交汇点讯 科学高山没有顶峰，即使年逾九旬，科学家精神闪烁时代光华。近日，90岁的老天文仪器专家胡宁生在南京举办了一场展示会，展示他复原的张衡地动仪“立柱验震”原理。

从2013年开始潜心钻研地动仪“立柱验震”复原工作，如今展示的地动仪已是第五代地动仪。而研究张衡地动仪，既是胡宁生专业知识领域内的事，又是他离休后的业余爱好。为了表彰他在中国天体测量仪器和技术方面作出的重大贡献，国际天文学联合会曾于2022年5月将一颗小行星永久命名为“胡宁生星”。

一根立柱，成为复原地动仪的最大难题

(资料图片仅供参考)

记者在南京市江宁区的一处厂房中见到了胡宁生老先生，在他身后，是一座直径约1米、高度1.2米的仿制地动仪。

张衡发明的地动仪是我国古代优秀的发明创造之一，根据《后汉书》中的记载，地动仪因成功检测到了距京师数百公里之外的陇西地区发生的一次地震而闻名天下。

“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。验之以来，合契若神。”这段《后汉书·张衡列传》中对于张衡地动仪的记载，胡宁生已经熟读成诵，复诵下来，几乎一字不差。而熟读课本的“80后”和“90后”们都记得，教科书中的张衡地动仪令人印象深刻。

时光倒退到十年前，张衡地动仪的真实性受到了部分外国科学家的质疑，进而引发了国内科学界对张衡地动仪的争议与讨论，结果却是连国人自己都怀疑正史记载的张衡地动仪是否真实存在过。

当一些科学家质疑张衡地动仪是否真实存在，继而抹杀其历史地位时，胡宁生从心底觉得中国古代科技成果岂能如此轻易被否定，便下决心要通过自己的研究来为张衡正名。

但张衡地动仪早已失传，结合50多年的精密仪器研制经验，胡宁生先从理论上分析论证了张衡地动仪的可行性，随后从“立柱验震”实验开始验证地动仪。什么是“立柱验震”？胡宁生介绍，后汉书对张衡地动仪的内部记载是“中置都柱”，在地动仪内部直立一根柱子，地震波来了会震倒柱子，触发机关，随即衔着龙珠的龙嘴张开，龙珠掉到底下的蟾蜍嘴里，人们据此判断地震发生的方位。

但实验最难的部分，就在这根柱子上。他解释，假设把一根木棒立在地上，使劲跺一下脚，木棒可能就被震倒了，且木棒倒下的方向是不确定的，不能精准倒向跺脚的方位。因此，想要用普通的立柱完成实验是不可能的。日本科学家关野雄甚至认为，在地动仪这种高2米的仪器里塞进这样的立柱，那它的直径只能是1.5毫米。这个粗度实在太过荒诞，是不可能立得住的。

从此，关于张衡地动仪“立柱验震”的实验和推断就陷入了僵局。

连续十载潜心钻研地动仪的科学秘密

能不能制作出一根同时具备超高灵敏度，又能立得住的柱子？这成了胡宁生多年来一直思考并实践的问题。2013年，胡宁生开始研制第一代“立柱验震”地动仪。他认为，张衡制作的地动仪是当时的一种精密仪器，应该有精巧的设计，因此，不应把验震立柱只当成一根的普通建筑立柱对待，而是要把它当成一种精密仪器来研究。

“一根灵敏的立柱应该有较高的重心位置和较小的着地面宽度。”现场，胡宁生拿了一个矿泉水瓶模拟立柱，一本书模拟地面，向记者演示立柱的原理。他说，要想让一根灵敏的立柱能被站住，那么，立柱重心的重力方向矢量就应恰好处在立柱下之小着地面的几何形状，比如圆形、三角形或多边形的范围内。

制作这跟立柱最难的点是什么？记者问。胡宁生回答:是打磨一个完美的立柱着地面。据史书记载，张衡采用宝石、玛瑙之类的坚硬材料来制作立柱下的精密着地面和支承面，如果不够硬，其边缘可能会被立柱倾倒时的特大压强损坏。在现场，记者看到，胡宁生采用人造蓝宝石打磨出了一个近乎完美的支撑面。在此前的几代支撑面制作中，为节约成本，他还曾用钢作为代用品制作立柱的着地面。

阳光下，人造蓝宝石着地面闪着幽暗的光泽。而这样一个小小的着地面，胡宁生需要手工打磨一周才能完成。说到此，他突然也向记者问了个问题:打磨出的着地面是有些微微凹进去的，你知道这是为什么吗？记者不知。他笑道:由于空气中有细微的灰尘可能落到着地面上导致其立不稳，将面打磨凹一点，制作一个精密凹球面，就可以只让四周边缘部分与地面有紧密接触，减少灰尘等物质对实验的干扰。

这时，另一个难点又出现了。如何让立柱在受震后精准倒向来震方向？胡宁生解释，这需要让立柱具备重心位置的调整装置。因此，立柱的重力矢量需要精确地通过那“着地面”的几何中心。

记者看到，这间不大的厂房内堆满了地动仪的各种部件，龙首、立柱、小型教学仿制品……十多年来，胡宁生已经更新了五代地动仪模型，用严密的力学分析方法，只为复原1800多年前古人的科技智慧结晶。

“目前这个地动仪已经基本接近我的预期目标了，但我还想继续再改造一下，比如再降低一点高度，降到1米左右。”胡宁生说。

期待未来地动仪进入科技馆被更多人看见

“张仪地动仪所引发的不仅仅是科学问题，它的故事激励了一代代中国人探索科学真理。”如今，年逾九旬的胡老先生虽腿脚不便，但仍坚持阅读、实验、写作。

对科学的执着，胡宁生坚持了一辈子。当年他从南京大学毕业，进入了中国科学院南京天文仪器厂筹备处，从事天文仪器研制工作。他在中国天体测量仪器和技术方面作出了重大贡献，特别是主持研制了光电等高仪。他主持研制的43/60/80cm施密特望远镜，成为了紫金山天文台观测人造卫星的主要仪器。此外，他还研制出了能输出实时测量数据的光学跟踪经纬仪，对我国发射第一颗人造卫星起到了辅助作用。2022年5月，紫金山天文台在盱眙观测站发现的国际编号为534390号的小行星被国际天文学联合会小天体命名委员会命名为“胡宁生星”。

年逾九旬，仍坚持复原地动仪，到底在追求什么？在胡宁生看来，这是对古代科学精神的坚守。他说，张衡的伟大贡献不仅仅是发明了一个地动仪，更在于在人类面对地震灾害只能被动挨打之时，站出来采取科学仪器的办法实施观测和研究，从此人类第一次认识到脚下的地动和地震的源发地是有一定距离，并与晃动方向有某种关系的，隐喻了“震中、震中距、波动偏振面”的原始概念。在胡宁生看来，复原地动仪，不仅是对古代科学精神的沿袭，更是张衡已经远去，但是他执着探索自然规律勇于创新的精神将永不泯灭。

他还有一个梦想，就是将复原的地动仪得到更科学的论证，并进入科技馆展览给更多的人。

“通过还原历史，可以让人们尽可能地靠近中国文化发展的源头，和先哲进行超越时空的思维对话，由此得到无穷的思想启迪。”他深情地说。

新华日报·交汇点记者 张宣 程晓琳 /文 王子杰 /视频

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