لرزه‌نگار باستانی که محققان را متحیر کرده است!

در سال ۱۳۲ میلادی، یک ستاره شناس، ریاضیدان و مهندس چینیبه نام «ژانگ هنگ» اختراع چشمگیری را به دربار هان ارائه داد: اولین لرزه سنج جهان!

لرزه‌نگار دستگاهی است که تکان‌های زمین را هنگام زلزله نشان می‌دهد. البته نباید آن را با لرزه‌نگار یا لرزه‌سنج‌های امروزی اشتباه گرفت که حرکات را هم ثبت می‌کنند. در اصل، هر آونگ آویزان یا جسمی که با ظرافت متعادل شده و با کوچکترین اختلالی تکان می‌خورد، نوعی زلزله‌نگار به شمار می‌آید. احمقانه است که باور کنیم چنین وسیله‌ای قبل از اختراع ژانگ هنگ وجود نداشته است. اما آنچه دستگاه هنگ را خاص می‌کند، حساسیت و توانایی آن برای گفتن جهت زلزله است.

دستگاه ژانگ هنگ شبیه یک خمره بزرگ برنزی است که ۱.۸ متر قطر دارد. در بیرون ظرف هشت سر اژد‌ها قرار دارد که رو به هشت جهت اصلی قطب‌نما هستند. زیر سر هر اژدها، در پایه ظرف، هشت قورباغه با دهان باز و سر‌های رو به بالا قرار دارند. محتوای خمره ناشناخته است، اما گمان می‌رود دارای نوعی مکانیزم آونگی باشد.

وقتی زلزله رخ می‌دهد، حتی اگر ضعیف‌تر از آن باشد که احساس شود، آونگ با تکان‌های زمین تاب می‌خورد و به توپ فلزی داخل دهان اژد‌ها برخورد می‌کند و آن را داخل دهان قورباغه می‌اندازد. جهتی که توپ از آن می‌افتد نشان می‌دهد که لرزه‌ها از کجا می‌آیند. توپ هنگام افتادن در دهان قورباغه صدای بلندی تولید می‌کند و به همه درباره زلزله هشدار می‌دهد.

همه به اختراع هنگ شک داشتند تا اینکه چند سال بعد بالاخره یک توپ از دهان اژد‌ها افتاد. چون هیچکس زلزله را احساس نکرده بود، منتقدین دستگاه او را یک اختراع شکست خورده نامیدند. اما چند روز بعد، پیکی خبر آورد که صد‌ها کیلومتر دورتر و دقیقا در جهتی که دستگاه نشان داده بود زلزله‌ای اتفاق افتاده است.

در قرن‌های پس از مرگ ژانگ هنگ، از سایر دانشمندان چینی خواسته شد زلزله‎‌سنج او را بازسازی کنند، اما هیچ یک از آن‌ها در گذر زمان جان سالم به در نبردند. نویسندگان معاصر ماهیت دستگاه را توصیف کرده اند، اما عملکرد درون آن همچنان یک راز است. مثلا هنوز معلوم نیست که یک طراحی باستانی چطور می‌تواند اینقدر حساس باشد که زلزله را از صد‌ها کیلومتر دورتر تشخیص دهد، با این حال آنقدر ثابت و پایدار باشد که فقط یکی از اهرم‌ها را حرکت دهد، بدون اینکه کوچکترین اختلالی در بقیه اهرم‌ها ایجاد کند.

تلاش‌های زیادی برای ساختن لرزه‌نگار ژانگ هنگ در قرن نوزدهم و بیستم انجام شد، اما هیجکدام نتوانستند به دقت و حساسیت این لرزه نگار باستانی چینی برسند. در سال ۲۰۰۵، گروهی از زلزله شناسان و باستان شناسان آکادمی علوم چین اعلام کردند که ماکتی از این دستگاه ساخته اند که واقعا کار می‌کند.

در نسخه آن‌ها، به جای هشت توپ تنها از یک توپ استفاده شده است. این توپ با دقت روی یک پایه نازک در مرکز دستگاه متعادل شده است. مستقیما بالای توپ یک آونگ معلق قرار دارد که به آرامی توپ را لمس می‌کند. وقتی آونگ تاب می‌خورد، به آرامی توپ را از پایه پایین و داخل یکی از هشت کانال می‌اندازد و از دهان یک اژد‌ها خارج می‌شود. به این ترتیب این دستگاه فقط یک بار عمل می‌کند و حرکت بعدی آونگ نمی‌تواند توپی را از دهان اژدها‌های دیگر خارج کند، چون توپ دیگری وجود ندارد.

لرزه‌نگار ژانگ هنگ حدودا ۱۸۰۰ سال قدمت دارد، اما قاعده عملکرد آن تا امروز بدون تغییر مانده است. لرزه‌نگار‌های آونگی تا قرن نوزدهم استفاده می‌شدند. لرزه نگار‌های مدرن از الکترونیک پیشرفته استفاده می‌کنند، اما حسگر هنوز یک جسم معلق است، نوعی آونگ که به جای اهرم‌های مکانیکی توسط نیروی الکتریکی نگه داشته می‌شود. برخی دستگاه‌ها هم به جای آونگ از فنر استفاده می‌کنند.