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作者:张玮 当前章节:15415 字 更新时间:2026-7-8 08:27

“阿波罗11号”与阿姆斯特朗同时登月的另一名宇航员艾德林在接受某部纪录片拍摄时这样说。不过,艾德林在NASA(美国国家航空航天局)内部似乎口碑不佳,大家都认为他是个爱出风头的人,一度打算不让他和阿姆斯特朗搭档登月。这部纪录片叫:“Aliens On The Moon The Truth Exposed ”(《外星人在月球,真相揭露》)美国全国广播公司的一个有线电视频道Syfy在2014年推出的。业界反响一般,有兴趣的可以自己去辨明真假

关于这个说法,到目前没有任何官方证据证明。

而且,阿姆斯特朗并没有写过自传。

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第二个版本,是关于“阿波罗18号”的。

阿波罗工程不是到第17号就终止了吗?不,在这个世界上,有相当一部分人深深相信——其实“阿波罗17号”之后,美国还进行过一次登月,那就是“阿波罗18号”。

按照他们的说法,1974年12月,美国发射了“阿波罗18号”,不仅发射了,而且还顺利登陆了月球,只是,在月球上遭遇了神秘的外星文明。

“阿波罗18号”甚至还被一个俄罗斯制片人和一个西班牙导演拍成了电影《阿波罗18号》,说的就是三名“阿波罗18号”的宇航员在月球上遭遇了外星文明,全部牺牲(他们的目的据说就是去探索上一张照片上那个神秘区域)。

这部电影大量采用了20世纪70年代的电影拍摄风格,引来观众的大量吐槽,但导演声称:我们并不是拍了这部电影,而是通过各种方式,找到了这部从NASA流传出来的视频。

当然,关于“阿波罗18号”的说法,NASA给予了大量的驳斥。其中一个例证是,“阿波罗17号”上的科学家哈里森·施密特原来就是计划跟随“阿波罗18号”登月的,但“阿波罗18号”任务被取消,所以他就只能登上“阿波罗17号”了。(事实上,NASA最初的计划是“阿波罗15号”之后就停止探月。)

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第三个版本,还是来自美国宇航员。

在“阿波罗”探月过程中曾发生过这样一件事:当时两名宇航员回到指令舱后,登月舱突然失控坠毁在月球表面,设置在离坠落点72公里处的地震记录仪,记录到了持续15分钟的震荡声,这种声音犹如一口大钟和大锣鼓所发出的声响。而在“阿波罗12号”探月时,碰撞月球所发出的回声还持续了4小时——如果月球是实心的,这种声音只能持续一分钟左右。

此外,科学家在月球上还发现了有类似地震那样的月震。月震的震级很弱,最大的月震也只相当于地震的一二级,但震动持续时间却很长。所有这一切似乎证明了“月球是空心的”。

苏联著名天体物理学家瓦西里和晓巴科夫曾在《共青团真理报》上撰文指出:“月球可能是外星人的宇航站。月球是空心的,在它的表层下存在一个极为先进的文明世界。”

月球本身就是一艘太空战舰?这还了得?

但现在已经有不少科学家指出:月震持续时间比地震长,原因在于月球上没有水和表面松散的沉积层,正是由于水和松散沉积层对地震有一定的吸收作用,才使地震波很快衰减。有的科学家还认为,月球的内部结构与地球完全相同,是由月核、月幔及月壳组成,而并非空心的。

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第四个版本,来自美国当时最大的竞争对手:苏联。

瑞典曾有科学杂志报道说早在1964年,苏联发射的“月球9号”探测器就在月球背面拍到了“一个飞碟基地和由形状奇特的高大建筑物组成的城市”。

1968年12月25日,当“阿波罗8号”飞船载着指令长弗拉克·鲍曼及两名助手进入月球背面用肉眼探察时,据说也曾发现飞碟降落。

比起苏联的发现,更让人怀疑的是,苏联的探月工程居然几乎和美国同时中止。这两个国家当初你死我活地叫嚷着要进行“太空竞争”,一个率先实现了人类进入太空和探测器月球着陆,另一个实现了载人登月——然后,两个国家忽然都停止了登月计划。

假想图

太空第一人,苏联的加加林。后离奇死于空中事故,年仅34岁

于是难免有这样一种说法:美国和苏联都受到了外星文明的警告。

不过,更令人信服的说法是——至少苏联方面确实是在后期被美国拖垮了,无论是资金还是技术上,就是迈不过最后这道载人登月的门槛,和外星文明的警告没有什么关系(苏联用来登月的N1火箭发射了4次,4次全都失败,最终被迫取消)。

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其他的,无非就是各种图片和猜测了。

比如据说在“阿波罗11号”首次登月时,阿姆斯特朗发现月球表面有23个人类赤足的脚印。

也有人公布过据说是从月球表面发来的照片,照片中可以清晰地看到类似金字塔的建筑,以及有明显人工痕迹的环形山。

这张照片的真实性存疑

1987年3月,有一张据说是苏联人造卫星从月球背面发回来的传真照片,照片显示,有一架“二战”时期的美制老式轰炸机,停放在月球的陨石坑边,机身机翼都有明显的美国空军标志,有人推测可能是外星人掳到月球上去的。

1988年,该位置的飞机失踪了。

还有,每逢碰到无法解答的问题,总有人会把“大神”尼古拉·特斯拉[1]给搬出来。有狂热的特斯拉支持者宣称,美国用来发射登月飞船的“土星五号”火箭推进器的原理图,是特斯拉设计的。特斯拉去世后,这机器没人会修,所以就永远无法登陆了。

值得指出的是,以上这些说法,都从没有得到过官方的认可,也没有可靠的来源和出处。

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但是你不能怪民间有各种各样的猜测是不是?

因为月球对于我们人类来说,那么近又那么远,那么亲切又那么神秘,探月工程的中止,自然会引起无数人的猜疑和推测。

那么真正让美国停止探月工程的原因又是什么呢?

目前比较可信的说法,还是时代的变迁,使得美国做出了自己的选择。

先看当时为什么登月,为什么能登月。

首先,是政治环境逼出来的。

20世纪60年代到70年代初期,是“美苏太空争霸”的高潮时期,苏联人要面子,美国人也要面子。1966年,美国宇航局获得了有史以来最高的政府预算拨款,这笔拨款占到当年美国联邦政府预算开支总额的4.5%,合计59.33亿美元(大约相当于今天的430亿美元)。有了大把的钱,才能办好登月的事。

其次,政治环境需要美国争气,经济环境也给了美国底气。

1961年,“阿波罗计划”获得了批准。当时,美国正处于西方经济学家公认的“黄金时代”。美国的国民生产总值经过从1961年的5000多亿美元上升到1971年的10000多亿美元;1965—1970年美国的工业生产以接近18%的速度增长。1970年的美国拥有世界煤产量的25%,原油产量的20%,钢产量的25%。1971年美国拥有汽车1.11亿辆,83%的家庭至少拥有一辆汽车。1970年美国农产品比1950年增长了2倍,一个农民能养活47个人。

这样经济的底气,也让美国宇航局有资格获得那么多的预算。

再看为什么现在不登月了。

第一,政治意义大减。“冷战”结束了,对手崩溃了,美国的登月计划意义就减小了许多。据说到了阿波罗15、16、17号的时候,发射直播不是每个人都有兴趣看了。

第二,还是经济。从1973年的“石油危机”开始后,美国的经济就再也没有回到过“黄金时代”,美国宇航局的预算开始逐年减少,根本无力支撑起登月那么庞大的计划了(1966年的预算成了可望而不可即的巅峰)。

据统计,当时“土星五号”火箭发射13次,总共花了65亿美元,平均每次5亿美元。总耗费相当于现在的1500亿美元,每次仅发射就耗费115亿美元(可以造一艘超级航母)。

2001年至2014财年,美国在反恐上耗费的预算是1.6万亿美元(美国国会研究所数据),这也是一个侧面原因。

第三,还是要看经济投资回报比。

如果耗费巨大,但有回报,那也可以接受。但从目前来看,登月的耗费成本实在太大,在短时间内根本无法获得经济回报。

所以曾有人说,如果现在人类具备了月球开发和居住能力,谁先上去就立刻能瓜分月球地盘开始殖民,瞬间就会有10个以上的国家拥有登月能力。

基于此,美国宇航局的重心发生了转变——他们不是不再探索太空了,而是抢在苏联人之前出完风头之后,就换方向了:在有限的预算里,美国宇航局把投入的重点转向了天空实验室、航天飞机研发以及大量的无人探测器和卫星。

总的来说,我们总觉得美国停止登月,总有天大的秘密,但很有可能,原因就是那么简单。

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那么人类还会重登月球吗?

其实每个人都相信,答案是肯定的。

正如本文开头,“阿波罗17号”的指挥长尤金·塞尔南那段话的末尾:“我们即将从陶拉斯—利特罗地区离开月球,正如我们从这里踏上月球。上帝保佑,我们将会回到这里,带着所有人类的和平与希望。”

馒头说

又想起了玛丽·尤肯达修女1970年写给NASA的恩斯特·斯图林格博士的那封信,以及博士那封著名的回信。

在信中,修女问:“目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭,你们怎么能舍得为远在火星的项目花费数十亿美元?”

这个问题,我相信很多人都会问。

那封著名的回信有点长,有兴趣的可以去网上搜。

那封信列举了很多太空项目在民生科技上的应用和提升(当时的数据是每年有1000项技术用于民生),其实我们现在熟悉的红外线耳温枪(原来是用来测量星球温度的)、人造假肢、婴儿食品、冷冻脱水蔬菜等,都是因太空探索诞生的发明和应用。

我印象最深刻的,还是博士回信中的最后一段:“太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子,它还能给我们带来全新的技术、全新的挑战和进取精神,以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。”

在那封回信中,博士给修女寄了一张1968年圣诞节时,“阿波罗8号”在环月球轨道上拍摄的地球的照片。

太空探索让人类知道了自己的渺小,知道了地球家园的可贵,以及对未知事物的渴望。

我坚信,人类对太空的探索,永远不会止步。

[1] 尼古拉·特斯拉,发明家、机械工程师、电气工程师,被认为是电力商业化的重要推动者之一,并因主持设计了现代交流电系统而最为人所知。

需要经历时间考验的,除了爱情,可能还有建筑

有没有一类建筑,一说起一座城市,就立刻会想到它?肯定是有的,而且有不少。埃菲尔铁塔就是这类建筑的代表。看到它,想到的不仅仅是巴黎,甚至还可能是法国,但这座大名鼎鼎的铁塔,并不是与生俱来就享有荣誉的。

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1885年的时候,法国政府想干一件大事。

因为四年之后的1889年,法国即将再次举行世界博览会。作为一场主题是“纪念法国大革命胜利100周年”的世界盛会,法国政府想在巴黎战神广场建立一座纪念碑或高塔。

1851年,在英国伦敦举行的首届现代世博会上,用新材料玻璃和钢材建造的“水晶宫”让全世界惊叹不已,甚至让人们后来习惯称之为“水晶宫博览会”。一座吸引眼球的建筑,似乎成了成功举办一届世博会的标配。

而就在1884年年底,美国的华盛顿纪念碑刚刚落成(历时51年)。这座高达169米的方尖碑,是当时全世界最高的建筑,吸引了全世界的目光和赞誉。

1851年在伦敦海德公园建造的“水晶宫”,由园艺家帕克斯顿设计

华盛顿纪念碑于1833年开工,1884年竣工,当中停工22年

说法国人不羡慕,那是假的。

所以,法国政府想借举办世博会的机会,也搞个“面子工程”。

但是,他们开出的建造条件却很奇怪:第一,必须要能吸引游客参观,卖票赚钱;第二,世博会结束后能轻易拆除。

要有面子,要能赚钱,还是一次性的——法国政府的这个要求倒还真不容易满足。

所以,它就向全世界发出了招标邀请。

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在1886年5月18日的最后截止期限之前,法国政府收到了超过100份设计稿。大部分的设计稿,都很传统,但其中也不乏“惊人之作”:

有人提出建造一个巨大的断头台(倒也确实是纪念“法国大革命”)。

古斯塔夫·埃菲尔

第一版的手稿

有人提议竖起一个1000英尺(305米)高的洒水装置,在干旱的季节里可以灌溉整个巴黎(可能是气象学家或农业学家投的稿)。

还有人建议建造一座高塔,在顶上安装一个巨大的电灯,可以把整个巴黎照亮8倍——以便市民阅读报纸(说的好像巴黎市民有夜间外出阅读报纸习惯一样)。

这时候,一位名叫古斯塔夫·埃菲尔的建筑师的提案,引起了法国政府的注意。

埃菲尔说,我就是要建造一座塔,没有任何其他功能,就是一座塔。但这座塔和其他塔都不一样:

第一,它全部由钢结构构成。

第二,它比现在任何世界上的建筑——无论是胡夫金字塔、科隆大教堂、乌尔姆大教堂铁塔或者是华盛顿纪念碑——都至少要高一倍以上。

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埃菲尔是不是在吹牛?

并不是。

当时54岁的古斯塔夫·埃菲尔,其实已经是一位享誉欧洲的建筑学家了。

在埃菲尔24岁的时候,他主持设计了法国的波尔多加隆河铁道桥,开创了用高压空气驱动桥墩的创新技术,这也是他终身最佳成就的表彰之一。

1860年,28岁的埃菲尔完成了法国著名的波尔多大桥工程,将长达500米的钢铁构件,架设在跨越吉隆河的6个桥墩上。

杜罗河铁路桥也称“玛利亚·皮亚桥”,位于葡萄牙杜罗河上

自由女神像的钢骨架结构

1875年,埃菲尔一手设计了布达佩斯火车总站。第二年,他又设计建造了杜罗河铁路桥——当时世界上最大的非悬吊式大桥,这座桥一直使用了114年(1991年退役)。

哦,对了,埃菲尔还设计了美国纽约自由女神像里面的钢骨架结构。

所以,埃菲尔关于建造一座高度超过300米的铁塔的方案虽然听上去有些吓人,却几乎没有人怀疑他的建造能力。

按照埃菲尔的计算,这座塔的预算是160万美元(按黄金比价,可能相当于现在1.4亿美元左右)。

法国政府说:我可没那么多钱。

埃菲尔说:没事,我来。

根据约定,法国政府会支付30万美元,而埃菲尔倾尽所有,包括把公司全部资产抵押,垫资130万美元。作为交换,埃菲尔将会获得在博览会期间和此后20年的铁塔所有各项收入(这时候政府已经同意在博览会后保留铁塔)。

不少人都觉得埃菲尔可能疯了。

1887年1月,双方签订协议。

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1887年1月28日,就在协议签订没多久,铁塔开始正式动工——两年后,世博会就要开始了。

然而,这座铁塔的动工,却遭遇到前所未有的巨大争议。

1887年2月24日,包括法国著名文学家莫泊桑、小仲马在内的300位著名人士(据说是因为铁塔要造300米高,那么就一人代表一米)签订了《反对修建巴黎铁塔》抗议书,他们说:

我们深爱巴黎之美,珍惜巴黎形象。现在以法国色彩被蔑视、法国历史遭威胁的名义,义正词严地抗议这座修建在我们美丽首都心脏位置的荒谬怪物。

请诸位设想一下,巴黎的美丽建筑怎么能与一个使人头晕目眩、怪异可笑的黑色大烟囱放在一起?黑铁塔一定会用它的野蛮破坏整个巴黎的建筑氛围,令巴黎建筑蒙羞,巴黎之美将在一场噩梦中彻底丧失。

这是滴在纯净白纸上的一滴肮脏的墨水,是魔鬼强涂在巴黎美丽脸庞上的可怕污点。

名人们的抗议,也引发了巴黎市民大规模的请愿,他们认为巴黎铁塔如同一个巨大的黑色的工厂烟囱,耸立在巴黎的上空。这个庞然大物将会掩盖巴黎圣母院、卢浮宫、凯旋门等著名建筑物的光芒。

当然,还有其他的批评声音。

法国一位数学教授预计,当铁塔盖到748英尺(228米)之后,这个建筑会轰然倒塌;有专家称,铁塔的灯光将会杀死塞纳河中所有的鱼;《纽约光驱报》巴黎版声称铁塔正在改变气候;日报《巴黎野玫瑰》则用头条报道铁塔“正在下沉”。

但是埃菲尔丝毫不为所动。

作家吉尔·琼斯在他的著作《埃菲尔的铁塔》中这样写道:“对埃菲尔来说,这个项目的全部就是:法国会建出世界上最高的建筑物,将是当时最高建筑的两倍,并且他知道如何在技术上实现这一点。”

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埃菲尔确实有自己的底气。在建造铁塔之前,埃菲尔和他的工程师们就已经绘制了5329张图纸,规划了18038个钢铁构件,把每项工作都想到了最细。

为了保持四个塔墩处在一个水平线上(这将决定铁塔是否会倾斜倒塌),埃菲尔在每个塔墩底部都安装了一台临时水压泵以进行高度的微调。但事实证明埃菲尔多虑了:四个塔墩造到55米高的时候,误差都没有超过7厘米——这个完美的水平高度一直保持到今天。

埃菲尔铁塔的底座施工

埃菲尔铁塔高300米,用掉了12000个各类金属部件,但因为设计严谨,没有一个部件返工过。在建造过程中,埃菲尔设计了许多具有创造性的技术:

和当时其他的大型建筑工程不同,埃菲尔预先在自己的车间里面制造好所有的部件。部件只要被送往工地,就能够迅速安装完毕。

整个铁塔用去250万个铆钉,铆钉孔预先以1/10毫米的容差制作完毕,这使得20个铆接小组能够每天装配1650个铆钉。

建造铁塔的每个部件都不超过3吨,这使得小型起重机得以普遍应用。

埃菲尔的铁塔,就在争议声中,一天一天慢慢长高。等到铁塔高度超过2/3的时候,批评声音开始渐渐消失,赞美的声音开始多了起来。

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该说说埃菲尔铁塔造完后的故事了。

埃菲尔铁塔建成后,立刻成了法国至高技术的代表,更是成了法国的象征,大批原来的批评者,变成了赞美者。就连当时的法国总理蒂拉尔,一开始也反对造埃菲尔铁塔,但等铁塔落成后,他亲自给埃菲尔颁发了荣誉军团勋章。

无论是法国人还是世界各地的游客,都被埃菲尔铁塔的雄伟壮观所震惊。在整个世博会期间,铁塔的门票和各项收入就达到了140万美元——是的,埃菲尔在世博会期间就已经收回了投资。事实上,到2010年的时候,埃菲尔铁塔能在一年里给法国带来15亿欧元的旅游收入。

虽然是一个纪念碑式的高塔,但埃菲尔铁塔却慢慢展现出了它的实用性:空气动力学实验、材料耐力研究、登山生理学、电信问题、气象观测等都依托于铁塔展开。

尤其是无线电技术的普及,让高高在上的埃菲尔铁塔具有了更大的意义。1914年第一次世界大战的马恩河战役,法国人就是在埃菲尔铁塔的顶端,向前线的法国军队发射战略信号。

那位曾经激烈反对建造埃菲尔铁塔的作家莫泊桑呢?他开始爱上了在埃菲尔铁塔二层的餐厅吃饭。当人们问他是否还讨厌埃菲尔铁塔时,他的回答让人捉摸不透:“这毕竟是全巴黎唯一一个看不见这座铁塔的地方啊!”

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以一个爱情故事作为这个铁塔故事的结尾吧。

很多人都猜测,当时埃菲尔愿意赌上全部身家去造一座铁塔,除了成就感和经济利益之外,应该还有些别的什么原因。

可能真的有。

在埃菲尔还是个默默无闻的小伙子的时候,他结识了一位名叫玛格丽特的富家小姐。玛格丽特一直鼓励埃菲尔实现自己当建筑师的梦想,并且不顾家人的反对,毅然决然地嫁给了他。

埃菲尔铁塔

那是埃菲尔生命中最幸福的时光,直到玛格丽特的生命中止在31岁。悲痛欲绝的埃菲尔一直希望能有一座建筑能够纪念自己对妻子的爱——他后来终生未娶,直至91岁与世长辞。

在埃菲尔晚年的时候,据说他曾登上埃菲尔铁塔的最顶端,大声呼喊妻子的名字——

或许,因为那是当时离天堂最近的地方吧。

馒头说

去过卢浮宫的人,肯定对门口的玻璃金字塔有印象。

这个由华裔设计师贝聿铭设计的卢浮宫美术馆大门,借用古埃及金字塔造型,采用现代材料玻璃,既能表现巴黎不断变化的天空,还能为地下设施提供良好的采光。

而当时这个方案公布时,在法国引起轩然大波——大家都会认为这种建筑会毁了这座800年历史的古建筑风格。据说,当时有90%的巴黎人反对。

但随着时间的推移,这座玻璃金字塔已经成为卢浮宫的象征。

我记得我第一次去卢浮宫的时候,站在入口,甚至产生了这样的一种感觉:这座现代感极强的玻璃金字塔,就是一个时光入口,我们现代人从入口进去,就进入了卢浮宫里的古典世界。

卢浮宫门口的玻璃金字塔

但凡现在成为经典的世界建筑,多少都经历过争议吧。

埃菲尔铁塔是这样,卢浮宫金字塔是这样,悉尼歌剧院也是这样——它的设计者乌松和澳大利亚政府闹翻后,一气之下再也不踏进澳大利亚半步,连建筑建成后都不愿意来看一眼。

所以需要经历时间考验的,除了爱情,可能还有建筑吧。

张衡的地动仪,到底是否存在?

这是我难得的一篇涉及中国古代的文章,但没写军事,也没写政治,写的是一项科技发明,而且归根结底,说的还是现代的事情。

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汉,永和三年,二月初三。

这一天,都城洛阳的那台奇怪的机器,忽然发出了一声“叮”的声响。

是那台机器上朝着西北方向的那条龙,忽然吐出了含在口里的钢珠,落在下面张口等着的铜蟾蜍嘴里。

张衡走上前去,拿起了钢珠,望向西北方,皱起了眉头。

“有地震了。”他说。

周围的人面面相觑,有人甚至嗤笑了一声。没有人有任何震感。

三天后,陇西的信使快马加鞭赶到洛阳报告:陇西地震,二郡山崩!

京城上下,无不震动。人们奔走相告:“张衡大人的那台地动仪,神了!”

王振铎复原的张衡地动仪

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这段故事,是对《后汉书·张衡传》中一段记录的扩写。

原文只有35个字,摘录如下:“尝一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪其无征,后数日驿至,果地震陇西,于是皆服其妙。”

“地动仪”这三个字,对于中国人而言,实在是太熟悉的一个名词。

长期以来,本文开头地动仪的这个形象,出现在我们的历史教科书里、电视里、邮票上、博物馆里,大家都已经耳熟能详。而这台仪器的意义,大家也都已经烂熟于胸:

公元132年,东汉的张衡发明了地动仪,这是人类历史上第一台能测量感知地震的仪器,比欧洲早了1700多年,是中华民族古代科技文明的结晶。

但是——至少我们所熟悉的那台地动仪,是假的。

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我们从小看到大的那个地动仪,是根据《后汉书》的那段记载复制的。复制的人,叫王振铎。

1934年,燕京大学读历史专业研究生的王振铎,在认真研究了《后汉书》的相关记载之后,诞生了想复制地动仪的念头——在公元200年前后,张衡的那台地动仪就消失了(据信是毁于战火)。

两年之后,王振铎按照书中所说“形似酒樽”的记载,设计了“地动仪”的外形,但对于内部结构,王振铎却犯了难。因为,整个《后汉书》对于“地动仪”的记载,一共只有这一段:

“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。”

究竟是什么原理,让地动仪能感知地震,而且还能辨明方位,从龙嘴里吐出铜珠?

王振铎选择遵从英国地震学家米尔恩1883年《地震和地球的其他运动》一书中阐述的“悬垂摆”的结构原理:从地动仪的上部垂下来一根摆,用以判明地震方向,并控制相应机关。

1949年,新中国成立,王振铎担任了文化部文物局博物馆处处长。在那个百废待兴的年代,为了树立弘扬中国古代灿烂文化,国家要求博物馆复制一批代表古代文明的器物,作为陈列和宣传之用。

王振铎自然而然想到了复制地动仪。

1951年,王振铎放弃了自己1936年想遵从的悬垂摆原理,而是用倒立的直杆原理,复制出了1∶10比例的“张衡地动仪”模型。

1952年4月,《人民画报》对这尊复制的模型进行了报道。中央人民政府文化部社会文化事业管理局的王天木,以《伟大的祖国古代科学发明地动仪》为题,用了一个整版的篇幅图文并茂地向读者讲解了地动仪的结构和工作原理——请记住,是“直立杆原理”。

王氏“张衡地动仪”内部结构

王振铎复制的这款“张衡地动仪”随即被编入全国中小学教科书,但在之后历次的修订中,却略去了《人民画报》王天木的一段话:“可惜张衡这一重要发明早就失传了,隋朝时科学家临孝恭写有一部《地震铜仪经》,也未能流传下来。……这里介绍的这个模型,是我们在1951年设计完成,主要是根据《后汉书·张衡传》的记载,及考古材料而复制的。”

于是,一代代的教师和学生(包括那时候的我)都认为,课本上的图片,就是张衡当年造的地动仪。

4

这个1951年复制版本的“张衡地动仪”,很快就轰动了世界。

在联合国世界知识产权组织总部,“张衡地动仪”被安排展览,和它并排展出的,是美国宇航员从月球带回的岩石。

在中国地方性的博物馆里,“1951年版张衡地动仪”也被当作文物来仿制和收藏——不仅进入了教材,就连中国地震局也用这部复原模型做了几十年标志,直到近年才取下。

最关键的是,大家一直认为,王振铎的这个“张衡地动仪”版本是不可改动的,甚至更多的人以为,张衡的地动仪,就是按照这个原理铸造的。

来自世界各地的质疑声开始响起。

事实上,从20世纪60年代起,王振铎这个版本的“张衡地动仪”,就开始不断遭受地震学界的质疑。从1969年开始,日、美、荷、奥等国地震学界发表了一系列措辞严厉的论文。

1972年,日本学者关野雄用计算否定了“直立杆原理”。1983年,荷兰的斯莱斯维克、美国人赛维也提出王氏模型不能成立,并从根本上否定了直立杆原理。

1984年,美国地震学家博尔特院士更是毫不客气地指出:“中国目前最流行的地动仪模型工作原理模糊,模型简陋粗糙,机械摩擦大大降低了灵敏度,对地震的反应低于居民的敏感,其作用应予以质疑,而且利用铜丸的掉落方向来确定震中也是不可能实现的。”

提出质疑的,还不只外国人。

1976年,作为王振铎的老朋友,中国地震学的奠基人傅承义院士当面向王振铎指出了1951年版本地动仪的原理性错误,并说了一句让人挺尴尬的话:“房梁下吊块肉都比你那个模型强!”

但这种当面批评,还不是最尴尬的。1988年,地动仪在日本奈良展出,中方的解说员无法证明这个仪器的灵敏性,只能手持木棍——木棍捅一下,龙口中的铜丸才会掉到下面蟾蜍的口中。

对地动仪的怀疑开始蔓延开来,甚至扩散到了对张衡,甚至对中国古代科技的怀疑。奥地利学者雷立柏在他的《张衡,科学与宗教》一书中写道:“对张衡地动仪的迷恋正是华夏科学停滞特点的典型表现。”

老祖宗留下的这个“地动仪”,真的是个没用的东西吗?

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“张衡地动仪”的证明之路,再一次启程。

在这个过程中,一个叫冯锐的人,成为领军人物。

1966年,邢台发生地震,当时冯锐是中国科技大学的二年级研究生。他们这批学生在第一时间赶到灾区,帮助抗震救灾并印发各种宣传震时逃生的小传单。传单其中一条,是建议老百姓在房间里倒立一个酒瓶子,如果瓶子倒了,就是地震来了,马上出逃。

然后时间就到了2002年。那一天,《防灾博览》杂志的编辑武玉霞(中国地震局的高级工程师)找到冯锐,问他为什么在一篇地震科普文章中写“地震没地震,抬头看吊灯”,而他早年散发的传单却是教人们倒立酒瓶子?

当时的冯锐,已经是中国科学院的教授,但他被这个问题给问住了。

武玉霞之所以问冯锐,还有一个更深层原因——冯锐在文章中写到,张衡的地动仪是世界上最早的验震器。

而酒瓶子和吊灯,恰恰指向了这个问题的根本所在:按照王振铎仿制的版本,张衡地动仪的原理是“直立杆原理”,就是酒瓶子原理,而吊灯的原理,却是“悬垂摆原理”。

倒立酒瓶子,也就是“倒立杆原理”有两大弊端:一,外界一有震动,哪怕不是地震,也会倒;二,就算倒下,也无法知道地震的方位。

这恰恰和《后汉书》中记录张衡地动仪的描写是完全相悖的。

难道是张衡的地动仪确实错了?

冯锐回忆当时自己的感受:“我作为一个地震学家,一直引以为自豪的是,张衡是地震仪器的鼻祖,如果张衡的地动仪错了,我觉得会有很大的精神上的压力的。这个起码我从感情上是很难接受的。”

冯锐的感情,其实代表了很多中国人的感情。这也是一代又一代的教科书,始终没有修改的原因。

6

那么作为一个地震学家,难受一下,就过去了?

冯锐选择了重新探索“张衡地动仪”的奥秘。

首先,冯锐根据王振铎的论文来推算当年陇西地震的烈度。推算下来,能够触发在京师洛阳的倒立棍倾倒,地震最低烈度应为5度。但如果是这样的烈度,洛阳肯定地面晃动,人畜惊逃。显然这样的结果大大违反了《后汉书》中记录的“一龙激发,而地不觉动”。

而要达到人没反应而“地动仪”有感应,按照王振铎的设计,那根核心部件“倒立棍”,也就是《后汉书》里记录的“都柱”,要高达2米,但直径只能是1.5毫米。

根本就不可能站得起来。

那么就只能证明一点:王振铎设计的地动仪的核心部件——“都柱”不合理。

这一点给了冯锐非常大的启发。冯锐突然意识到,外界所有对张衡地动仪的质疑,并不是张衡的那台机器错了,很有可能是王振铎的设计错了。

1953年中国发行的“张衡地动仪”邮票

随后,冯锐又读了不少史书,发现那个时候对地震的记载,经常用一个“摇”字,包括皇帝诏书上也写“地摇京师”,说明人们已经注意到了,地面是摇晃的。那么,地动仪的原理,是否并不是利用“酒瓶子倒下”的原理,而是“悬挂的吊灯晃动”原理?而后者就是现代地震学之父,英国人米尔恩创立的“悬垂摆理论”。

但问题又来了:米尔恩创立的理论,距今也就100多年,张衡在1800多年前就想到了吗?

从出现这个念头开始,作为自然科学家的冯锐,就一头扎进了完全陌生的考古学领域中,开始查证汉代的物质基础——张衡会不会在那个时代,产生“摇”的灵感?

在大量出土的汉代石刻和文物中,冯锐发现,当时已有大量悬挂物存在,而“地摇京师”时,这些悬挂物肯定都在摇。冯锐认为,那个时代的张衡也许还不能准确描述地震波的性质和惯性原理,因此在《后汉书》中,也就没有详细描述“都柱”的运动方式。但古人却巧妙地用“樽则振龙机发吐丸”这八个字,把地动仪机械联动的先后顺序写得清清楚楚。

最终,他得出的结论是:张衡当时认识到“悬垂摆”的理论,是有物质基础的,受启发是可能的。

但这依然只是一个推测,就算理解了“悬垂摆”,1800年前的张衡,做得出“地动仪”吗?或者说,你能按照1800年前的水平和原理,复制得出一个吗?

2003年,缺少科研经费的冯锐无奈停住了前进的脚步,他在当时的论文里写道:“我们现在还没有能力对张衡地动仪的悬垂摆的原理的施关发机,牙机巧制,做出更具体的复原,那么就像我们赞美断臂的维纳斯雕像一样,宁可去欣赏它的超越时代的缺憾美,而把这个古典文化的无穷魅力留给后代。我们不要给它加胳膊了。”

7

但对真相的探索,永远是吸引人的,缺少的只是机会。

一年之后,冯锐的机会来了——河南博物院发来了邀请。

1998年,河南博物院新馆在建设过程中,汉代展厅希望能展示张衡的地动仪,于是请来苏州天文仪器研究所,按王振铎的模型复制了一个木制模型。

博物院提出个合情合理的要求:“能否让地动仪动起来?”

得到的回答是:“不可能。即使是中国历史博物馆里陈列的那台也不能检测地震。”

对方提出,可以在模型下面人为地安上一个装置,让“地动仪”动起来。这让当时担任陈列部主任的田凯(如今已是院长)心里不是滋味:“我们展出的是科学仪器不是玩具,这样做是对观众的欺骗。”

这个心结,一直在田凯心中存留了6年。2004年,田凯通过各种媒体表达了自己的愿望:谁能真正地复原“地动仪”?经人牵线,田凯找到了冯锐。

2004年8月,河南博物院与中国地震台网中心签订了合作协议,组成了课题小组,共同复原“张衡地动仪”。经费全由河南博物院承担,国家地震局全力支持。

冯锐的团队,力量一下子增强了。冯锐团队在此之后的研究和努力,限于篇幅和观赏性,只罗列下面几条:

第一,文史专家加入了冯锐的团队。在此之前,记载张衡地动仪的只有《后汉书》一家,所谓“孤证不立”,可信度确实存疑。但专家们发现《续汉书》《后汉纪》等七部典籍中,均有对张衡地动仪的记载,196字扩展为238字。(正是《续汉书》中对张衡地动仪的描述,让冯锐确信,下面的“蟾蜍”其实是和本尊连为一体的。)

第二,他了解到,地震仪的发明人,英国地震学权威米尔恩是第一个将《后汉书·张衡传》翻译成英文的人,曾大量实验“悬垂摆”以验证张衡地动仪,并且公开宣称:“人类历史上第一个地震仪是中国的张衡发明的。”这让冯锐备受鼓舞:张衡的地动仪,肯定启发过米尔恩。

第三,在自己的研究和文史专家的帮助下,冯锐了解到了《后汉书》记载文字中的“方面”其实并不是大家理解的“方位”,而搞懂了这一点,恰恰印证了地动仪的科学性。

冯锐版“张衡地动仪”内部构造

第四,考古领域让冯锐亲临当年汉代放置地动仪的灵台密室,让他对灵台的土质有了直观考察,再一次印证了当年张衡是利用灵台相对疏松的土质,达到放大地震信号的目的。

第五,有关方面调来了陇西历次的地震波形图,让冯锐一一用数据对应。

总而言之,在各方面的全力配合下,“张衡地动仪”的神秘面纱,在冯锐眼前慢慢揭开。

2005年3月,冯锐的课题组拿着复制出来的地动仪,开始接受全面的检测。

经过连续7天168小时的强干扰实验,新复制的地动仪,数据准确,且没有一次误触发。

这个模型,终于得到了考古界和科技界的一致认可。

8

2009年9月20日,中国科技馆新馆开幕,新的地动仪模型与观众见面。

这是一个真正可以“动”的地动仪。观众可以亲自动手按下按钮,观察在不同波型下地动仪的不同反应——只有横波到来它才吐丸,其他来自纵波的震动,都无法使地动仪有任何反应。这就排除了其他的干扰,如很重的关门、汽车过境的震动、巨大的炮声等。

美籍华裔理论物理学家、国际华人物理学会会长杨炳麟,在听了冯锐在中科院理论物理研究所做的报告会后,认为张衡应该是最早利用惯性原理验震的人。

这还没有结束。

2010年1月24日,冯锐接到教育部部长袁贵仁的电话。袁贵仁在仔细阅读冯锐修改教科书的建议和相关资料后,原则同意修改“张衡地动仪”这一章节。

2010年秋季教改出台以后,按照教学大纲,“张衡地动仪”已不再是历史课本中的内容,人教版历史课本中已拿掉了这一知识环节。而作为对这一错误的补救措施,人教社今后会将新版地动仪的知识加到教师用书中。

馒头说

冯锐版的“张衡地动仪”,是不是最完美的复原?

我觉得不是。冯锐自己也说过:“可能是目前阶段,最接近的一种复原。”

那么,张衡的地动仪,究竟存在过吗?我不是科学家,也不是史学家,这个问题,我真的没法回答。

但我也想问一个问题:什么是科学?

这是个宏大的问题,甚至已经是一个哲学问题。但一般来说,我们目前公认的“科学”这个定义,是建立在有限观察的基础上,具有客观、逻辑、实证、可重复检验、可证伪这些特性。

我之所以想写这个故事,并不仅仅在于“张衡地动仪”这个仪器的本身,而是在于对这个仪器从探索到制造的整个过程。

在1800多年前,那个叫张衡的中国人,就已经尝试制造一种仪器,去解读当时被所有人视为“天惩”的地震。

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