复原候风地动仪,首要在于对史书记载的准确理解。由于都柱的机构不明确,因此关于都柱的构型可谓百家争鸣,而对于机关的描述,则大同小异,独地动仪吧吧主的构型可谓独树一帜,那么他的方案究竟是举世皆醉我独醒,还是误入歧途呢,今天我们简单分析一下。
对于机关部分的记述,首先出现的是施关发机,在都柱结构介绍之后。从用词结构上来看,并非是对关和机结构的描述,而是地震时关和机的依序运动情况,而如果是单纯描述地震时的情况,则应该放在后面地震时的部分,用在都柱部分介绍之后就只有一种用途,就是为了表达都柱的作用。关表示的是门关上时的状态,之所以要以木横持门户,是因为单纯关上不用横木锁定,很容易就会被推开,达不到真正的关闭状态,而真正关闭状态的标准在于是否达到了阻碍通行的目的。而关用作名词时,表示的是拥有阻碍通行功能的部件。施关即使关施,表面看是说让关打开,实际表达的是让关的阻碍作用不在表现出来。发机即使机发,因为关的阻碍作用消失,不在阻碍机的运动,因此机就能开始运行。因此施关发机的意思就是表达都柱能够控制机关的运行,而后有尊则振龙机发吐丸的表述,说明了机运行后便可以使龙头吐球,由此可以断定候风地动仪监测地震的步骤是都柱感应到地震后做出反应触发关,使其释放机,铜球在机的作用下从龙口吐出。文中关于机关的描述还有一句,其牙机巧制,皆隐在尊中,覆盖周密无际。首先其字便说明了文中之前并未对机关的结构进行描述,所以才特意用了其字。皆字则说明了机存在多个。覆盖周密无际,是说盖上盖子之后整个樽体就再没有了一丝缝隙,这半句主要是强调屏蔽掉了外部风的干扰,毕竟命名候风,而这个风必然是与地震相关的风,其他的风自然是需要屏蔽掉的,这里与要讨论的机关结构并无关系,主要的还是在于其牙机巧制这句,巧制是对牙机结构精细程度的形容,并非具体描述,只能从牙机这个用词上来推敲机的结构。而机用牙来修饰,表明牙形是这个机区别与其他类型机的特有属性,换句话说就是这个机的牙形是不可替代的,必须是牙形才能实现其功能,也就是利用了牙形特点的结构。而牙形的特点是上下交错,这种结构在上下交错时能阻碍横向位移,上下分离时阻碍作用消失,上下得以在横向上相对运动。而这种情况恰好与施关发机的情况相吻合,且相对于单纯的利用物体推动铜球,这种结构确实可以称得上精巧。而且这种结构上下没分离前就不会有横向运动,相对于易受自身惯性产生位移的独立杆或杠杆结构造成的误触情况,其具有更高的稳定性。
以上是基于史书中对机关部分描述的合理化分析,相对于此,地动仪吧吧主的方案中关于机关部分的解析则大不相同。
首先,相较于正常分析结论的感应件是都柱的结论,其方案中的感应件是其所谓的处于滑道中的关,特点在于平时处于平衡态,地震时因惯性导致的位移差,使其支点发生变化,平衡态被破坏发生偏转,并产生一定的偏转力矩,以此对滑道上的牙提供一定的力矩输出。从结构特点和功能,均与正常认知下关用作名词时应具有的阻碍通行的功能毫不相干。而其将之称为关的理由是类比道路上的关卡,认为关是之于路,路上放跟横木可以被称为关卡,那么他的这个放于滑道里的木条也理所当然可以称之为关。事实上关并非是之于路,而是之于路上的人行车马。古时关卡都是依地势而建,主要就是为了控制人行车马的通行,否则人行车马可以离开道路绕过关卡,关卡的意义也就不复存在,久而久之,关卡截图路段的道路因为没有人行车马通行,便不再是路,而是被绕行新产生的路而取代,所以很明显关是之于人行车马,而非是之于路,宽泛点说关用作名词时,是相对于机这种自身可动性部件而言的,并非是什么通道这类固定不动的部件。因此地动仪吧吧主所谓的关,既与文中表达的都柱是感应件的表述不符,也与关本身的意义不匹配,完全是其自身的一种自以为是的错误想法。
然后,根据其结构部件运作顺序,关失衡后输出一个力矩,这个力矩作用的下一个部件是其所谓的牙,而这个牙从其功能上看,就是一个单纯的连杆,完全看不到牙的上下交错的特性,仅仅是具有一个勉强可以说像牙的外形,而这个牙形很明显又不是必须的,用一个简单的连杆就轻松实现其功能,对于这样一个不具牙形也可以实现功能的结构,却被因此而被命名,除了其单纯的为了与书中记载相匹配,我认为张衡断然不会为了有一个牙机的称呼,而特意把一个连杆做成牙形的想法。
最后,关于机的部分,机本身就有动的意思,其自身具有自主可动性。文中施关发机,关被释放后机就开始运行,就说明机之前无法运行,是因为被关所阻碍,而关的阻碍作用消失后,机便能继续运行,证实了机所具有的自主可动性。再来看地动仪吧吧主方案中其所谓的机又是如何运行的呢,关失衡后对牙输出一个像是的力矩,进而推动都柱上的滑环上滑,从而使其下被限制的偏心块向下偏转,因此无法再对滑环提供支撑,滑环下落并通过牙的连接作用推动机在滑道中滑动,可以看出其所谓的机并无自主可动性,没有任何阻碍的情况下也不会运行,而是靠其他部件的推动才运动。单纯的因这样一个有类似于弩机中的滑道结构,便称之为机的想法,与先前对关的命名如出一辙,这种只观其形,未知词之真意便胡乱命名的方式,并以此拼凑起来的结构,必然是无法达成目的的。
上面简要分析了地动仪吧吧主自认为其是完美匹配的复原方案,而实际与书中记载大相径庭。下面就分析一下其方案在实际监测地震方面的可行性。
首先其感应装置关是利用地震时关与基座的相对位移,使关的支点发生变化,进行发生偏转并对牙输出一定的力矩。这一环节便存在一个问题,地震来时,与基座有相对位移的关并非一个,而至少要有三个,除了与地震方向正对的关,与其相邻的连个关,也存在一定的位移,只是比正对的位移量要小罢了,但是这也就存在了一种情况,就是除了正对方向的关平衡被破除发生偏转外,相邻的两个关也同时破除平衡发生偏转,而且这种情况是基于地震位移量而呈现一个还是三个偏转的,而地震强度又无法提前与预知,预留的偏移量大了可能三个全无动作,留的小了又容易出现三个甚至四个同时反应的情况,而且这种情况并不是通过提高加工精度或者调试精度能避免的,也就是一个无法解决的问题。
其次,即便恰好出现的是只有一个关反应,根据结构中关所能制作的大小,以及地震时微小的相对位移,其支点达到最大偏转后所能提供的偏心力矩,也是小的可怜,而其要实现推动都柱上滑环上移,所需要克服的力则包括滑环的重力,滑环与都柱的摩擦力,八个牙及与滑环相连的连杆的重力产生的力矩,以及八个牙带动的机与滑道摩擦产生的摩擦力的力矩。而这基本是一个不可能完成的任务。
再者,即使恰好只有一个关反应,而这个关偏转后也把滑环推起来了,偏心块转到下方,不会再对滑环有支撑作用,但滑环因为关的作用而被推了上去,由于关偏转后的状态是持续的,输出的力矩也是持续的,所以滑环会保持在上面的位置,不会滑落下来,偏心块有没有,在什么位置都无所谓,而滑环不下落,推动机把另外几个关闭锁也就无从谈起
最后,即便上面说的一切都能按预想的实现,试想一下从关失衡偏转,到推动牙使滑环被推动上移,偏心块落下,滑环下落推动机达到能后闭锁其他七个关的位置,这个过程需要多少时间,而要使其他七个关在被地震作用发生失衡偏转前达到闭锁的状态,至少需要在地震波第一个波峰的前半个波达到波峰前完成,以地震波的传播速度,其花费的时间远比上面说的机构的反应时间要短的多。或许其这样的设计是为了表达一个巧字,而巧在于让复杂的事物简单化,现在却是越发的麻烦了,与其说巧,用繁琐来形容更恰当一些。
综上所述,对于地动仪吧吧主的方案,不考虑都柱结构,单从机关结构分析,其关无关停之能,机无机动之性,牙仅徒具其形,完全与史书相背离的设计理念导致其方案注定不可能复原出候风地动仪。对其方案的原理分析也进一步揭示了其方案是完全不可行的。