東漢朝廷把地震當作必須記下的事。《後漢書·五行志》地震條按年份記下多次“京都地震”,有的條目還附記當時的朝政,如陽嘉二年四月京都地震,下記“是時爵號宋娥為山陽君”。這類記錄歸太史令掌管:《後漢書·百官志》說,太史令“掌天時、星歷。凡歲將終,奏新年歷”,“凡國有瑞應、災異,掌記之”。張衡曾兩度任太史令,作渾天儀,著《靈憲》《算罔論》(《後漢書·張衡傳》);《大英百科全書》記他生於78年,卒於139年。
陽嘉元年(132年),張衡造候風地動儀,“以精銅鑄成,員徑八尺,合蓋隆起,形似酒尊”;“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”。地動時一龍機發,吐丸落入蟾蜍口中,聲音響亮,守候的人由此察覺;其餘七首不動,循著它的方向,就知道地震來自哪一方。傳中又記,曾有一龍機發而京師“地不覺動”,學者都怪它沒有應驗,“後數日驛至,果地震隴西”。這次檢驗沒有寫明年份;有人據《順帝紀》永和三年(138年)“京師及金城、隴西地震”繫於這一年,但同一條也說京師有地震,與“地不覺動”不合,所以只是推斷,尚無定論。
這件儀器帶來的變化,史書記得具體:“自此以後,乃令史官記地動所從方起。”也就是說,朝廷從此要求史官記下地震從哪個方向來。按傳中所記,它是在地震發生之後指示方向,讓京師在驛報到達之前就知道遠方某個方向發生過地震;它的可信也不是憑一句稱頌,而是在京師學者面前,由幾天後的驛報對照確立的。《後漢書》稱它“驗之以事,合契若神”,“自書典所記,未之有也”,這是史家自己的評價。張衡在奏疏中還論及“前年京師地震土裂”等災異(據注,這次地震在永建三年,即128年,早於地動儀),又認為圖讖虛妄,主張“宜收藏圖讖,一禁絕之”。造儀器測方向的太史令,也在朝中主張禁絕圖讖,但他談地震土裂時,仍是把它當作災異來論的。
地震知識在古代目錄裡的位置,也說明它怎樣被理解:《隋書·經籍志》把《地動圖》一卷著錄在子部五行類。今天人們對地動儀的認識,主要來自《後漢書》的這幾段文字和後人依文字所作的復原。1951年,王振鐸設計並復原了一件1:10的木質模型,後來編入全國中小學教科書;一些學者認為,這個模型存在原理性錯誤,不能真正監測地震。2018年,人民教育出版社回應說,張衡及地動儀的內容沒有從統編教材中消失,只是編排有所調整(澎湃新聞所載共青團廣東省委文章)。《大英百科全書》的條目附有一件模型的圖片,也只說原器似乎是圓筒形,上有八個龍頭,下有八隻蛙。從史書裡的幾行文字,到課本中的模型,再到對模型的爭論,地動儀一直是人們談論古代科學時反覆對照的對象。
地動儀與三種典範的關係,大多要從太史令這個官署說起。與“渾天儀象”:張衡任太史令時作渾天儀,地動儀與渾天儀出自同一位掌天時的官員之手,一件觀測天象,一件察知地動。與“農曆歲時”:太史令歲終要奏上新年曆,又要記錄瑞應、災異;造曆與記災同歸一個官署,地動方向的記錄也就進入了這套記錄天時與異常的制度。與“陰陽五行”:《五行志》把地震與朝政並記,陽嘉二年(133年)的地震條仍附記封爵之事,《隋書·經籍志》也把地動之書列入五行類;張衡的儀器給這些記錄添了一項可以檢驗的方向,卻沒有改變把地震當作徵兆來讀的做法。
地動儀的分量不在器物,而在它記在史書裡的變化:自它之後,朝廷要求史官記下地震從哪個方向來;它的應驗,是在京師學者面前由幾天後的驛報對照確立的。它出自太史令之手,這個官署既奏新年曆、又記災異,渾天儀也出自這裡;它給災異的記錄添了可以檢驗的方向,卻沒有改變把地震當作徵兆來讀的做法。從1951年起,它又成了課本裡古代科學的一個圖像,連同對復原是否可信的爭論,至今仍是談論古代科學時的參照。
張衡地動是格致算造裡講東漢張衡所創候風地動儀的一類。地動儀造在洛陽,以都柱和八條龍的機構,感知遠方地震發生的方向。