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地震是一種破壞力大的地質(zhì)災(zāi)害 。在我國的東漢時期，就有一個叫張衡的學(xué)者，發(fā)明了一款叫做“地動儀”的儀器——此儀器據(jù)說能判定地震發(fā)生的方位（因為古代沒有電話與遙感衛(wèi)星，所以看起來這個儀器對于及時救災(zāi)還是很實用），那么，張衡的地動儀是不是真的有效呢？
我們可以從力學(xué)的角度上來分析這個事情 。
我們知道，張衡時代的儀器是機械儀器，那時候還沒有電子設(shè)備，什么傳感器，模擬電路與數(shù)字電路都是沒有的，唯一有的就是青銅器 。那么張衡在公元134年前做的地動儀的核心部件就是一個青銅的圓柱子——根據(jù)《后漢書》的語焉不詳?shù)挠涊d，我們大致可以判斷，該圓柱子可以存在3種不同的可能性，分別是：
a：上端自由，下端固定
b：下端自由，上端固定
c：上端與下端都是自由的，都不固定
地震發(fā)生前，這根圓柱子會朝某一個方向傾倒，砸中那個方向上的龍吐出珠子，被底下的蛤蟆接住 。
因此，從力學(xué)原理上來看，這圓柱子在地震來臨之時傾倒，這就是利用了所謂“共振”的物理原理 。
共振的意思是說：銅柱子的固有頻率（任何固體都有一個固有頻率，所有大橋也有固有頻率，軍隊在大橋上齊步走的頻率如果與大橋固有頻率相同，就會發(fā)生共振）與地震來臨前發(fā)射的次聲波（一種頻率小于20赫茲的聲波）的頻率非常非常接近，所以銅柱子從地震次聲波里吸收了能量，導(dǎo)致共振的發(fā)生，銅柱子的振幅越來越大，馬上就會倒塌 。
那么，問題來了，銅柱子應(yīng)該朝哪個方向倒塌？
根據(jù)中國地震臺網(wǎng)馮銳等人的試驗，銅柱子的倒塌方向是隨機的，不一定會朝地震發(fā)生的那個方向倒塌 。
因此，可以說，張衡的“地動儀”是利用“共振”原理來工作，這一點是值得肯定的（因為地震前的次聲波傳播速度很快，在地震的縱波與橫波傳過來之前，次聲波早一步到達事發(fā)地點，因此這個地動儀有一定的預(yù)測地震的作用），但此“地動儀”是無法判定地震發(fā)生的方位的 。
用共振來解釋生活現(xiàn)象，從東漢到晉朝，已經(jīng)成為當(dāng)時學(xué)界的主流思想之一 。晉朝學(xué)者張華就曾經(jīng)在他的書《博物志》里解釋了一個現(xiàn)象：當(dāng)時有些老百姓家里的銅臉盤每天早上晚上都會莫名其妙的自己顫抖起來，發(fā)出嗡嗡的聲音，張華解釋說，這是因為銅臉盤的固有頻率與皇宮里早晚2次敲鐘的聲音頻率一致了，發(fā)生了共振 。
因此，張衡的地動儀，也可以被張華的理論所解釋 。
由于張衡的地動儀早已失傳，現(xiàn)在我們能看到的地動儀模型都是后人根據(jù)史籍復(fù)原的 。其中現(xiàn)在最常見的老模型，即1951年的王振鐸模型，近年已被證明從外形到原理均錯誤 。另一種模型由中國地震局馮銳（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)”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發(fā)控制龍口的機關(guān)，使龍口張開 。另外，馮銳模型還把蛤蟆由面向樽體改為背向樽體并充當(dāng)儀器的腳 。該模型經(jīng)模擬測試，上面提到的第2種情況的圓柱子靈敏度高，在地震發(fā)生的時候能做出很好的響應(yīng)，但無法感知地震發(fā)生的方位，試驗結(jié)果與歷史記載（張衡地動儀預(yù)測隴西地震這件事情）部分吻合 。
因此，要想預(yù)測地震的方位，還需要更先進的儀器設(shè)備，這對東漢時代的張衡來說，是一個不可能完成的任務(wù) 。
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