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地动仪的新问题

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往事如昨


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地动仪的新问题 [文章类型: 原创]

原贴中暴走茶友提了个新问题:
“那如果不是探测无感地震,仅仅是探测有感地震传来的方向呢?”

原来我只讨论能否检测到无感地震而不涉及方向,那是因为检测方向比检测振动的有无要难得多。
要检测方向,必须比较至少两个结构件的时间或振幅,很多情况下需检测第三个(特殊情况下还需检测第四个)。由于地波振动传播的速度很快(超过千米/秒),几十米之内,结构件之间的检测差异很小,要达到能判断方向的程度,结构件的精度和一致性远比单纯检测是否有振动要高得多。如果连无感地震都不能准确检测,那么判断方向更不可能了。
退一步讲,即使检测的精度足够,也能获得连续的振动,在当时没有理论指导和合适的数学工具的情形下,要找出能判断方向时结构件的相对位置也不是容易的事。以我来看,如果没有一定的经验积累,一个人即使不眠不休,终其一身都不一定能找出合适的相对位置。就算在现代,为了判定波的传播方向也要经过复杂的计算,这种计算任务在汉代有办法解决吗?

我想,汉代如果有地动仪的话,大概只有让卫斯理小说的作者倪匡来解释了。

科学是理性的

发表时间: 2013-04-30, 03:57:03 >> 察看个人资料

暴走迦楼罗


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Re: 地动仪的新问题 [文章类型: 原创]

如果是精确到45度,即8分之360,地动仪我记得是8个方向。技术上是否可行?

卢哥,我的巧克力工厂呢?!!

发表时间: 2013-04-30, 06:07:22 >> 察看个人资料

zhangqq


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Re: 地动仪的新问题 [文章类型: 混合]

是不是刻意從分辨兩個方向開始,然後四個,最後8個。

比如造一台機器,只能分辨在它的左邊或者右邊的,人工製造的震動,然後考慮增加到四方向,八方向?

发表时间: 2013-05-01, 00:50:16 >> 察看个人资料

zhangqq


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Re: 地动仪的新问题 [文章类型: 混合]

也想過糾纏在這個問題上是否有意義。或者為什麼會糾纏於此。
我想還是一種信任在起作用。

大家都知道中國的史官文化。最初周代的史官是王室族員派到各個諸侯國去監督他們的。
後來史官成了家族事業,父死子繼,兄終弟及,秉筆直書是一種精神傳承。
再後來史官才成為了權利的附庸。但漢代和關於漢代的那幾本史書的名聲還是很不錯的。
我們不能因為現代的穢史讀多了爾否定古代的信史。

所以我們才窮追不捨到最後。我想客觀一點可以這麼說,
漢代發生過張衡聲稱製作成功地動儀的事件,
並且據說該地動儀至少有一次成功探測地震及其大致方位的紀錄,
但史書未紀錄該儀器的原理工藝形制以及誤報漏報的情況,
並且根據現代的研究,機械地動儀的工藝要求遠遠超出漢代的科技水平,
所以張衡的地動儀是一個超越時代的高水準發明的說法是很不可靠的,
但把張衡定位為一個地學方面的早期先驅人物應該還是比較客觀的。

发表时间: 2013-05-01, 01:27:25 >> 察看个人资料

往事如昨


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Re: 地动仪的新问题 [文章类型: 原创]

::如果是精确到45度,即8分之360,地动仪我记得是8个方向。技术上是否可行?
从理论上来说是可行的,关键就在于如何获得所需的结构件的精度。因为要判定方向,首先要能准确地检测震动,然后通过在不同方向上的差异来测定方向。我前面提到过,由于地波的传播速度很快,要获得能可判定的差异,要么检测精度非常高,要么检测结构非常大(至少在100米以上)。现代检测技术追求的前一个方法,通过追溯历史,基本上可以认为汉代不存在这样的手段。而后者在古代也不容易做到,因为如此大的结构要保持一定的刚性实际上是非常困难的,即使在现代要做到这一点成本也很高。
所以,如果没有外力的帮助,我认为地动仪基本上应该只是一种设想,可能有过原型,但应该无法实现其所述功能。

::是不是刻意從分辨兩個方向開始,然後四個,最後8個。
::比如造一台機器,只能分辨在它的左邊或者右邊的,人工製造的震動,然後考慮增加到四方向,八方向?
在汉代未必能意识到地波检测在垂直方向才是最容易区分的,而相反方向实际上非常困难,除非加入第三个检测结构。当然,即使分辨垂直方向,也是有相当难度的(道理同上面所述),我不认为当时能达到这样的技术高度。
上面的讨论仅限于有感地震。如果是地动仪文献中所述的无感振动,连检测这样的振动都是问题,更别说检测方向了。

::也想過糾纏在這個問題上是否有意義。或者為什麼會糾纏於此。
::我想還是一種信任在起作用。
对我来说,讨论这个问题应该与是否相信历史无关。一方面,我从事的行业就是工程和机械结构的自动化,另一方面,我对许多奇思妙想都有一探究竟的兴趣。中国古代有一些制作(当然是指已经证实的)确实让人匪夷所思,虽然这些制作绝大部分是出于运气或概率,但还是不由自主地想知道古代的人到底曾经到达过怎样的高度。
另外,十年前我所在单位曾经为一家采矿设备企业解决作业面震动的问题,当时曾对如何判断震动方向召开过多次研讨会,所以一些茶友想到的方法或问题我们当时或多或少都涉及过。此次讨论,给了我一些新的思考,说不定会对十年前的方案进行一些修正。

::所以我們才窮追不捨到最後。我想客觀一點可以這麼說,
::漢代發生過張衡聲稱製作成功地動儀的事件,
::並且據說該地動儀至少有一次成功探測地震及其大致方位的紀錄,
::但史書未紀錄該儀器的原理工藝形制以及誤報漏報的情況,
::並且根據現代的研究,機械地動儀的工藝要求遠遠超出漢代的科技水平,
::所以張衡的地動儀是一個超越時代的高水準發明的說法是很不可靠的,
::但把張衡定位為一個地學方面的早期先驅人物應該還是比較客觀的。
这或许是关于地动仪的最全面而又简洁的概括了。尤其是“声称”和“据说”两个词用得很妙。
当然,張衡能不能定位成地学方面的先驱或许会有一丁点小争议,要是加入中华民族的限定可能好一点。因为在我的模糊记忆中,早在古希腊已经有人猜测地震是自然现象,与神灵发怒或天人合一无关。

科学是理性的

发表时间: 2013-05-02, 01:59:41 >> 察看个人资料
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