Zhang Heng ( chino :張衡; 78-139 d. C.), anteriormente romanizado Chang Heng , fue un científico y estadista polifacético chino que vivió durante la dinastía Han . Educado en las ciudades capitales de Luoyang y Chang'an , alcanzó el éxito como astrónomo , matemático , sismólogo , ingeniero hidráulico , inventor , geógrafo , cartógrafo , etnógrafo , artista , poeta , filósofo , político y erudito literario.
Zhang Heng comenzó su carrera como funcionario menor en Nanyang . Finalmente, se convirtió en astrónomo jefe, prefecto de los mayores para carruajes oficiales y, luego, asistente de palacio en la corte imperial. Su postura inflexible sobre cuestiones históricas y calendáricas lo convirtió en una figura controvertida, lo que le impidió ascender al estatus de Gran Historiador. Su rivalidad política con los eunucos de palacio durante el reinado del emperador Shun (r. 125-144) lo llevó a tomar la decisión de retirarse de la corte central para servir como administrador del Reino de Hejian en la actual Hebei . Zhang regresó a su hogar en Nanyang por un corto tiempo, antes de ser llamado nuevamente para servir en la capital una vez más en 138. Murió allí un año después, en 139.
Zhang aplicó su amplio conocimiento de mecánica y engranajes en varias de sus invenciones. Inventó la primera esfera armilar impulsada por agua del mundo para ayudar a la observación astronómica; [1] mejoró el reloj de agua de entrada agregando otro tanque; [2] e inventó el primer sismoscopio del mundo , que discernía la dirección cardinal de un terremoto a 500 km (310 mi) de distancia. [1] [3] [4] Mejoró los cálculos chinos anteriores para pi . Además de documentar alrededor de 2500 estrellas en su extenso catálogo de estrellas , Zhang también postuló teorías sobre la Luna y su relación con el Sol : específicamente, discutió la esfericidad de la Luna, su iluminación por la luz solar reflejada en un lado y la naturaleza oculta del otro, y la naturaleza de los eclipses solares y lunares . Su fu (rapsodia) y poesía shi fueron reconocidas en su época y estudiadas y analizadas por escritores chinos posteriores. Zhang recibió muchos honores póstumos por su erudición e ingenio; Algunos eruditos modernos han comparado su trabajo en astronomía con el del grecorromano Ptolomeo (86-161 d. C.).
Nacido en la ciudad de Xi'e en la Comandancia de Nanyang (al norte de la moderna ciudad de Nanyang en la provincia de Henan ), Zhang Heng provenía de una familia distinguida pero no adinerada. [5] [6] [7] Su abuelo Zhang Kan (張堪) había sido gobernador de una comandancia y uno de los líderes que apoyaron la restauración de los Han por el emperador Guangwu (r. 25-57), después de la muerte del usurpador Wang Mang de los Xin (9-23 d. C.). [5] [8] [9] [10] Cuando tenía diez años, el padre de Zhang murió, dejándolo al cuidado de su madre y su abuela. [9]
Zhang, un escritor consumado en su juventud, abandonó su hogar en el año 95 para continuar sus estudios en las capitales de Chang'an y Luoyang . [5] Mientras viajaba a Luoyang, Zhang pasó por una fuente termal cerca del monte Li y le dedicó uno de sus primeros poemas fu . [11] Esta obra, titulada " Fu en las aguas termales" ( Wēnquán fù溫泉賦), describe las multitudes de personas que asistían a las aguas termales, que más tarde se hicieron famosas como las " aguas termales de Huaqing ", un retiro favorito de la concubina imperial Yang Guifei durante la dinastía Tang . [12] Después de estudiar durante algunos años en Taixue de Luoyang , era un gran versado en los clásicos y amigo de varias personas notables, incluido el matemático y calígrafo Cui Yuan (78-143), el comentarista oficial y filosófico Ma Rong (79-166) y el filósofo Wang Fu (78-163). [5] [7] Las autoridades gubernamentales ofrecieron a Zhang nombramientos en varios cargos, incluido un puesto como uno de los secretarios imperiales , pero él actuó con modestia y declinó la oferta. [5] [11]
A los 23 años, Zhang regresó a casa con el título de "Oficial de Mérito en Nanyang", sirviendo como maestro de documentos bajo la administración del gobernador Bao De (en el cargo desde 103 a 111). [5] [7] [8] Como estaba encargado de componer inscripciones y cantos fúnebres para el gobernador, ganó experiencia en la redacción de documentos oficiales. [8] Como Oficial de Mérito en la comandancia, también era responsable de los nombramientos locales para los cargos y de las recomendaciones a la capital de los nominados para cargos superiores. [13] Pasó gran parte de su tiempo componiendo rapsodias sobre las ciudades capitales. Cuando Bao De fue llamado a la capital en 111 para servir como ministro de finanzas, Zhang continuó su trabajo literario en su casa en Xi'e. [5] [8] [11] Zhang Heng comenzó sus estudios de astronomía a la edad de 30 años y comenzó a publicar sus obras sobre astronomía y matemáticas . [8]
En 112, Zhang fue convocado a la corte del emperador An (r. 106-125), quien había oído hablar de su experiencia en matemáticas. [8] Cuando fue nominado para servir en la capital, Zhang fue escoltado en carruaje, un símbolo de su estatus oficial, a Luoyang, donde se convirtió en un caballero de la corte que trabajaba para el Secretariado Imperial . [5] [8] Fue ascendido a Astrónomo Jefe de la corte, cumpliendo su primer mandato de 115 a 120 bajo el emperador An y su segundo bajo el emperador sucesor de 126 a 132. [8] Como Astrónomo Jefe, Zhang era un subordinado del Ministro de Ceremonias, uno de los Nueve Ministros clasificados justo por debajo de las Tres Excelencias. [14] Además de registrar las observaciones y los presagios celestiales, preparar el calendario e informar qué días eran propicios y cuáles de mal augurio, Zhang también estaba a cargo de una prueba de alfabetización avanzada para todos los candidatos al Secretariado Imperial y al Censorado , cuyos miembros debían conocer al menos 9.000 caracteres y todos los principales estilos de escritura. [14] [15] Bajo el emperador An, Zhang también sirvió como Prefecto de los Mayores de Carruajes Oficiales bajo el Ministerio de Guardias, a cargo de recibir memoriales al trono (ensayos formales sobre política y administración), así como nominados para nombramientos oficiales. [16] [17]
Cuando el funcionario del gobierno Dan Song propuso que el calendario chino debería ser reformado en 123 para adoptar ciertas enseñanzas apócrifas , Zhang se opuso a la idea. Consideraba que las enseñanzas eran de estatura cuestionable y creía que podían introducir errores. [5] Otros compartieron la opinión de Zhang y el calendario no fue alterado, sin embargo, la propuesta de Zhang de que los escritos apócrifos deberían ser prohibidos fue rechazada. [5] Los funcionarios Liu Zhen y Liu Taotu, miembros de un comité para compilar la historia dinástica Dongguan Hanji (東觀漢記), pidieron permiso a la corte para consultar a Zhang Heng. [5] Sin embargo, a Zhang se le prohibió ayudar al comité debido a sus puntos de vista controvertidos sobre los apócrifos y su objeción a la relegación del papel del emperador Gengshi (r. 23-25) en la restauración de la dinastía Han como menor que el del emperador Guangwu. [20] [21] Liu Zhen y Liu Taotu fueron los únicos aliados historiadores de Zhang en la corte, y después de sus muertes, Zhang no tuvo más oportunidades de ascenso al prestigioso puesto de historiador de la corte. [20]
A pesar de este revés en su carrera oficial, Zhang fue nombrado nuevamente astrónomo jefe en 126 después de que el emperador Shun de Han (r. 125-144) ascendiera al trono. [18] [22] Su intenso trabajo astronómico fue recompensado solo con el rango y salario de 600 fanegas, o shi , de grano (en su mayoría conmutados por dinero en efectivo o rollos de seda ). [18] [23] Para poner este número en contexto, en una jerarquía de veinte rangos oficiales, el funcionario peor pagado ganaba el rango y salario de 100 fanegas y el funcionario mejor pagado ganaba 10.000 fanegas durante el Han. [24] El rango de 600 fanegas era el más bajo que el emperador podía nombrar directamente para un puesto en el gobierno central; cualquier funcionario de estatus inferior era supervisado por funcionarios centrales o provinciales de alto rango. [25]
En 132, Zhang presentó a la corte un intrincado sismoscopio que, según él, podía detectar la dirección cardinal precisa de un terremoto distante . [26] En una ocasión, su dispositivo indicó que se había producido un terremoto en el noroeste. Como no se percibía ningún temblor en la capital, sus enemigos políticos pudieron disfrutar brevemente del fracaso de su dispositivo, [26] hasta que un mensajero llegó poco después para informar de que se había producido un terremoto a unos 400 km (248 mi) a 500 km (310 mi) al noroeste de Luoyang, en la provincia de Gansu . [26] [27] [28] [29]
Un año después de que Zhang presentara su sismoscopio a la corte, se pidió a los funcionarios y candidatos que proporcionaran comentarios sobre una serie de terremotos recientes que podrían interpretarse como signos de desagrado del Cielo. [18] Los antiguos chinos veían las calamidades naturales como castigos cosmológicos por las fechorías perpetradas por el gobernante chino o sus subordinados en la tierra. En el memorial de Zhang que analiza las razones detrás de estos desastres naturales, criticó el nuevo sistema de reclutamiento de Zuo Xiong que fijaba la edad de los candidatos elegibles para el título de " Filial e Incorrupto " en los cuarenta años. [18] El nuevo sistema también transfirió el poder de la evaluación de los candidatos a las Tres Excelencias en lugar de a los Generales de la Casa Real, quienes por tradición supervisaban los asuntos de los caballeros de la corte. [18] Aunque el memorial de Zhang fue rechazado, su estatus fue elevado significativamente poco después a Asistente de Palacio, una posición que utilizó para influir en las decisiones del Emperador Shun. [17] [18] Con esta nueva y prestigiosa posición, Zhang ganaba un salario de 2.000 bushels y tenía derecho a escoltar al emperador. [30]
Como asistente de palacio del emperador Shun, Zhang Heng intentó convencerlo de que los eunucos de la corte representaban una amenaza para la corte imperial. Zhang señaló ejemplos específicos de intrigas cortesanas pasadas que involucraban a eunucos, y convenció a Shun de que debía asumir una mayor autoridad y limitar su influencia. [18] Los eunucos intentaron calumniar a Zhang, quien respondió con una rapsodia fu llamada " Fu sobre la reflexión sobre el misterio", que desahoga su frustración. [12] Rafe de Crespigny afirma que la rapsodia de Zhang utilizó imágenes similares al poema " Li Sao " de Qu Yuan (340-278 a. C.) y se centró en si los hombres buenos debían huir del mundo corrupto o permanecer virtuosos en él. [18] [31]
Mientras trabajaba para la corte central, Zhang Heng tuvo acceso a una variedad de materiales escritos ubicados en los Archivos del Pabellón Oriental. [33] Zhang leyó muchas de las grandes obras de historia de su época y afirmó haber encontrado diez casos en los que los Registros del Gran Historiador de Sima Qian (145-90 a. C.) y el Libro de Han de Ban Gu (32-92 d. C.) diferían de otros textos antiguos que estaban disponibles para él. [5] [34] Su relato fue preservado y registrado en el texto del siglo V del Libro de Han Posterior de Fan Ye (398-445). [34] Sus rapsodias y otras obras literarias mostraron un profundo conocimiento de los textos clásicos, la filosofía china y las historias . [5] También compiló un comentario sobre el Taixuan (太玄, "Gran Misterio") del autor taoísta Yang Xiong (53 a. C.-18 d. C.). [7] [8] [18]
Xiao Tong (501-531), príncipe heredero de la dinastía Liang (502-557), inmortalizó varias de las obras de Zhang en su antología literaria Selecciones de literatura refinada . Las rapsodias fu de Zhang incluyen «Rapsodia de la metrópolis occidental» ( Xī jīng fù 西京賦), «Rapsodia de la metrópolis oriental» ( Dōng jīng fù 東京賦), «Rapsodia de la capital del sur» ( Nán dū fù 南都賦), «Rapsodia sobre la contemplación del misterio» ( Sī xuán fù 思玄賦) y Regreso al campo . [35] Esta última fusiona las ideas taoístas con el confucianismo y fue precursora de la poesía metafísica china posterior, según Liu Wu-chi. [36] También se incluye un conjunto de cuatro poemas líricos breves titulados Poemas líricos sobre cuatro penas ( Sì chóu shī 四愁詩), con el prefacio de Zhang. Este conjunto constituye una de las primeras poesías chinas shi heptasílabas escritas. [37] [38] Mientras todavía estaba en Luoyang, Zhang se inspiró para escribir su "Rapsodia de la metrópolis occidental" y "Rapsodia de la metrópolis oriental", que se basaron en la "Rapsodia de las dos capitales" del historiador Ban Gu. [5] La obra de Zhang era similar a la de Ban, aunque este último elogió plenamente el régimen contemporáneo Han oriental, mientras que Zhang advirtió de que podría sufrir el mismo destino que el Han occidental si también decaía hacia un estado de decadencia y depravación moral. [5] Estas dos obras satirizaron y criticaron lo que él veía como el lujo excesivo de las clases altas. [11] La "Rapsodia de la capital del sur" de Zhang conmemora su ciudad natal de Nanyang, hogar del restaurador de la dinastía Han, Guangwu. [5]
En el poema de Zhang Heng "Cuatro dolores", se lamenta de no poder cortejar a una mujer hermosa debido al impedimento de las montañas, la nieve y los ríos. [8] [18] Los eruditos Rafe de Crespigny y David R. Knechtges afirman que Zhang escribió esto como una insinuación que hacía alusión a su incapacidad para mantenerse en contacto con el emperador, obstaculizado por rivales indignos y hombres mezquinos. [8] [18] Este poema es uno de los primeros en China en tener siete palabras por línea. [37] Sus "Cuatro dolores" dicen:
En otro poema suyo llamado "Estabilizando las pasiones" ( Dìng qíng fù定情賦) —preservado en una enciclopedia de la dinastía Tang (618-907), pero mencionado anteriormente por Tao Qian (365-427) en alabanza del minimalismo lírico de Zhang— Zhang muestra su admiración por una mujer atractiva y ejemplar. [39] Este tipo más simple de poema fu influyó en obras posteriores del destacado funcionario y erudito Cai Yong (132-192). [37] Zhang escribió:
Los largos poemas líricos de Zhang también revelaron una gran cantidad de información sobre el diseño urbano y la geografía básica. Su rapsodia "Señor basado en nada" proporciona detalles sobre el terreno, los palacios, los parques de caza, los mercados y los edificios destacados de Chang'an , la capital Han occidental. [11] [35] Como ejemplo de su atención al detalle, su rapsodia sobre Nanyang describió jardines llenos de ajo de primavera, brotes de bambú de verano , puerros de otoño, nabos de colza de invierno, perilla , evodia y jengibre morado. [40] Junto con Sima Xiangru (179-117 a. C.), Zhang enumeró una variedad de animales y juegos de caza que habitaban el parque, que se dividieron en las partes norte y sur del parque según el lugar de origen de los animales: norte o sur de China . [41] De manera similar a la descripción de Sima Xiangru, Zhang describió a los emperadores Han occidentales y su séquito disfrutando de paseos en barco, juegos acuáticos, pesca y exhibiciones de tiro con arco apuntando a pájaros y otros animales con flechas encordadas desde lo alto de altas torres a lo largo del lago Kunming de Chang'an. [42] El enfoque de la escritura de Zhang en lugares específicos y su terreno, sociedad, gente y sus costumbres también podría verse como intentos tempranos de categorización etnográfica . [43] En su poema "Xijing fu", Zhang muestra que estaba al tanto de la nueva religión extranjera del budismo , introducida a través de la Ruta de la Seda , así como de la leyenda del nacimiento de Buda con la visión del elefante blanco que provocó la concepción. [44] En su "Rapsodia de la metrópolis occidental" (西京賦), Zhang describió entretenimientos de la corte como el juedi (角抵), una forma de lucha teatral acompañada de música en la que los participantes se golpeaban la cabeza con máscaras de cuerno de toro. [45]
Con su "Respuesta a la crítica" ( Ying jian 應間), una obra inspirada en la "Justificación contra el ridículo" de Yang Xiong , [46] Zhang fue uno de los primeros escritores y defensores del género literario chino shelun , o discurso hipotético. Los autores de este género crearon un diálogo escrito entre ellos mismos y una persona imaginaria (o una persona real de su entorno o asociación); este último plantea preguntas al autor sobre cómo llevar una vida exitosa. [47] También lo utilizó como un medio para criticarse a sí mismo por no haber obtenido un alto cargo, pero llegando a la conclusión de que el verdadero caballero muestra virtud en lugar de codicia por el poder. [18] En esta obra, Dominik Declercq afirma que la persona que insta a Zhang a avanzar en su carrera en una época de corrupción gubernamental probablemente representó a los eunucos o a los poderosos parientes de la emperatriz Liang (116-150) en el clan Liang . [22] Declercq afirma que estos dos grupos habrían estado "ansiosos por saber si este famoso erudito podría ser atraído a su lado", pero Zhang rechazó de plano tal alineación al declarar en esta pieza literaria políticamente cargada que su búsqueda caballerosa de la virtud triunfaba sobre cualquier deseo suyo de poder. [48]
Zhang escribió sobre los diversos amoríos de los emperadores insatisfechos con el harén imperial, que salían de incógnito a la ciudad en busca de prostitutas y muchachas cantantes. Esto fue visto como una crítica general a los emperadores Han del Este y sus favoritos imperiales, disfrazada en la crítica a los emperadores Han del Oeste anteriores. [49] Además de criticar a los emperadores Han del Oeste por su lujosa decadencia, Zhang también señaló que su comportamiento y ceremonias no se ajustaban adecuadamente a las creencias cíclicas chinas en el yin y el yang . [50] En un poema que criticaba a la dinastía Han del Oeste anterior, Zhang escribió:
Durante siglos, los chinos aproximaron pi como 3; Liu Xin (fallecido en el 23 d. C.) hizo el primer intento conocido chino de un cálculo más preciso de 3,154, pero no hay registro que detalle el método que utilizó para obtener esta cifra. [51] [52] En su trabajo alrededor de 130, [53] Zhang Heng comparó el círculo celestial con el diámetro de la Tierra, proporcionando el primero como 736 y el segundo como 232, calculando así pi como 3,1724. [54] En la época de Zhang, se daba la relación 4:3 para el área de un cuadrado al área de su círculo inscrito y el volumen de un cubo y el volumen de la esfera inscrita también deberían ser 4 2 :3 2 . [54] En la fórmula, con D como diámetro y V como volumen, D 3 :V = 16:9 o V = D 3 ; Zhang se dio cuenta de que el valor del diámetro en esta fórmula era inexacto, notando la discrepancia como el valor tomado para la relación. [52] [54] Zhang luego intentó remediar esto modificando la fórmula con un D 3 adicional , por lo tanto V = D 3 + D 3 = D 3 . [54] Con la relación del volumen del cubo a la esfera inscrita en 8: 5, la relación implícita del área del cuadrado al círculo es √ 8 : √ 5 . [54] [55] A partir de esta fórmula, Zhang calculó pi como la raíz cuadrada de 10 (o aproximadamente 3,162). [17] [18] [54] [55] [56] En el siglo III, Liu Hui hizo el cálculo más preciso con su algoritmo π , que le permitió obtener el valor 3,14159. [57] Más tarde, Zu Chongzhi (429-500) aproximó pi como 3,141592, el cálculo más preciso para pi que lograrían los antiguos chinos. [58]
En su publicación del año 120 d. C. llamada La constitución espiritual del universo (靈憲, Ling Xian , lit. "Modelo sublime"), [18] [59] Zhang Heng teorizó que el universo era como un huevo "tan redondo como una bala de ballesta " con las estrellas en la cáscara y la Tierra como yema central. [4] [60] Esta teoría del universo es congruente con el modelo geocéntrico en oposición al modelo heliocéntrico . Aunque los astrónomos chinos de los antiguos Estados Combatientes (403-221 a. C.) Shi Shen y Gan De habían compilado el primer catálogo de estrellas de China en el siglo IV a. C., Zhang catalogó 2500 estrellas que colocó en una categoría de "brillante" (los chinos estimaron el total en 14 000), y reconoció 124 constelaciones. [18] [60] En comparación, este catálogo de estrellas incluía muchas más estrellas que las 850 documentadas por el astrónomo griego Hiparco ( c. 190 – c. 120 a. C. ) en su catálogo, y más que Ptolomeo (83-161 d. C.), quien catalogó más de 1000. [61] Zhang apoyó la teoría de la "influencia radiante" para explicar los eclipses solares y lunares , una teoría a la que se opuso Wang Chong (27-97 d. C.). [62] En el Ling Xian , Zhang escribió:
"就日則光盡也。
El Sol es como el fuego y la Luna como el agua. El fuego emite luz y el agua la refleja. Así, el brillo de la Luna se produce por el resplandor del Sol, y la oscuridad de la Luna se debe a que (la luz del) Sol está obstruida. El lado que mira hacia el Sol está completamente iluminado y el lado que está más alejado de él está oscuro
.
Los planetas (así como la Luna) tienen la naturaleza del agua y reflejan la luz. La luz que emana del Sol no siempre llega a la Luna debido a la obstrucción de la propia Tierra, lo que Se llama " ànxū ", eclipse lunar. Cuando (un efecto similar) ocurre con un planeta (lo llamamos) ocultación; cuando la Luna pasa por (la trayectoria del Sol) entonces hay un eclipse solar.— Zhang Heng (120 d. C.), Modelo sublime ( trad. de Joseph Needham ) [63]
Zhang Heng también consideraba estos fenómenos astronómicos en términos sobrenaturales. Las señales de los cometas, los eclipses y los movimientos de los cuerpos celestes podían ser interpretados por él como guías celestiales sobre cómo llevar a cabo los asuntos de estado. [18] Los escritores contemporáneos también escribieron sobre los eclipses y la esfericidad de los cuerpos celestes. El teórico musical y matemático Jing Fang (78-37 a. C.) escribió sobre la forma esférica del Sol y la Luna al hablar de los eclipses:
La Luna y los planetas son Yin; tienen forma pero no luz. Ésta la reciben sólo cuando el Sol los ilumina. Los antiguos maestros consideraban que el Sol era redondo como una bala de ballesta y pensaban que la Luna tenía la naturaleza de un espejo. Algunos de ellos también reconocían que la Luna era una bola. Las partes de la Luna que el Sol ilumina parecen brillantes, las partes que no ilumina permanecen oscuras. [64]
La teoría postulada por Zhang y Jing fue apoyada por científicos premodernos posteriores como Shen Kuo (1031-1095), quien amplió el razonamiento de por qué el Sol y la Luna eran esféricos. [65] La teoría de la esfera celestial que rodea una Tierra plana y cuadrada fue criticada más tarde por el erudito y funcionario de la dinastía Jin Yu Xi (fl. 307-345). Sugirió que la Tierra podría ser redonda como los cielos, una teoría de la Tierra esférica plenamente aceptada por el matemático Li Ye (1192-1279), pero no por la ciencia china dominante hasta la influencia europea en el siglo XVII. [66]
La clepsidra de salida era un dispositivo de cronometraje utilizado en China desde la dinastía Shang (c. 1600–c. 1050 a. C.), y ciertamente por la dinastía Zhou (1122–256 a. C.). [67] La clepsidra de entrada con una varilla indicadora en un flotador había sido conocida en China desde el comienzo de la dinastía Han en 202 a. C. y había reemplazado al tipo de salida. [67] Los chinos Han notaron el problema con la caída de la carga de presión en el depósito, que ralentizaba el cronometraje del dispositivo a medida que se llenaba el recipiente de entrada. [67] Zhang Heng fue el primero en abordar este problema, indicado en sus escritos de 117, agregando un tanque de compensación adicional entre el depósito y el recipiente de entrada. [2] [18] Zhang también montó dos estatuillas de un inmortal chino y un guardián celestial en la parte superior de la clepsidra de entrada, los dos guiaban la varilla indicadora con su mano izquierda y señalaban las graduaciones con su derecha. [68] Joseph Needham afirma que este fue quizás el antepasado de todos los gatos de reloj que luego sonarían las horas que se encuentran en los relojes mecánicos en el siglo VIII, pero señala que estas figuras en realidad no se movían como las figuras de los gatos de reloj ni sonaban las horas. [68] Se agregaron muchos tanques de compensación adicionales a las clepsidras posteriores en la tradición de Zhang Heng. En 610, los ingenieros de la dinastía Sui (581-618) Geng Xun y Yuwen Kai crearon una balanza romana de brazos desiguales capaz de hacer ajustes estacionales en la carga de presión del tanque de compensación, de modo que pudiera controlar la tasa de flujo de agua para diferentes longitudes de día y noche durante el año. [69] Zhang mencionó un "cuello de dragón de jade", que en tiempos posteriores significaba un sifón. [70] Escribió sobre los flotadores y las varillas indicadoras de la clepsidra de entrada de la siguiente manera:
Se fabrican vasijas de bronce y se
colocan una encima de otra en diferentes niveles; están llenos de agua pura. Cada uno tiene en la parte inferior una pequeña abertura en forma de "cuello de dragón de jade". El agua que gotea (desde arriba) ingresa a dos receptores de entrada (alternativamente), el izquierdo es para la noche y el derecho para el día
.
En las tapas de cada (receptor de entrada) hay pequeñas estatuillas fundidas en bronce dorado; la de la izquierda (noche) es un inmortal y la de la derecha (día) es un Policía. Estas figuras guían la varilla indicadora (lit. flecha) con sus manos izquierdas y señalan las graduaciones en ella con sus manos derechas, dando así la hora. [70]
Zhang Heng es la primera persona conocida que aplicó la fuerza motriz hidráulica (es decir, empleando una rueda hidráulica y una clepsidra ) para hacer girar una esfera armilar , un instrumento astronómico que representa la esfera celeste . [71] [72] [73] El astrónomo griego Eratóstenes (276-194 a. C.) inventó la primera esfera armilar en el 255 a. C. La esfera armilar china se desarrolló por completo en el 52 a. C., con la adición del astrónomo Geng Shouchang (耿壽昌) de un anillo ecuatorial permanentemente fijo . [74] En el 84 d. C., los astrónomos Fu An y Jia Kui añadieron el anillo eclíptico, y finalmente Zhang Heng añadió los anillos del horizonte y del meridiano . [18] [74] Esta invención se describe y atribuye a Zhang en citas de Hsu Chen y Li Shan, haciendo referencia a su libro Lou Shui Chuan Hun Thien I Chieh (Aparato para hacer girar una esfera armilar mediante agua de clepsidra). Es probable que no fuera un libro real de Zhang, sino un capítulo de su Hun I o Hun I Thu Chu , escrito en el año 117 d. C. [75] Su armilar accionado por agua influyó en el diseño de los relojes de agua chinos posteriores y condujo al descubrimiento del mecanismo de escape en el siglo VIII. [76] El historiador Joseph Needham (1900-1995) afirma:
¿Cuáles fueron los factores que llevaron al primer reloj de escape en China? La principal tradición que condujo a Yi Xing (725 d. C.) fue, por supuesto, la sucesión de "pre-relojes" que había comenzado con Zhang Heng alrededor del año 125. Se ha dado razón para creer que estos aplicaban energía al movimiento giratorio lento de esferas armilares computacionales y globos celestes por medio de una rueda hidráulica que utilizaba gotas de clepsidra, que ejercía intermitentemente la fuerza de una orejeta para actuar sobre los dientes de una rueda en un eje polar. Zhang Heng, a su vez, había compuesto este sistema uniendo los anillos armilares de sus predecesores en la esfera armilar ecuatorial y combinándolo con los principios de los molinos de agua y los martillos hidráulicos que se habían vuelto tan comunes en la cultura china en el siglo anterior. [76]
Zhang no inició la tradición china de la ingeniería hidráulica , que comenzó a mediados de la dinastía Zhou (c. siglo VI a. C.), a través del trabajo de ingenieros como Sunshu Ao y Ximen Bao . [77] El contemporáneo de Zhang, Du Shi (fallecido en el 38 d. C.) fue el primero en aplicar la fuerza motriz de las ruedas hidráulicas para operar los fuelles de un alto horno para fabricar arrabio y el horno de cubilote para fabricar hierro fundido . [78] [79] Zhang proporcionó una valiosa descripción de su esfera armilar impulsada por agua en el tratado de 125, afirmando:
El anillo ecuatorial rodea el vientre de la esfera armilar a 91 y 5/19 (grados) de distancia del polo. El círculo de la eclíptica también rodea el vientre del instrumento en un ángulo de 24 (grados) con el ecuador. Por lo tanto, en el solsticio de verano, la eclíptica está a 67 (grados) y una fracción de distancia del polo, mientras que en el solsticio de invierno está a 115 (grados) y una fracción de distancia. Por lo tanto, (los puntos) donde la eclíptica y el ecuador se cruzan deberían dar las distancias polares del norte de los equinoccios de primavera y otoño. Pero ahora (se ha registrado que) el equinoccio de primavera está a 90 y 1/4 (grados) de distancia del polo, y el equinoccio de otoño está a 92 y 1/4 (grados) de distancia. La primera cifra se adopta sólo porque concuerda con los resultados obtenidos mediante el método de medición de las sombras solares solsticiales tal como se recoge en el calendario de la dinastía Xia. [80]
La esfera armilar accionada por agua de Zhang Heng tuvo profundos efectos en la astronomía china y la ingeniería mecánica de generaciones posteriores. Su modelo y su uso complejo de engranajes influyeron en gran medida en los instrumentos accionados por agua de astrónomos posteriores como Yi Xing (683-727), Zhang Sixun (siglo X), Su Song (1020-1101), Guo Shoujing (1231-1316) y muchos otros. Las esferas armilares accionadas por agua en la tradición de Zhang Heng se utilizaron en las eras de los Tres Reinos (220-280) y la dinastía Jin (266-420) , pero el diseño estuvo temporalmente fuera de uso entre 317 y 418, debido a las invasiones de los nómadas xiongnu del norte . [81] Los antiguos instrumentos de Zhang Heng fueron recuperados en 418, cuando el emperador Wu de Liu Song (r. 420-422) capturó la antigua capital de Chang'an. Aunque todavía estaban intactos, las marcas de graduación y las representaciones de las estrellas, la Luna, el Sol y los planetas estaban bastante desgastadas por el tiempo y el óxido. [81] En 436, el emperador ordenó a Qian Luozhi, el secretario de la Oficina de Astronomía y Calendario, que recreara el dispositivo de Zhang, lo que logró hacer con éxito. [81] El globo celeste impulsado por agua de Qian todavía estaba en uso en la época de la dinastía Liang (502-557), y sucesivos modelos de esferas armilares impulsadas por agua fueron diseñados en dinastías posteriores. [81]
Desde los tiempos más remotos, los chinos se preocuparon por la fuerza destructiva de los terremotos. En los Registros del Gran Historiador de Sima Qian del 91 a. C. se registró que en el 780 a. C. un terremoto había sido lo suficientemente poderoso como para desviar los cursos de tres ríos. [82] En ese momento no se sabía que los terremotos eran causados por el desplazamiento de las placas tectónicas en la corteza terrestre; en cambio, la gente de la antigua dinastía Zhou los explicaba como perturbaciones con el yin y el yang cósmicos , junto con el descontento de los cielos con los actos cometidos (o las quejas de la gente común ignoradas) por la dinastía gobernante en ese momento. [82] Estas teorías se derivaron en última instancia del antiguo texto del Yijing , en su quincuagésimo primer hexagrama. [83] Hubo otras teorías tempranas sobre los terremotos, desarrolladas por personas como los antiguos griegos . Anaxágoras (c. 500–428 a. C.) creía que eran causadas por el exceso de agua cerca de la corteza superficial de la Tierra que irrumpía en los huecos de la Tierra; Demócrito (c. 460–370 a. C.) creía que la saturación de la Tierra con agua las causaba; Anaxímenes (c. 585–c. 525 a. C.) creía que eran el resultado de enormes trozos de la Tierra que caían en los huecos cavernosos debido al secado; y Aristóteles (384–322 a. C.) creía que eran causadas por la inestabilidad del vapor ( pneuma ) causada por el secado de la Tierra húmeda por los rayos del Sol. [83]
Durante la dinastía Han, muchos eruditos, incluido Zhang Heng, creían en los " oráculos de los vientos". [84] Estos oráculos de lo oculto observaban la dirección, la fuerza y el ritmo de los vientos, para especular sobre el funcionamiento del cosmos y predecir eventos en la Tierra. [85] Estas ideas influyeron en las opiniones de Zhang Heng sobre la causa de los terremotos.
En 132, Zhang Heng presentó a la corte Han lo que muchos historiadores consideran su invención más impresionante, el primer sismoscopio. Un sismoscopio registra los movimientos de la Tierra, pero a diferencia de un sismómetro, no retiene un registro temporal de esos movimientos. [86] Se le llamó "veleta de terremotos" ( hòufēng dìdòngyí 候風地動儀), [87] y fue capaz de determinar aproximadamente la dirección (de ocho direcciones) de donde provenía el terremoto. [18] [72] Según el Libro de Han Posterior (compilado por Fan Ye en el siglo V), su dispositivo de bronce en forma de urna, con un péndulo oscilante en el interior, fue capaz de detectar la dirección de un terremoto a cientos de millas/kilómetros de distancia. [88] [89] Esto fue esencial para el gobierno Han en el envío de ayuda y socorro rápidos a las regiones devastadas por este tipo de desastre natural. [3] [90] [91] El Libro de Han Posterior registra que, en una ocasión, el dispositivo de Zhang se activó, aunque ningún observador había sentido ninguna perturbación sísmica; varios días después, un mensajero llegó del oeste e informó que se había producido un terremoto en Longxi (actual provincia de Gansu ), la misma dirección que había indicado el dispositivo de Zhang, por lo que el tribunal se vio obligado a admitir la eficacia del dispositivo. [92]
Para indicar la dirección de un terremoto distante, el dispositivo de Zhang dejaba caer una bola de bronce desde una de ocho proyecciones tubulares con forma de cabezas de dragón; la bola caía en la boca de un objeto metálico correspondiente con forma de sapo, cada uno representando una dirección como los puntos de una rosa de los vientos . [93] Su dispositivo tenía ocho brazos móviles (para las ocho direcciones) conectados con manivelas que tenían mecanismos de captura en la periferia. [94] Cuando se activaba, una manivela y una palanca en ángulo recto levantaban una cabeza de dragón y soltaban una bola que había sido sostenida por la mandíbula inferior de la cabeza de dragón. [94] Su dispositivo también incluía un pasador vertical que pasaba por una ranura en la manivela, un dispositivo de captura, un pivote en una proyección, una eslinga que suspendía el péndulo, un accesorio para la eslinga y una barra horizontal que sostenía el péndulo. [94] Wang Zhenduo argumentó que la tecnología de la era Han del Este era lo suficientemente sofisticada como para producir un dispositivo de este tipo, como lo evidencian las palancas y manivelas contemporáneas utilizadas en otros dispositivos como los gatillos de ballesta. [95]
Los chinos de períodos posteriores pudieron reinventar el sismoscopio de Zhang. Entre ellos se encontraban el matemático y topógrafo del siglo VI Xindu Fang de la dinastía Qi del Norte (550-577) y el astrónomo y matemático Lin Xiaogong de la dinastía Sui (581-618). [96] Al igual que Zhang, Xindu Fang y Lin Xiaogong recibieron patrocinio imperial por sus servicios en la fabricación de dispositivos para la corte. [97] En la época de la dinastía Yuan (1271-1368), se reconoció que todos los dispositivos fabricados anteriormente se conservaron, excepto el sismoscopio. [98] Esto fue discutido por el erudito Zhou Mi alrededor de 1290, quien señaló que los libros de Xindu Fang y Lin Xiaogong que detallaban sus dispositivos sismológicos ya no se podían encontrar. [98] Horwitz, Kreitner y Needham especulan si los sismógrafos de la era de la dinastía Tang (618-907) llegaron al Japón contemporáneo ; según Needham, "se han descrito allí instrumentos de tipo aparentemente tradicional en los que un péndulo lleva clavijas que se proyectan en muchas direcciones y son capaces de perforar un cilindro de papel circundante". [99]
Hong-sen Yan afirma que las réplicas modernas del dispositivo de Zhang no han logrado alcanzar el nivel de precisión y sensibilidad descrito en los registros históricos chinos. [100] Wang Zhenduo presentó dos modelos diferentes del sismoscopio basados en las antiguas descripciones del dispositivo de Zhang. [101] En su reconstrucción de 1936, el pilar central ( du zhu ) del dispositivo era un péndulo suspendido que actuaba como sensor de movimiento, mientras que el pilar central de su segundo modelo en 1963 era un péndulo invertido . [101] Según Needham, mientras trabajaba en el Observatorio Sismológico de la Universidad de Tokio en 1939, Akitsune Imamura y Hagiwara hicieron una reconstrucción del dispositivo de Zhang. [95] [102] Si bien fueron John Milne y Wang Zhenduo quienes argumentaron desde el principio que el "pilar central" de Zhang era un péndulo suspendido, Imamura fue el primero en proponer un modelo invertido. [103] Argumentó que el choque transversal habría hecho que el mecanismo de inmovilización de Wang fuera ineficaz, ya que no habría impedido un movimiento adicional que pudiera sacar otras bolas de su posición. [95] El 13 de junio de 2005, los sismólogos chinos modernos anunciaron que habían creado con éxito una réplica del instrumento. [104]
Anthony J. Barbieri-Low, profesor de historia china temprana en la Universidad de California, Santa Bárbara , nombra a Zhang Heng como uno de los varios funcionarios de alto rango de la dinastía Han del Este que se dedicaban a artesanías que tradicionalmente estaban reservadas a los artesanos ( gong工), como la ingeniería mecánica. [105] Barbieri-Low especula que Zhang solo diseñó su sismoscopio, pero en realidad no fabricó el dispositivo él mismo. Afirma que este probablemente habría sido el trabajo de artesanos comisionados por Zhang. [106] Escribe: "Zhang Heng era un funcionario de rango moderadamente alto y no se lo podía ver sudando en las fundiciones con los artesanos del gong y los esclavos del gobierno. Lo más probable es que trabajara en colaboración con los fundidores profesionales y los fabricantes de moldes en los talleres imperiales". [106]
El cartógrafo y funcionario de las dinastías Wei (220-265) y Jin (266-420) Pei Xiu (224-271) fue el primero en China en describir en su totalidad la referencia de cuadrícula geométrica para mapas que permitía mediciones precisas utilizando una escala graduada , así como la elevación topográfica . [107] [108] Sin embargo, la cartografía en China existía desde al menos el siglo IV a. C. con los mapas del estado de Qin encontrados en Gansu en 1986. [109] La precisión precisa de los cursos sinuosos de los ríos y la familiaridad con la distancia a escala se conocían desde las dinastías Qin y Han, respectivamente, como lo evidencian sus mapas existentes, mientras que el uso de una cuadrícula rectangular también se conocía en China desde los Han. [110] [111] El historiador Howard Nelson afirma que, aunque los relatos del trabajo de Zhang Heng en cartografía son algo vagos y esquemáticos, hay amplia evidencia escrita de que Pei Xiu derivó el uso de la referencia de cuadrícula rectangular de los mapas de Zhang Heng. [112] Rafe de Crespigny afirma que fue Zhang quien estableció el sistema de cuadrícula rectangular en la cartografía china. [18] Needham señala que el título de su libro Flying Bird Calendar puede haber sido un error, y que el libro se titula más exactamente Bird's Eye Map . [113] El historiador Florian C. Reiter señala que la narrativa de Zhang "Guitian fu" contiene una frase sobre aplaudir los mapas y documentos de Confucio de la dinastía Zhou, que Reiter sugiere que coloca a los mapas ( tu ) en un mismo nivel de importancia con los documentos ( shu ) . [114] Está documentado que un mapa de geografía física fue presentado por primera vez por Zhang Heng en el año 116 d. C., llamado Dixingtu (地形圖). [115]
A Zhang Heng se le atribuye a menudo la invención del primer odómetro , [17] [60] un logro que también se atribuye a Arquímedes (c. 287–212 a. C.) y Herón de Alejandría (fl. 10–70 d. C.). Los imperios romano y chino-han utilizaron dispositivos similares aproximadamente en el mismo período. En el siglo III, los chinos habían denominado al dispositivo jili guche (記里鼓車, " carro de tambor registrador de li " (la medida moderna de li = 500 m/1640 pies). [116]
Los textos chinos antiguos describen las funciones del carro mecánico: después de recorrer un li, una figura de madera impulsada mecánicamente golpeaba un tambor, y después de recorrer diez li, otra figura de madera golpeaba un gong o una campana con su brazo operado mecánicamente. [116] Sin embargo, hay evidencia que sugiere que la invención del odómetro fue un proceso gradual en la dinastía Han de China que se centró en los "huang men" -gente de la corte (es decir, eunucos, funcionarios de palacio, asistentes y familiares, actores, acróbatas, etc.) que seguían la procesión musical del "carro de tambores" real. [117] Existe la especulación de que en algún momento durante el siglo I a. C. el golpeteo de tambores y gongs era impulsado mecánicamente por la rotación de las ruedas de la carretera. [117] Este podría haber sido en realidad el diseño de Luoxia Hong (c. 110 a. C.), aunque al menos en 125 el carro mecánico del odómetro ya era conocido, ya que estaba representado en un mural de la Tumba Xiao Tang Shan. [117]
El carro que apunta hacia el sur fue otro dispositivo mecánico atribuido a Zhang Heng. [17] Era un vehículo con brújula no magnética en forma de carro de dos ruedas. Los engranajes diferenciales impulsados por las ruedas del carro permitían que una figura de madera (con la forma de un ministro de estado chino) apuntara constantemente hacia el sur, de ahí su nombre. El Song Shu (c. 500 d. C.) registra que Zhang Heng lo reinventó a partir de un modelo utilizado en la era de la dinastía Zhou, pero el colapso violento de la dinastía Han desafortunadamente no permitió que se conservara. Ya sea que Zhang Heng lo inventara o no, Ma Jun (200-265) logró crear el carro en el siglo siguiente. [118]
Las invenciones mecánicas de Zhang Heng influyeron en inventores chinos posteriores como Yi Xing, Zhang Sixun, Su Song y Guo Shoujing. Su Song nombró directamente la esfera armilar impulsada por agua de Zhang como la inspiración para su torre del reloj del siglo XI . [120] El modelo cósmico de nueve puntos del Cielo correspondientes a nueve regiones de la Tierra concebido en la obra del erudito-oficial Chen Hongmou (1696-1771) siguió la tradición del libro de Zhang Constitución espiritual del universo . [121] El sismólogo John Milne, quien creó el sismógrafo moderno en 1876 junto con Thomas Gray y James A. Ewing en el Imperial College of Engineering de Tokio , comentó en 1886 sobre las contribuciones de Zhang Heng a la sismología . [122] [123] El historiador Joseph Needham enfatizó sus contribuciones a la tecnología china premoderna, afirmando que Zhang era conocido incluso en su época por ser capaz de "hacer girar tres ruedas como si fueran una". [124] Más de un erudito ha descrito a Zhang como un polímata . [7] [29] [38] [91] Sin embargo, algunos eruditos también señalan que los escritos de Zhang carecen de teorías científicas concretas. [119] Comparando a Zhang con su contemporáneo, Ptolomeo (83-161) del Egipto romano , Jin Guantao, Fan Hongye y Liu Qingfeng afirman:
La poesía de Zhang fue ampliamente leída durante su vida y después de su muerte. Además de la compilación de Xiao Tong mencionada anteriormente, el funcionario de Wu Oriental Xue Zong (fallecido en 237) escribió comentarios sobre los poemas de Zhang "Dongjing fu" y "Xijing fu". [125] El influyente poeta Tao Qian escribió que admiraba la poesía de Zhang Heng por su "restringida dicción extravagante y su objetivo de simplicidad", en relación con la tranquilidad y rectitud percibidas que se correlacionan con el lenguaje simple pero efectivo del poeta. [126] Tao escribió que tanto Zhang Heng como Cai Yong "evitaron el lenguaje inflado, apuntando principalmente a la simplicidad", y agregó que sus "composiciones comienzan dando expresión libre a sus fantasías pero terminan con una nota de calma, que sirve admirablemente para restringir la naturaleza indisciplinada y apasionada". [127]
Zhang recibió grandes honores en vida y en muerte. El filósofo y poeta Fu Xuan (217-278), de las dinastías Wei y Jin, una vez lamentó en un ensayo el hecho de que Zhang Heng nunca fuera designado para el Ministerio de Obras . Elogiando a Zhang y al ingeniero mecánico del siglo III Ma Jun, Fu Xuan escribió: "Ninguno de ellos fue nunca funcionario del Ministerio de Obras, y su ingenio no benefició al mundo. Cuando (las autoridades) emplean personal sin tener en cuenta el talento especial, y habiendo oído hablar de genios, descuidan incluso ponerlo a prueba, ¿no es esto odioso y desastroso?" [128]
En honor a los logros de Zhang en ciencia y tecnología, su amigo Cui Ziyu (Cui Yuan) escribió una inscripción conmemorativa en su estela funeraria, que se ha conservado en el Guwen Yuan . [8] Cui afirmó: "Los cálculos matemáticos [de Zhang Heng] agotaron (los enigmas de) los cielos y la tierra. Sus inventos eran comparables incluso a los del Autor del Cambio. La excelencia de su talento y el esplendor de su arte eran uno con los de los dioses". [129] El funcionario menor Xiahou Zhan (243-291) de la dinastía Wei hizo una inscripción para su propia estela conmemorativa que se colocaría en la tumba de Zhang Heng. Decía: "Desde que los caballeros han compuesto textos literarios, ninguno ha sido tan hábil como el Maestro [Zhang Heng] en elegir bien sus palabras... si tan solo los muertos pudieran resucitar, ¡oh, entonces podría recurrir a él como maestro!" [130]
Varias cosas han sido bautizadas con el nombre de Zhang en los tiempos modernos, incluido el cráter lunar Chang Heng , [131] el asteroide 1802 Zhang Heng , [132] y el mineral zhanghengita . En 2018, China lanzó un satélite de investigación llamado Satélite Sismoelectromagnético de China (CSES), que también se llama Zhangheng-1 (ZH-1). [133]
