L’uomo che invento’ il sismografo

Zhang Heng nacque in Cina nel 78 d.C., e ivi mori’ nel 139 d.C..

Visse al tempo della dinastia Han Orientale, circa 300 anni dopo le gesta raccontate nel film Hero, di Zhang Yimou.

Durante la dominazione Han, Il Confucianesimo divenne la filosofia ufficiale di stato, l’agricoltura e il commercio prosperarono,e la popolazione raggiunse i 50 milioni di abitanti, di cui tre milioni abitavano la capitale Chang’an长安, di fatto la più grande metropoli del suo tempo (con buona pace di chi, come me, riteneva tale titolo spettasse a Roma 🙁 ).

Durante la dinastia Han si ebbero grandi progressi intellettuali, letterari, artistici e scientifici. Fu perfezionata la scoperta della Carta tanto da poterla utilizzare quale supporto per la Scrittura e soppiantare così il precedente sistema su Seta o su piccole liste di Bambù; si usavano orologi ad acqua; venne data grande importanza all’astronomia; e i funzionari statali dovevano essere persone molto colte (si lo so, vengono facili battute sull’Italia di oggi…) .

 

Figura 2 – L’impero Han nell’87 a.C.

All’incirca nel 90 d.C. Il prestigio e l’influenza della Cina in Asia raggiunsero il loro picco; Zhang Heng all’epoca aveva 12 anni. Essendo membro di una importante famiglia, fu educato alla filosofia politica e morale del confucianesimo. Per 10 anni studio’ letteratura e scrittura (la scrittura cinese richiede molti anni per essere padroneggiata; solo recentemente sono stati introdotti alfabeti semplificati, fonetici; ma convivono accanto alla scrittura tradizionale). Pubblico’ inoltre molti lavori letterari che gli guadagnarono una notevole fama. Ed era ormai 30nne quando i suoi interessi si orientarono verso le materie scientifiche, e si interesso’ particolarmente di astronomia.

Nel 116 d. C. venne assunto nella corte dell’Imperatore a Lo-Yang.

Cominciava in questo periodo la decadenza della dinastia Han, e il governo divenne meno efficiente: molti imperatori salivano al trono bambini, e il governo di fatto era esercitato dai loro parenti piu’ stretti e piu’ ambiziosi.

Ma Zhang Heng non era ambizioso: la sua biografia “La storia della dinastia Han Orientale” ci dice che non fece carriera come ufficiale di corte quanto avrebbe potuto proprio per mancanza di ambizione. Dovuta, almeno in parte, alla sua fede profonda nel confucianesimo. Rifiuto’ varie promozioni, rifiuto’ lavori migliori, e passo’ anche lunghi periodi lontano dalla capitale vivendo in isolamento a studiare la natura dell’universo e ad approfondire altri argomenti scientifici. La sua piu’ alta posizione a corte fu quando divenne capo degli astronomi e ministro durante il regno dell’Imperatore An-ti.

Ora, nell’antica Cina si riteneva che l’Imperatore ricevesse il suo mandato al governo dal cielo.

I cambiamenti del calendario erano percio’ visti come uno dei compiti dell’Imperatore, che sottolineavano il legame celeste dell’Imperatore stesso. Quindi, dopo un cambio di governo, e ancor di piu’ dopo un cambio di dinastia, il nuovo Imperatore della Cina cambiava il calendario per stabilire una nuova regola con nuove influenze celesti.

Percio’, essendo Zhang un esperto in astronomia, si occupo’ delle riforme dei calendari a partire dal 123 d.C. In quell’anno corresse il calendario per riallinearlo con le sue accurate osservazioni astronomiche.

Si ritiene che Zhang sia stato il primo in Cina a costruire un sfera equatoriale armillare (niente paura! E’ solo un astrolabio). Ma le informazioni su questo punto divergono. Secondo altri, astrolabi erano gia’ stati costruiti del 52 d.C., in Cina.

In grecia, i piu’ antichi risalgono al III sec. avanti Cristo.

Comunque quello di Zhang era azionato ad acqua, e sicuramente fu il primo ad avere questa caratteristica. 

Comunque, con il suo strumento Zhang fu in grado di realizzare mappe stellari piu’ accurate di quelle dei precedenti astronomi cinesi. Nel suo lavoro “Hun-i chu” descrive la sua idea dell’universo in questi termini:

“Il cielo e’ come un uovo di gallina, ed e’ rotondoe come la pallottola di una balestra; la terra e’ come il tuorlo dell’uovo, e giace al centro. Il cielo e’ grande e la terra e’ piccola.”

In un altro lavoro, “Ling Xian” (Leggi mistiche) parla delle stelle:

A Nord e a Sud dell’equatore ci sono 124 gruppi (oggi diremmo probabilmente costellazioni) che brillano sempre luminose. 320 stelle possono essere nominate. Ce ne sono in tutto 2500, senza contare quelle che osservano i marinai. Ci sono 11520 stelle molto molto piccole.

La sua stima delle stelle visibili e’ sorprendentemente accurata, per l’epoca.

Si occupo’ anche di matematica, e calcolo’ π come (radice di 10), circa 3.162.

Benche’ non particolarmente accurato come valore, questo tentativo e’ importante perche’ I precedenti tentativi (cinesi) di calcolare π erano basati su misure pratiche, mentre questo era basato su calcoli teorici. Cercava di ridurre il problema della misura di π a quello dell’iscrizione di una sfera in un cubo, per motivi religiosi legati al confucianesimo, e per inquadrarlo nella sua filosofia dello yin e dello yang.

Ma torniamo adesso ai terremoti, e al sismografo.

All’epoca I terremoti in Cina erano importanti non solo e non tanto per il potere distruttivo che liberavano, quanto perche’ erano visti come una punizione degli dei dovuta al malgoverno del paese (e anche qui su Nia qualche nostro frequentatore ogni tanto sembra condividere questa visione 🙂 ).

In quanto capo degli astronomi, era lui il responsabile di trovare i segni del malgoverno denunciati dai terremoti. E dunque nel 132 invento’ il primo sismografo per misurare i terremoti.

Signore e signori, eccovelo in una superba replica dei tempo moderni (ahime’, non funzionante):

 

Figura 3 – Hou Feng Di Dong Yi (traduzione -da verificare-: strumento per investigare sul  moto del  fluido e sul movimento della terra)

Il dispositivo di Zhang, che lui chiamo’ Hou Feng Di Dong Yi, era fatto di rame. Aveva la forma di un uovo, con 8 teste di drago tutte intorno equidistanziate (le otto case del feng-shui mi viene da chiedermi?), ognuna con una pallina di rame in bocca, e un pendolo al centro. Intorno al fondo del recipiente c’erano 8 rane (o rospi), ognuna posta direttamente sotto la testa di uno dei draghi. Quando si verificava un terremoto,la pallina cadeva dalla bocca del drago nella bocca della rana (o rospo che fosse) producendo un rumore. In effetti e’ riprotato sui testi dell’epoca che il sismografo rilevo’ un terremoto nel 138 e Zhang riporto’ il fatto all’Imperatore, benche nessuno nella capitale Lo-Yang si fosse accorto di nulla o avesse nessuna prova di questo terremoto.

Zheng fu anche in grado di dire che il terremoto si era prodotto ad Ovest della capitale. La sua fama crebbe quando finalmente, alcuni giorni dopo, nella capitale giunse la notizia di un terremoto che si era verificato piu’ di 1000 chilometri a nor-ovest.

Il Didong Yi e’ andato perduto per sempre nel tempo, come lacrime nella pioggia direbbe Rutger Hauer (se si scrive cosi’); comunque una replica e’ stata costruita da uno studioso giapponese nel 1875, in base alle descrizioni del dispositivo trovate nella biografia di Zhang. Il modello presentato nella fotografia precedente e’ stato ridisegnato dal noto ricercatore cinese Wang Zhenduo nel 1951. Comunque, nessuna delle repliche puo’ segnalare un terremoto.

Nel 2005 pero, archeologi, ingegneri meccanici e sismologi dell’Accademia delle Scienze cinesi hanno annunciato di aver creato una nuova replica del Didong Yi, un primo passo “storico2 verso una ricostruzione completa.

 “Stiamo mostrando uno strumento scientifico, non un giocattolo” ha detto Tian Kai, curatore del museo Henan.

Comunque c’e’ disaccordo tra gli studiosi riguardo gli esatti principi scientifici applicati al sismografo e su come effettivamente operasse lo strumento originale.

Alcuni sismologi stranieri hanno espresso una riserva sul fatto che se lo strumento di Zhang Heng lavorava sfruttando il principio di inerzia, allora due e non una sola perla sarebbero dovuto cadere nella bocca delle rane: in sostanza le due perle contrapposte.

Altri sostengono che tutte le repliche sono solo ricostruzioni basate su supposizioni e immaginazione piu’ che su conoscenze effettive su come fosse realmente lo strumento originale. Qualche studioso occidentale arriva persino a dire che il dispositivo di Zhang e’ andato perduto perche’ non e’ mai esistito.

Immagine 4 – Replica del Didong Ji

Personalmente, credo che lo strumento sia esistito.

Le balle, in ambito scientifico, le ritengo un’invenzione piuttosto recente. 🙂

E mi vien da ipotizzare che funzionasse ad acqua, visto che il nostro aveva gia’ costruito un astrolabio ad acqua, ed in quell’epoca in Cina orologi ad acqua erano di uso comune.

Inoltre wikipedia italia contesta il fatto che si possa parlare di sismografo, in quanto non rilevava l’intensita’ del sisma ma solo la direzione. Quest’ultima mi sembra piu’ che altro un questione di lana caprina.

C’e’ poi un’altra domanda: che genere di onde rivelava lo strumento? Onde P o onde S, per dirla in termini moderni?

Beh, se era ad acqua, allora non poteva rilevare le onde P. E dunque, piu’ che per determinare il “buongoverno” questo sismografo serviva per avvertire l’Imperatore di un terremoto in arrivo, e per proteggerlo. E se era ad acqua, allora posso supporre che le perle metalliche nella bocca del drago fossero in uno stato di equilibrio estremamente instabile: appena questo equilibrio veniva turbato, una perla cadeva, e a quel punto dalla bocca del drago che aveva “sputato” la perla usciva piu’ acqua che dalle altre bocche: il sismografo si svuotava velocemente, altre perle non cadevano, e dunque indicava la direzione (o la direzione opposta: come viaggiano queste onde P? ).

Comunque, la cosa piu’ affascinante di tutta questa storia, almeno per me, e’ la vita di Zhang Heng, uno dei piu’ grandi scienziati del suo periodo e dell’intera storia dell’umanita’,  che preferiva ritirarsi in solitudine a studiare la natura che brigare a corte per fare carriera.

Quanti scienziati (o sedicenti tali) dovrebbero imparare da questo antico maestro :-).

Quanti suonatori di piffero e battitori di grancassa delll’AGW, tanto per restare in tema col blog 😛

Pierluigi

Fonti:

 http://www.gap-system.org/~history/Biographies/Zhang_Heng.html

http://it.wikipedia.org/wiki/Dinastia_Han

http://it.wikipedia.org/wiki/Sfera_armillare

http://kaleidoscope.cultural-china.com/en/137Kaleidoscope6712.html

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9 pensieri su “L’uomo che invento’ il sismografo

  1. Articolo interessante e meritevole soprattutto perchè apre una finestra sulla scienza in un’area geografica, l’Estremo Oriente, ancora davvero poco nota a noi occidentali, a maggior ragione se si tratta della sua storia plurimillenaria.

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  2. nitopi :Ma che bello!Unica cosa … pallina di alluminio?????CiaoLuca

    No, non alluminio. La parola originale dovrebbe essere “metallo”, una pallina metallica. Non so come sia venuto fuori alluminio, un lapsus direi 🙁
    Sorry…

      (Quote)  (Reply)

  3. per come è fatto il disegno, dovrebbe essere sensibile alle onde “di compressione” non a quelle “sussultorie” (non sono pretico della terminologia geologica ma le onde nei mezzi possono essere “di compressione”,con il movimento nel senso di propagazione o “ondulatorie”, con il movimento perpendicolare al senso di propagazione dell’onda…

    Il fondo scorlla , la massa appesa tende a rimanere ferma e la pallina si svincola, andando a finire dentro una rana… e liberando anche la pallina che chiude la bocca la drago…

    Csalibrando bene le tolleranze funziona… un sistema in equilibrio instabile…

    Ciao
    Luca

      (Quote)  (Reply)

  4. che bell’articolo!
    Condivido con Pierluigi l’osservazione sul fatto che abbandonare carriera per dedicarsi allo studio della natura sia una scelta corraggiosa e saggia… e infatti il risultato parla da solo; un bellissimo connubio di filosofia e scienza, di arte e ingegneria.

    Ritengo prezioso l’articolo anche per ricordare quanto poco siano considerate dal mondo scientifico in generale le tradizioni scientifiche di origine non ellenistica, come quelle giapponesi, cinesi, indiane, arabe…
    scienza e filosofia dovrebbero sempre procedere a braccetto perchè è la filosofia a fornire le griglie concettuali allo scienziato… e sono le griglie concettuali a dirigere l’attenzione sui fenomeni e a determinare come i risultati possano essere interpretati.

    La tendenza attuale invece è di mostrare le due facce come contrapposte… ma non sono contrapposte, semmai complementari!

    Grazie, Sleepy

      (Quote)  (Reply)

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