用共振来解释生活现象,从东汉到晋朝,已经成为当时学界的主流思想之一。晋朝学者张华就曾经在他的书《博物志》里解释了一个现象:当时有些老百姓家里的铜脸盘每天早上晚上都会莫名其妙的自己颤抖起来,发出嗡嗡的声音,张华解释说,这是因为铜脸盘的固有频率与皇宫里早晚2次敲钟的声音频率一致了,发生了共振。
因此,张衡的地动仪,也可以被张华的理论所解释。
由于张衡的地动仪早已失传,现在我们能看到的地动仪模型都是后人根据史籍复原的。其中现在最常见的老模型,即1951年的王振铎模型,近年已被证明从外形到原理均错误。另一种模型由中国地震局冯锐(2005年)提出,即“都柱”是悬垂摆,摆下方有一个小球,球位于“米”字形滑道交汇处(即《后汉书·张衡传》中所说的“关”),地震时,“都柱”拨动小球,小球击发控制龙口的机关,使龙口张开。另外,冯锐模型还把蛤蟆由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。该模型经模拟测试,上面提到的第2种情况的圆柱子灵敏度高,在地震发生的时候能做出很好的响应,但无法感知地震发生的方位,试验结果与历史记载(张衡地动仪预测陇西地震这件事情)部分吻合。
冯锐等人重现的张衡地动仪模型
因此,要想预测地震的方位,还需要更先进的仪器设备,这对东汉时代的张衡来说,是一个不可能完成的任务。
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