候風地動儀

候風地動儀

概述

候風地動儀是中國東漢時期發明的地震偵測儀器，被譽為世界上最早的地震儀。此儀器傳為東漢科學家張衡所造，其設計原理是利用力學結構感測地震波的傳播方向。候風地動儀以青銅鑄造，外部呈酒尊形，內部設有感測機關，可偵測遠方發生的地震並指示其方位。然而，原始儀器早已失傳，現今各大博物館所展示的「地動儀」均為後世根據史料推測復原的臆造品，其設計原理與原始儀器是否相符至今仍有爭議。

歷史淵源

候風地動儀發明於東漢時期，距今約一千九百餘年。據*《[[後漢書*》]]記載，發明者張衡（78年－139年）為東漢著名的天文學家、數學家與文學家，曾任太史令要職。張衡博學多才，除地動儀外，另發明有候風銅鳥（用於測風向）與渾天儀（演示天體運行）。東漢時期洛陽為全國政治中心，然地處中原，少有地震災害記錄；反觀西北邊陲隴西地區，地震頻仍。張衡研發地動儀，或與監測邊疆地震、預防災情有密切關係。

據史料記載，地動儀曾成功測得一次隴西地震。當時京城官員接獲儀器警示，立即奏報皇帝，但洛陽本地並無震感，諸臣遂對此嗤之以鼻。數日後，六百里快馬馳報隴西確有地震發生，眾人乃對地動儀之精準深感佩服。此事件成為地動儀歷史上最具傳奇色彩的一頁。

主要內容

儀器構造

根據《後漢書》所載，地動儀以青銅鑄造，圓徑八尺（約合今日180至240公分），器形如酒尊，覆蓋隆起，外表飾有篆文書法、山龜鳥獸等紋飾。儀器核心結構包括：

• 八方位龍頭：在儀器東、南、西、北、東北、東南、西南、西北八個主要方位上，各設一口銜銅球的青銅龍頭
• 蟾蜍承接器：每個龍頭正下方，配置一隻仰首張口的青銅蟾蜍，承接龍口所銜之銅球
• 感測機關：儀器內部設有精密機械裝置，能感測地震波並驅動特定方位的龍頭吐珠

工作原理

當某一方向發生地震時，地震波傳播至儀器，觸發該方位的機關，使龍口所銜之銅球掉落，正好落入下方蟾蜍口中，發出清脆響聲。觀測者根據是哪一隻蟾蜍接收到銅球，即可判斷地震發生的方向，而其他七個方位的龍頭則不受影響。

八方位以十二地支與八卦標記：

標字	方向	度數
子	正北	0度
艮	東北	45度
卯	正東	90度
巽	東南	135度
午	正南	180度
坤	西南	225度
酉	正西	270度
乾	西北	315度

關於「候風」之爭議

部分學者認為「候風地動儀」實為兩種不同儀器：「候風儀」與「地動儀」。候風儀形似銜花銅鳥，可根據鳥頭指向測定風向，並以花朵轉動速度測定風速。兩者功能各異，不應混為一談。

復原研究

王振鐸復原模型（1951年）

1951年，考古學家王振鐸耗费五年光陰，參考英國科學家的地震理論，成功製作出第一個較為人知的復原模型。此模型八龍造型採用明清時期華麗風格，廣泛流傳於世。1960年代美國總統尼克森訪華時，曾對此模型讚賞有加。然而，此模型採用的製作原理存在缺陷，唐山大地震期間未能發揮預期功能。

新近復原研究

後世學者重新考釋《後漢書》中「關」、「機」二字，認為「關」指門閂，「機」為一種槓桿機關，由此提出「懸垂擺原理」為地動儀的運作機制。依此理論所製作的新復原模型呈圓柱直桶狀，八條龍僅存龍首，線條簡潔；八隻蟾蜍背部朝內支撐儀器，口部朝外向上張開。此設計與王振鐸模型差異甚大。

國際研究概況

除中國學者外，19世紀英國與日本學者亦曾嘗試復原地動儀。相關研究論文見於《Chinese Science》、《Journal of Japan Association for Earthquake Engineering》等學術期刊。

文化影響

候風地動儀在中國文化中具有重要象徵意義，代表古代中國卓越的科學成就，曾被編入中小學教材，作為愛國主義教育的素材。然而，地震學界對於地動儀及其復原品的真實性持續存在爭議。2017年，中國內地統編初中歷史教科書將地動儀相關描述移除，改列入小學道德與法治教材，反映學術界對此議題的審慎態度。

2007年曾有媒體報道韓國將地動儀申請世界文化遺產，後經澄清，該報道實為誤傳。韓國10000韓元紙鈔上所印古代儀器，乃是高麗大學博物館所藏「渾天時計」（韓國第230號國寶）內部結構，非中國地動儀，兩者形制與功能截然不同。

來源

• 《後漢書》卷五十九〈張衡列傳〉
• A. W. Sleeswyk; N. Sivin. "Dragons and Toads, the Chinese Seismoscope of A.D. 132". Chinese Science. 1983, 6: 1–19.
• 蕭國鴻、顏鴻森. "The Review of Reconstruction Designs of Zhang Heng's Seismoscope". Journal of Japan Association for Earthquake Engineering. 2009, 9.4: 1–10.
• 蕭國鴻、顏鴻森. "Structural Synthesis of Zhang Heng's Seismoscope with Cam-linkage Mechanisms". Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing. 2009, 3.2: 179–190.
• 馮銳. 〈科學，激活了張衡地動儀〉. 《物理》. 2009, 38: 476–488.

校對記錄

• 2026-05-04 誤報排除：「東漢」地動儀與文中所述年份、發明者張衡基本正確，但「距今約一千九百餘年」是很粗略的說法，非明顯錯誤；真正較明顯的是「六百里快馬馳報隴西確有地震發生」屬於後世常見轉述，史書原文並非這樣具體表述，且「數日後」的時間細節過於確定，可能造成史實誇飾。
• 2026-05-04 確認錯誤：文中稱「張衡另發明有候風銅鳥（用於測風向）與渾天儀（演示天體運行）」較有問題：張衡確與渾天儀、候風地動儀相關，但「候風銅鳥」並非通行、確定的史實名稱與發明歸屬，容易混淆傳說或後世附會。 → 正確：張衡確與渾天儀相關；但「候風銅鳥」並非張衡發明中通行且可確證的標準名稱，容易造成歸屬混淆。
• 2026-05-04 確認錯誤：「洛陽本地並無震感，諸臣遂對此嗤之以鼻」屬於戲劇化補充，史書僅記錄地動儀驗震與後續驗證，並無如此確定的情節描述，屬明顯不嚴謹的敘述。 → 正確：「洛陽本地並無震感，諸臣遂對此嗤之以鼻」屬於帶有戲劇化的補敘，不是《後漢書》對地動儀驗震的標準記述，作為史實表述不嚴謹。
• 2026-05-04 誤報排除：八方位對應表中混用十二地支與八卦時，有一處標記可疑：『卯』對應正東、『酉』對應正西是地支常識無誤，但把『子、卯、午、酉』與『艮、巽、坤、乾』並列為同一套標字，若未說明是兩套不同標記系統，容易造成概念混淆。
• 2026-05-04 確認錯誤：「王振鐸復原模型（1951年）」與「1951年…成功製作出第一個較為人知的復原模型」大致可通，但後面稱「1960年代美國總統尼克森訪華時」不合史實：尼克森訪華是1972年，不是1960年代。 → 正確：尼克森訪華是在1972年，不是1960年代；若原文如此寫，則明顯不合史實。
• 2026-05-04 誤報排除：「唐山大地震期間未能發揮預期功能」不適用於候風地動儀復原模型作為展示品的情境，且地動儀本身不是現代實用地震預警設備，這種表述容易誤導其性能期待，屬不合理敘述。
• 2026-05-04 誤報排除：「後世學者重新考釋《後漢書》中『關』、『機』二字，認為『關』指門閂，『機』為一種槓桿機關」這段屬學術解釋，但緊接著說「由此提出『懸垂擺原理』為地動儀的運作機制」與張衡地動儀史料證據並不充分，且屬現代推測，不宜寫成定論。
• 2026-05-04 確認錯誤：「2017年，中國內地統編初中歷史教科書將地動儀相關描述移除，改列入小學道德與法治教材」明顯可疑：地動儀並非被『改列入』該課本的固定、廣為公認史實，這樣寫法過於具體且缺乏可靠依據。 → 正確：2017年中國統編教材調整中國古代科技內容的敘述，與「將地動儀相關描述移除，改列入小學道德與法治教材」這種具體說法不符，後者缺乏可靠依據。
• 2026-05-04 確認錯誤：「韓國10000韓元紙鈔上所印古代儀器，乃是高麗大學博物館所藏『渾天時計』（韓國第230號國寶）」有明顯錯誤：韓國紙鈔上的圖樣不是『高麗大學博物館所藏』的那件器物，且『渾天時計』並非通行準確名稱；此處屬張冠李戴。 → 正確：韓國10000韓元紙鈔上的古代儀器圖樣，通常指的是天文儀器「渾天儀」相關形象，而非「高麗大學博物館所藏『渾天時計』」；該說法有張冠李戴與名稱不準確問題。