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Su Song ( chino :蘇頌; Pe̍h-ōe-jī : So͘ Siōng , 1020–1101), nombre de cortesía Zirong ( chino :子容; Pe̍h-ōe-jī : Chú-iông ), [1] fue un científico y estadista polifacético chino . Sobresaliendo en una variedad de campos, se destacó en matemáticas , astronomía , cartografía , geografía , horología , farmacología , mineralogía , metalurgia , zoología , botánica , ingeniería mecánica , ingeniería hidráulica , ingeniería civil , invención , arte , poesía , filosofía , antigüedades y estadista durante la dinastía Song (960–1279).
Su Song fue el ingeniero de una torre de reloj astronómico hidromecánico en Kaifeng medieval , que empleaba un mecanismo de escape temprano . [2] [3] [4] [5] El mecanismo de escape de la torre del reloj de Su había sido inventado por el monje budista de la dinastía Tang Yi Xing y el funcionario del gobierno Liang Lingzan en 725 d. C. para operar una esfera armilar impulsada por agua , aunque la esfera armilar de Su fue la primera en estar provista de un mecanismo de reloj mecánico. [5] [6] [7] La torre del reloj de Su también presentaba la cadena de transmisión de energía sin fin más antigua conocida , llamada tian ti (天梯), o "escalera celestial", como se representa en su tratado de horología. [8] La torre del reloj tenía 133 conectores de reloj diferentes para indicar y hacer sonar las horas . [9] El tratado de Su Song sobre la torre del reloj, Xinyi Xiangfayao (新儀象法要), ha sobrevivido desde su forma escrita en 1092 y su publicación impresa oficial en 1094. El libro ha sido analizado por muchos historiadores, como el bioquímico, historiador y sinólogo británico Joseph Needham . Sin embargo, el reloj en sí fue desmantelado por el ejército invasor Jurchen en 1127 d. C. y, aunque se hicieron intentos de volver a montarlo, la torre nunca se restableció con éxito.
El Xinyi Xiangfayao fue el tratado más conocido de Su, pero el erudito también compiló otras obras. Completó un gran atlas celestial de varios mapas estelares , varios mapas terrestres , así como un tratado sobre farmacología. Este último trató temas relacionados con la mineralogía, la zoología, la botánica y la metalurgia .
Los visitantes jesuitas europeos a China, como Matteo Ricci y Nicolas Trigault, escribieron brevemente sobre los relojes chinos con ruedas motrices, [10] pero otros creyeron erróneamente que los chinos nunca habían avanzado más allá de la etapa de la clepsidra , el reloj de incienso y el reloj de sol . [11] Pensaban que los mecanismos de relojería mecánicos avanzados eran nuevos en China y que estos mecanismos eran algo valioso que los europeos podían ofrecer a los chinos. [11] Aunque no tan prominentes como en el período Song, los textos chinos contemporáneos de la dinastía Ming (1368-1644) describieron una historia relativamente ininterrumpida de relojes mecánicos en China, desde el siglo XIII hasta el XVI. [12] Sin embargo, la torre del reloj de Su Song todavía dependía del uso de una rueda hidráulica para impulsarla y, por lo tanto, no era completamente mecánica como los relojes europeos de finales de la Edad Media.
Su Song era de ascendencia hokkien [13] que nació en la actual Fujian , cerca de la Quanzhou medieval . [14] Al igual que su contemporáneo, Shen Kuo (1031-1095), Su Song era un polímata , una persona cuya experiencia abarca un número significativo de diferentes campos de estudio. Fue escrito por su colega menor y erudito Hanlin Ye Mengde (1077-1148) [15] que en la juventud de Su, dominó los exámenes provinciales y llegó a la cima de la lista de exámenes por escribir el mejor artículo sobre principios generales y estructura del calendario chino . [16] Desde temprana edad, sus intereses en la astronomía y la ciencia del calendario lo llevaron a un camino distinguido como burócrata estatal . En su tiempo libre, le gustaba escribir poesía, que usaba para elogiar las obras de artistas como el pintor Li Gonglin (1049-1106). [17] [18] También fue anticuario y coleccionista de obras de arte antiguas de dinastías anteriores . [18]
En materia de gobierno administrativo, había alcanzado el rango de embajador y presidente del Ministerio de Personal en la capital de Kaifeng, y también era conocido como un experto en administración y finanzas. [19] Después de servir en el Ministerio de Personal , se convirtió en Ministro de Justicia en 1086. [18] Fue nombrado editor distinguido de la Academia de Académicos Valientes, donde en 1063 editó, redactó, comentó y agregó un prefacio para la obra clásica Huainanzi de la dinastía Han (202 a. C.-220 d. C.). [20] Finalmente, Su ascendió al puesto de vicepresidente de la Secretaría de la Cancillería . Entre muchos cargos y títulos honorables que se le confirieron, Su Song también fue uno de los "Tutores adjuntos del heredero aparente". En la corte, decidió distanciarse de las rivalidades políticas de los conservadores, liderados por el primer ministro Sima Guang (1019-1086), y los reformistas, liderados por el primer ministro Wang Anshi (1021-1086); aunque muchos de sus asociados eran de la facción conservadora. [14]
En 1077, fue enviado en misión diplomática a la dinastía Liao del pueblo Khitan al norte, [21] compartiendo ideas sobre la ciencia del calendario, ya que el estado de Liao había creado su propio calendario en 994 d. C. [7] En un hallazgo que supuestamente avergonzó a la corte, Su Song reconoció al emperador que el calendario del pueblo Khitan era de hecho un poco más preciso que el suyo, lo que resultó en la multa y el castigo de los funcionarios de la Oficina de Astronomía y Calendario. [16] Se suponía que Su viajaría al norte a Liao y llegaría puntualmente para una celebración de cumpleaños y una fiesta en un día que coincidía con el solsticio de invierno del calendario Song, pero en realidad estaba un día detrás del calendario Liao. [22] El historiador Liu Heping afirma que el emperador Zhezong de Song patrocinó la torre del reloj de Su Song en 1086 para competir con los Liao por la "superioridad científica y nacional". [23] En 1081, la corte encargó a Su Song que compilara en un libro la historia diplomática de las relaciones Song-Liao, una elaborada tarea que, una vez completada, llenó 200 volúmenes. [24] Con su amplio conocimiento de cartografía , Su Song pudo resolver una acalorada disputa fronteriza entre las dinastías Song y Liao. [25]
Su Song también creó un atlas celestial (en cinco mapas separados), que tenía los círculos horarios entre los xiu ( mansiones lunares ) formando los meridianos astronómicos , con estrellas marcadas en una proyección cilíndrica equidistante a cada lado del ecuador , [27] y por lo tanto, estaba de acuerdo con sus distancias polares del norte. [28] Además, Su Song debe haber aprovechado los hallazgos astronómicos de su rival político y astrónomo contemporáneo Shen Kuo . [29] El cuarto mapa estelar de Su Song coloca la posición de la estrella polar a medio camino entre Tian shu (−350 grados) y la actual Polaris ; este fue el cálculo más preciso (por 3 grados) que Shen Kuo había hecho cuando observó la estrella polar durante un período de tres meses con su tubo de observación mejorado en anchura. [29] Hubo muchos mapas estelares escritos antes del libro de Song, pero los mapas estelares publicados por Su representan los mapas estelares existentes más antiguos en forma impresa . [30]
En 1070, Su Song y un equipo de eruditos recopilaron y editaron el Bencao Tujing ('Farmacopea ilustrada', material fuente original de 1058 a 1061), que fue un tratado innovador sobre botánica farmacéutica , zoología y mineralogía . [31] Al recopilar información para el conocimiento farmacéutico, Su Song trabajó con eruditos tan notables como Zhang Yuxi, Lin Yi, Zhang Dong y muchos otros. [32]
Este tratado documentó una amplia gama de prácticas farmacéuticas, incluido el uso de efedrina como fármaco. [14] Incluye información valiosa sobre la metalurgia y las industrias del acero y el hierro durante la China del siglo XI. Creó un enfoque sistemático para enumerar varios minerales diferentes y su uso en brebajes medicinales, como todas las formas conocidas de mica que podrían usarse para curar enfermedades a través de la digestión . [33] Escribió sobre la fractura subconcoidea del cinabrio nativo , signos de lechos de mineral y proporcionó una descripción sobre la forma cristalina. [34] Similar a los canales de mineral formados por la circulación de agua subterránea escritos por el científico alemán posterior Georgius Agricola , Su Song hizo declaraciones similares sobre el carbonato de cobre , al igual que el anterior Rihua Bencao de 970 con el sulfato de cobre . [34] El libro de Su también fue el primer tratado farmacéutico escrito en China para describir las plantas de lino , Urtica thunbergiana y Corchoropsis tomentosa (crenata). [35] Según Edward H. Schafer, Su describió con precisión la calidad translúcida del rejalgar fino , su origen a partir de vainas encontradas en gargantas rocosas de ríos, su matriz llena de agujeros y de un color rojo intenso, casi púrpura, y que el mineral variaba en tamaños que iban desde el tamaño de un guisante hasta el de una nuez. [36]
Citando evidencia de un antiguo trabajo de Zheng Xuan (127-200 a. C.), Su creía que los médicos de la antigua dinastía Zhou (1046-256 a. C.) usaban rejalgar como remedio para las úlceras . [37] Como se creía en la época de Su, se pensaba que los "cinco venenos" utilizados por los médicos de la era Zhou para este propósito eran el cinabrio, el rejalgar, la calcantita , el alumbre y la magnetita . [37] Su hizo descripciones sistemáticas de los animales y las regiones ambientales en las que se podían encontrar, como diferentes especies de cangrejos de agua dulce, marinos y costeros. [38] Por ejemplo, señaló que la especie de cangrejo de agua dulce Eriocher sinensis se podía encontrar en el río Huai que atraviesa Anhui , en vías fluviales cercanas a la ciudad capital, así como en embalses y pantanos de Hebei . [38] El libro de Su fue preservado y copiado en el Bencao Gangmu del médico y farmacólogo de la dinastía Ming (1368-1644), Li Shizhen (1518-1593). [39]
Su Song compiló uno de los mayores tratados de relojería china de la Edad Media , rodeándose de un séquito de notables ingenieros y astrónomos para que lo ayudaran en varios proyectos. Xinyi Xiangfayao (lit. "Fundamentos de un nuevo método para mecanizar la rotación de una esfera armilar y un globo celeste"), escrito en 1092, fue el producto final de los logros de su vida en la horología y la relojería. El libro incluía 47 ilustraciones diferentes con gran detalle de los mecanismos de su torre de reloj astronómico . [40]
El mayor proyecto de Su Song fue la torre del reloj astronómico de 40 pies de altura accionada por agua construida en Kaifeng, el modelo piloto de madera se completó en 1088, los componentes de bronce se fundieron en 1090, mientras que la obra totalmente terminada se completó en 1094 durante el reinado del emperador Zhezong de Song . [41] [42] El emperador había encargado previamente a Han Gonglian, secretario interino del Ministerio de Personal, que dirigiera el proyecto, pero el puesto de liderazgo pasó a manos de Su Song. El emperador ordenó en 1086 que Su reconstruyera el hun yi , o "reloj armilar", para una nueva torre de reloj en la capital. Su trabajó con la ayuda de Han Gong-lian, quien aplicó su amplio conocimiento de las matemáticas a la construcción de la torre del reloj. [43] Su Song elaboró primero un modelo de madera a pequeña escala, probando sus intrincadas piezas antes de aplicarlo a una torre de reloj real a escala real. [44] Al final, la torre del reloj tenía muchas características impresionantes, como la esfera armilar giratoria hidromecánica que coronaba el nivel superior y que pesaba entre 10 y 20 toneladas, [44] un globo celestial de bronce ubicado en el medio que tenía 4,5 pies de diámetro, [44] maniquíes giratorios y cronometrados mecánicamente vestidos con ropa china en miniatura que salían de puertas que se abrían en miniatura para anunciar la hora del día presentando placas de lectura designadas, haciendo sonar campanas y gongs o golpeando tambores, [45] un uso sofisticado de engranajes oblicuos y un mecanismo de escape, [46] así como una fachada exterior de una pagoda china fantasiosa . Una vez terminada, la torre se llamó Shui Yun Yi Xiang Tai , o "Torre para la esfera y el globo impulsados por agua". Joseph Needham escribe:
Después de la invención del escape en el año 725 [durante la dinastía Tang ], hubo un gran florecimiento de los engranajes en la relojería y la mecánica, que culminó con el bronce y el hierro de la elaborada obra maestra de Su Sung en el año 1088 [47].
Años después de la muerte de Su, la ciudad capital de Kaifeng fue sitiada y capturada en 1127 por los Jurchens de la dinastía Jin con base en Manchuria durante las guerras Jin-Song . [40] [48] La torre del reloj fue desmantelada pieza por pieza por los Jurchens, quienes transportaron sus componentes de regreso a su propia capital en la actual Pekín. Sin embargo, debido a la complejidad de la torre, no pudieron volver a armarla. El nuevo emperador Gaozong de Song instruyó al hijo de Su, Su Xie, para construir una nueva torre de reloj astronómico en su lugar, y Su Xie se puso a trabajar estudiando los textos de su padre con un equipo de otros expertos. Sin embargo, tampoco tuvieron éxito en la creación de otra torre de reloj, y Su Xie estaba convencido de que Su Song había omitido deliberadamente componentes esenciales en su trabajo escrito y diagramas para que otros no robaran sus ideas.
Como señala el historiador sinólogo Derk Bodde , el reloj astronómico de Su Song no dio lugar a una nueva generación de relojes producidos en masa en toda China, ya que su trabajo fue en gran medida un esfuerzo patrocinado por el gobierno para el uso de astrónomos y astrólogos en la corte imperial. [49] Sin embargo, el legado mecánico de Su Song no terminó con su trabajo. Alrededor de 1150, el escritor Xue Jixuan señaló que había cuatro tipos de relojes en su época, el reloj de agua básico , el reloj de incienso , el reloj de sol y el reloj con 'muelles giratorios y chasqueantes' ('gun tan'). [50] Los gobernantes de la dinastía Yuan (1279-1368 d. C.) tenían un interés personal en el avance de los relojes mecánicos. [51] El astrónomo Guo Shoujing ayudó a restaurar el Observatorio Antiguo de Pekín a partir de 1276, donde diseñó una esfera armilar y un reloj impulsados por agua con gatos de reloj completamente implementados que marcaban las horas. [52] Los complejos engranajes para los mecanismos de relojería exclusivamente chinos continuaron en la dinastía Ming (1368-1644), con nuevos diseños impulsados por el poder de la arena que caía en lugar del agua para proporcionar fuerza motriz a la transmisión de la rueda, y algunos relojes Ming quizás presentaban engranajes de reducción en lugar del escape anterior de Su Song. [12] El primer diseño de este tipo de un reloj de arena fue realizado por Zhan Xiyuan alrededor de 1370, que presentaba no solo la rueda de cuchara del dispositivo de Su Song, sino también una nueva adición de una esfera estacionaria sobre la que circulaba un puntero, muy similar a los nuevos relojes europeos del mismo período. [53]
En el mecanismo de rueda hidráulica de Su Song, la acción de detener y liberar el escape se lograba mediante la gravedad ejercida periódicamente a medida que fluían continuamente recipientes llenos de líquido de un tamaño limitado. [50] En una sola línea de evolución, el reloj de Su Song unió, por lo tanto, el concepto de clepsidra y reloj mecánico en un solo dispositivo accionado por mecanismos mecánicos e hidráulicos. En su memorial, Su Song escribió sobre este concepto:
Según la opinión de vuestro servidor, ha habido muchos sistemas y diseños de instrumentos astronómicos durante las dinastías pasadas, todos ellos diferentes entre sí en aspectos menores. Pero el principio del uso de la energía hidráulica para el mecanismo de accionamiento siempre ha sido el mismo. Los cielos se mueven sin cesar, pero también lo hace el agua (y cae). Por lo tanto, si se hace que el agua caiga con perfecta uniformidad, entonces la comparación de los movimientos rotatorios (de los cielos y de la máquina) no mostrará ninguna discrepancia o contradicción; porque lo incesante sigue a lo incesante. [54]
En sus escritos, Su Song atribuyó el predecesor de su reloj de trabajo a la esfera armilar impulsada hidráulicamente de Zhang Heng (78-139 d. C.), un científico chino anterior. [54] Su Song también estuvo fuertemente influenciado por la esfera armilar anterior creada por Zhang Sixun (976 d. C.), quien también empleó el mecanismo de escape y usó mercurio líquido en lugar de agua en la rueda hidráulica de su torre de reloj astronómico (ya que el mercurio líquido no se congelaría durante el invierno y no corroería ni oxidaría los componentes metálicos con el tiempo). [55] Sin embargo, Su Song declaró en sus escritos que después de la muerte de Zhang, nadie pudo replicar su dispositivo, como el suyo. [56]
Los mecanismos mecánicos de la torre astronómica de Su Song contaban con una gran rueda motriz de 11 pies de diámetro, que transportaba 36 palas, en cada una de las cuales se vertía agua a un ritmo uniforme desde el "tanque de nivel constante" (Needham, Fig. 653). El eje motriz principal de hierro, con sus cuellos cilíndricos apoyados sobre cojinetes de hierro en forma de medialuna, terminaba en un piñón, que engranaba con una rueda dentada en el extremo inferior del eje de transmisión vertical principal. [57]
Joseph Needham da una descripción general de la propia torre del reloj:
El mecanismo de relojería de Su Song, accionado por una rueda hidráulica y completamente encerrado en el interior de la torre, hacía girar una esfera armilar de observación en la plataforma superior y un globo celeste en el piso superior. Su función de anunciar la hora se cumplía además visual y audiblemente mediante el funcionamiento de numerosos gatos montados en las ocho ruedas superpuestas de un eje de cronometraje y que aparecían en las ventanas de la estructura tipo pagoda situada en la parte delantera de la torre. Dentro del edificio, a unos 40 pies de altura, la rueda motriz estaba provista de una forma especial de escape, y el agua se bombeaba de nuevo a los tanques periódicamente por medios manuales. El anunciador de la hora debía haber incluido un engranaje de conversión, ya que daba señales horarias "desiguales" e iguales, y la esfera probablemente lo tenía. El tratado de Su Song sobre el reloj, el Hsin I Hsiang Fa Yao , constituye un clásico de la ingeniería relojera. [58]
Esta era la figura Fig. 650, mientras que la Fig. 656 muestra las norias superior e inferior con sus tanques y la rueda manual para operarlas.
La figura 657 muestra una imagen en miniatura y a menor escala de los elementos básicos del mecanismo de escape en una ilustración (del libro de Su), con el título de Needham aquí en esta cita: "El 'equilibrio celestial' o mecanismo de escape del mecanismo de relojería de Su Song (Xinyi Xiangfayao, cap. 3, p. 18b)". [59] La última figura etiqueta cuidadosamente:
La figura 658 muestra un dibujo a escala de media página más intrincado y revelador del gran mecanismo de escape de Su Song, etiquetando estas partes individuales a medida que interactúan entre sí:
La representación ilustrada más antigua del mundo de una cadena de transmisión de potencia sin fin proviene del tratado de relojería de Su Song. [8] Se utilizaba en los mecanismos de relojería para acoplar el eje de transmisión principal a la caja de engranajes de la esfera armilar (que giraba tres piñones pequeños), [61] como se ve en la figura 410 y la figura 652 de Needham. [8] Esto pertenecía al extremo superior del eje de transmisión vertical principal, incorporando engranajes en ángulo recto y engranajes oblicuos conectados por un eje de ralentí corto. [46] El engranaje de anillo dentado llamado anillo de engranaje de movimiento diurno se ajustaba alrededor de la carcasa de la esfera armilar a lo largo del paralelo de declinación cerca del polo sur. [62] Aunque el antiguo griego Filón de Bizancio (siglo III a. C.) utilizó una especie de correa sin fin para su cargador arcuballista , que no transmitía potencia continua, [61] la fuente influyente para la transmisión por cadena de Su Song es muy probablemente la bomba de cadena de accionamiento continuo conocida en China desde la dinastía Han (202 a. C.-220 d. C.). [61] En su tratado de relojería, Su Song afirma:
La cadena de transmisión (literalmente, escalera celestial) tiene una longitud de 5,9 m. El sistema es el siguiente: una cadena de hierro con sus eslabones unidos entre sí para formar un circuito sin fin cuelga de la rueda dentada superior, que está oculta por la tortuga y la nube (columna que sostiene la esfera armilar en el centro), y pasa también alrededor de la rueda dentada inferior, que está montada en el eje de transmisión principal. Cada vez que se mueve un eslabón, hace avanzar un diente del engranaje de movimiento diurno y hace girar el Componente de los Tres Organizadores del Tiempo, siguiendo así el movimiento de los cielos. [61]
Además, los anillos de engranaje del movimiento y la rueda motriz superior tenían ambos 600 dientes, que mediante la precisión matemática de Su calculaban cuidadosamente las unidades de medida del día en una división de 1/600. [63] Estos engranajes, con 600 dientes, aseguraban así la división del día en medidas de 2 minutos y 24 segundos cada una. [63]
En el tercer volumen de Ciencia y civilización en China de Joseph Needham , el dibujo de la figura 159 muestra un dibujo de la esfera armilar de Su Song (como se representa en su tratado del siglo XI), completa con tres "nidos" o capas de anillos rotados mecánicamente. Fue el astrónomo chino anterior Li Chun-feng de la dinastía Tang quien en 633 d. C. creó la primera esfera armilar con tres capas para calibrar múltiples aspectos de la observación astronómica. [64] La esfera armilar de Zhang a menudo se ha comparado con la del monarca del siglo XIII Alfonso X de Castilla en la España de la era islámica. La principal diferencia era que el instrumento de Alfonso presentaba un dispositivo para realizar mediciones del acimut y la altitud, que estaba presente en la tradición árabe , mientras que la esfera armilar de Su Song estaba debidamente graduada. [65] Para el dibujo de la esfera armilar de Su, la lista de componentes es:
Cuando Su Song escribió Xinyi Xiangfayao en 1092 y la monografía horológica se finalizó y presentó en 1094, su obra se publicó y se imprimió ampliamente en el norte (véase la impresión en madera y los tipos móviles de Bi Sheng ). En el sur, la impresión y circulación de su obra no se distribuyó ampliamente hasta que Shi Yuanzhi de Jiangsu la hizo imprimir allí en 1172. [3]
Al presentar su diseño de torre de reloj al emperador Zhezong, Su Song comparó el flujo constante de agua con los movimientos continuos de los cielos, los últimos de los cuales simbolizaban el poder incesante del emperador. [66] Esto atrajo al emperador, quien presentó obras de arte que representaban la torre del reloj en los vehículos de las principales procesiones imperiales, como se ilustra en la Ilustración de la Gran Procesión de Carruajes Imperiales de 1053. [67]
Qian Zeng (1629-1699), erudito de la dinastía Ming / Qing , tenía en su poder un antiguo volumen de la obra de Su, que reprodujo fielmente en una edición recién impresa. Tuvo especial cuidado en evitar cualquier reformulación o inconsistencia con el texto original. [3] Una vez más, fue reimpreso más tarde por Zhang Xizu (1799-1844). [3]
El tratado de Su Song sobre los relojes astronómicos no fue el único que se hizo en China durante su época, ya que el Song Shi (compilado en 1345) registra el tratado escrito Shuiyunhun Tianjiyao (Wade–Giles: Shui Yun Hun Thien Chi Yao ; lit. Fundamentos de la [Técnica de] hacer girar los aparatos astronómicos mediante la energía hidráulica), escrito por Juan Taifa. Sin embargo, este tratado ya no sobrevive. [68]
En el ámbito de la investigación moderna, el bioquímico británico e historiador de la ciencia china Joseph Needham (1900-1995) (conocido como Li Yuese en China) llevó a cabo una extensa investigación y análisis de los textos de Su Song y varios logros en su serie de libros Ciencia y Civilización en China . Joseph Needham también relató muchos pasajes detallados de las fuentes chinas medievales contemporáneas de Su sobre la vida de Su y sus logros conocidos en su época. En 1956, John Christiansen reconstruyó un modelo de la torre del reloj de Su Song en un famoso dibujo, que atrajo la atención de Occidente hacia la ingeniería china del siglo XI. [69] John Cambridge reconstruyó un modelo en miniatura del reloj de Su Song y ahora se exhibe en el Museo Nacional de Ciencias en South Kensington , Londres. [15] En China, la torre del reloj fue reconstruida a una quinta parte de su escala real por Wang Zhenduo, quien trabajó para el Museo Histórico Chino en Beijing en la década de 1950. [70]
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