Información personal de Zu Chongzhi y Zhang Heng.
Zu Chongzhi fue un gran matemático y astrónomo de la antigua China. El trabajo de su vida fue diverso. Desafortunadamente, todos los escritos sobre matemáticas se perdieron. En varios catálogos de libros nacionales y extranjeros a lo largo de los siglos, podemos ver que los títulos de sus obras matemáticas son "Constitución" en 6 volúmenes, "Nueve capítulos de significados aritméticos" en 9 volúmenes y "Comentarios sobre la diferencia Chong" en 1 volumen. . En términos de calendario astronómico, compiló el "Calendario Da Ming" y escribió una "refutación" del "Calendario Da Ming". Entre las anotaciones registradas en libros antiguos, faltan obras de Zu Chongzhi como "El libro de los cambios", "Lao Ziyi", "Zhuangzi Yi", "Las Analectas de Confucio" y "El libro de la piedad filial". En cuanto a obras literarias, escribió 10 volúmenes de "Narrando diferentes historias", y fragmentos de esta obra se pueden ver en libros como "Peace Magnolia".
Zu Chongzhi se ha interesado por la astronomía y las matemáticas desde que era un niño. Recopiló casi todo tipo de documentos, registros y materiales desde la antigüedad hasta su propia vida para realizar investigaciones, y personalmente realizó mediciones precisas y cálculos cuidadosos. Como él mismo dijo: "Mida su medida, verifique sus instrumentos, haga lo mejor que pueda y tome decisiones antes de actuar". Realizó investigaciones sobre el trabajo de científicos como Liu Xin, Zhang Heng, Zheng Xuan, Kan Yi, Wang Fan. y Liu Hui. La investigación cuidadosa y la refutación de sus errores uno por uno dieron como resultado muchos resultados valiosos. El valor de la tasa de jardín con una precisión de 7 dígitos es un ejemplo bien conocido.
El cálculo de la tasa de jardín π muestra el nivel matemático de un país o una nación. En la antigua China, como en cualquier país y región del mundo con un desarrollo cultural temprano, los primeros habitantes utilizaban la jardinería a razón de 3. Este valor con un gran error todavía se utilizó hasta la dinastía Han. Después de ingresar a la dinastía Han, el aumento en las tasas de jardinería atrajo la atención de muchos científicos, quienes trabajaron un poco. El más importante es Liu Hui, un matemático de las dinastías Wei y Jin. Usando "jardinería", calculó que la tasa de jardinería era 3,14.
En cuanto al trabajo de Zu Chongzhi sobre la tasa de formación de jardines, los datos históricos solo se pueden encontrar en los registros de la Ley Sui Shu, y está registrado que Zu Chongzhi también dio dos valores fraccionarios aproximados de la Tasa de formación de jardines:
Tasa de confidencialidad: π=355/113, con una precisión de 6 decimales,
Tasa de aproximación: π=22/7, con una precisión de 2 decimales.
En Europa, el valor calculado después de 1100 era 355/113, conocido como "tasa Antonis". En 1912, el matemático japonés Masao Mitsuishi propuso π=355/113 como la "tasa zu".
No hay ningún registro histórico de cómo Zu Chongzhi calculó resultados tan precisos, lo cual es una lástima. Pero a juzgar por la situación en ese momento, Zu Chongzhi todavía usaba la "Horticultura" de Liu Hui. Si este es el caso, Zu Chongzhi necesita calcular las áreas de 12288 polígonos regulares y 24576 polígonos regulares en el jardín. Requiere más de 130 operaciones como suma, resta, multiplicación, división y raíz cuadrada. Cada operación debe tener una precisión de 9 dígitos. Es concebible que en aquella época el cálculo mediante listas requiriera mucho cuidado y una perseverancia sobrehumana. El cálculo del volumen de una esfera es otro gran logro matemático de Zu Chongzhi y su hijo (Rihuan). Abuelo e hijo derivaron la fórmula para el volumen de una esfera basándose en el método correcto de Liu Hui en "Nueve capítulos sobre notas aritméticas".
El volumen de la esfera = 4/3πγ3.
En el proceso de derivar la fórmula para el volumen de una esfera, mi abuelo y mi hijo resumieron el llamado "principio de Zu". En Occidente, este principio se llama "principio de Cavalieri", pero su descubridor, el matemático italiano Cavalieri (1598 ~ 1647), fue más de 1.100 años posterior a su abuelo.
La mayoría de los logros de Zu Chongzhi en los calendarios astronómicos están registrados en su "Calendario Da Ming" y su "Refutación" del "Calendario Da Ming". A través de observaciones y mediciones precisas, Zu Chongzhi descubrió que había muchos errores en el "Calendario Yuanjiali" compilado por el famoso astrónomo He Chengtian, por lo que comenzó a compilar el "Calendario Daming". Este libro fue compilado en 462 d.C. cuando solo tenía. 33 años. Zu Chongzhi hizo muchas contribuciones creativas a la elaboración del calendario.
El "Calendario Da Ming" fue el mejor calendario de esta época, pero los funcionarios de la corte se opusieron a él. No fue hasta 10 años después de la muerte de Zu Chong que el "Calendario Da Ming" se promulgó oficialmente debido a la firme petición de su hijo Zu (Rihuan) y la investigación sobre los fenómenos celestes reales.
Durante la dinastía Han del Este (117 d.C.), hace unos 1.800 años, se fabricó con éxito en Luoyang, la capital de la dinastía Han del Este, un instrumento astronómico a gran escala impulsado por energía hidráulica. Veinte años más tarde (138 d.C.), otro instrumento instalado en Luoyang, Kioto, el "sismómetro Wai Feng", informó con precisión terremotos a miles de kilómetros de distancia, en el oeste. Esto marcó el comienzo de una nueva era para que los humanos utilicen instrumentos para registrar y estudiar terremotos.
El inventor de estos dos famosos instrumentos fue Zhang Heng, un gran científico y escritor de la dinastía Han del Este. Zhang Heng hizo contribuciones destacadas a la astronomía, sismología y mecánica de la antigua China. Se dice que también realizó el carro guía del sur, el carro tambor en memoria, etc. Debido a su alto nivel de fabricación mecánica, fue venerado como el "Sabio de la Madera".
La vida de Zhang Heng
Zhang Heng, cuyo verdadero nombre era Zhang Dijian, nació en Shiqiao, condado de E, condado de Nanyang (ahora Shiqiao, cincuenta millas al norte de la ciudad de Nanyang, provincia de Henan). ) en el tercer año del reinado de Zhang Dijian (78 d.C.) Era una familia de burócratas destartalados. Su abuelo Zhang Kan era un funcionario local y se desempeñó como prefecto del condado de Shu y prefecto de Yuyang. La familia de Zhang Heng había decaído cuando él era joven y, a veces, tenía que depender de familiares y amigos para obtener ayuda. Fue esta vida pobre la que le permitió entrar en contacto con los trabajadores de los niveles más bajos de la sociedad y con algunas realidades de la producción y la vida, lo que tuvo un impacto positivo en sus creaciones científicas posteriores.
En aquella época, Nanyang era una zona desarrollada económica y culturalmente y se la llamaba la "Capital del Sur". Afectado por tal ambiente, Zhang Heng, quien fue diligente y estudioso desde la infancia, sentó una buena base para su posterior carrera en artes liberales en su juventud.
Debido a que los clásicos en casa no podían satisfacer la sed de conocimiento de Zhang Heng, dejó su ciudad natal para estudiar y hacerse amigo de literatos y celebridades desde que tenía dieciséis años. Una vez visitó Chang'an, la antigua capital de la dinastía Han, visitó lugares escénicos y sitios históricos locales e inspeccionó las montañas, los ríos, los productos, las costumbres y la gente de los alrededores. Posteriormente, viajó a Luoyang, la entonces capital, para estudiar en el Imperial College, la máxima institución de educación superior. Conviértete en un erudito con más conocimientos. En ese momento, el gobierno local lo recomendó como "hijo filial". El gobierno lo reclutó muchas veces para ser funcionario, pero él se negó.
Zhang Heng ha tenido especial interés e investigación en literatura desde que era un niño. Tiene muchas obras literarias en varios estilos. Algunas formas son breves y líricas, como "Return to Talent". Algunas son majestuosas y representan una amplia gama de escenas, como "Oda a Erjing"; otras tienen características destacadas y únicas, como "Cuatro Elegías" y "Canciones con la misma voz".
En el duodécimo año de Yongyuan (100 d. C.), Zhang Heng, de 23 años, fue invitado a regresar a su ciudad natal para ser el secretario jefe del prefecto Baode de Nanyang, a cargo del trabajo administrativo. Además de ocuparse de los asuntos gubernamentales, también se dedicó a la creación literaria. Basándose en sus experiencias estudiando en Chang'an y Luoyang, pasó diez años elaborándolo y revisándolo cuidadosamente. En el primer año de An Yong (107 d. C.), escribió la famosa "Oda a Tokio" y la "Oda a Xijing", conocidas colectivamente como "Oda a las dos capitales", que circulan ampliamente entre la gente y tienen una pintura excelente. habilidades.
Más tarde, Baode fue trasladado, Zhang Heng dimitió y regresó a casa. Para ganarse a los eruditos, Deng Zhao, el pariente real a cargo del gobierno, envió a varias personas a pedirle a Zhang Heng que fuera su personal para fortalecer su facción. Sin embargo, por un lado, Zhang Heng despreciaba el poder de sus familiares y, por otro lado, quería concentrarse en sus estudios, pero fue firmemente rechazado.
Cuando Zhang Heng tenía treinta y cuatro años, sus intereses de investigación se dirigieron gradualmente hacia la filosofía y las ciencias naturales. Le gusta mucho la obra filosófica de Yang Xiong "Xuan Jing". El contenido de "Tai Xuan Jing" involucra astronomía, calendario, matemáticas, etc., lo que despertó su gran interés. Algunas opiniones materialistas simples en "Xuan Jing" también inspiraron mucho a Zhang Heng.
En el cuarto año del reinado del emperador Yong (111 d.C.), Zhang Heng fue reclutado en Beijing y sirvió sucesivamente en puestos oficiales de nivel bajo y medio, como Langzhong, Taishi Ling y Bus Sima Ling. Entre ellos, sirvió como Taishi Ling durante más tiempo, llegando a los catorce años. El Taishi Ling era un funcionario encargado de observar los fenómenos astronómicos, compilar calendarios, esperar el tiempo y ajustar el ritmo del reloj (medida y temperamento). Durante su mandato, realizó magníficas investigaciones sobre calendarios astronómicos e hizo grandes contribuciones.
En la dinastía Han existían tres teorías sobre el movimiento de los cuerpos celestes y la estructura del universo: la teoría Gaitiana, la teoría Huntiana y la teoría Ye Xuan. La teoría de cubrir el cielo también se conoce como el cielo es redondo como un paraguas y el lugar es como un tablero de ajedrez. Hun Tian dijo que la forma del cielo y la tierra es como un huevo, y la relación entre el cielo y la tierra es como una cáscara de huevo envuelta con yema de huevo. Ye Xuan dijo que el cielo no tiene una forma definida, y el sol, la luna y cinco; Las estrellas (oro, madera, agua, fuego y tierra) flotan en gas.
Zhang Heng estudió cuidadosamente estas tres teorías basándose en su comprensión de las leyes del movimiento celeste y observaciones reales, y creía que la teoría de Huntian era más consistente con las observaciones reales. Heredó y desarrolló la teoría de Hunt de sus predecesores y propuso audazmente muchos puntos de vista nuevos sobre los fenómenos celestes.
Basado en la esfera armilar inventada por Geng Shouchang de la dinastía Han Occidental, Zhang Heng creó una esfera armilar más precisa y completa basada en su propia teoría de la esfera armilar. Creó una "esfera armilar" que podría implementar con precisión la idea de una esfera armilar.
La esfera armilar es una esfera hueca de cobre giratoria. La superficie de la bola de cobre está grabada con las posiciones de las veintiocho constelaciones y otras estrellas; hay un eje de hierro que pasa por el centro de la bola, y los dos extremos del eje simbolizan los polos norte y sur. Hay varios círculos de cobre fuera de la esfera, que representan el círculo del horizonte, el círculo del meridiano, el círculo de la eclíptica y el círculo ecuatorial, respectivamente. Los veinticuatro términos solares están grabados en el ecuador y la eclíptica. Todos los fenómenos celestes importantes que Zhang Heng conocía en ese momento estaban grabados en la esfera armilar.
Para hacer que la "esfera armilar" gire automáticamente, Zhang Heng utilizó el principio de los engranajes de transmisión hidráulica, utilizando los engranajes de transmisión hidráulica que goteaban del recipiente de goteo para impulsar las bolas huecas de cobre para que giraran alrededor del eje. . La velocidad a la que la bola de cobre gira una vez es igual a la velocidad a la que gira la Tierra. De esta forma, las personas sentadas en la sala pueden ver el movimiento de los cuerpos celestes desde la esfera armilar.
Del 89 d.C. al 140 d.C., se produjeron un total de 33 terremotos en Luoyang y Longxi, las capitales de la dinastía Han del Este. Especialmente en el año 119 d.C., ocurrieron dos grandes terremotos en Luoyang y otras áreas, lo que llevó a Zhang Heng a intensificar su investigación sobre los terremotos. Finalmente, en el año 132 d.C., inventó y fabricó el primer sismógrafo de China.
El sismógrafo fabricado por Zhang Heng es muy sensible y preciso. Un día del año 138 d. C., el sismógrafo detectó con precisión un terremoto en Longxi, a más de 1.000 millas de Luoyang, lo que indica que su precisión había alcanzado un nivel muy alto. Europa produjo un sismómetro similar en 1880, más de 1.700 años después de Zhang Heng.
En meteorología, Zhang Heng también creó un instrumento para medir la dirección del viento: Hou Fengyi, también conocido como el pájaro de bronce que sigue el viento. Un pájaro de bronce con una flor en el pico se coloca encima de un poste de 50 pies que gira con el viento. La dirección de la cabeza del pájaro es la dirección del viento. Este instrumento es similar a los pollos migratorios instalados en los tejados en Europa, pero los pollos migratorios sólo aparecieron en el siglo XII, 1.000 años después que el instrumento de pollos migratorios de Zhang Heng.
Zhang Heng hizo contribuciones destacadas a las iniciativas científicas y culturales de China a lo largo de su vida y fue uno de los grandes científicos de la antigua China. Es humilde, cauteloso y diligente. "Como el paso de un río, no lo abandonaré ni de día ni de noche". Durante décadas, ha demostrado en su carrera un estilo académico meticuloso, de búsqueda de la excelencia, sin miedo al poder y emprendedor. Y vale la pena aprender de su noble carácter de no buscar fama ni fortuna.
En el cuarto año de Yonghe (139 d.C.), Zhang Heng solicitó retirarse y no se le permitió regresar a su ciudad natal. Fue trasladado a Corea del Norte como Consejero de Estado, pero murió a la edad de 61 años, después de sólo un año en el cargo.
Lingxian
"Lingxian" es la obra astronómica más famosa de la vida de Zhang Heng. Este es un trabajo teórico astronómico que explica la formación y el movimiento del cielo, la tierra, el sol, la luna y las estrellas. Representa los resultados de la investigación astronómica de Zhang Heng. Resumió el conocimiento astronómico de esa época, aunque hubo algunos errores, aún presentó muchas ideas científicas avanzadas y conocimientos únicos.
Por ejemplo, cuando Zhang Heng elaboró la teoría de Hun Tian, aunque aún conservaba el antiguo concepto de horizonte y aumentó el diámetro de la esfera celeste, aclaró además que hay espacio más allá del esfera celeste. Dijo: "Los que han fallecido no sabían ni sabían. No saben ni saben que el universo también se llama. El resto de la superficie es infinito y el fin del universo es infinito". El espacio que podemos observar es limitado, lo que no podemos observar es un universo infinito sin principio ni fin. Este pasaje plantea claramente la idea de que el universo es infinito en tiempo y espacio, lo cual es muy valioso.
Zhang Heng señaló en "Ling County" que la luna en sí no emite luz, pero la luz de la luna refleja la luz del sol. Él dijo: "El sol es como el agua, el fuego es luz afuera y el agua contiene paisajes. Por lo tanto, la luz de la luna nace del sol y el alma nace del sol; en ese día, la luz está llena, y en aquel día, la luz se agota." (El paisaje es la sombra, y el espíritu se refiere a la luna faltante. parte). Comparó vívidamente el sol y la luna con el fuego y el agua. El fuego puede emitir luz y el agua puede reflejar la luz. Señaló que la luz de la luna es producida por la luz del sol, que a veces se oscurece y no se puede ver. Sus puntos de vista eran muy frescos y correctos en ese momento.
Al mismo tiempo, Zhang Heng explicó con más detalle la causa del eclipse lunar. Dijo: "El sol corre, la luz es a menudo inconsistente y está oculta bajo tierra, lo que se llama oscuridad". Entre las estrellas, las estrellas son muy pequeñas y se comen la luna cuando la encuentran. "Cuando miras la luna, deberías poder ver la luna llena, pero a veces no puedes porque la Tierra bloquea la luz del sol. Él llama a la parte oscura de la sombra de la Tierra el "cielo oscuro", y la La luna pasa a través del "cielo oscuro". Un eclipse lunar ocurrirá en cualquier momento, y el principio del eclipse lunar se explica brillantemente.
En cuanto a la frase "Entre las estrellas, las estrellas son tenues", significa que las estrellas desaparecen cuando se encuentran con la "oscuridad".
Ahora parece que esta afirmación no es correcta. Debido a que las estrellas están muy lejos de la tierra, y la mayoría son estrellas luminosas, a diferencia de la luna, que es un planeta, no habrá estrellas que entren en la sombra de la tierra y pierdan su luz. Este es el defecto de Zhang Heng. También se puede ver que la investigación de los antiguos en ese momento no podía ser perfecta. Lo mismo ocurre con la gente de hoy. Nada se puede hacer absolutamente bien, pero debe reflejar la realidad objetiva en la mayor medida posible.
Además, Zhang Heng también calculó los diámetros angulares del Sol y la Luna en el condado de Ling y registró más de 2.500 estrellas observadas en Luoyang, en las Llanuras Centrales, incluidas 124 estrellas regulares y alrededor de 320 estrellas con nombre. Esto se acerca mucho a lo que han observado los astrónomos modernos.
En otro trabajo de astronomía de Zhang Heng, "La leyenda de la esfera armilar", también se determina que el tiempo que tarda la Tierra en orbitar alrededor del sol es de "365 grados, un cuarto de día". ", lo cual es consistente con la astronomía moderna. Las cifras de 365 días, 5 horas, 48 minutos y 46 segundos medidas en casa son muy cercanas, lo que indica que la investigación astronómica de Zhang Heng ha alcanzado un nivel relativamente alto.