¿Podemos ver la capacidad innovadora de los artesanos a partir de la hazaña del Experimento de los Cuatro Mares de la Dinastía Yuan?
Durante el reinado de Kublai Khan de la dinastía Yuan, se llevó a cabo un experimento mundial sin precedentes y de observación de coordenadas estelares para revisar el calendario, y en él participó Guo Shoujing, un famoso científico de la dinastía Yuan. jugó un papel protagónico. Gracias al arduo trabajo de su equipo de científicos, no sólo desarrolló el calendario más avanzado del mundo en ese momento, sino que también produjo más de una docena de instrumentos de medición precisos y exquisitos.
Detrás del experimento Sihai y la observación de coordenadas estelares se refleja la excelente artesanía y la conciencia innovadora de científicos como Guo Shoujing, que es conmovedora e impresionante. Entonces, ¿por qué los científicos representados por Guo Shoujing dejan de lado el calendario ya preparado y gastan energía en fabricar diversos instrumentos de medición, realizar experimentos en todo el mundo y observar las coordenadas celestes? ¡Esto tiene que comenzar con la destrucción de la dinastía Song del Sur por parte de Yuan Shizu!
Después de que Yuan Shizu destruyera la dinastía Song del Sur y China se unificara, Kublai Khan concedió gran importancia a la restauración de la producción agrícola. En aquella época, Mongolia se desempeñaba muy mal en el uso del calendario promulgado por sus gobernantes, y los términos solares comúnmente utilizados en la agricultura también eran inexactos. Jiangnan usa un calendario diferente y los calendarios del norte y del sur son diferentes, lo que no favorece la unificación. El emperador Shizu de la dinastía Yuan decidió formular un nuevo calendario nacional para servir mejor a la producción agrícola.
En el decimoquinto año de la dinastía Yuan (1278), la Oficina Taishi cambió el Museo Taishi, otorgó sellos, instaló un palacio y se hizo cargo de la astronomía y el calendario. Hay más de 70 funcionarios, incluidos funcionarios, embajadores de la corte, Tongzhi, Jinyuan, Jintong y jueces de la corte, y más de 40 personas nacieron en el calendario celestial. Existen oficinas de cálculo, examen, grabado, calendario y sellado, cada una de las cuales desempeña sus propias funciones. Wang Xun fue designado funcionario y Guo Shoujing fue designado funcionario para comprender los asuntos del tribunal oficial.
La compilación del nuevo calendario incluye: primero, estudiar varios calendarios desde la antigüedad, resumir las diversas experiencias de generaciones anteriores en la elaboración de calendarios, medir los ciclos celestes y probar los cambios climáticos estacionales, y comparar diferentes calendarios con entre sí. Las ventajas y desventajas del nuevo calendario están guiadas por la teoría de revisión del calendario más avanzada. En segundo lugar, debemos realizar observaciones y cálculos precisos sobre el movimiento de los cuerpos celestes y poner a prueba nuestra comprensión de las leyes del movimiento de los cuerpos celestes mediante la práctica. No debemos seguir viejas reglas ni estar sujetos a la "teoría de la generación" de los antiguos, sino formularlas. otros nuevos basados en la situación real del mundo.
Guo Shoujing (1231-1316), un profundo pensador de Xingtai, Shunde (ahora Hebei), dedicó su vida a la investigación astronómica y a la creación de instrumentos astronómicos, e hizo grandes contribuciones al desarrollo de la antigua ciencia astronómica. ciencia en mi país. Guo Shoujing estuvo profundamente influenciado por su abuelo Guo Rong, un erudito competente en matemáticas y conservación del agua. Envió al joven Guo Shoujing a encontrarse con su viejo amigo Liu, que dominaba la astronomía y la geografía. Además, Guo Shoujing es estudioso y tiene amigos con ideas afines a su alrededor. Guo Shoujing progresó rápidamente y tuvo mucho éxito en astronomía, conservación del agua y matemáticas. Liu era un erudito en quien Kublai Khan confiaba. Por eso Liu recomendó a Guo Shoujing al Museo Taishi.
En 1279, Guo Shoujing presidió un examen imperial a gran escala en la vasta área con "Corea del Norte en el este, el lago Dianchi en el oeste, Zhuya en el sur y Tiele en el norte". * * * Se utilizaron veintisiete observatorios y la escala y la intensidad de las mediciones estaban muy por delante de la generación anterior. Además, los instrumentos astronómicos que él mismo creó y modificó eran más precisos. A partir de una gran cantidad de datos se compiló un nuevo calendario, el calendario cronológico, que era mejor que el antiguo. Tiene el mismo ciclo de un año que el calendario gregoriano actual y es 302 años anterior a cuando los europeos establecieron el calendario gregoriano.
Guo Shoujing también estaba lleno de espíritu de exploración y logró logros sobresalientes en la observación estelar, que era incluso mejor que la de Occidente al mismo tiempo. Detrás de estos logros, uno puede imaginar el arduo trabajo de científicos como Guo Shoujing. Sin una artesanía rigurosa y una investigación e innovación incansables, estos logros no se habrían logrado de la noche a la mañana. Echemos un vistazo más de cerca a cómo se logran estos resultados.
1. Si un trabajador quiere hacer bien su trabajo, primero debe afilar sus herramientas. Al comienzo de la revisión del calendario, Guo Shoujing propuso: "La esencia del calendario radica en el examen, y el instrumento a examinar no es el instrumento primero".
Para observar con precisión el cielo fenómenos, Guo Shoujing diseñó y construyó por primera vez un sistema celeste en el sureste de la ciudad de Dadu en 1279. Una "torre espiritual", era el observatorio mejor equipado del mundo en ese momento.
Para realizar un buen trabajo en el trabajo del calendario, es necesario mejorar la precisión en la observación de los fenómenos astronómicos. Basándose en la referencia a los instrumentos existentes, Guo Shoujing comenzó a crear instrumentos astronómicos.
En tres años, Guo Shoujing y sus colegas dedicaron mucho tiempo y energía a diseñar y desarrollar instrumentos simples, altímetro, astrología, esfera armilar, instrumento exquisito, ortómetro, instrumento vertical, instrumento de inferencia, instrumento de escena, instrumento de peep. Hay más de diez tipos de instrumentos, como instrumentos, medidores de eclipses, ortómetros, relojes de píldoras, instrumentos colgantes, cronómetros de astrolabio, etc.
Plan activo
Entre ellos, la imagen de proyección ortográfica, la mesa para pastillas, el proyector ortográfico colgante y el proyector ortográfico sentado son fáciles de transportar y fáciles de observar en otros lugares. Además, Guo Shoujing también dibujó un gráfico de reglas, un gráfico anisotrópico y un gráfico de entrada y salida diaria para verificarse entre sí y mantener el rigor científico al utilizar los instrumentos anteriores. "La Historia de la Dinastía Yuan" elogió estos instrumentos musicales: "Todos son exquisitos y únicos en sus ideas, que no tienen precedentes en los antiguos. ¡Qué sutiles son, entendámoslos uno por uno!".
Echemos un vistazo primero al instrumento musical simple, que es un nuevo instrumento desarrollado desde cero para abordar las deficiencias del instrumento de mezcla de cuatro días que se utiliza actualmente. La mayoría de las armas utilizadas se fabricaron en Kaifeng durante la dinastía Song. Debido a la diferencia de latitud geográfica y la inclinación del tiempo, "las reglas y regulaciones son inarmónicas y difíciles de reutilizar".
Y la esfera armilar utilizada antes de la dinastía Yuan era muy complicada, aunque los científicos anteriores, como el científico Zhang Heng de la dinastía Han del Este y el astrónomo Li de la dinastía Tang, le hicieron muchas modificaciones. Se puede decir que es muy perfecto. Sin embargo, los defectos de la esfera armilar también son muy evidentes, principalmente porque su estructura afecta a la precisión y al alcance de las observaciones.
La esfera armilar
La esfera armilar es un instrumento utilizado para determinar la posición de los planetas en los cuerpos celestes. Cuando se utiliza para medir las coordenadas ecuatoriales, las coordenadas de la eclíptica y las coordenadas del horizonte de un cuerpo celeste, cada sistema requiere un anillo especial. Hay hasta ocho o nueve anillos anidados uno dentro del otro, y cada anillo tiene uno o dos. pulgadas de largo. El grosor afecta en gran medida la precisión de la observación, y es incómodo girarlo y dificulta la observación. El cruce de las esferas armilares cubre una gran superficie del cielo y reduce el rango de observación.
Guo Shoujing simplificó cosas complejas. Descubrió que las posiciones de algunas estrellas se pueden calcular matemáticamente y los anillos correspondientes se pueden eliminar. Entonces dividió las coordenadas del horizonte y las coordenadas ecuatoriales en la esfera armilar original en dos dispositivos independientes: el dispositivo ecuatorial y el dispositivo del horizonte, es decir, el teodolito ecuatorial y el teodolito del horizonte. La estructura de cada instrumento era muy simple. Este atrevido diseño y fabricación precedieron en más de 300 años al instrumento inventado por el famoso astrónomo Di Gu en 1598. Además, las coordenadas de la eclíptica se simplifican para evitar las desventajas de los círculos oscuros y las observaciones poco claras, y ampliar el alcance de la observación celeste.
Armillaria Simple
El dispositivo ecuatorial del instrumento simple es consistente con la estructura básica del dispositivo ecuatorial celeste ampliamente utilizado en los telescopios modernos. Está sostenido por cuatro grandes columnas axiales inclinadas en dirección norte-sur, y los pares de ascensión recta giran alrededor de este eje. El doble anillo de la ascensión recta está grabado con grados en ambos lados y la división mínima es de treinta y un grados. Hay una mirilla en el medio del doble anillo de ascensión recta, que se puede girar alrededor del centro del doble anillo de ascensión recta. La mirilla tenía retículas en ambos extremos, el antepasado de las retículas de los telescopios posteriores.
De esta manera, siempre que se gire el doble anillo de ascensión recta y la mirilla, se pueden observar objetos celestes en cualquier dirección del cielo y se puede leer el valor de declinación del cuerpo celeste en el escala del toroide. El valor de la ascensión recta se lee en el anillo ecuatorial en el extremo sur del eje de rotación. Al lado del anillo ecuatorial se fija un anillo de cien minutos. En el anillo están grabados doce momentos para medir el tiempo. Para facilitar la rotación del anillo ecuatorial, Jane también utilizó rodamientos de bolas para hacerlo flexible. Esto fue más de 200 años antes de que Leonardo da Vinci inventara los rodamientos de bolas.
El diseño único del instrumento simple, especialmente el dispositivo ecuatorial independiente, tuvo un impacto significativo y de gran alcance en los instrumentos modernos. Por ejemplo, el teodolito utilizado para estudios de ingeniería, estudios topográficos y estudios astronómicos prácticos en los tiempos modernos y la brújula astronómica utilizada para la navegación aérea son del mismo tipo que los instrumentos simples en términos de acimut y elevación. Se puede ver que los dispositivos ecuatoriales de. Los grandes telescopios modernos desarrollados en los Estados Unidos se han tomado prestados del concepto de diseño de instrumentos simples.
Como el instrumento astronómico más avanzado del mundo en ese momento, Jian fue destruido como chatarra por Guillén, un misionero francés que trabajaba en la dinastía Qin a principios de la dinastía Qing. Desafortunadamente, realmente no sé cómo llegó este estúpido occidental a las instituciones astronómicas de la dinastía Qing. Un instrumento simple imitado por Zheng De (1506-1521) en la dinastía Ming está ahora escondido en el Observatorio de la Montaña Púrpura en Nanjing. Sin embargo, fue arrebatado cuando las Fuerzas Aliadas de las Ocho Potencias invadieron China. Más tarde fue devuelto, pero incompleto. .
Guo Shoujing también diseñó y fabricó un instrumento invertido para observar la posición del sol. Utilizó el principio de imagen estenopeica para proyectar el sol sobre la superficie del instrumento hemisférico y leer directamente sus coordenadas esféricas. El cuerpo principal del Yang Yi es un hemisferio de cobre de unos 3 metros de diámetro, con forma de caldero apuntando hacia el cielo, de ahí su nombre.
En el gran círculo del hemisferio están grabados el este, el sur, el oeste, el norte y las doce en punto; en el hemisferio está grabada una red de líneas horizontales y verticales correspondientes a la latitud del punto de observación. En un gran plano circular, una pequeña tabla con pequeños agujeros está sostenida por dos postes entrecruzados. Los rayos del sol pasan a través de los pequeños agujeros y proyectan reflejos en la esfera. Cuando se reflejan en la rejilla, se puede observar la posición del sol y el eclipse y utilizarlo para medir la ascensión recta y la declinación del sol. Puedes obtener la posición del sol fuerte sin observarlo a simple vista, y también puedes observar directamente la dirección, el eclipse y la hora del eclipse lateral.
El reloj de sol
El reloj de sol es un instrumento astronómico que determina la hora del equinoccio de primavera, equinoccio de otoño, solsticio de verano y solsticio de invierno observando los cambios en la longitud de la sombra de el lado del sol y composición de la mesa. El reloj es un poste vertical; el kui es la regla horizontal que corre de norte a sur en la parte inferior de la mesa, hecha principalmente de cobre y piedra. Todos los días al mediodía, la sombra de la mesa se proyecta sobre el rostro de Gui. En el solsticio de verano, el sol brilla directamente y la sombra sobre el suelo es la más corta; en el solsticio de invierno, el sol está inclinado y la sombra es la más larga; Por lo tanto, el solsticio de invierno y el solsticio de verano se pueden determinar midiendo la longitud de la sombra y se pueden calcular los términos solares del año.
Guo Shoujing aumentó la altura del reloj real que quedó de la dinastía Song de ocho pies a treinta y seis pies, y la longitud a ciento veintiocho. La escala del reloj real era precisa. a minutos desde pies, pulgadas, minutos y milímetros. Se utilizan dos dragones de bronce para sostener una viga delgada sobre la mesa, de modo que el centro de la viga alcance 40 pies (40 pies) de la superficie. El altímetro tradicional se aumentó de dos metros y medio a cuatro pies y, con la misma precisión de medición, el error se redujo a una quinta parte del original. A medida que aumenta la altura, la diferencia de proyección es obvia y la precisión de la medición mejora considerablemente.
El observatorio del condado de Dengfeng, provincia de Henan, todavía conserva por completo la tabla estándar de aquella época. Consta de 36 superficies cuadradas de piedra azul y pedestales de ladrillo, de 31,19 m de largo, 0,53 m de ancho y 0,56 m de alto. El pedestal de piedra es de buen nivel. Este es el edificio de observatorio más antiguo existente en China y una de las reliquias astronómicas antiguas más importantes del mundo. En 1961, el Consejo de Estado lo incluyó como unidad nacional clave de protección de reliquias culturales.
Guo Shoujing creó los símbolos del paisaje basándose en el principio de imágenes estenopeicas, con el objetivo de eliminar las deficiencias del alto desenfoque al final de las sombras en la superficie y mejorar la precisión de la observación. Los símbolos de paisaje son herramientas para arreglar imágenes. Un trozo de cobre con un pequeño agujero, sostenido sobre la superficie de la piedra por un pequeño soporte. La luz del sol pasa a través del rayo y luego pasa a través del agujero, formando una imagen del sol del tamaño de un grano de arroz en la superficie de Guyana, con una delgada línea de sombra del rayo en el medio, que es muy clara. Y mejorar aún más la precisión de la medición.
Para poder observar de noche, Guo Shoujing también creó un instrumento auxiliar: la mesa para mirar, que se utilizó junto con la mesa estándar y los símbolos de escena * * *. Los observadores pueden observar directamente las estrellas débiles y la luna por la noche sin restricciones de tiempo.
Jingfu
Un vistazo
El instrumento de transferencia vertical desarrollado por Guo Shoujing supera las deficiencias de longitud y latitud en instrumentos antiguos, y el climatómetro resuelve el problema de determinar la posición polar en las observaciones. El cielo turbio y los delicados instrumentos pueden simular de manera realista la posición de las estrellas en el cielo y moverse con la esfera celeste. "Biografía de Guo Shoujing": "El sol tiene el camino medio y la luna tiene nueve líneas. Mantenga el respeto por una, testifique y diga la verdad... La prueba del calendario radica en los puntos de intersección, que se utilizan como instrumentos de eclipse lunar Hay un ecuador en el cielo, por eso se elige La rueda es como está, con dos polos, uno bajo y otro alto, etiquetado como un cronómetro de estrella.”
El otro. Los instrumentos no se describirán aquí. Los instrumentos diseñados y fabricados por Guo Shoujing eran admirables en ese momento. "La sabiduría y el ingenio no se pueden discutir en privado, y las masas no pueden participar en ello". Wang Xun, Xu Heng y otros que estaban haciendo negocios en Taishiyuan en ese momento se elogiaron mutuamente. Tai Shigong nombró a Wang Xun líder de la reforma del calendario y se ganó la confianza de Kublai Khan. Siempre ha sido testarudo y solo admira a Guo Shoujing.
El gran erudito Xu Heng tenía un gran prestigio, pero cuando hablaba de Guo Shoujing, su admiración iba más allá de las palabras: "Dios me bendiga, parece que este mundo no es fácil de conseguir".
En el año 16 de la dinastía Yuan. En 1279, Guo Shoujing presentó los estilos de instrumentos musicales que hizo a Kublai Khan en la dinastía Yuan y los señaló uno por uno. Kublai Khan estaba de muy buen humor y trabajó incansablemente desde la mañana hasta el anochecer.
Tycho
A finales de la dinastía Ming y principios de la Qing, el misionero occidental Tang Ruowang llegó a China y quedó asombrado por los instrumentos musicales creados por Guo Shoujing. Llamó a Guo Shoujing "el Tycho de China". El danés Tycho, conocido en Occidente como el "padre de los instrumentos astronómicos", nació más de 300 años después de Guo Shoujing. Creo que debería decirse que Tycho es el "Guo Shoujing de Dinamarca".
Apoyándose en estos sofisticados y recién construidos instrumentos astronómicos como herramientas de observación, y aprovechando el vasto territorio de la dinastía Yuan, se estableció una amplia gama de puntos de observación astronómica en todo el país y se realizaron observaciones cósmicas a gran escala. Se realizaron experimentos. . Se midieron por turno la longitud de la sombra del sol, la altura del Polo Norte y la duración del día y la noche en cada punto. Guo Shoujing y otros realizaron cálculos precisos basados en estos datos de observación. Después de cuatro años, finalmente se completó el famoso "calendario cronógrafo" de la historia china. Precisamente porque estos instrumentos astronómicos están diseñados con precisión, bellamente fabricados y fáciles de usar, han desempeñado un papel muy positivo en la promoción y mejora del desarrollo de la astronomía en nuestro país.