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就即使有大企业提供资让参赛者做出作品360天24小时监控，放在什么地方，谁知道那个地方什么样时候发生地震，万一几年或十几年甚至更久，那参赛者或评委说不定一一一

地震是可遇不可求，制作人有多少亲自遇见过地震，并且在地震那短暂的时间里观察过地震波及其它物体的运动义状态，所以众说纷纭

仪器制作出来以后，放置在相对较为频繁发生地震的地区即可，比如，四川省，或福建省，台湾地区小震频繁，用于验证仪器，再合适不过了。如果一个地区不够用，全国这么大，找出三、四个适合放置几台不同的地动仪的地方，很容易吧？几台24小时工作的、联网的高清监控+网络，成本并不高吧？

为表示对先贤的敬意，为了科学探索，为了科普，为了教育事业，请大家推动这一倡仪，这也是对先贤的伟大贡献表示最崇高的敬意！

这么有意义的事，这些大公司全都瞎了眼！看不见！

　　　　　　　　　一种地动仪装置
技术领域
　　本发明涉及一种地动仪，尤其是涉及张衡地动仪的复原方案。
背景技术
　　本发明专门为了“复原张衡地动仪”而提出。
　　此事关系到民族历史、科学技术上的巨大未解之谜，关系到对一代又一代青少年在科技、文化、历史等领域的兴趣培养和教育，关系到我们伟大民族的文明文化、传统传承，也关系到数十年来十几亿民众的公共认知、民族情感，不仅关系到国家形象、声誉，还关系到人们对大自然的正确认知，甚至关系到可能决定数十万乃至数百万人在惨烈的地震灾难中生存还是死亡的问题，并且，实事求是地说，“张衡地动仪”已经成为一种特殊的国家记忆，并具有长期性的、全球性的巨大影响力！因此，影响特别深远，意义特别重大！
　　2018年10月，“教科书中将删除张衡地动仪相关内容”的新闻，引起全国轰动，引发全民热议，足以证明社会关切程度极其之高。
　　张衡地动仪是世界上第一个地震探测器，但由于地动仪原物与制作方法均已失传，这一伟大的科技杰作已经成为神秘而永恒的传奇。一千多年以来，古今中外的众多学者们纷纷对地动仪进行研究，试图复原地动仪，分别提出各式各样的复原方案或模型，对现代地震学、考古学、地球物理学、仪器科学以及科学史研究等，产生了重要影响。然而，这些方案或模型的一些关键结构都不能严密符合中国古代历史文献的记载，许多疑难之处没有得到有效的解决或充分的解释，并存在各种问题或缺陷，引发众多质疑或反对，分歧严重。
　　王振铎先生于1951年提出的“直立杆”复原方案已被否定，详见中国地震台网中心资深研究员冯锐、武玉霞合著的《张衡候风地动仪的原理复原研究》（发表于《中国地震》期刊，2003年第19卷第4期第358－376页）一文。该文中，针对“直立杆”方案，引用“威斯特公式”来否定“王振铎模型的‘直立杆’结构”。然而，这一推导论证并不严谨，存在重大纰漏！在该文中，始终认定“柱状体（都柱）”的下端构形为“平面”（即常见的普通横断平面），根本未考虑柱状体的下端还存在诸如“半球形”等其他构形的可能。事实上，当柱状体的下端构形为半球形时，则“威斯特公式”不再适用。显然，柱状体的下端构形可以是半球形，并且，无论是1800多年前东汉时期的工匠还是当今工业条件下的本领域普通技术人员，都能够将都柱的下端制作成半球形。
虽然，王振铎模型的“直立杆”结构已被否定，但是，并不意味着、也不包含或等同于“张衡地动仪的‘都柱为立柱式柱状体’的合理性被推翻或否定”，更不能证明本申请所提出的“下端为半球形的都柱配以上端为倒锥形凹陷的础座而构成的‘柱－础方案’”不成立（具体理由见后文）。
　　需要特别说明的是，在“复原张衡地动仪”这一领域，迄今为止，国内外学界都未能提出能够严密符合中国古代历史文献记载的、令人信服的张衡地动仪复原方案。除本申请之外，所有的其他技术方案都未能真正成功实现复原张衡地动仪，包括冯锐先生领衔的专项课题组于2005年前后提出的“悬垂摆方案”（已于2007年制成实物模型）。由于存在“不能严密符合史料记载”、实物模型在实际检验中经常出现“示震方位与实震方位相反”等问题，悬垂摆方案、模型以及相关论文，已受到学界的广泛批评、质疑、反对与否定，例如：
　　1.王鹏飞《张衡候风地动仪功能测试和感震原理的探讨》，发表于《自然科学史研究》期刊，2005年第24期第（4）卷第291-318页，论文中对“悬垂摆方案”提出了批评与反对；
　　2.李强《简评冯锐复原张衡地动仪的设计思路》，发表于《自然科学史研究》期刊，2008年第27期第（3）卷第378-387页；
　　3.中科院院士何祚庥《我支持对地动仪的质疑》，2011年发表于《科学时报》，该文实际上是对“悬垂摆方案”的质疑，而非对“地动仪”的质疑；
　　4.西南大学张正严教授、上海交通大学关增建教授联合著作《对冯锐复原地动仪若干质疑的述评》，发表于《自然辩证法通讯》期刊，2015年第37期第（１）卷，该论文明确指出：“……冯锐复原地动仪的工作和成果有诸多可被质疑之处。换句话说，冯锐并没有真正实现自己的初衷──成功复原张衡候风地动仪。”事实上作出了“悬垂摆方案未能真正成功复原张衡地动仪”的定论；
　　5.胡宁生《张衡地动仪立柱验震的复原与研究》，发表于《中国科技史杂志》期刊，2020年第41卷第（3）期第425-434页，针对“悬摆体方案”，提出了具体的6点反驳意见；
　　……众多批评、质疑、反对以及否定“悬垂摆方案”的著述，不胜枚举。
目前，尚无任何一种复原张衡地动仪的方案或模型得到国内外学界的广泛认可。
　　事实上，在本申请提出之前，全世界范围之内，已成为现有技术的所有试图复原张衡地动仪的技术方案，都是基于地震波理论，并且，这些复原方案全部都失败了，无一例外！原因是：张衡地动仪的测震机制和原理并非基于地震波理论；并且，张衡地动仪对地震准确测向的实现，与地震波完全无关。具体理由如下：
　　依据冯锐、武玉霞、朱涛合著的《地动仪的史料和模型研究》（发表于《自然科学史研究》期刊，2006年第25期(增刊)第34～52页）一文中提出的：“……这是由于地震波自身的传播路径会由于折射和反射而弯曲，波动的偏振面也会由于地层物性的差异而改变。”这一论述，以及公知：“地震发生时，震源产生纵波和横波，这些波向四周传播，当纵波和横波到达地球表面（地壳与大气或水的界面）时，由于介质性质发生显著变化，波会发生反射、折射和衍射等现象。在这个过程中，不同方向、不同相位的纵波和横波相互干涉、叠加，从而在震源上方靠近地表的一定深度范围内形成混合波，尤其是面波。地球内部不同地质结构具有不同的岩石组成、密度和弹性模量等物理性质，并且地质结构往往不是均匀的，存在各种岩石层的交错、孔隙、裂缝等不均匀地质结构，当地震波通过上述不同或不均匀地质结构时，地震波会发生折射或散射现象，造成地震波向不同方向传播，而这种传播方向的改变受众多因素影响，呈现出‘随机性’，亦即地震波传播过程中，受波形间叠加、地质结构不均匀等因素影响，地震波在具体某个位置的传播方向具有一定的‘随机性’”，实际上已证明：“地震波理论”本身，从根本上彻底否定了“通过检测或监测、捕捉、感应地震波等方法或手段来实现仅靠一台仪器准确测定发生较大地震的较远地区所在方位”的可能。
　　也就是说，本领域技术人员必须清楚地知道“地震波的来源方向并非总是指向震中所在方向，因此，基于地震波理论无法实现复原张衡地动仪”，所以，本申请中的复原张衡地动仪装置，并非基于地震波理论而设计。本领域技术人员不应基于地震波理论来理解本申请所提出的张衡地动仪复原装置。
众所周知的史实是：至少有三部已知的中国古代历史文献，全部都明确地记载地动仪的测震效果“合契若神”！可以说是“铁证如山”！（详见后文）也就是说，事实上地动仪的地震测向非常准确，并不因地震波传导的随机性而具有不确定性。亦即地动仪从未误报，绝对不存在“示震方位与实际地震所在方位不符”的错误结果！否则，何以解释分别相隔近百年的几部古代历史文献全部都用“合契若神”这一崇高赞誉来评价地动仪？无可辩驳的事实一再证明：地动仪的测震准确性，并未受到地震波传导的随机性的影响。
由于张衡地动仪原物与制造方法均已失传，所以，要复原张衡地动仪，只能依据已经得到公认的记载张衡地动仪的古代历史文献，并且，必须完全符合、遵循这些古代历史文献的记载，尤其是南朝时期范晔所著的《后汉书·张衡传》。
　　在《后汉书·张衡传》中记载的“陇西地震”史实，明确指出远在京师的地动仪是在“地不觉动”的前提条件下实现准确报震的。
　　即：“地不觉动”是张衡地动仪实现准确报震的重要前提，也是复原张衡地动仪至关重要的基础条件，绝对不可忽视或忽略。
　　而“地不觉动”中“觉”字的含义，不仅仅包括“感觉”，也包括了“察觉”。也就是说，“地不觉动”不仅仅是“人们没有感觉到大地在运动”，同时也包括了“人们不能通过常见器具、物品的异常动静而察觉大地在运动”。
　　根据生活经验、常识可知，普通民众家中，放置在桌面或灶台上的锅碗瓢盆这一类极其常见的日常用品、器具，极易由于受到震动而发出声响，甚至打翻、滚动，例如堆叠起来的多件碗具、侧立起来斜靠着的瓷盆等等。如果这些器具忽然自行发出声响、异动，则人们很容易因此而察觉大地的轻微震动。锅碗瓢盆这类器具的自重，必然远远小于青铜所铸造的体量达到“圆径八尺”的地动仪，如果地动仪都已经“发生了上下、左右晃动”，那么，比地动仪轻得多的、并且无以数计的普通民众家中的锅碗瓢盆岂有不被震动之理？如果人们能够由于地动仪的晃动或者其他常见器具发生的异动而立即察觉地表的运动，史料《后汉书·张衡传》为何还记载为“地不觉动”？
　　故，史料《后汉书·张衡传》明确记载“地不觉动”，就已证明：陇西地区发生地震时，地动仪所在的京师地区地表的运动，并未出现“地表的震动足以致使地动仪发生上下、左右晃动”的情形。

发明内容
　　本申请的发明任务和目的是：提供一种复原张衡地动仪的方案，实现对张衡地动仪的复原。
　　本申请所要解决的实际问题是：确立张衡地动仪的内部结构。
　　本申请所要解决的技术问题是：当距离地动仪驻地较远（参考距离300～600公里，下同）的某地区发生较大震级（参考震级6～7级，下同）地震时，在地动仪驻地没有震感并且人们也不能通过常见器具的异常动静而觉察地表运动的情况下，地动仪如何立即响应，并指示发震地区所在的大致方位（相对于地动仪而言）。
本发明的技术方案是：
　　一种地动仪装置（以下简称“该装置”），由外壳、都柱、础座、道、關、机、龙首模型、铜丸、蟾蜍模型组成。
　　所述外壳分配并固定八个方位，内部安放所述都柱、道、關、机以及用于支撑都柱的础座。
　　所述都柱是柱状体，其下端呈半球形；都柱的上端无支撑、不固定，都柱的下端受所述础座支撑，接触部位不固定，可活动。
　　所述础座上端呈倒锥形凹陷，承载着都柱。
　　所述道是八条径向通道，每条通道分为都柱运行段、關运行段，并有重合部分；都柱运行段交汇于外壳内部中心，呈“米”字形中心对称且均匀分布。
　　所述關是杆状构件，形如门闩，安装在道的槽沟内，可作径向运动。
　　所述机是可以围绕转轴作有限角度偏转的构件，夹持着所述铜丸，并具有配重部分。
　　所述龙首模型用于容纳、安装并隐藏机。所述铜丸被机夹持在龙首模型内，被释放时作自由落体运动，撞击所述蟾蜍模型，使所述蟾蜍模型发出较大响声。
　　所述蟾蜍模型与龙首模型分别对应，各个蟾蜍模型放置在各个龙首模型的正下方。
　　所述都柱、础座、道、關、机均安装在该装置的内部，所述龙首模型、蟾蜍模型在该装置的外部。
以下是本发明的详细说明。
1 古代历史文献
　　本发明的依据是古代历史文献。已知详细记载张衡地动仪的文献有：
　　【西晋】司马彪（？-306年）《续汉书》：“张衡性精微，有巧艺。作地动仪，以精铜铸其器，圆径八尺，形似倾樽，其盖穹隆，饰以篆文，外有八龙首衔铜丸，下有蟾蜍承之。其牙发机，皆隐在樽中，周密无际，如一体焉。地动机发，龙即吐丸，蟾蜍张口受丸，声乃振扬，司者觉知。即省龙机，其馀七首不发，则知地震所从起来也。合契若神，观之莫不服其奇丽，自古所来，未尝有也。”（周天游所著《八家后汉书辑注》第443页，1986年版）
　　【东晋】袁宏（328年-376年）《后汉纪·顺帝纪》：“衡作地动仪，以铜为器，圆径八尺，形似酒樽，合盖充隆，饰以山、龟、鸟、兽。樽中有都柱，傍行八道，施關发机；外有八方兆龙首衔铜丸，蟾蜍承之。其牙机巧制，皆隐樽中。张讫，覆之以盖，周密无际，若一体焉。地动摇樽，所从来龙机发则吐丸，蟾蜍张口受之，（丸）声震扬，（伺）者觉知，即省龙机，其余七首不发，则知地震所起从来也，合契若神。自此以后，地动史官注记，记所从方起来。观之者莫不服其奇。”（中华书局2002年版《后汉纪》，第371-372页）
　　【南朝】范晔（398年-445年）《后汉书·张衡传》：“阳嘉元年，复造候风、地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文、山、龟、鸟、兽之形；中有都柱，傍行八道，施關发机；外有八龙首衔铜丸，下有蟾蜍张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之，振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。”（参见冯锐先生、武玉霞女士于2003年12月发表在《中国地震》第19卷第4期第358-376页的论文《张衡候风地动仪的原理复原研究》中的影印图）
　　本发明的依据来源于古代历史文献，因此必须引用文献中的文言文原始内容，注：
　　1）原始内容无标点符号，根据本发明对原始内容的理解而增加了标点符号。
　　2）文献中的“關”字，现代简化为“关”字。本发明认为，应仍维持“關”字。
　　3）文献中的其它繁体字，无特殊价值的，为便于阅读、理解，已替换成简体字。
　　4）据众多学术著述可知，上述史料记载的“精铜”系青铜，即地动仪为青铜材质。
2 地动仪的实际用途
　　正确理解、分析、判断地动仪在东汉时期的实际用途，是复原地动仪的基础与前提，将决定复原的方向与结果。
有观点认为，地动仪的用途是监测地动仪所在地区或附近地区发生的地震。本发明对此观点持反对意见，理由：地动仪并不具备预测（或预报）地震的功能，也不具备检测震级、震源深度等功能，因此，用地动仪监测本地区以及附近地区，毫无意义、并无必要。并且，已知的古代历史文献中，只有地动仪测出远距离地区地震的记载，并未有关于地动仪测出所在地区或附近地区地震的记载。
　　换个角度说明：由于地动仪不具备前面提到的功能，如果本地区或附近地区发生地震，人们可以立即确认地震的发生，为什么还需要地动仪呢？如果发生大地震，在紧急逃生的关键时刻，在巨大的恐慌和混乱中，还有谁顾得上关心地动仪的状态？那么，用地动仪监测本地或周边地区的意义与价值何在？
　　本发明认为，真正的地动仪实际用途是：当距地动仪驻地较远（参考距离300～600公里）的某地区发生较大震级地震（参考震级6～7级）时，在地动仪驻地没有震感并且人们也不能通过常见器具的异常动静而觉察地表运动的情况下，地动仪立即响应并报告发生地震的方向。
　　理由：在地动仪问世之前，距离京师（古代首都）较远的某一地区发生较大震级的地震时，京师的人们不一定有震感。若有震感，则他们立即认为京师发生了地震（因古代无“震中、震级、震源、烈度”等概念）；若无震感，因距离太遥远，则不可能立即得知某地区发生地震，往往是几天之后，只能通过快马带来消息才可得知。古代交通、通讯方法极其落后，驿马送信已是最快、最优。张衡发明地动仪，从根本上直接改变了这一状况：地动仪安置在京师，距离京师较远的某一地区发生较大震级地震，即使京师毫无震感，地动仪也能够立即响应并实时示震。在最短的时间内，负责监测的人员就可以立即得知发生地震的方向（以推测大概区域）。
　　引证：古代历史文献《后汉书·张衡传》记载：“尝一龙机发而地不觉动，京师（今河南洛阳）学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西（今甘肃天水一带），于是皆服其妙”。天水距洛阳约600公里。这表明，地动仪确实被用于监测距离地动仪较远的地方发生的地震。

3 地动仪最重要的结构
　　众所周知，“都柱”是地动仪中最重要的构件，也是关键构件之一，但多部古代历史文献均未详细描述或解释其形状、形态与结构，因而众多学者见解纷纷，主要包括两种推测方案：“直立杆”与“悬垂摆”。
　　本发明认为，这些学者的观点，实质上区分为“悬式结构”或“立式结构”，而“直立杆”方案仅仅是属于“立式结构”的其中一种。虽然“直立杆”方案已经被否定，但并不代表其他的“立式结构”也是错误的。
　　本发明提出新的复原方案，命名为“柱－础方案”，也属于“立式结构”，其中：
　　1）“都柱”是一根实心圆柱体，并且较大，绝对不是“细杆（或竿）”。
　　2）“都柱”的下端呈半球形，而不是一个横断平面。这是一个非常特殊并且极其重要的关键之处。所有的其他“直立杆”方案都没有这种设计。半球形并不需要特别精确或完美，原因之一是容易实现，例如使用简易工具通过手工研磨可以满足，即必须符合汉代当时的生产、制造与加工的技术水平。这也是极其重要和关键的。
　　3）“都柱”所附带的特殊支撑构件称为“础座”（亦称“基座、礎座”），它的上端是一个倒锥形的凹陷，而不是普通的平面。这也是一个非常特殊并且极其重要的关键之处。所有的其他“直立杆”方案都没有这样的设计。
　　“柱－础方案”受到建筑传统的启发：“立柱结构”通常隐含附属支撑结构“础座”。这是一个非常容易被忽略但极其重要的关键之处。
　　将都柱的下端制作成半球形，可以显著降低摩擦力，并避免其它缺陷，从而进一步提高测震灵敏度（敏感性）。若都柱下端为横断平面，则平面必然存在边沿楞角，则使得都柱在即将倾倒时，都柱下端的边沿与樽底形成看似微小但实际并不小的阻力，可能使得都柱发生“回复”（即重新稳定竖立），更可能使都柱在倾倒时以边沿楞角为支点而发生侧向滚动、偏转或扭转，从而意外地改变了最终的倾倒方向；如果都柱的下端构形为半球形，则完全不存在边沿楞角，配以上端为倒锥形凹陷的础座，都柱在倾倒时也就不可能以边沿楞角为支点而发生侧向滚动、偏转或扭转，从根本上避免了都柱的倾倒方向被意外改变，也就消除了“王振铎模型”中的都柱倾倒方向可能具有随机性的重大缺陷。这也充分说明了都柱下端为半球形的重要性与必要性。日本东京大学地震研究所在早期的研究中，出现了都柱倾倒方向与发震方位不一致的现象。本发明谨慎地推测原因，可能是因为当时东京大学所采用的都柱下端的形状为横断平面，与本发明提出的“柱－础方案”不同，并且没有采用特殊构形的础座（这是非常重要的构件）。简言之，形状不正确且结构不完整导致最终结果不正确。但是，必须指出的是：东京大学的研究，已经证实“立柱式结构能够测震”这一推理是正确的。
　　冯锐先生、武玉霞女士的论文《张衡候风地动仪的原理复原研究》中指出：“下端平面与杆轴的严格垂直是精加工遇到的第一个问题，即使对王振铎先生的直立杆而言，底边的加工偏差不能超过0.1mm，古代技术是达不到的……”。众多国外学者以及冯锐先生对“直立杆”原理的否定，实际上是完成了“都柱下端不可能为横断平面”的推理。显然，都柱的下端除了“横断平面”、“平头锥形”之外，还有其它的构形。当然，“半球形”是最优构形。
　　使用古代的技术，要实现将都柱的下端精密加工成严格垂直于都柱轴线的平面，确实是极其困难的。这一点，毫无疑问。
　　相比之下，在半球形不需要特别精确或完美的前提下，将都柱的下端制作或加工成半球形要容易得多。
　　既然如此，将都柱的下端制作或加工成半球形，显然是更优的选择。至于都柱的稳定竖立，则可以通过特殊构形的础座来实现并保证。这种结构与建筑传统中的立柱结构非常相似。
　　由于都柱的下端为半球形，且都柱的上端是自由的（即无支撑、无扶持、不固定），因此绝对有必要将础座的上端制成倒锥形凹陷，这是都柱能够稳定竖立的前提和保证。基于此，当且仅当都柱的轴线与重力线完全重合时（即都柱朝向地心并垂直于绝对水平面），都柱才能稳定竖立，而无论础座是否处于水平状态。这是非常重要的。这意味着允许地动仪的底部轻微的不水平（由于生产、制造和加工技术或工作环境的原因）。
　　也就是说，这种结构的地动仪可以在近似水平的状态下正常工作（不一定要放置在绝对水平面上。当然，如果它能长期放置在绝对水平面上，则最好，但事实上很难实现，尤其是在1800多年以前）。必须强调的是，都柱必须严格垂直于绝对水平面。实事求是地说，当地动仪处于“睡眠状态（实际上是处于监测地震的运行状态）”时，处于稳定直立并且静止状态的都柱是垂直于绝对水平面的，而不一定是垂直于地动仪的础座或底部（可能是，也可能不是）。
　　对于是否处于绝对水平状态，其他类型的地动仪的要求通常很高。附图3所示的本申请的优化方案，由于都柱下端的半球形与础座上端的倒锥形凹陷具有良好的自适应特性，因此，与其他类型的地动仪相比，可以大大降低是否处于绝对水平状态的要求。
　　础座上端的倒锥形凹陷的形状、张角角度，对都柱的测震灵敏度与竖立的稳定性，具有决定性的影响。由于采用了础座，都柱的灵敏度与稳定性，不再取决于“长度：直径”的比值，而是与“长度：支撑面直径”的比值相关（但仍受都柱直径大小的影响）。可以理解，由于都柱的下端为半球形，支撑面的直径大小，取决于倒锥形凹陷的张角大小。张角越小，支撑面的直径越大、灵敏度越低；张角越大，支撑面的直径越小、灵敏度越高。
　　在制造材料已经选择为青铜的前提下，由于地动仪内部空间的高度有限，都柱的直径决定了都柱的重量。适当的重量，有利于都柱测震的灵敏度与都柱竖立的稳定性：
　　1）灵敏度受惯性与稳定性的影响，而惯性取决于重量；
　　2）都柱越重，竖立的稳定性也越强，也更有利于消除非地震因素的干扰，例如打雷、暴风雨、气候变化、热胀冷缩等。
　　然而，过高的稳定性可能会影响灵敏度；而如果都柱太轻，则都柱在倾倒时没有足够的力量推动其他构件。因此，都柱的重量必须适当，既不能太重，也不应太轻。那么，“一根细杆”显然无法满足这样的要求。因此，都柱只能是一根相对较大的实心圆柱体。
　　将都柱的下端制成半球形，并使都柱的重量适当，采用上端呈倒锥形凹陷的础座，可以同时极大地提高都柱的灵敏度与稳定性（“稳定性”还包括：在都柱具备较高的测震“敏感性”的同时不被周边环境中其他震动干扰而发生误操作）。
　　上述的“敏感性”和“稳定性”，两者之间并不存在对立关系，所以无需在两者之间“实现平衡”。退一步说，即使两者之间存在对立关系而需要在两者之间实现平衡，本领域技术人员亦可以对都柱的长度和直径大小、础座上端的倒锥形凹陷的形状、深浅（张角大小）进行调整，经有限次数的试验或实验而获得最优解，从而在“敏感性”和“稳定性”之间实现平衡。
　　以上可见，“柱－础方案”显著区别于“直立杆方案”。国内外众多学者以及冯锐先生的论证，适用于否定其他“直立杆方案”，并不适用于否定“柱－础方案”。
　　此外，还有学者提出，都柱的构形可能是“上大下小”的柱体（或者上小下大）。本发明反对这些观点。理由：
　　1）生产、制造与加工的技术难度远远大于从上到下直径相等的实心圆柱体。
　　2）容易出现“偏心”，这对都柱的倾倒方向的正确性产生不必要的危害。
　　3）并不会带来额外的好处，在牛顿力学上亦无必要。
　　本申请中的都柱为柱状体，其上端无支撑、不固定，其下端受础座支撑，接触部位不固定，可活动。都柱的测震灵敏度，可以通过改变都柱长度或下端与础座的接触面大小来调整。
　　可将承载都柱的础座上端制成倒锥形凹陷。
　　础座还有重要的定位作用：每次都柱复位时，础座使都柱的下端自动地归位于该装置的内部的底部中心而无需经过测量和校正。
　　未对础座上端的倒锥形凹陷的形状、张角角度进行具体限定，也未对础座基部的大小进行具体限定，本领域技术人员可通过有限次数的试验而获得最优解。
　　将都柱下端构形设计为半球形，完全消除了普通横断平面必有的边沿楞角，并给都柱增加配置上端为倒锥形凹陷的础座，都柱在倾倒时绝无可能再以边沿楞角为支点而发生侧向滚动、扭转，也就从根本上避免了都柱的倾倒方向被意外改变，使得都柱的测震性能发生了巨大的提升，已经产生质的飞跃。
　　事实上，在本申请的设计中，都柱的一些特性已发生质的改变和飞跃，用最简单的事实即可证明：下端为普通横断平面的都柱，在都柱上端不固定、无扶持、无支撑，也不受其他外力作用的情况下，能够相对稳定地直接树立于处于水平状态的普通平面，但是，在完全相同的条件下，下端为半球形的都柱，绝无可能相对稳定地直接树立于处于水平状态的普通平面。
　　经检索可知，在本申请提出“将都柱的下端制作成半球形并配以上端为倒锥形凹陷的础座”之前，在全世界范围内，没有任何一篇著述、文献提出这一构形，因而可确定，近代两三百年以来，在本申请的技术方案被公开之前，其他个人或组织不会采取这一技术方案进行试验或实际检验，所采用的都柱只能是其他构形，因此，未采取合理构形的都柱进行试验或实验，最终只能得到不确定的试验结果和错误的结论。
　　可见，“柱－础方案”在事实上为解决“如何复原张衡地动仪”这一重大的历史、文化、科技难题，贡献了独特的智慧。

4 地动仪的其他关键结构
　　地动仪还有其它的关键构件记载在古代历史文献中，例如：道、關、机等。
　　本发明认为，道应被解释为提供给關与都柱上端运行的通道。总共有八条通道，每条通道由都柱运行段与關运行段组成。通道的都柱运行段被镂空，该段的一端汇集于地动仪的中心。道的用途是提供都柱和關之间的连接路径。
　　都柱的倾倒还受到道的限制与轻微调整。实际上，地震可能发生在任何一个方向上的某个地区，但地动仪的报告方位仅有八个。本发明认为，如果张衡愿意，报告的方位可以设计得更多，例如十二个甚至十六个，这并非不可实现（技术上不存在障碍），但不符合古代人朴素的方位观念，也不利于语言上的简洁表达，因而并无必要。
　　關应解释为形如门闩的杆状构件，亦源于建筑传统。關一共有八件，彼此相互独立，都安装在道上：關的一端朝向都柱，另一端朝向机。当都柱倾倒时，都柱推动其中一个關，继而这个關再推动机。關的用途是传递动量。
　　机应解释为可以围绕转轴作有限角度偏转的构件，它的数量一共有八件，彼此相互独立。它的用途是长时间相对稳固地将铜球持含在龙嘴里，只有当地动仪感测到在远离地动仪的地区发生地震时，机才会被關推动而释放铜丸报告地震。机包括配重部分，它利用了杠杆原理，实现长时间相对稳固地夹持铜球。
　　在前述三部古代历史文献中，均未对都柱、道、關等构件进行解释、描述，是因为在中国古代的建筑传统、文化中，这些都属于众所周知的普通事物，已经非常形象、具体，各位文史家确实没有必要再详细描述或解释说明。然而，在漫长而悠远的历史洪流里，汉字和汉语经过无尽岁月的流传、演变，已经由古老的繁体字发展为今天的简体字，一些原本的含义、内涵，不知不觉地逐渐淡化、褪色、流失，甚至发生了巨大的转变，以至于今天的人们百思不得其解，感到迷茫、困惑与困扰，广泛、深刻而久远。
5 地动仪的测震机制
　　当地震发生时，距离震中300～600公里的地动仪所在驻地的地表发生上下起伏和横向起伏时，那么：
　　在水平方向上，由于地震能量的释放，地动仪驻地的地表，先是被向外推动（注：“向外”是指“以震中为圆心，朝着背离震中的径向”，而相反的方向则为“向内”，即指向震中）、继而又被向内推动而产生“往复运动”。这种先向外、再向内的运动过程，也被称为“横向起伏”，亦即：地表被向外推动，对应“横向起伏”中的“起”阶段，而地表被向内推动，则对应“横向起伏”中的“伏”阶段。
　　根据本申请的说明书及附图的描述可知，本申请所提出的地动仪装置中，都柱的上端完全自由，而都柱的下端受到础座的支撑和限制；都柱的预置状态是处于与绝对水平面垂直的相对静止状态，即都柱的重心处于与重力线完全重合的垂线上。
　　地表的上下起伏，这种运动对地动仪以及都柱的施力方向，系垂直方向（即与绝对水平面完全垂直），与地动仪以及都柱所受到的重力方向完全重合。在地表的上下起伏为轻微程度的情形中，仅可使都柱产生上下运动的趋势（都柱为青铜所铸，具有相当的自重，轻微的地表上下起伏，不能克服都柱受到的重力作用而使都柱上下跳动或运动。如果能够使都柱上下运动，则此种地表的上下起伏必定较为剧烈，绝对不符合“地不觉动”的情形，这种非轻微程度的地表上下起伏，因不符合史料记载而不在本申请的讨论范围之内），都柱的重心仍然处于与重力线完全重合的垂线上，即：地表的轻微上下起伏，并不会使都柱的重心发生偏移，也不会使都柱产生横向运动，因此，符合“地不觉动”这一前提下地表上下起伏，并不会引起都柱的倾倒，也不会对都柱的倾倒产生影响。
　　而地表的横向起伏，这种运动对地动仪以及都柱的施力方向，系水平方向，地动仪必然与地表一同在水平方向上产生往复运动，而地动仪中的础座也必然实时带着都柱的下端一同运动，但由于都柱与础座之间的连接是可活动的（即并非刚性固定连接），且都柱为长条状，因此，础座带动都柱下端的运动，不会同步地传导到都柱的上端，都柱上端的被带动会略为迟延（传导需要时间）。都柱的上、下两端的横向运动不同步，必然导致都柱的重心发生偏移而不再处于重力垂线上，最终必然导致都柱彻底倾倒。
　　具体过程是：
　　在最初的地表横向起伏过程中的“起”阶段，即当地表被向外推动时（地表朝着远离震中的方向运动），都柱的上端由于完全自由，所以，仅受惯性作用而短暂地保持相对静止（仅为短暂的临时状态，并非最终状态），都柱的下端由于受到础座的支撑和限制作用，所以，必然因地表的向外运动而被带着向外运动，此时，都柱的上、下两端也就必然出现运动状态的不一致，使得都柱必然出现“上端指向震中、下端背离震中”的倾斜。若都柱的倾斜程度足够大，则都柱将会彻底倒下；若都柱的倾斜程度不够大，有可能出现“都柱仅仅发生轻微的倾斜却并未倒下”的情形，但是，这并非最终结果。
　　在后续的地表横向起伏过程中的“伏”阶段中，即当地表被向内推动时（地表朝着指向震中的方向运动），在都柱已经出现“上端指向震中、下端背离震中”倾斜的情况下，都柱的上端仍然受惯性作用继续朝着震中的方向运动，且由于都柱上端完全自由，故都柱上端朝着震中的运动不受阻挡或阻碍；而都柱的下端仍然受到础座的支撑和限制作用，因此，都柱下端也就不能与上端同时同幅地朝着震中运动。也就是说，在地表朝着震中的方向做回复运动的过程中，都柱的上、下两端仍然不能同时同幅地同步运动，上、下两端的运动状态不一致的情形被加剧，因而一定是加剧了都柱整体的倾斜，最终使得都柱必然朝着震中所在的方向彻底倒下。因此，都柱一定可以准确地在最接近震中所在方位的通道内，由地动仪的中心向外运行，最终倾倒继而推动關并产生一系列的后续连动。
　　当然，地动仪中的都柱和座体并非仅仅受到竖直方向和水平方向的力，亦即地动仪中的都柱和座体可能还受到其他方向的力。但是，其他方向的力并不必然对都柱和座体产生影响。因为，力的大小也是产生影响的决定因素之一。当其他方向的力不足以克服都柱和座体受到的重力作用和惯性作用时，可以忽略不计。
　　地震发生后，在很短的时间内，以震源为中心向外产生冲击和挤压作用，地震释放的能量推动地表在向着背离震中的方向上产生一定幅度的运动。由于大地连成整体，距离震中较远地区的地表，也会受到震源的冲击、挤压和推动（以下简称冲击过程）。每次地震释放的能量，都会随着时间的推移和传播距离的增大而不停衰减，当能量衰减到一定程度，由于大地具有一定的弹性，远地地表会立即在指向震中的方向上产生反弹运动（以下简称反弹过程）。并且，能量由于一直衰减，实际上不能克服远地地表所受到的巨大的重力作用，所以，远地地表并不会发生上下晃动／震动，而只会发生水平方向的往复运动。也就是说，“地震时地表会发生上下晃动”的现象仅在震中和附近地区发生。因此根本不必考虑“地表上下晃动”对地动仪有何种影响。
　　史料《后汉书·张衡传》中记载的“地不觉动”，基于上述原理可以解释为：距离震中较远地区的地表，因过于遥远以及大地具有的弹性缓冲，其所受到的挤压、推动和回复／反弹所产生的往复运动，可能是柔性并且不明显的，或极为平缓，既没有发生上下颠簸运动，也没有出现“突然性”或“刚性”的冲击或震动，远地地表的静止和运动之间没有明显的分界，所以，处于远地地表的人们感觉不到大地其实发生了往复运动。
　　但是，处于同一环境的地动仪，其都柱却会因地表的往复运动受惯性作用而倾倒：在冲击过程中，惯性使都柱发生重心偏移，继而在反弹过程中，惯性进一步加剧了都柱的重心偏移，导致都柱倾倒。若仅有冲击过程而不存在反弹过程，由于都柱受到重力、摩擦力作用，有可能出现都柱仅仅发生轻微的倾斜但并未倾倒的情形；正因为存在反弹过程，惯性得以持续作用于都柱本体，使得都柱因重心发生较大偏移而倾倒。而都柱的下端不固定、能够活动，但因受到限制／阻挡而不能发生位移；而都柱的上端是完全自由的（即不固定、无扶持、无支撑），由于地表的反弹是朝向震中所在方向运动的，所以都柱上端受到惯性作用也只能朝向震中所在的方向运动，因而导致都柱的重心发生较大偏移，则都柱立即失稳且只能朝着震中所在的方向倾倒。因此，都柱一定会倒向震中所在方位，从而出现唯一的必然性结果。这也是多部史料均记载地动仪“合契若神”的真正原因之所在。
　　因而可以理解，本申请所描述的复原张衡地动仪装置中的都柱，基于惯性原理因地表的往复运动而发生朝着震中所在方位倾倒的被动反应，能够准确指示距离地动仪驻地较远的发生较大震级地震的地区所在方位。
　　可见，地动仪的测震原理／都柱的测震机制确实与地震波无关。
　　本领域技术人员在阅读本申请的说明书与附图之后，结合公知、普通技术常识以及本领域的相关知识，就能够清楚地知道并且确定，上述过程即为本申请中的地动仪装置的测震机制。

　　本申请所提出的装置工作过程及原理与地震波无关，也不涉及对一种或多种地震波的处理方法或手段，并且，无须考虑如何消除杂波、干扰波对装置的负面影响。因此：
　　A）本申请提出的复原张衡地动仪装置的工作过程、测震机制以及运行原理与地震波传播过程无关；
　　B）本申请提出的复原张衡地动仪装置并不对任何一种或多种地震波进行检测或监测、捕捉、感应等处理；
　　C）虽然客观上存在各种地震波，但任何一种或多种地震波都与本申请所提出的复原张衡地动仪装置无关；
　　D）地震波理论体系或框架，并不适用于解释本申请提出的复原张衡地动仪装置的测震过程、机制和原理。
　　具体原因是：
　　1.地动仪所在地表的“往复运动”是确保下端呈半球形的都柱能够向震中所在方向倾倒的基础保证，而这种“往复运动”是双向的，但地震波的传播传导却是单向的。
　　2.由于地震波（无论何种地震波）的强度，随着时间的推移和传导距离的不断增加而不停衰减，经过较大地理尺度传导的地震波，其所携带的能量已经微乎其微。在“地不觉动”的情形中，由于距离过于遥远，到达地动仪驻地的地震波已非常微弱，其所携带的能量，不足以“推倒／撼动”都柱；若地震波携带的能量足以“推倒／撼动”都柱，则已经达到“引起人们有震感”的程度，不符合史料记载；事实上，都柱的倾倒，只能因其自身的惯性所致，而惯性致倒的过程，依赖于地表的往复运动而出现，绝非单向传播的微弱地震波所能驱动或产生。人们对此认识不清、不足，甚至并未意识到以往的复原失败是因为建立在并不适用的理论基础之上。
　　3.无论哪一种或几种地震波，如果强度达到足以推动或撼动都柱的程度，那么，并不单单只对都柱产生作用，也不可避免地对日常生活中常见的其他物体产生同样的推动或撼动作用，必然引起人们的察觉，也不符合古代历史文献所记载的“地不觉动”。
　　4.地震波类型众多，性质、形态、特征各异，作用复杂，受地质／介质、结构影响，各种地震波之间必然会出现交叠、混合现象，在较大地理尺度的传导过程中，还会出现多次的相互干扰／影响，进一步弱化、分散了地震波致动／触发的作用及效果。
　　5.地震波会越过仪器，继续向前传导，即不会停留／驻留，尤其在远离震中的地区，地震波对地动仪的作用时间极其短暂，致动效果极其微弱，根本不足以“推倒／撼动”都柱。而地表的往复运动过程中，都柱固有的惯性始终作用于都柱自身，从而驱动都柱的上端向震中所在的方向倾倒。
　　6.依据公知，各种地震波中，纵波的传播速度约为6千米/秒，横波的传播速度约为3.4千米/秒，面波的传播速度约为3.8千米/秒。以传播速度最慢的横波为例，即使装置的体量达到直径2米的尺寸（实际上本申请所描述的装置直径不足1米），则在约1/1700秒之内，横波已经从装置的一侧穿越到另一侧并且迅速远去，在如此短暂的时间内，沉重的由青铜所铸的都柱根本没有足够的时间响应。
　　7.地动仪所在地区地表的往复运动与地震波在同一处地表的传导，绝非同一回事。据公开资料可知，距离震中较远的地区地表，其往复运动所需的时间周期较长，远远大于任何一种地震波经过同一处地表所需的时间周期（因各种地震波的波速都不低，且，很容易在距离震中较远的有震感的非极震区观测到这种地表的往复运动，可知其所需的时间周期进而得以比较）。
　　8.由于地震波的传播方向存在“随机性”，若地动仪基于对地震波的监测、检测或感应、捕捉等方法或手段来实现地震测向，则必然会受到地震波传导过程中传播方向的随机性影响而得到不正确的地震测向结果。
　　9.地震波仅仅是地震中的现象之一，绝非地震的本质；人们可以通过对地震波的观测、分析、研究而增进对地震的了解，但利用地震波绝非人们了解地震的唯一途径。虽然，地震波相关的理论，在某些领域确实具有实际应用价值和意义，但是，绝不意味着地震波理论就是什么万能的“灵丹妙药”而适用于解释一切与地震相关的事物，更不意味着地震波理论就是地震领域的唯一真理。有些人一说起地震、一提起地动仪，就必定搬出“地震波”，这与伟大领袖毛泽东数十年前所说的“言必称希腊”有何区别？！毛泽东还说：“几十年来，很多留学生都犯过这种毛病。他们从欧美日本回来，只知生吞活剥地谈外国。他们起了留声机的作用，忘记了自己认识新鲜事物和创造新鲜事物的责任。……”──对照某些人的认知和言行，是何其的生动且深刻！
　　基于上述事实和理由，若僵化地套用地震波理论，必然受到误导／局限而得到错误的结果和结论。
　　此外，某些与地震无关的其它震动，比如在地动仪附近跺脚，能否引起地动仪的反应？也就是关于“地动仪能否抗干扰”的问题，那么：
　　1.地动仪为青铜所铸，具有相当的自重，天然地具有一定的抗干扰能力；
　　2.人们在地动仪附近的日常活动，不可能跺脚而行，也没有必要故意碰撞地动仪，因此，普通的正常活动并不会引起地动仪的反应；
　　3.依据上述原理可知，地动仪的都柱测震机制是基于惯性原理因地表的往复运动而发生倾倒的被动反应，即使故意在地动仪附近跺脚、跳跃，也绝对不可能导致大地的往复运动，也难以强于天然地震所释放的、即使经过较远距离传播并扩散的地震能量，所以，正常情况下，不会引起地动仪的反应，除非地动仪放置于不坚实、不平稳之处。
　　4.古人所处的时代，并不存在由于大型施工、大型重载车辆经过等人为因素导致的地面震动带来的干扰。
　　所以，和地震无关的震动不能引起地动仪的反应。
本发明的有益效果是：
　　1）解决复原张衡地动仪的历史性重大难题。
　　2）可以实现复原张衡地动仪。
　　3）本发明易于实施、验证，各个构件的生产、制造难度小，加工精度要求低，部件尺寸误差允许范围大，符合一千八百多年前的生产、制造、加工技术水平（本发明的技术方案中的各个部件构形简单、并非精密结构，且无精度要求，而据公知常识可知，秦汉时期已经可以生产制造出青铜材质的弩机等机械装置）。
附图说明
　　图1是本发明的结构示意图：机（6）伸入装置内部的部分为配重部分。
　　图2是本发明的结构中道俯视示意图：中心的“米”字形为通道的都柱运行段，是都柱的运行区域；为便于区别、对照，本图中仅有3个通道画出關以及机的受推部位，另外5个通道中的网格区域是關运行段，即關的运行区域。
　　图3是本发明的优化实施例以及示震状态示意图。
图中标记：
（1）外壳　　　　　　（2）都柱　　　　　　（3）础座
（4）道　　　　　　　（5）關　　　　　　　（6）机
（7）固定轴　　　　　（8）铜丸　　　　　　（9）龙首模型
（10）蟾蜍模型　 　　（11）顶盖
具体实施方式
　　参照附图所示，本申请所提出的地动仪装置中，道安装在装置的内部较高处；都柱穿过道的都柱运行段交汇中心，垂直竖立于外壳内部底部中心的础座上；每条道的關运行段安装關；關可沿着槽沟作径向运动，一端穿过外壳壁上的开口，与机的受推部位无压力连接，另一端正对着都柱，端头悬空，悬空段长度取决于關未悬空段长度以及机的受推部位活动范围；龙首模型内部中空，可容纳、安装并隐藏机；机用固定轴安装在龙首模型内，灵活持含、释放铜丸所需的活动范围，决定机的受推部位活动范围与绕固定轴偏转幅度；铜丸被机夹持在龙首模型内；各个龙首正下方放置蟾蜍模型；外壳最上方覆顶盖。