几年前，一种新版的中学历史教科书由于删除了有关张衡及其地动仪的内容，在社会上引发了轩然大波。这是因为，在过去的几十年中，对张衡及其地动仪的介绍一直是中学历史教科书中的重要内容，张衡的地动仪也是证明我国古代科学发展水平高的重要历史证据之一，所以，凡是在这一时期内读过中学的中国人，基本上都知道张衡和他的地动仪。那么，为什么在宣传教育了许多年之后，有关方面要把张衡地动仪的内容从历史课本中删除呢？
历史教科书中的地动仪图片。图中的其实是王振铎先生1951年复原的地动仪模型。
有关方面给出的理由归结到一句话就是：现代人复原的地动仪模型饱受争议，地动仪的工作原理也难以得到现代科学的证实。然而，这样的解释其实是缺乏说服力的。因为，张衡的地动仪在其去世后不久就已经失传了，《后汉书》等史籍对张衡地动仪的记载也仅有只言片语，现代人根据这些记载复原不出正确的地动仪，一点都不奇怪。
不过，现代人无法复原出地动仪，并不能证明张衡在历史上没有发明地动仪，因此我们需要做的，是在历史课本中说明地动仪的制造技术早已经失传，而大可不必把有关张衡这一发明的记载全部删除。因为那样做无法体现我们对历史的尊重。
张衡的地动仪所引发的争论和质疑，与围绕着地动仪仍存在的相关谜团有关。因此，要想全面地了解这个问题，就需要对相关的历史进行分析和梳理。
一、地动仪的历史源流
地动仪是东汉时期张衡的发明。张衡（公元78—139年），字平子，是我国古代著名的天文学家和文学家。他写有《二京赋》等有名的文学作品，还著有《混仪图注》、《灵宪》等天文著作，不仅如此，他还发明了浑天仪和地动仪等仪器，用于观测天文和地震。
张衡所发明的浑天仪，实际是后来所称的浑象（如图中的这种）。浑象和浑仪是两种不同的天文仪器。
尽管张衡也是一位很有名的文学家，但他的最大成就其实还是在天文学领域。他不仅写了《灵宪》这样的天文学著作，对天地宇宙的构造和天体的运行进行了分析，而且还制造出了著名的浑天仪（实为浑仪），对后世的天文学发展有重要影响，后来唐宋等朝的许多天文学家在制造浑天仪这类仪器时，都曾参考过张衡的发明。
不过， 张衡的地动仪则是一件前无古人、后无来者的发明。除了张衡外，从古至今其他人再也没能造出这种仪器，使地动仪成为了历史上真正的绝响。
有关张衡造地动仪之事，多种史籍都有记载。南朝时的范晔根据东汉班固等人撰写的《东观汉记》、西晋司马彪撰写的《续汉书》等，撰写了后来成为二十四史之一的《后汉书》，《后汉书》中的《张衡列传》对张衡发明地动仪有比较具体的记载，这一记载影响也最大。其原文为：“阳嘉元年夏，造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。”这段历史记载不仅写明了张衡制造地动仪的时间，而且还对地动仪的形制、功能等有比较具体的描写。后来人们复原地动仪时，依据的主要也是这段记载。
王振铎先生复原的地动仪的工作原理。这种构造后来遭到了很多人的批评。
可惜的是，这段不足二百字的描写，实际上并没有透露地动仪的工作原理。“其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际”，“牙机巧制”是地动仪最关键的部分，但这一部分却“隐在尊中”，使外人无法窥见。因此，后人仅根据这段简短的描写去复原或复制地动仪，可以说是比登天还难。
更重要的是，《后汉书》记载张衡发明的是“候风地动仪”，这里面的“候风”二字并不是多余的，而且还非常关键。为什么要叫“候风”地动仪呢？《后汉书》对张衡地动仪的描述，从始至终并没有说明这一点，至于其“候风”的原理，更是不见任何提及。而现代人在复原张衡的地动仪时，也全部忽略或无视了“候风”这两个字，这是非常令人遗憾的。
尽管张衡制造的浑天仪曾经被此后历朝的多位天文学家借鉴过，但他的地动仪却没能流传下来，在东汉之后，地动仪的实物就已经从历史记载中消失了。但有关地动仪的文字信息仍然存在。据有关史料记载，南北朝时期，北齐的信都芳曾经撰写了一部叫《器准》的书，里面包括了地动仪的图纸和说明；梁朝的虞荔在他写的《鼎录》一书中则记载：“东汉张衡制地动图，记之于鼎，沉于西鄂水中”。隋朝的临孝恭还写有一部《地动铜仪经》，这应该是一部专门介绍地动仪的书。可惜的是，《鼎录》中关于地动仪的信息只有那一条寥寥十几字的记录，《器准》和《地动铜仪经》这两部书在唐代以后也已经失传了。因此，对于张衡地动仪的工作原理及其具体的制作方法，后人已无从知晓。宋代的邢凯在其《坦斋通编》一书中指出，人们可以预测日食月食，但地震却很难预测，过去有两种方法可以预测地震，一种是“观天象可以知地震”，另一种就是张衡发明的地动仪可以预测地震，但是，“二者之法，今无传焉”。也就是说，在宋代时，这两种地震预测方法就都已经失传了。
二、我国古人对地动仪工作原理的探索
虽然地动仪的制造技术最晚在宋代时就已经失传了，但后来还是有人曾尝试过复制地动仪。这个人就是元代著名的天文学家、数学家郭守敬。郭守敬也是一位被写入了我国历史教科书的大科学家，他一生成就众多，在天文学领域，他不仅编制了《授时历》，而且还发明制造了简仪、浑象仪、候极仪、立运仪和证理仪等十多种天文观测仪器，另外他还发明了七宝灯漏等计时仪器，可谓是非常地心灵手巧。根据《钦定四库全书·元文类》的记载，郭守敬“又尝欲仿张平子，为地动仪及候气密室，事虽未就，莫不究极指归此仪象制度之学其不可及者也”。从这一记载来看，虽然郭守敬似乎弄懂了地动仪的工作原理，但他并未仿制成功。
这里尤其值得注意的是，郭守敬想仿制的地动仪还包括一个“候气密室”。而这个“候气密室”，应该就是张衡“候风地动仪”之“候风”所在。《后汉书》记载张衡的地动仪“形似酒尊……覆盖周密无际”，“候气密室”应该就是这个像酒尊一样的密闭容器，只不过《后汉书》中只记载了里面有“都柱”、“八道”等机关，却并未说明哪些是“候风”的装置及其工作原理。郭守敬应该是触及到了张衡地动仪的一个核心机密，但可惜他最终并没有仿制成功。
郭守敬是我国元代的大科学家，在天文学领域有非常突出的成就。
实际上，对于张衡地动仪的工作原理，在郭守敬之前已经有人探讨过。宋代的江少虞在其《宋朝事实类苑》一书中，根据《续汉书》对张衡地动仪的记载及张衡《灵宪》一书对天地形成的论述等等，认为张衡的地动仪实际是根据天地之间“气”的运行机制制造出来的：“张衡穷物理之极致焉，伺其（地）右旋，地道壅塞之时，乃气凌此州之分，机关素轻，则为之动焉。如人身中息气，昼夜从头至足，周身一万三千五百息，且会寸口。或其营行壅滞不通，行处便成痈疖疮疱时，譬丸之落处也”。也就是说，他认为“天左旋，地右动”，“气”在天地之间运转，当“气”的通道在地的某处被堵塞时，就像气息在人体内某处壅滞导致形成痈疖疮疱一样，这个通道堵塞的地方就会发生地震，而“气”在这个地方溢出，就会触发地动仪上的相应机关，让机关吐出铜丸，落入蟾蜍口中。可见，江少虞比较详细地解释了张衡候风地动仪中“候风”的原理，风就是气，气动而成风。江少虞的这种解释，或许对后来的郭守敬产生过启发。
然而，这里面仍然有个难题没有被解决。那就是，九州之内气道的壅塞之处（即地震发生的地点），如何被响应到候风地动仪八个方位的机关上呢？虽然地动仪上八条龙的龙头处分设了代表九州的地形标志，但为什么九州内某个地方地震，就能够触动远在千里之外的地动仪上的相应州所在的机关呢？这个问题，也正是南宋的周密所困惑的。周密在他写的《齐东野语》一书中认为，浑天仪之所以灵验，是因为“天文有常度可寻，时刻所至，不差分毫，”但地动仪就原理不明，如果说地动仪也像人身那样，“气之所至则动，气所不至则不动”，那么，“此仪置之京都，与地震之所了不相关，气数何由相薄，能使铜龙骧首吐丸也”？
《齐东野语》是南宋的周密撰写的一部史书，里面记载了大量宋元之际的历史事实，史料价值非常重要。
应当承认，这个问题确实是个未解之谜。后人复原地动仪之所以难以成功，与这个谜的谜底仍没有被解开应该有很大的关系。
总之，在中国古代历史上，只有张衡制造出过地动仪，此外再无地动仪实物出现过。因此，张衡的这个地动仪可谓是不折不扣的历史孤品，并且这一孤品也早已经湮没在历史的长河中了。
三、现代人对地动仪的复原及质疑
现代人也一直没有放弃对张衡地动仪的复原。据悉，早在19世纪时，就有中外学者开始复原张衡的地动仪了。
不过，大部分中国人对地动仪的了解和认识都来源于中学或小学时期的历史教科书，在这些教科书中，有一张地动仪的图片曾经令他们印象深刻。然而，这张图片所反映的并不是真实的张衡地动仪，因为张衡的地动仪早在古代时就已经失传了，这张图片所反映的，其实是科技史专家王振铎先生根据有关史料在1951年复原的张衡地动仪的模型。这个模型是用木头制作的，并且也无法用来观测地震。这一模型的图片被收入了历史教科书，从而塑造了千万中国人心目中张衡地动仪的形象。王振铎先生复原的地动仪采用的是“直立杆”原理，这在后来也受到了广泛的质疑和批评，因为采用“直立杆”原理复原的地动仪实际上无法观测地震。
后来，中国科学院的地震研究专家冯锐研究员领衔启动了一个新的复原张衡地动仪的项目。2003年前后，冯锐的研究组与河南博物院、中国地震台网中心等单位合作，招募了许多文史、地震学和青铜器等领域的专家学者，共同研究复原张衡的地动仪。该研究团队不仅挖掘补充了《续汉书》、《后汉纪》等记载过张衡地动仪的历史资料，而且还采用了新的“悬垂摆原理”，最终复原制作出了另一种地动仪。2005年，该项目完成了国家验收。从2009年起，这种新的地动仪被陈列到了中国科技馆的新馆中，供观众参观。据悉，经过试验室验证，这种地动仪能够对地震做出反应。但也有人质疑这种地动仪并不能实际用于地震观测。对此，冯锐研究员回复说，这种地动仪是能够用来观测地震的，但如果要观测地震，就不能使用模型，而是要建造真实的观测台和地动仪，并把地动仪安置到观测台上，而这项工作也正在推进当中。
冯锐研究员领衔的团队所复原的地动仪及其内部结构。
除了以上这两种被复原的地动仪外，中外还有其他一些人士也复原过张衡的地动仪。
尽管有人复原出了张衡的地动仪，但还是有不少人坚持对张衡地动仪的质疑。例如著名的“打假斗士”就认为，张衡发明的地动仪很可能和现代人复原的地动仪模型一样，仅仅是个无用的摆设，另外，他还质疑《后汉书》中有关地动仪功能得到应验的记载是编造的“故事”。不过，质疑地动仪时所使用的基本逻辑是存在严重问题的。认为，“张衡没有物理学和地震学知识，也没有做模拟实验的条件，甚至连实验思想都不会有（标志着现代科学的诞生的实验思想是在欧洲文艺复兴时期出现的），我们有什么理由相信他制造出了管用的地动仪？”这种逻辑其实是一种非常可笑的逻辑。按照他的这种逻辑，我国古人不懂生物学和生理学，也没有做模拟实验的条件，甚至也没有实验思想，所以我国古人就不可能有管用的医学，那么一旦生病，就只能听天由命或等死。但事实是这样的吗？可见，质疑地动仪的逻辑非常荒诞。
另外，质疑《后汉书》中相关记载的真实性，也是毫无根据的。《后汉书》明确记载张衡的地动仪“验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也”。如果地动仪只是一个无用的摆设，如果它没有经过事实的验证，史书中何以能有如此高的评价？史官何以能写下如此肯定的评语？要知道，张衡不仅做过太史令，还做过侍中、河间相等高官，他不仅在地方上打击豪强势力，还在朝中屡次上书言事，弹劾他人，并反对当时流行的谶纬之学，因此他一生中政敌众多。如果他发明的地动仪不起作用或不够灵验，必然会遭到政敌的攻击，那么即便张衡不会因此被罢官，相关史书中也绝对不可能会给予地动仪那么高的评价。可以说，张衡的地动仪是在政敌挑剔眼光的注视下完成的，如果对地动仪功能的记述只是编造的“故事”，那么它绝对不可能会被写入相关的史书。
然而，不幸的是，无论如何，在一片反对和质疑声中，有关部门最终还是把中学历史教科书中有关张衡和地动仪的内容删除了。
现代人因为无法复原历史著作中记载的某些事物，因此就怀疑和否认相关的历史记载，这种逻辑其实是非常危险的。因为时代不同，谁都不敢保证今人在各方面的智慧都一定会胜过古人，同时，谁都无法否认历史上的许多思想和事物确实已经失传了，如果仅是因为后人无法还原或复原历史上的某些事物，就否认这段历史记载的真实性，那么，要被删除或修改的历史岂不是会有太多太多？这种对待历史的态度是科学的吗？今人无法复原历史上的某些事物，难道没有可能是今人自身的原因吗？
四、结论：以开放性的思维面对历史和未来
张衡发明的候风地动仪是历史上真实存在过的事物，其功能也是史书中有明确记载的。这一点没有疑问。而现代人难以成功复原地动仪，这也是一个事实。但我们不能因为今人难以成功复原地动仪，就否认地动仪在历史上的存在。
正如前文所述，地动仪实物及其具体的制造方法在历史上失传已久，现代学者们对张衡地动仪的理解也并不全面。例如，他们在复原地动仪时，都忽略或忽视了候风地动仪的“候风”二字。这种态度并不是科学的态度。即使他们决定要忽略这两个字，至少也需要给出一个理由。实际上，早于《后汉书》的《续汉书》和《后汉纪》在记载张衡的发明时，说的是张衡制造了“地动仪”，而没有说张衡制造的是“候风地动仪”。范晔在其《后汉书》中为何要将其改成“候风地动仪”？这些问题都是需要研究的，但是我们并没有看到这方面的研究成果。这也足见现代人对张衡地动仪的研究态度还不够严谨。
此外，张衡地动仪的工作原理事实上从来没有被搞清楚过，现代人在复原地动仪时，依靠的其实主要是自己对现代地震学知识的了解，比如知道地震波包括横波和纵波，两种波的传播速度不同，等等。然而，张衡所处的时代并没有这样的知识，因此张衡地动仪的工作原理也绝不可能是今人所依据的那些原理。所以，要复原张衡的地动仪，需要先把张衡地动仪的工作原理搞清楚。
现代医学（西医）观察不到经脉，但是基于经脉学说的针灸的功效，是有目共睹的。
要解决这个问题，必须要跳出成见，具备开放性的思维。这其中最重要的一点，就是不能盲目相信自己能够用所谓的现代科学解释古代的一切发明和创造。举个简单的例子，经脉学说是我国中医学说的重要内容，现代有些人以无法通过解剖手动观察到经脉为理由，否认经脉的真实存在，否认经脉学说，然而，中医基于经脉学说的治疗效果是显而易见的，尤其是其中的针灸术，治疗效果非常显著，因此，近年来针灸在美国也已经取得了合法地位。这就说明，现代人观察不到经脉的存在，很可能只是因为自己的观察手段或科技发展水平还不够，这就像一个16世纪的人不可能会观察到无线电波的存在，然而，他观察不到，难道无线电波就不存在了吗？事实是，等科技发展到了一定的水平，无线电波的存在就变成了人尽皆知的常识。
可见，无论是面对历史还是未来，保持开放性的思维非常重要。在地动仪问题上，现在人们还搞不清它的工作原理，并不意味着未来也一定会搞不清，更不意味着历史上记载的地动仪是虚假的、编造的故事。
最后需要指出的是，张衡是我国古代历史上一位伟大的科学家，他在天文学、数学和文学等领域内所取得的成就，使他足以比肩祖冲之、僧一行、沈括、郭守敬、宋应星等其他我国古代的伟大科学家。因此，只因为部分人对地动仪提出了缺乏根据的质疑，就把有关张衡及其地动仪的内容从中学历史教科书中删除，是不合适的。希望能够早日看到有关内容在教科书中的恢复。
主要参考资料：
（南朝）范晔：《后汉书》，卷五十九；
（宋）江少虞：《宋朝事实类苑》，卷第五十八；
（宋）邢凯：《坦斋通编》；
（宋）周密：《齐东野语》，卷十五；
（清）纪昀等《钦定四库全书·元文类》，卷五十。
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