，其實是在史書那些『約束條件』之下所作的新創造。
儘管如此，【後漢書】的記載，還是向我們提供了一些有用信息。首先，候風地動儀絕不是地震預測儀。它只有在地震發生之後才起作用，只不過能比從驛卒更早地通知京城的人士罷了。這就好比我們看到閃電，就知道接下來很可能會聽到雷聲，但在閃電發生時，雷聲也已經同時發生，只不過還沒有傳到我們耳朵里罷了。
其次，根據地震波的傳播機理，候風地動儀是不太可能做到『驗之以事，合契若神』的。地震發生時，從震源會發出兩種波：一種叫P波，是縱波，它引起的物體震動方向和波的前進方向一致；一種叫S波，是橫波，它引起的物體震動方向和波的前進方向垂直。P波的速度比S波快，因此最先到達地面，形成地震波中的初波。據初波的震動方向就可以知道震源方向。
但初波非常微弱，因爲它只能從震源直直地向著地震波接收處地面傳播的P波，而這部分P波攜帶的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候風地動儀能敏感到對『第一哨』初波就做出響應，那麼足以有許多別的和地震無關的震動，比如在它附近跺腳，能引起它的反應，從而讓人誤把許多不是地震的震動也當成是地震。但如果要讓候風地動儀保持一定的『遲鈍』性，它又有可能無法『感覺』到地震的初波，直到之後的各種波陸續傳來時才被『驚醒』，可是這些遲來的波的震動方向已經完全不能代表震源的方向了。
何況，記錄一次地震必須有三個要素：發震時刻，震中位置和震級(地震強度)。候風地動儀只能記錄震中方向。幾台地動儀『聯網』也可測出震中位置；但它卻無法記錄發震時刻，更無法記錄震級。因此，從現代地震學的角度來看，候風地動儀並不能記錄地震，不是地震儀，當然也就更不可能是『世界上第一台地震儀』了。