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據(jù)學(xué)者們考證,張衡在當時已經(jīng)利用了力學(xué)上的慣性原理,“都柱”實際上起到的正是慣性擺的作用。同時張衡對波的傳播和方向性也一定有所了解,這些成就在當時來說是十分了不起的,而歐洲直到1880年,才制成與此類似的儀器,比起張衡的發(fā)明足足晚了一千七百多年。關(guān)于地動儀的結(jié)構(gòu),銅地動儀雕塑,流行的有兩個版本:王振鐸模型(1951年),即“都柱”是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體,控制龍口的機關(guān)在“都柱”周圍。這一種模型近已被基本否定。另一種模型由局馮銳(2005年)提出,即“都柱”是懸垂擺,擺下方有一個小球,球位于“米”字形滑道交匯處(即《后漢書·張衡傳》中所說的“關(guān)”),時,“都柱”撥動小球,小球擊發(fā)控制龍口的機關(guān),使龍口張開。
漢順帝陽嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地動儀的一個龍機突然發(fā)動,山西銅地動儀,吐出了銅球,掉進了那個蟾蜍的嘴里。當時在京師(洛陽)的人們卻絲毫沒有感覺到的跡象,于是有人開始議論紛紛,奇怪地動儀不靈驗。沒過幾天,隴西(今甘肅省天水地區(qū))有人快馬來報,證實那里前幾天確實發(fā)生了,于是人們開始對張衡的高超技術(shù)極為信服。隴西距洛陽有一千多里,地動儀標示無誤,銅地動儀加工,說明它的測震靈敏度是比較高的。但由于歷史久遠張衡地動儀已經(jīng)失傳,沒有留下實物與圖樣只留下一些簡略的文字記載。現(xiàn)代以來中外很多人為復(fù)原張衡地動儀做了很多努力,在歷史文獻中新發(fā)掘出了一些關(guān)于張衡和他的地動儀的文字記載。
【晉】袁宏(328年-376年)的《后漢紀·順帝紀》記載候風(fēng)地動儀:衡作地動儀,以銅為器,圓徑八尺,形似酒樽,合蓋充隆,飾以山龜鳥獸。樽中有都柱,傍行八道,施關(guān)發(fā)機;外有八方兆龍,首銜銅丸,蟾蜍承之。其牙機巧制,皆隱樽中,張訖,覆之以蓋,周密無際,若一體焉。地動搖樽,所從來龍機發(fā)則吐丸,蟾蜍張口受之。丸聲震揚,伺音覺知,即有龍機,其余七首不發(fā),則知所起從來也。合契若神,自此之后,地動史官注記,記所從方起。來觀之者,莫不服其奇?!?/p>
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