在美国学生的斯坦福中文课本里，有两课讲张衡的故事，其一便是地动仪。美国大学的地震学教科书，把“张衡地动仪的工作原理是什么”作为第一道思考题。在俄勒冈洲Portland的地铁站里，大理石的墙壁上镌刻着一系列世界重大发明，其中便有“地动仪，132年”。法国Strasbourg地球物理所，墙上长期挂着张衡地动仪的图片和对垂悬摆测震原理的介绍。可见，张衡是中国第一位具有全球影响的杰出科学家，至今被各国广泛的关注和介绍着。

相比之下，国内对地动仪的介绍深度和广度还有待加强和提高，科普宣传中的某些偏颇亦需尽早纠正。如对地动仪的介绍，笼统空泛的赞誉较多，具体的科学内容，地震和地震波的知识偏少；科学原理上，不正确的解释成直立细竿的倾倒，还冠以莫名的“无定向倒立摆”和“一切倒立摆之祖”的光环，遭国内外学术界诟病；功能上，不恰当的夸大成“能测定震中，预报地震”，违背了地动仪的实际科学水平。地动仪作为中国古代科技发明的代表，有必要正确地，科学地，恰当地评价它的历史地位。

首先，地动仪的科学价值在于当人类面对地震时只能被动挨打，期盼众神庇佑之时，张衡发明了仪器，实施了观测和研究，人们第一次意识到地震和日月食一样都是可以研究的自然现象。第二，张衡开创了一个测量地震的科学途径――利用惯性，以及实现这种测量所需的触发机构。张衡对陇西地震的成功测震，实现了对波动过程的动力学观测，其科学水平远远超过了同期所有的以静态测量为基准的仪器，领先世界约1600年。第三，地动仪的原件失传了，但他的科学思想和实践经验没有失传，通过文字流传于后世，在19世纪末期现代地震学的起步阶段发挥了思想启迪和借鉴作用。

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地动仪问世的历史背景
张衡（78―139）生活在东汉中期，主要为汉和帝、安帝到顺帝阶段，是东汉文化发展的最繁荣昌盛时期，涌现了大批思想家、历史学家、数学家和科学家，如杰出的史学家班固、刘珍，著名思想哲学家王充和王符，造纸术发明人蔡伦、汉文字体系奠基人许慎。这样的历史环境对张衡产生了有益的影响。

地动仪问世之前的百年间，地震活动频繁。强地震事件有4次（震级大于等于6.5），即公元119年3月荆州南阳地震，121年10月冀南―鲁西地震、123年5月和128年2月的凉州汉阳地震，震后都有持续1~2年的余震活动，震级多在了5.5的水平，震中至京师的距离多数在200~600公里。洛阳不是震区，也没有遭受过地震烈度6度以上的严重震灾，但是多次出现的烈度3~4度的震感水平会导致悬挂物普遍摇晃。当时位于中原的京师人们有种被四面八方地震包围的恐惧感，尽快的得知灾异来自何方自然成为一种朴实愿望。

地动仪的创制
古代判断灾异位置的传统方法是占卜，即天文分野――列宿配州国的“分野”观念。认为天之中在璇玑区位，星空二十八宿再分八个区位，于是天上的九个列宿便分别对应着地下的九州――豫州（位居中央）和荆、梁、雍、冀、兖、青、徐、扬州，天象在某区的变异现象就可用来预卜所相配的州郡列国的凶吉祸福。地域九州是一种华夏文化，远古的中国在行政上一直划成九州。

东汉疆域发展到13个州，仍然是在古代九州的基础上调整的：以京师的司隶校尉部为中心区，它与放射状排列的7个州，继而外围5个州接壤，中央高度集中权，驿道关卡统一，对各州的联系最多只跨过一个州。这种奇特的行政区划，世界独有。地动仪的设计上也相应的把地平方位化成8个等分，以八个龙头为中心指向控制着8个展角45度的扇形条带区，铜球掉下即表明这个州有地震，复杂的定位问题转化成扇形区域的分野。同样，浑天仪的地平环上也要作8个区位划分，二者的刻度划分有着严格的统一性。

张衡的睿智在于他已经能够把地震和地裂区分为两个现象，而且是同时代中唯一认识到这点的人，他在几篇文章中独特的使用了“震裂”一词。对于公园128年的强震，他有一句流传千古的名言：“京师地震土裂。裂者，威分；震者，民忧也。”抹去神学的面纱，这里的“土（地）裂”系指古文等同使用的“山崩、地坼、地陷”等为严重的灾害，人员感觉也截然不同：前者以地面的上下颠动为主，后者以水平摇晃为主。地动仪问世前，张衡已经能将二者清醒的分开 ，意识到了地震运动的独特性，使地动仪的研制有了明确的技术追求和模仿对象。而在现实生活当中，能够自动区分这两种运动差异的天然结构唯有悬挂物和水面。

古代天文计时仪器一般都有模仿的对象，如测量日影的圭表，观察水滴的漏壶，气流扰动的风标，穹隆星空的浑仪等，地动仪显然模仿了悬挂物对地震的反应。首先，悬挂物只针对地面的水平运动有反应而不怕垂直运动的干扰，具有“只有地震我才动，不是地震我不动”的天然属性。其次，悬挂物的灵敏度比人高。人能感觉到的地震烈度在4度一上，而悬挂物却在烈度低致3度，甚至2度时就会出现摇晃反应，而这正是张衡发明地动仪之前在京师洛阳已经多次遇到过的现象。第三，悬挂物具有普遍性和易观测特点。它们在百姓日常生活中大量存在，一旦晃动起来，会像秋千般地晃个不停，远远超过地震的瞬间。如吊桶、吊篮、吊灯、吊绳、秋千、编钟、悬钟、编磬、悬垂、方胜、流苏、纺线锤等，举不胜举。于是，在“地震发生”与“悬挂物摇晃”二者之间反复、大量、稳定出现的对应关系，就会被千百万群众察觉，更因悬挂物一般会在高于人的位置上摇晃，从而造成印象深刻的心理恐惧，这就成为创制地动仪的经验基础。第四，在下文献的记载中，也请楚地反映出悬挂都柱的力学状态。现代地震学里，悬挂物就是“天然验震器”，这极可能是张衡地动仪的工作原理，也是国际上接受和宣传张衡科学贡献的关键内容之一。

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张衡在地动仪的设计上还有两个重要贡献:通过“龙首吐丸”的巧妙机构，保留下来地震发生过的物质证据；设计了触发机构“关”，解决了对微弱信号进行检测和放大的技术途径。这样，地动仪才实现了对陇西地震的监测。它的成功自然包含着灵台学者和工匠们集体的创造力量，反映着那个时代华夏民族的聪明才智。

岂料公元134年12月13日陇西再次地震，而且在京师人员毫震感的情况下地动仪还出现了反应。说明公元133年地震后对位高权重的两个官员的查撤仍不够彻底，顺帝再不用下诏自遣了，也不关注地动仪的分野方位，转而直接询问已被提拔为侍中的张衡：“诡对而出”未肯作答。不过，担任总管和内政的二公又同时“以地震免”。地动仪的反应状态已无人关注，重要的是只要发生地震便可惩处高管，这种荒唐在东汉共有过12次，都是在地动仪问世之后才出现的。李固和张衡遂成为朝廷上下的众矢之的，对前者“权臣皆耻于固，将加之罪”，李固被迫辞去议郎一度退回汉中隐居；对后者“阉竖恐终为其患，遂共谗之”（《后汉纪》《后汉书》），张衡的人生开始逆转。

汉朝末年，朝廷颓败和诸侯反叛，直到184年发生几十万人的黄巾军等农民起义，遍及全国。京师在190-196年不停地漂泊于洛阳-长安-洛阳-许昌，导致地动仪、指南车、记里鼓车和浑仪等许多仪器和宝物尽失。