2003年的8月16日，这对生活在内蒙古赤峰市北部的阿鲁科尔沁旗和巴林左旗的人们来说无疑是场噩梦，因为就在这天，这里发生了里氏5.9级的地震，给人们正常的生产生活带来了不可估量的灾害。而我国从古至今一直都是地震的多发地区，因此防震救灾就历来是人们最关心的问题之一。在科技水平高速发展的今天，已经拥有了先进的测试设备及高效率的传输设备，那么在遥远的东汉年间，我们的祖先是怎么及时测定地震方位，挽救人民生命的呢？
张衡地动仪又叫候风地动仪，是张衡在1800年前的东汉时期发明的。张衡作为一个伟大的科学家不仅在地震学领域里有很大成就，同时还在天文、立法、地理等很多方面都作出了巨大的贡献。他从小就博览群书，积累了大量的知识，这对他后来做出的成就无疑是个坚实的基础。最值得一提的是在东汉那样一个封建迷信盛行的社会里，张衡以科学的眼光挑战迷信势力，为地动仪的研制洒下了辛劳的汗水。当时为了浇铸地动仪这个庞然大物，张衡调动了多方面的能工巧匠，经过潜心研究，终于在公元132年，发明研制出了世界上第一台测定地震方位的地动仪。地动仪的发明不仅体现出了张衡的聪明才智，同样可以反映出当时的社会需求，以及社会中文化与技术的发展状况。
真正的地动仪现代没有人见过，因为相隔年代久远，张衡的地动仪已经随着硝烟弥漫的战火，被历史的长河所淹没了。留下的就只有《后汉书·张衡传》中关于地动仪记载的196个字，而今天看到的地动仪就是按照这196个字来完成复原制作的。
记载中的地动仪是用精铜铸成的，形状像一个酒尊，直径为8尺。仪器上有一个隆起的顶盖，仪器的外部刻有篆文及山、龟、鸟、兽等图形。另外在它的外部，镶嵌有8条龙，每一个龙头的口中都衔有一颗铜丸，在底座周围则有8只张着口的蟾蜍和龙头相对，以便随时承受从龙口中落下的铜丸。这个看似简单的地动仪是怎样来完成搜寻地震信号，并传达给外界的呢？
张少泉教授是我国现代地震学界的专家，他对张衡的地动仪颇有独到见解。据他介绍，地动仪基本上是由两部分组成：一部分是表达惯性运动的摆，简单说来就是倒立摆，那么什么是倒立摆呢？用通俗的话来讲就好比一个酒瓶倒过来放在桌上，重心在上面，支点在下面，就形成了一个不稳定系统。那么这种不稳定系统是如何记录地动的呢？
例如有一个水瓶，如果在正常地面不动、桌面不动的情况下，它稳定不动，如果桌面稍微有一个波动，那么它就站立不稳定，倒了。为什么往固定的某一边倒呢？因为桌子是往这边推，瓶子本身还要保持原来的方向，按照一个惯性定律：动者恒动，静者恒静。既然还维持这个方向，桌子就往这边移了，水瓶就自然往这边倾斜。
张衡地动仪除了倒立摆部分外，还有与摆相联接的8个方向的8组牙机。牙机很像今天说的杠杆结构，它围绕在倒立摆、古时候又叫做都柱的8个方向上，所以一旦都柱出现倾斜的时候，通过牙机这个系列的联动装置就可以完成对地震波的放大和记取工作了。
因此张衡地动仪测震的过程是这样的：地震波从震源以波的形式传到地动仪所在地，地动仪中的都柱感应到地震波后倾倒，通过8个方向牙机的传递，对应震源方向的铜球应声从龙口中落下，这样我们就能够得知震源的基本方位了。
坐落在香山脚下的中国地震科普教育馆，在这里可以看到现代的地震仪，它的全称叫做宽频带高精度大动态数字化地震仪。那么这样一个现代的地震仪和古代张衡地动仪有什么关系呢？专家告诉我们，在原理上应该是一脉相承的，它们都包括拾震器、放大器、记录器。无论是古代的地动仪还是现在的地震仪都是根据地面的震动来分析震源的状况。地面的震动通常包括两种，一种是高频震动，就是很快速的震动，另一种是地面的慢速震动，又叫长周期的震动。
真实的地面运动不是单纯的高频也不是单纯的长周期，而是两种震动的混合，是一个广域谱的地面震动，所以现代地震仪给我们的信息是远非过去能比的，尽管如此我们不能忘了老祖宗，张衡地动仪的基本原理，就是惯性原理，一般叫倒立摆，在这一点上和现在是完全一样的。
张衡制成的地动仪是人类历史上的首创，是人类文明史上用科学方法认识地震的第一次勇敢尝试，它解开了地震科学的新纪元。可以毫不夸张地说，张衡是人类从事地震科学研究的先驱和世界公认的地震学泰斗。
（崔黎黎）
