快訊：科博館候風地動儀成功偵測 2025/12/27 地震 – 兩千年古代智慧的現代驗證

2025 年 12 月 27 日深夜，宜蘭外海發生規模 7.0 強震，成功觸發國立自然科學博物館（以下簡稱科博館）今年復刻的候風地動儀演示模型，成為近兩千年來首次在真實地震中驗證功能的復刻模型。這座採用「直立都柱型」設計的儀器，於地震發生時都柱傾倒並觸發北方龍珠落下，印證了《後漢書》中對張衡發明的記載。儘管顯示方位（北方）與實際震央方向（東北方）存在約 45 度偏差，但此次成功仍具有重大科學史意義。研究團隊正針對偏差進行調校分析，期望進一步提升儀器的靈敏度與準確性。這項突破不僅證實了中國古代科技的先進性，也為博物館科學教育提供了珍貴的實證教材，讓民眾得以見證跨越兩千年時空的古代智慧如何在現代重現光芒。

前言：失落的古代科技

候風地動儀是東漢天文學家張衡於陽嘉元年（西元 132 年）設計的地震方位偵測儀器，這項發明在中國科技史上具有重要地位。根據《後漢書．張衡傳》的記載，這個精密的儀器能夠偵測遠方地震並指示震源方位，在當時堪稱世界上最先進的地震監測裝置。

然而，自東漢以降近兩千年間，候風地動儀的具體型制早已佚失，僅存少量文字記載。儘管歷代學者、工匠多次嘗試復原，卻始終無法重現其實際功能，直到 2025 年 12 月 27 日這個歷史性的夜晚。

復刻之路：從理論到實踐

科博館有鑑於候風地動儀在科學史上的重要性，早於 30 多年前便製作過一座演示模型，並於今年與專業廠商展開合作，再次對史料、原理及機械結構進行分析改良，研發出一座具有實際功能的演示模型。

根據對古籍史料的分析研讀，這座復刻模型採用王振鐸與胡寧生的「直立都柱型」設計。都柱是整個裝置的核心機關，它是一根重心高而處於不穩定平衡狀態的垂直立柱，當地震波傳來時，都柱會因慣性作用而向特定方向傾倒，進而觸發相應方位的槓桿機關釋放龍珠。

2025 年 12 月 5 日，這座傾注無數心血的模型正式交貨。研究人員小心翼翼地將其組裝完成後，便開始了漫長的等待，等待一場真實地震來驗證這項跨越兩千年時空的古代智慧。

歷史性的時刻：實戰測試

等待並未持續太久。12 月 27 日夜間 23:05，宜蘭縣政府東方 32.3 公里的海域發生規模 7.0、深度 72.8 公里的強烈地震。這是一場規模相當大的深層地震，全臺灣許多地區都有明顯震感，科博館所在位置測得震度為 3 級。

當時正值深夜，科博館內空無一人，候風地動儀靜靜地矗立在資訊大樓 6 樓辦公室中。沒有人知道，在那個搖晃的瞬間，一段兩千年的謎團正在被解開。

28 日早上，研究人員推開辦公室大門，眼前的景象讓所有人既興奮又震撼 – 地動儀的都柱確實傾倒了！指向北方的龍口中的珠子已經落在底下的蟾蜍口中。 這是兩千年來第一次有候風地動儀的復刻模型，在真實地震中成功展現《後漢書》所述的功能。這不僅是一次成功的科學實驗，更是對古代中國科技成就的有力證明。

然而，研究團隊也感到些許遺憾。原本計劃安裝監視器詳細記錄觸發過程的每一個細節：都柱如何傾倒、機關如何啟動、龍珠如何落下，但監視設備尚未來得及安裝，地震就發生了。因此，研究人員只能看到最終的結果：正如古籍所載，「龍機發吐丸，而蟾蜍銜之」龍口吐出龍珠，下方的銅蟾蜍承接於口中。

有待解決的謎題：方位偏差

儘管這次測試取得了突破性成功，但研究團隊也發現了需要改進之處。此次實驗中，龍珠落下的對應方位為北方，而根據中央氣象署的資料，震央實際位於東北方，兩者之間存在超過 45 度的偏差。這個偏差可能來自多種因素：

1. 地震波傳播特性：地震波在傳播過程中會受到地質構造的影響，不同類型的地震波（P 波、S 波、表面波）傳播速度不同，到達的時間和方向也有差異。尤其此次地震震源深度達 72.8 公里，屬於中深層地震，震波以斜向角度傳播至地表，可能造成方向判斷的系統性偏差。
2. 儀器敏感度調整：都柱的配重、重心、支點的摩擦係數、觸發機關的靈敏度等因素都會影響最終結果，需要進一步精密調校。
3. 建築物振動效應：由於儀器是放置於資訊大樓 6 樓辦公室，建築物本身的振動特性 （包括共振頻率、扭轉模態等）可能對儀器的反應產生影響，使其記錄的是「建築物的晃動方向」而非「地表的真實震動方向」。

科博館研究團隊目前正針對這些可能因素進行深入分析，計劃透過調整都柱的配重分布、優化機關的觸發條件並與現代地震儀的數據比對驗證，希望能進一步提升偵測的靈敏度以及方位判斷的準確率。未來若能將儀器移至地面層或地下室測試，或可減少建築物效應的干擾。每一次的測試數據都是珍貴的研究資料，將有助於我們更深入理解這項古代發明的工作原理。

精巧的機械設計

候風地動儀的組裝過程展現了古代工匠的精巧構思。研究人員首先要擺定地動儀的基座並予以固定，然後以懸線把處於不穩定平衡狀態的都柱立於中央的基柱上。都柱垂直立於儀器中央，周圍有 8 道 Y 字型叉圍成一圈，不管都柱倒向哪個方向都會壓到其中至少一根 Y 字型叉。

Y 字型叉是一組槓桿的一端，支點在地動儀的筒壁上，另一端則連接筒身外部的龍首。接著將龍首逐一抬起置入龍珠並含住，8 個龍首機關分別對向 8 個方位（東、南、西、北、東南、西南、東北、西北），構成一組精密的槓桿系統。

當都柱向某個方向傾倒時，它會壓住相應方位的 Y 字型叉機關，透過槓桿作用抬起那條龍的嘴巴，銜在龍口中的龍珠便會落下掉入下方張口的銅蟾蜍中。最精巧的是，其他 7 個方向的龍完全不會被觸發，保持原狀不動，這就能準確指示出地震來自哪個方向。

古代的地震警報系統

在現代，我們有先進的地震速報系統，能在地震發生後數秒內發布警報。但在兩千年前的東漢時代，候風地動儀就已經發揮著類似的功能。

根據《後漢書》記載，龍珠落入銅蟾蜍口中時會發出響亮的撞擊聲：「振聲激揚」，這個聲音足以驚動值班人員前來查看。值班人員確認是哪個方位的龍珠落下後，便會迅速回報震源方位，使朝廷能夠提前派遣官員、調度物資，準備前往災區救援。

這在古代交通條件下具有極重要的意義。以當時的道路和交通工具，災區的求援消息傳到京城洛陽，即使只有 200 公里（約 400 里）的直線距離也至少需要 2 至 3 日，甚至更長時間。而候風地動儀能在地震發生後立即指示方向，讓朝廷搶得寶貴的救災準備時間，在效率上的提升極為顯著。這不僅是一項科學儀器，更是一套完整的災害應變系統。

史書記載的驗證

《後漢書．張衡傳》中記載了一個著名的案例：

「嘗一龍機發而地不覺動，京師學者咸怪其無征，後數日驛至，果地震隴西，於是皆服其妙。」

這段記載描述了一次候風地動儀偵測到遠方地震的情況。某天，儀器的一條龍突然吐出龍珠，但京城洛陽的人們卻完全沒有感覺到地震，因此學者們都感到困惑，懷疑儀器是否失靈。然而數日後，驛站傳來消息，證實隴西（今甘肅天水一帶，距離洛陽至少 700 公里）確實發生了大地震。這次事件讓所有人都折服於候風地動儀的精妙。

這個記載說明候風地動儀不僅能偵測近距離的強烈地震，甚至能感應到人體無法感知的遠方地震活動。這次科博館的成功測試，某種程度上也印證了史書記載的真實性 – 候風地動儀確實能在震度 3 級（臺中測站）的情況下成功觸發，展現出相當的靈敏度。

結語與展望

科博館的候風地動儀這次成功偵測地震，不僅是一次科學實驗的勝利，更是對中華古代科技智慧的致敬與傳承。它證明了兩千年前的中國科學家已經掌握了相當先進的力學原理和精密製造技術。

未來，研究團隊將持續優化這座模型，收集更多實際地震的測試數據，深入探討其工作機制與誤差來源。同時，這項成功也為博物館的科學教育提供了絕佳的教材，讓民眾能夠親眼見證古代科技的魅力，理解科學發展的歷史脈絡。

或許在不久的將來，當監視系統安裝完成後，下一次地震發生時，我們就能完整記錄候風地動儀從靜止到觸發的全過程，為這項古代發明揭開更多神秘的面紗。

附錄：《後漢書．張衡傳》原文節錄

「陽嘉元年，復造候風地動儀。以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關發機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動，尊則振龍機發吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發機，而七首不動，尋其方面，乃知震之所在。驗之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嘗一龍機發而地不覺動，京師學者咸怪其無征，後數日驛至，果地震隴西，於是皆服其妙。自此以後，乃令史官記地動所從方起。」