《張衡‧歸田賦》
明代祝允明行草
游都邑以永久，無明略以佐時。徒臨川以羡魚，俟河清乎未期。感蔡子之慷慨，從唐生以決疑。諒天道之微昧，追漁父以同嬉。超埃塵以遐逝，與世事乎長辭。
于是仲春令月，時和氣清；原隰郁茂，百草滋榮。王雎鼓翼，倉庚哀鳴；交頸頡頏，關關嚶嚶。于焉逍遙，聊以娛情。
爾乃龍吟方澤，虎嘯山丘。仰飛纖繳，俯釣長流。触矢而斃，貪餌吞鉤。落云間之逸禽，懸淵沉之鯊鰡。
于時曜靈俄景，繼以望舒。极般游之至樂，雖日夕而忘劬。感老氏之遺誡，將回駕乎蓬廬。彈五弦之妙指，詠周孔之圖書。揮翰墨以奮藻，陳三皇之軌模。苟縱心于物外，安知榮辱之所如。
大科學家張衡是東漢士大夫、天文學家、地理學家、數學家、發明家、文學家，南陽西鄂人，製作以水力推動的『渾天儀』，發明能探測地震方位的『候風地動儀』以及『指南車』。他發現了月蝕的真正原因，也曾繪製兩千五百顆星辰的星圖。稱名漢賦四大家之一，文學上創作了〈二京賦〉、〈歸田賦〉等等辭賦名篇。
『渾天儀』就是現在的天球儀，用來演示天體運動的規律。假使其中加有『窺管』一般叫做『渾儀』，可以協助觀測天文。歷史上記載戰國時期的石申、甘德最早製作『渾象』，即是渾天儀。
傳說黃帝軒轅製造『指南車』大敗炎帝於『阪泉之戰』。指南車又叫做『司南』是一種指示方向的工具。指南車並不是『羅盤』那一類使用『磁極』的指向器物。指南車的結構使用了『差動齒輪』裝置，也叫做『差速器』。物理原理是指南車直走時，左右兩輪轉動角速度相等，差動裝置不傳動『司南者』，彎行時兩側車輪的角速度就不相等，差動機制驅動著司南者『逆其差』，因此『司南者』恆『司南』。其後不知何故，指南車的製造方法就失傳了。一九二四年英國學者穆爾 Moule 發表了研究指南車的論文並根據《宋史》文獻記載給出了具體的『復原方案』。一九三七年王振鐸發表了《指南車記里鼓車之考證及模製》一文，其中改良了穆爾的設計，並且成功的製作出指南車模型。一九七一年他根據史書記載，又成功的複製了馬鈞的『黃帝指南車』。大千世界中，忽而得之，忽而失之，得得失失，何干之於大千？？
那張衡的『候風地動儀』之後怎麼樣了？它又失傳了一千八百年。更神奇的是有人根據南朝劉宋時范曄所著《後漢書‧卷五十九‧張衡列傳第四十九》裡的『一百九十六』個字，讓它重現天日。
陽 嘉元年，夏造候風地動儀。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。
作者想張衡集文采與科技於一身，自然非比尋常，然而候風地動儀又非簡單玩意兒，三百年後的范曄竟能只用不到一百九十六個字，就將它描述清楚，這又是何等文字功夫，再一千五百年後，還有人能解讀范曄的這一百九十六個字，使張衡的候風地動儀再現，當真是奇也妙哉！果不能知這一百九十六個字的克勞德‧艾爾伍德‧夏農 Claude Elwood Shannon 之熵 Entropy 到底是有多少『比特』bit 值！！
既然叫做『候風地動儀』，它的命名必然有些來歷。西漢末年隨著社會的衝突加劇，『讖緯之學』開始廣泛大流行。《後漢書‧光武帝紀》光武帝於中元元年宣布『圖讖』於天下，把圖讖國教化。生於之後的張衡自當深知讖緯之術。就像『物候曆』的傳統，比如說《禮記‧月令》更是其來有自。然後發展成用『占候』來『預測』人事的『吉凶禍福』。因此命名裡那個『候』字應是指『徵候』，藉著此徵候來『預測』之義。而『風』字當是『風角』之術的觀『八方』風的用法，藉以表達『八個方位』的意思。如此看來這個候風地動儀的名義就是『測知八方地動之器』。在此引用《逸周書‧時訓解》以及《史記‧天官書》有關『風角』的一小段，以饗有興趣的讀者。
《逸周書‧時訓解》
立 春之日，東風解凍，又五日，蟄蟲始振，又五日，魚上冰。風不解凍，號令不行，蟄蟲不振，陰氣奸陽，魚不上冰，甲冑私藏。驚蟄之日，獺祭魚，又五日，鴻鴈 來，又五日，草木萌動。獺不祭魚，國多盜賊，鴻鴈不來，遠人不服，草木不萌動，果疏不熟。雨水之日，桃始華，又五日，倉庚鳴，又五日，鷹化為鳩。桃不始 華，是謂陽否，倉庚不鳴，臣不從主，鷹不化鳩，寇戎數起。春分之日，玄鳥至，又五日，雷乃發聲，又五日，始電。玄鳥不至，婦人不娠，雷不發聲，諸侯失民， 不始電，君無威震。穀雨之日，桐始華，又五日，田鼠化為鴽，又五日，虹始見。桐不華，歲有大寒，田鼠不化鴽，國多貪殘，虹不見，婦人苞亂。清明之日，萍始 生，又五日，鳴鳩拂其羽，又五日，戴勝降于桑。萍不生，陰氣憤盈，鳴鳩不拂其羽，國不治兵，戴勝不降于桑，政教不中。立夏之日，螻蟈鳴，又五日，蚯蚓出， 又五日，王瓜生。螻蟈不鳴，水潦淫漫，蚯蚓不出，嬖奪后命，王瓜不生，困於百姓。小滿之日，苦菜秀，又五日，靡草死，又五日，小暑至。苦菜不秀，賢人潛 伏，靡草不死，國縱盜賊，小暑不至，是謂陰慝。芒種之日，螳螂生，又五日，鶪始鳴，又五日，反舌無聲。螳螂不生，是謂陰息，鶪不始鳴，令姦雍偪，反舌有 聲，佞人在側。夏至之日，鹿角解，又五日，蜩始鳴，又五日，半夏生。鹿角不解，兵革不息，蜩不鳴，貴臣放逸，半夏不生，民多厲疾。小暑之日，溫風至，又五 日，螅蟀居辟，又五日，鷹乃學習。溫風不生，國無寬教，螅蟀不居辟，恆急之暴，鷹不學習，不備戎盜。大暑之日，腐草為蠲，又五日，土潤溽暑，又五日，大雨 時行。腐草不為蠲，穀實鮮落，土潤不溽暑，物不應罰，大雨不時行，國無恩澤。立秋之日，涼風至，又五日，白露降，又五日，寒蟬鳴。涼風不至，國無嚴政，白 露不降，民多欬病，寒蟬不鳴，人皆力爭。處暑之日，鷹乃祭鳥，又五日，天地始肅，又五日，禾乃登。鷹不祭鳥，師旅無功，天地不肅，君臣乃□，農不登穀，暖 氣為凶。白露之日，鴻鴈來，又五日，玄鳥歸，又五日，群鳥養羞。鴻鴈不來，遠人背畔，玄鳥不歸，室家離散，群鳥不養羞，下臣驕慢。秋分之日，雷始收聲，又 五日，蟄蟲培戶，又五日，水始涸。雷不始收聲，諸侯淫汏，蟄蟲不培戶，民靡有賴，水不始涸，甲蟲為害。寒露之日，鴻鴈來賓，又五日，爵入大水為蛤，又五 日，菊有黃華。鴻鴈不來，小民不服，爵不入大水，失時之極，菊無黃華，土不稼穡。霜降之日，豺乃祭獸，又五日，草木黃落，又五日，蟄蟲咸俯。豺不祭獸，爪 牙不良，草木不黃落，是為愆陽，蟄蟲不咸俯，民多流亡。立冬之日，水始冰，又五日，地始凍，又五日，雉入大水為蜃。水不冰，是為陰負，地不始凍，咎徵之 咎，雉不入大水，國多淫婦。小雪之日，虹藏不見，又五日，天氣上騰，地氣下降，又五日，閉塞而成冬。虹不藏，婦不專一，天氣不上騰，地氣不下降，君臣相 嫉，不閉塞而成冬，母后淫佚。大雪之日，鶡旦不鳴，又五日，虎始交，又五日，荔挺生。鶡旦猶鳴，國有訛言，虎不始交，將帥不和，荔挺不生，卿士專權。冬至 之日，蚯蚓結，又五日，麋角解，又五日，水泉動。蚯蚓不結，君政不行，麋角不解，兵甲不藏，水泉不動，陰不承陽。小寒之日，鴈北向，又五日，鵲始巢，又五 日，雉始雊。鴈不北向，民不懷主，鵲不始巢，國不寧，雉不始雊，國大水。大寒之日，雞始乳，又五日，鷙鳥厲疾，又五日，水澤腹堅。雞不始乳，淫女亂男，鷙 鳥不厲，國不除姦，水澤不腹堅，言乃不從。
《史記‧天官書》
而漢魏鮮集臘明正月旦決八風。風從南方來，大旱；西南，小旱；西方，有兵；西北，戎菽為，小雨，趣兵；北方，為中歲；東北，為上歲；東方，大水；東南，民 有疾疫，歲惡。故八風各與其沖對，課多者為勝。多勝少，久勝亟，疾勝徐。旦至食，為麥；食至日昳，為稷；昳至餔，為黍；餔至下餔，為菽；下餔至日入，為 麻。欲終日（有雨）有雲，有風，有日。日當其時者，深而多實；無雲有風日，當其時，淺而多實；有雲風，無日，當其時，深而少實；有日，無雲，不風，當其時 者稼有敗。如食頃，小敗；熟五斗米頃，大敗。則風復起，有雲，其稼復起。各以其時用雲色占種（其）所宜。其雨雪若寒，歲惡。
易經《說卦傳》上《第十一章》講『震為雷為龍』，『震』又是『動』意思，所謂『帝出乎震』是說『春雷』振奮大地，也許正是張衡在候風地動儀上用『龍吐丸』的原因。據聞《南瞻部洲志》載
日 有踆烏，月有蟾蜍。羿請不死之藥於西王母，嫦娥竊之以奔月。蟾蜍本乃嫦娥之茶寵，食余茶而化為仙獸，亦得仙奔月，是為月魄。初，月魄为三足，然其日食靈 芝，夜食月桂，歷三千年而修成四足。后有吳剛者，為帝懲治而伐桂，斧起，樹創而瞬時癒之，歷八十一天始落一枝，月魄不勝其煩，遂銜桂枝而下界，有緣者可得 其侍奉，謂之折桂也。
不知是否是因為『震位東方』而『兌在西方』為『月』，所以才用『月魄蟾蜍』銜之。加之以篆文與鳥獸之形，儼然是個『神器』。
俗話說︰時過境遷。這個『時境原則』在閱讀『歷史』的文獻時非常重要。人們很容易不自覺的把『字詞』的『此時』意義強加於『彼時』，以至於發生了『誤讀』現象。
范曄文中之『中有都柱，傍行八道，施關發機』是講候風地動儀的內部構造，故為『要點』。『都』字的造字本義是『有關卡城門把守的大城市』。『關』字是指『將門閂插進左右兩栓孔，緊閉大門』。『機』字是『事物發生的樞紐』。
在此我們將范曄之文，與『測知地震』有關的整理如下︰
一、『精銅鑄成，員徑八尺』，漢代一尺約現今 23.09 公分，可知直徑八尺的『酒尊』，真是『又大又重』。
二、『外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之』，平日沒地震時『銅丸』銜於『龍首』。
三、『其牙機巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。』，『密封的』很好，『牙巧』之『機制』隱於其中。
四、『如有地動，尊則振龍機發吐丸，而蟾蜍銜之。』，遇到地震時，『尊則振』同時『龍機發吐丸』，而且『蟾蜍銜之』。也就是說，地震會讓『尊』振動，且觸發了『牙機巧制』。
一九零六年美國舊金山大地震後， Henry Fielding Reid 根據觀測聖安地列斯斷層在地表的破裂面所得到的結論，提出了『彈性回跳理論』Elastic-rebound theory
假設地殼為彈性體受到應力時，會逐漸的變形累積應變能量。當應變能量累積到超過岩體中脆弱面強度時，岩體就會沿著此脆弱面滑動造成『地震』，此脆弱面就是一般所謂的『斷層』。
起始條件 Time 1：假設粗灰線為已有脆弱面，紅十字為參考點。
累積能量 Time 2：假使岩體遭受箭頭所指之力，使得藍色區域開始變形累積能量，這個積累過程可能短則數個月，但也可能常至幾千年。
發生地震 Time 3：當累積的能量超過岩體強度，岩體沿著箭頭方向產生相對位移，釋放積累之能量。這些能量以『熱能』或『地震波』或其它種方式展現。『地震波』則是造成『地震』的原因，通常會在數秒鐘到幾分鐘之內結束。
發生地震時，岩體將快速位移，所產生的推力會形成『壓縮波』稱之為 
波，沿著斷層面的相對位移則形成『剪力波』被叫做 
波。
從『司乃耳定律』可知，當波在穿越不同介質時，會發生『折射』與『反射』以及特殊條件下的『全反射』，並且偏向『低速介質』的『法線』。當地震波由『地殼內』向著『近地表』的『風化層』傳播時，由於『波速降低』，造成『地震波』折射時會更容易進入『近地表』。當地震波進入近地表的低速層之後，只要產生『全反射』，震波便會被侷限在低速層中，形成『陷波』 Trapped Wave 。不同的陷波會互相干涉，造成地層『共振』並且形成『駐波』 Standing Wave 在地表傳遞，也就是所謂的『表面波』。
地震波主要分為兩種，一種是『表面波』，一種是『實體波』。表面波只在地表傳遞，實體波能穿越地殼內部。
實體波 Body Wave 在地殼內部傳遞，又分成 波和 波兩種。
波：『P』 代表主要 Primary 或壓縮 Pressure ，是一種縱波，物質振動方向和波前進方平行，在所有地震波中，前進速度最快，也最早抵達。 波能在固體、液體或氣體中傳遞。
波：『S』意指次要 Secondary 或剪力 Shear ，前進速度僅次於 波，物質振動方向垂直於波的前進方向，是一種橫波。 波只能在固體中傳遞，無法穿過液態外地核。利用 波和 波的『傳遞速度』不同，產生的『走時差』，可作簡單的地震定位。
表面波 Surface Wave 一般淺層地震所引起的表面波最明顯。表面波具有『低頻率』、『高震幅』與會『色散』的特性，只在近地表傳遞，是最有威力的地震波。
樂夫波 Love Wave ：物質振動方向和波前進方向垂直，但振動只發生在水平方向上，沒有垂直分量，類似於 波，差別是側向振幅會隨深度增加而減少。
雷利波 Rayleigh wave ：又稱為『地滾波』，粒子運動方式類似海浪，在垂直面上，粒子呈『逆時針橢圓形』振動，振幅一樣會隨深度增加而減少。
〈
波走時差〉
當地震發生時， 波和 S波會以不同的波速向外傳播，由於不同『觀測點』的位置距離『震央』 之遠近不同， 波與 波抵達的『時間差』也就會不同。假使我們已知 波及 波的波速，下式可以得出一個『觀測點』與『震央』的距離
波速度，
波速度，
震央和測站距離，
走時差
如果能有三個以上『適切』的『觀測點』之『數據』，就可以用『三角定位法』計算出『震央』所在地。
五、『振聲激揚，伺者因此覺知。』，『銅丸』入『蟾蜍』之口時，『震聲』高亢『激揚』。
六、『雖一龍發機，而七首不動，尋其方面，乃知震之所在。』
假使我們從『地震波』的一般『知識』來推測『候風地動儀』之『牙機巧制』，配合著『雖一龍發機，而七首不動，尋其方面，乃知震之所在。』之所述，那它的『機制』應當是針對 波來設計『運作』的。只要『震波』一但超過了張衡所設計的『啟動震度』大小，就會依著『地震波』的來向，觸發了那個『機制』，因此就產生了對應方位的那個『龍機發吐丸』。
難到這樣果真就能『重現』候風地動儀了嗎？？
─── 待續…
【Sonic π】聲波之傳播原理︰拾遺篇《一》候風地動儀‧下 ───