Carácter moral de la escuela primaria
Guo Shoujing (1231-1316), gran astrónomo, matemático, experto en conservación del agua y fabricante de instrumentos de la dinastía Yuan de China. El nombre de cortesía es Ruosi, natural de Xingtai, Shunde (ahora Xingtai, provincia de Hebei), nacionalidad Han. Nació en el tercer año del emperador Taizong de la dinastía Yuan y murió en el segundo año de Yanyou del emperador Renzong de la dinastía Yuan.
Guo Shoujing heredó la educación de su abuelo Guo Rong cuando era joven y estudió astronomía, aritmética y conservación del agua. En el decimotercer año de la dinastía Yuan (1276 d. C.), Kublai Khan, el fundador de la dinastía Yuan, capturó Lin'an, la capital de la dinastía Song del Sur. En vísperas de la unificación, ordenó la formulación de un nuevo calendario. , y Zhang Wenqian y otros presidieron el establecimiento de una nueva agencia de administración del calendario, la Oficina Taishi. La Oficina Taishi estaba dirigida por Wang Xun y asistida por Guo Shoujing. En términos académicos, Wang Xun estaba a cargo de los cálculos y Guo estaba a cargo de la fabricación de instrumentos y la observación.
En el año 15 (o 16) de la dinastía Yuan, la Oficina Taishi pasó a llamarse Taishi Yuan, Wang Xun fue nombrado Taishi Ling y Guo Shoujing era un co-conocedor de los asuntos de Taishi Yuan y estableció un observatorio. En ese momento, Yang Gongyi y otros vinieron a participar en el asunto. Después de cuatro años de arduo trabajo, finalmente se compiló un nuevo calendario en el año 17 de la dinastía Yuan, y Kublai Khan lo llamó "Calendario que da el tiempo".
"El Calendario del Tiempo" es un calendario muy sofisticado de la antigua China. Wang Xun, Guo Shoujing y otros han estudiado y analizado más de 40 calendarios desde la dinastía Han, absorbieron los puntos fuertes de cada calendario y abogaron por que el calendario debería basarse en "los principios del calendario Ming" (Wang Xun) y " La base del calendario radica en las pruebas, y el instrumento para las pruebas no debe usarse primero. "Instrumento" (Guo Shoujing), adoptó una actitud científica que combina teoría y práctica y logró muchos logros importantes.
Guo Shoujing, Wang Xun, Xu Heng y otros compilaron conjuntamente el calendario más avanzado y de mayor duración del antiguo país, el "Calendario del Tiempo". Para compilar el calendario, creó y mejoró más de una docena de instrumentos astronómicos, como el instrumento simple, la mesa alta, el instrumento de asta, el fenómeno armilar, el instrumento Yang, el instrumento de movimiento vertical, el símbolo del paisaje y el Instrumento de observación; también estableció 27 instrumentos astronómicos en todo el país. Una estación de observación ha llevado a cabo un "estudio de los cuatro mares" a gran escala, y el error promedio de la altitud medida del Polo Norte es de sólo 0,35; la distancia de veintiocho estrellas recién medida es inferior a 5 '; se ha medido el nuevo valor del ángulo amarillo-rojo y el error es solo Más de 1 '; la duración del año devuelto es 365,2425 días; completamente consistente con el valor actual del calendario gregoriano.
Las obras del calendario astronómico compiladas por Guo Shoujing incluyen "Tuibu", "Licheng", "Borrador de calendario", "Rituales y métodos", "Anotaciones de los tres calendarios superior, medio e inferior" y " El Origen del Calendario" Catorce tipos más, ***105 volúmenes.
Para conmemorar los logros de Guo Shoujing, la gente nombró a un cráter en la parte posterior de la luna "Cráter Guo Shoujing" y al asteroide 2012 como "Asteroide Guo Shoujing".
Los nuevos instrumentos diseñados y supervisados por Guo Shoujing para el cultivo del calendario incluyen: Jianyi, Gaobiao, instrumento Houji, instrumento armilar, instrumento Linglong, Yangyi, instrumento Liyun, instrumento Zhengli, instrumento de paisaje. Hay 12 tipos de relojes, eclipses y esferas de reloj (los registros históricos dicen que hay 13 tipos, y algunos investigadores creen que el último puede ser una esfera de reloj y un reloj).
En Dadu (actual Pekín), Guo Shoujing determinó el tiempo del solsticio de invierno del año 14 al 17 de la dinastía Yuan a través de unas 200 mediciones de relojes de sol en tres años y medio. También calculó basándose en datos históricos fiables y concluyó que la duración de un año tropical es de 365,2425 días. Este valor es el mismo que el valor del calendario gregoriano comúnmente utilizado en el mundo actual.
Desde que Liu Xin de la dinastía Han Occidental escribió el "Calendario Santong", el antiguo calendario chino se ha calculado utilizando el método acumulado de años y días de la dinastía Yuan. En las dinastías Tang y Song, Cao Shi y otros intentaron realizar cambios. El "Calendario de tiempo" abolió por completo los años acumulados de la dinastía Yuan y utilizó el solsticio de invierno del decimoséptimo año de la dinastía Yuan como punto de partida para el cálculo, de modo que el decimoctavo año de la dinastía Yuan se consideró el "Yuan". , es decir, el año inicial. Los datos utilizados siempre se redondearán a 100 para un solo dígito o menos, es decir, se utilizará el sistema decimal que utiliza el sistema decimal y se cancelará el método japonés de expresiones fraccionarias.
En sus últimos años, Guo Shoujing se dedicó a la ingeniería fluvial y la conservación del agua y se desempeñó como supervisor de agua de la capital. Del año 28 al 30 de la dinastía Yuan, propuso y completó el proyecto del canal de Dadu a Tongzhou (es decir, el canal Baifu y el río Tonghui). En el año 31 de la dinastía Yuan, Guo Shoujing fue ascendido a soltero del Salón Zhaowen y también conocía los asuntos de la Academia Taishi. Durante su tiempo a cargo del proyecto de ingeniería fluvial, fabricó algunos relojes sofisticados.
[Editar este párrafo] Joven diligente
Guo Shoujing, un gran científico de la dinastía Yuan de mi país, nació en 1231 (el tercer año del emperador Taizong de la dinastía Yuan y el octavo año de Zhengda de Jin Aizong). Su ciudad natal es ahora el condado de Xingtai, provincia de Hebei.
Xingtai originalmente perteneció a la dinastía Song, pero fue arrebatado por la dinastía Jin en 1128 (el segundo año del reinado de Jianyan del emperador Gaozong de la dinastía Song). En 1220 (el cuarto año del reinado de Xingding). del emperador Xuanzong de la dinastía Jin), fue ocupada por los nobles mongoles que más tarde fundaron la dinastía Yuan. Entonces Guo Shoujing nació durante el reinado de la dinastía Yuan. Más tarde, la dinastía Yuan destruyó a la dinastía Jin en 1234 y a la dinastía Song en 1279, y Guo Shoujing se convirtió gradualmente en un científico destacado.
Anteriormente, los mongoles del norte de la dinastía Jin todavía vivían una vida nómada y se encontraban en la etapa de la sociedad esclavista. En ese momento, acosaron las áreas del norte de la dinastía Jin y la guerra que llevaron a cabo fue extremadamente depredadora y destructiva. Las tierras de cultivo locales y la conservación del agua han resultado gravemente dañadas, la población se ha reducido considerablemente y la producción ha disminuido drásticamente. Esta situación fue muy desfavorable para el establecimiento del gobierno de la dinastía Yuan. El grupo gobernante mongol encabezado por el emperador Shizu de la dinastía Yuan era consciente de esto, por lo que, con el apoyo de representantes de las fuerzas feudales en el norte de China, gradualmente llevaron a cabo algunas reformas, cambiaron algunos métodos bárbaros de asesinato y saqueo e implementaron algunas medidas. incentivar el aumento de la producción agrícola y de morera. Por lo tanto, durante la era del emperador Shizu de la dinastía Yuan, la producción agrícola en el norte de China se recuperó gradualmente. La producción agrícola debe adaptarse al clima, y el drenaje y el riego de las tierras agrícolas requieren construcciones para la conservación del agua, por lo que el estudio de los calendarios astronómicos y los proyectos de conservación del agua se han convertido en un requisito urgente. Al mismo tiempo, el país se unificó y el alcance de la comunicación chino-extranjera se amplió más que antes, proporcionando nuevos factores para el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Por lo tanto, la astronomía y la hidráulica de la dinastía Yuan se desarrollaron aún más sobre la base de las dinastías Jin y Song. Fue durante este período que Guo Shoujing hizo muchas contribuciones a estas dos ciencias.
El nombre del padre de Guo Shoujing no se puede encontrar en los registros históricos existentes. Su abuelo todavía dejó un nombre, Guo Rong. Guo Rong fue un erudito muy conocido durante las dinastías Jin y Yuan. Domina los Cinco Clásicos, está familiarizado con la astronomía y la aritmética y es bueno en la tecnología de conservación del agua. Guo Shoujing creció bajo la educación de su abuelo.
Si bien el abuelo le enseñó a leer a Guo Shoujing, también lo llevó a observar fenómenos naturales y experimentar la vida real. A Guo Shoujing le gustaba hacer varios utensilios él mismo desde que era niño. Algunas personas dicen que "nació con un temperamento peculiar y no le interesa jugar desde niño". De hecho, desde que se dedicó a hacer utensilios, no quiso jugar más.
Guo Shoujing demostró su talento científico cuando tenía quince o dieciséis años. En ese momento recibió una "Imagen de loto". Estudió los dibujos detenidamente y descubrió cómo hacerlos.
La fuga de loto es un cronómetro que fue mejorado y creado por Yan Su, un científico de la dinastía Song del Norte, basándose en la antigua clepsidra. Este dispositivo se compone de varias partes. Hay varias teteras con fugas encima. La altura de la superficie del agua de estas teteras siempre se ajusta al mismo nivel. Si la altura de la superficie del agua permanece constante, la velocidad de fuga del agua seguirá siendo uniforme. Si el caudal de agua permanece uniforme, la cantidad de agua que se escapa dentro de un cierto período de tiempo no cambiará y no aumentará ni disminuirá repentinamente. De esta forma se puede indicar el tiempo a partir de la cantidad de agua que se escapa. La pintura de loto dejada por Yan Su muestra un juego completo de utensilios como este.
El principio detrás de la preparación de este conjunto de equipos no es muy sencillo. La estructura de los dibujos dibujados por Yan Su tampoco es muy sencilla. No es una tarea fácil para los eruditos adultos comunes dominar el método de fabricación y el principio del drenaje de loto basándose en una sola imagen. Guo Shoujing, que es solo un adolescente, lo descubrió claramente, lo que es suficiente para demostrar que Guo Shoujing es de hecho un joven que puede estudiar mucho.
En los suburbios del norte del condado de Xingtai, hay un puente de piedra. Durante la Guerra Jin-Yuan, el puente resultó dañado y quedó atrapado en el barro. Con el paso del tiempo, nadie podía decir dónde estaba. Guo Shoujing inspeccionó el terreno aguas arriba y aguas abajo del río y obtuvo una estimación de los cimientos del antiguo puente. De acuerdo con sus instrucciones, los cimientos del puente enterrados durante mucho tiempo fueron excavados de una sola vez. Este incidente sorprendió a mucha gente. Después de que el puente de piedra fue restaurado, Yuan Haowen, un escritor famoso en ese momento, escribió una inscripción específicamente para él. En ese momento, el joven Guo Shoujing ya era capaz de realizar observaciones bastante detalladas de los fenómenos geográficos. Ese año tenía apenas 20 años.
Para ampliar los horizontes de su nieto y mejorar su educación, Guo Rong envió a Guo Shoujing a estudiar con su viejo amigo Liu Bingzhong de la misma ciudad natal. Liu Bingzhong dominaba los clásicos y la astronomía. En ese momento, estaba de luto por su padre y estudiaba en Zhangyou. Guo Shoujing aprendió mucho de él. Más importante aún, Guo Shoujing conoció allí a un buen amigo, Wang Xun. Wang Xun era cuatro o cinco años menor que Guo Shoujing y más tarde se convirtió en un destacado matemático y astrónomo. Más tarde, esta pareja de buenos amigos colaboró estrechamente en trabajos astronómicos y de calendario e hicieron contribuciones destacadas.
[Editar este párrafo] Demuestre sus habilidades en la construcción para la conservación del agua
Guo Shoujing estudió con Liu Bingzhong durante un breve tiempo. En 1251, Liu Bingzhong fue convocado a la capital por Kublai Khan, el fundador de la dinastía Yuan. No hay registros claros del paradero de Guo Shoujing después de que Liu Bingzhong abandonara Xingtai. Solo sé que Liu Bingzhong le presentó más tarde a su antiguo compañero de clase Zhang Wenqian.
En 1260, Zhang Wenqian fue a Daming Road (en el condado de Daming, provincia de Hebei) y otros lugares para servir como jefe del departamento de Xuanfu, y Guo Shoujing también fue con él. Allí, fundió las flores de loto con las que había experimentado en su niñez en un conjunto de vasijas de bronce regulares para uso local. Más tarde, el observatorio del gobierno de la dinastía Yuan también adoptó este instrumento.
Guo Shoujing siguió a Zhang Wenqian para inspeccionar el terreno, planificar planes de conservación del agua y ayudar con algunos trabajos prácticos. En los últimos años, el conocimiento científico y la experiencia técnica de Guo Shoujing se han enriquecido. Zhang Wenqian vio que Guo Shoujing había madurado gradualmente, por lo que en 1262 lo recomendó a Kublai Khan, el fundador de la dinastía Yuan, diciendo que estaba familiarizado con la conservación del agua y que era extremadamente inteligente. El emperador Shizu de la dinastía Yuan convocó a Guo Shoujing en la recién construida capital Shangdu (cerca de la actual Duolun, Mongolia Interior).
Cuando Guo Shoujing conoció a Yuan Shizu, le propuso cara a cara seis sugerencias para la conservación del agua. La primera sugerencia fue reparar el canal desde Zhongdu (hoy Beijing) hasta Tongzhou (hoy Tongxian); la segunda y tercera fueron sugerencias sobre el agua urbana local y los canales de riego en su ciudad natal; la cuarta fue sobre opiniones sobre sugerencias de conservación del agua en Cizhou; (ahora condado de Ci, Hebei) y los artículos 5 y 6 de Handan son sugerencias sobre la utilización racional del agua del río Qinhe en las Llanuras Centrales (ahora provincia de Henan) y la construcción de canales en la orilla norte del río Amarillo; Estos seis elementos son todos planes prácticos presentados después de una investigación cuidadosa. Explican claramente la ruta, el área de beneficios y otros elementos. El emperador Shizu de la dinastía Yuan creyó que la sugerencia de Guo Shoujing era muy razonable. Inmediatamente lo nombró Canal del Río Tiju para estar a cargo de la renovación y gestión de los canales fluviales en varios lugares. Al año siguiente, fue ascendido a diputado. enviado del canal fluvial de Silver Fu.
En 1264 (el primer año del reinado del emperador Shizu de la dinastía Yuan), Zhang Wenqian fue enviado a Xixia (hoy Gansu, Ningxia y Mongolia Interior occidental) para su inspección. Se han construido muchos canales a ambos lados del río Amarillo. Los canales Hanyan y Tanglai en Ningxia (actual área de Yinchuan) son canales antiguos de cientos de kilómetros de largo. Están divididos en canales verticales y horizontales e riegan una gran superficie de campos. noroeste. Cuando Genghis Khan conquistó Xixia, no supo cómo proteger la producción agrícola allá donde llegaban sus tropas, las esclusas y presas eran destruidas y los canales llenos. Por supuesto, Zhang Wenqian sabía de esta situación. Inspeccionó Xixia. Por un lado, quería rectificar la administración local y, por otro, también quería reactivar la conservación del agua y restaurar la producción agrícola. Así que se llevó consigo a Guo Shoujing, que era bueno en la conservación del agua.
Cuando Guo Shoujing llegó allí, inmediatamente comenzó a rectificarlo. En algunos lugares, se dragaron canales antiguos, en otros se abrieron nuevos canales y se reconstruyeron muchas esclusas y presas. La población local necesita agua desesperadamente desde hace mucho tiempo, por lo que, naturalmente, hacen todo lo posible para apoyar un evento tan importante y de vital interés. Gracias a los esfuerzos prácticos de todos, estos proyectos se completaron en unos pocos meses. El día en que se abrió la puerta, la gente miró el agua del canal y se sintieron muy felices en sus corazones.
Después de construir el canal, Guo Shoujing abandonó Xixia. Antes de regresar a Beijing, viajó río arriba para explorar el nacimiento del río Amarillo. Aunque hay algunos registros de expediciones al nacimiento del río en libros de historia en el pasado, estos fueron escritos por generales y enviados que pasaron por esta zona e investigaron la zona. No fueron el resultado de investigaciones científicas. Algunos registros se obtienen sólo de oídas y son inevitablemente inexactos. Con fines de investigación científica, Guo Shoujing fue la primera persona en realizar un viaje especial para explorar la verdadera fuente del río Amarillo. Es una lástima que los resultados de la exploración de la fuente del río por parte de Guo Shoujing no se registren ni se transmitan. Más tarde, en 1280, otro explorador hizo un viaje especial para investigar el nacimiento del río por orden del emperador Shizu de la dinastía Yuan. El proceso de esta exploración quedó registrado en una monografía "Heyuan Ji", que contenía muchos resultados valiosos. No hay duda de que la investigación de Guo Shoujing como pionero tuvo un impacto considerable en Dushi.
En 1265, Guo Shoujing regresó a Xanadú. En el mismo año, fue nombrado Supervisor de Du Shui, asistiendo al Supervisor de Du Shui en la gestión de proyectos de reparación de ríos, terraplenes, puentes, presas, etc. En 1271, fue ascendido a supervisor de aguas de la capital. En 1276, el Supervisor de Agua de la Capital se fusionó con el Ministerio de Obras y fue nombrado médico del Ministerio de Obras.
Ingenioso instrumento astronómico
En los primeros años de la dinastía Yuan, se siguió la "Reconstrucción del Calendario Daming" de la Dinastía Jin. Este calendario fue revisado y promulgado en 1180 (el año 20 del reinado de Jin Shizong). En las últimas décadas, la acumulación de errores se ha vuelto cada vez más evidente y ha habido varios casos en los que las predicciones no coincidían con los fenómenos reales. Se necesita urgentemente otra revisión.
En 1276 (el año 20 de la dinastía Yuan), el ejército Yuan capturó Lin'an (ahora Hangzhou, Zhejiang), la capital de la dinastía Song del Sur, y la unificación del país era algo inevitable. conclusión. En este año, el emperador Shizu de la dinastía Yuan trasladó la capital a Dadu, adoptó la sugerencia del difunto ministro Liu Bingzhong y decidió revisar el antiguo calendario y promulgar el propio calendario de la dinastía Yuan.
Por lo tanto, el gobierno de Yuan ordenó que se organizara una oficina de calendario en la nueva capital y movilizó a astrónomos de todo el país para compilar un nuevo calendario.
Este trabajo estuvo nominalmente encabezado por Zhang Wenqian, pero la persona realmente responsable de los asuntos del calendario y el trabajo de compilación específico fue Wang Xun, que dominaba la astronomía y las matemáticas.
En ese momento, Wang Xun pensó en su antiguo compañero de clase Guo Shoujing. Aunque el puesto oficial de Guo Shoujing siempre ha sido en el departamento de conservación del agua, Wang Xun lo conoce desde hace mucho tiempo porque es bueno fabricando herramientas y domina la astronomía. Por lo tanto, Wang Xun recomendó a Guo Shoujing que participara en la formación académica y se le ordenó fabricar instrumentos y realizar observaciones reales. Desde entonces, se ha abierto un nuevo capítulo en la historia de las actividades científicas de Guo Shoujing. Ha demostrado un alto grado de talento en el campo de la astronomía.
Guo Shoujing revisó por primera vez los instrumentos y equipos del observatorio en Dadu. Estos instrumentos son reliquias de la dinastía Jin. Entre ellos, la esfera armilar era algo de la dinastía Song del Norte. Después de que los soldados Jin capturaron Bianjing (ahora Kaifeng, Henan), la capital de la dinastía Song del Norte, fueron trasladados desde allí a Yanjing. Al principio, aproximadamente en un día se trajeron tres esferas armilares. Debido a que la latitud de Bianjing es aproximadamente 4 grados diferente de la de Yanjing, no se puede utilizar directamente. El oficial astronómico de la dinastía Jin modificó una vez uno de ellos. Este instrumento modificado también fue destruido a principios de la dinastía Yuan. Guo Shoujing modificó el restante y lo usó temporalmente. Además, los estándares utilizados por el observatorio también se han sesgado con el tiempo. Guo Shoujing inmediatamente comenzó a repararlo y lo movió a la posición correcta.
Después de todo, estos instrumentos son demasiado antiguos, aunque han sido modificados, todavía parecen inadecuados para las necesidades cada vez más sofisticadas de las observaciones astronómicas. Guo Shoujing tuvo que crear un conjunto de instrumentos más sofisticado para sentar una base técnica sólida para el trabajo de cambio de calendario.
Existen principalmente dos tipos de observaciones astronómicas necesarias en la formulación de calendarios en la antigüedad. Uno es para determinar los veinticuatro términos solares, especialmente las horas exactas del solsticio de invierno y del solsticio de verano, el instrumento utilizado es un metro estándar; Uno es determinar la posición de los cuerpos celestes en la esfera celeste, y la principal herramienta utilizada es la esfera armilar.
El "Biao" en Guibiao es un poste o pilar de piedra que se alza verticalmente sobre el suelo; el "Gui" es una losa de piedra que se extiende horizontalmente desde el talón y el pie de la guardia hacia el norte. Cada vez que el sol gira hacia el sur, su sombra cae sobre la superficie. Midiendo la longitud de la sombra de la superficie, se pueden calcular las épocas del solsticio de invierno, el solsticio de verano y otros términos solares. Cuando la sombra de la superficie es más larga, ha llegado el solsticio de invierno; cuando la sombra de la superficie es más corta, ha llegado el solsticio de verano. Es el instrumento astronómico más antiguo y familiar creado en nuestro país.
Este instrumento parece extremadamente simple, pero encuentra varias dificultades importantes al usarlo.
En primer lugar, los bordes de la superficie y la sombra no son claros. La sombra se vuelve más clara a medida que se acerca al borde. Es difícil trazar una línea clara donde termina la sombra. Si el límite de la sombra no está claro, la longitud de la sombra se medirá de forma imprecisa.
El segundo problema al utilizar relojes estándar es que la técnica para medir la longitud de la sombra no es lo suficientemente precisa. Las reglas utilizadas para medir la longitud en la antigüedad generalmente solo miden longitudes en centavos, y se pueden estimar hasta centímetros, es decir, una décima parte de un centavo. Según el método tradicional utilizado desde hace miles de años, se mide la longitud de la sombra de la superficie en el solsticio de invierno. Si la medición se equivoca en un punto, basta con hacer que el cálculo proporcional del tiempo del solsticio de invierno sea diferente. por una o media hora. Este es un gran error.
Guo Shoujing Además, el viejo Kyuubiao sólo puede observar la sombra del sol. La luz de las estrellas y la luna es débil, por lo que el antiguo reloj estándar no puede observar las sombras de las estrellas y la luna.
Los científicos desde las dinastías Tang y Song han hecho muchos esfuerzos para resolver estos difíciles problemas, pero nunca han podido resolverlos bien. Ahora, estas dificultades todavía aparecen frente a Guo Shoujing. ¿Qué hacer? Guo Shoujing primero analizó las razones del error y luego encontró formas de superar las dificultades de cada razón.
En primer lugar, intentó aumentar la altura de la varilla del reloj a 5 veces, por lo que la sombra de la superficie durante la observación también se alargó a 5 veces. Con la sombra alargada se puede reducir considerablemente el error al calcular proporcionalmente el tiempo de cada término solar.
En segundo lugar, creó un instrumento llamado "Scenery Fu", que permitía que la luz del sol que brillaba sobre el reloj pasara a través de un pequeño agujero y luego incidiera en la superficie del reloj. El borde de la sombra sería muy claro. y podría medirse.
En segundo lugar, también creó un instrumento llamado "peeping instrument", que permitía observar bajo la luz de las estrellas y la luna.
Además, también mejoró la tecnología de medición de longitud, de modo que solo se pudiera medir directamente hasta el lugar "cent", que solo se podría estimar hasta el lugar "cent". el punto donde se puede estimar en "mili".
Guo Shoujing realizó esta serie de mejoras en Guibiao y resolvió una serie de problemas difíciles. Naturalmente, su trabajo de observación será mejor que el de sus predecesores.
El trabajo de Guo Shoujing para mejorar el estándar probablemente se completó en el verano de 1277. Este invierno he empezado a usarlo para medir la sombra del sol. Debido a la urgente necesidad de observación, la columna alta original estaba hecha de madera y luego de metal. Es una pena que este reloj haya sido destruido hace mucho tiempo y no podamos verlo ahora. Afortunadamente, todavía hay un observatorio de mampostería en el condado de Dengfeng, provincia de Henan, cuya parte principal es el modelo de Guo Shoujing. Este Guibiao es ligeramente diferente de la mayoría de los Guibiao. Se adapta a las condiciones locales y utiliza un lado de la plataforma alta como reloj. Debajo de la plataforma, se utilizan 36 piedras enormes para pavimentar un Guibao con una longitud de más de 10 pies. La población local le dio a este estandarte un nombre muy heroico, llamado "Mediendo el gobernante del cielo".
La mejora de Guibiao fue solo el primer paso para que Guo Shoujing comenzara su trabajo astronómico. ¡Tendrá más inventos en el futuro! Ahora hablemos de sus mejoras en la esfera armilar.
La esfera armilar fue inventada por astrónomos chinos a más tardar en el siglo II a.C. y se ha desarrollado en todas las dinastías desde las dinastías Tang y Song. Su estructura imita por completo la esfera celeste en constante rotación que se reflejaba en la mente de la gente de aquella época. Dentro de esta esfera hay muchos anillos, uno dentro de otro. Algunos de estos anillos pueden girar y otros no. Intercalado entre estos anillos superpuestos hay un tubo largo y delgado llamado espéculo. Apunte este tubo delgado a un determinado planeta y la posición del planeta en el cielo se podrá inferir a partir de esos anillos. Debido a que este instrumento parece una bola redonda, se le llama esfera armilar. Es una creación muy destacada entre los antiguos instrumentos astronómicos chinos. En Europa, no fue hasta alrededor del siglo XVI que hubo instrumentos tan sofisticados como la esfera armilar de la dinastía Song del Norte de mi país.
Sin embargo, esta estructura de esfera armilar también presenta importantes deficiencias. El espacio de una bola es muy limitado. En ella se instalan siete u ocho anillos, grandes y pequeños, un anillo dentro de otro, muy enmascarados, cubriendo muchas áreas del cielo, lo que reduce el alcance de observación del instrumento. Este es el primer gran inconveniente. Además, hay varios anillos con sus propias escalas y el sistema de lectura es muy complicado, lo que dificulta su uso para los observadores. Éste es el segundo gran inconveniente. Guo Shoujing hizo grandes mejoras para abordar estas deficiencias.
La idea principal de Guo Shoujing para mejorar la esfera armilar fue simplificar la estructura. Planeaba omitir algunos de los anillos en estos trajes pesados para no cubrirse entre sí y dificultar la observación. En aquella época se había inventado en matemáticas el cálculo de la trigonometría esférica. Los grados de las posiciones en movimiento de algunas estrellas se podían obtener mediante cálculos matemáticos. No era necesario instalar un anillo en la esfera armilar para la observación directa. De esta manera, es posible que se haga realidad la idea de Guo Shoujing de omitir algunos anillos en la esfera armilar.
Guo Shoujing solo conservó los dos sistemas de anillos más importantes y necesarios en la esfera armilar; separó un grupo de sistemas de anillos y lo cambió por otro instrumento independiente y reemplazó los anillos de otros sistemas completamente cancelados; Esto cambia fundamentalmente la estructura de la esfera armilar. Luego se quitaron todos los anillos que originalmente estaban cubiertos como soportes fijos, y se usaron un par de pilares de arco curvo y otros cuatro pilares para sostener el sistema de anillos principal que quedó en el instrumento. De esta forma, el aro queda en el aire por todos lados, sin nada bloqueado. Esta estructura es más práctica y sencilla que la esfera armilar original, por eso se llama "Jianyi". Esta estructura del Jianyi es básicamente la misma que la estructura del telescopio moderno llamado "telescopio tipo Tiantu". En Europa, los instrumentos astronómicos con esta estructura no comenzaron a difundirse desde Gran Bretaña hasta después del siglo XVIII.
La división de escala del jianyi de Guo Shoujing también es excepcionalmente buena. En el pasado, los instrumentos generalmente sólo podían leer 1/4 de grado, pero el instrumento simple podía leer 1/36 de grado y la precisión mejoró enormemente. Este instrumento aún se conservó hasta principios de la dinastía Qing, pero desafortunadamente fue utilizado más tarde como chatarra de cobre por un misionero francés, Guillén, que sirvió en la prisión Qintian de la dinastía Qing y fue destruido. Ahora sólo queda una imitación realizada durante el período Zhengtong de la dinastía Ming (1436-1449), que se conserva en el Observatorio de la Montaña Púrpura en Nanjing.
Guo Shoujing utilizó este sencillo instrumento para realizar muchas observaciones precisas, dos de las cuales fueron de gran importancia para la compilación del Nuevo Calendario.
Uno es la determinación del ángulo entre la eclíptica y el ecuador. El ecuador se refiere al ecuador de la esfera celeste. La Tierra está suspendida dentro de la esfera celeste. Imagine que el ecuador de la Tierra se extiende hacia los alrededores y corta el borde de la esfera celeste para formar un círculo grande. La eclíptica es el gran círculo que se forma al extender el plano de la órbita terrestre alrededor del sol y cortarse con la esfera celeste.
El ángulo entre la eclíptica y el ecuador en la esfera celeste. Es el ángulo de intersección entre el plano ecuatorial de la Tierra y el plano orbital de la Tierra. Esta es una constante fundamental en astronomía. Este valor ha sido reconocido como 24° desde la dinastía Han, y nadie lo ha dudado durante más de 1.000 años. De hecho, este ángulo de intersección continúa reduciéndose cada año, pero el valor de contracción cada año es muy pequeño, solo medio segundo, y no se nota en un corto período de tiempo. Sin embargo, aunque los cambios son pequeños, mostrarán su impacto después de más de 1.000 años de acumulación. La precisión del ángulo de intersección entre el ecuador y el ecuador está estrechamente relacionada con la precisión de otros resultados de cálculo. Por lo tanto, Guo Shoujing examinó por primera vez estos datos que se han utilizado durante miles de años. Efectivamente, según su medición real, el ángulo entre el ecuador y el ecuador en ese momento era solo de 23 ° 90 ′. Este es un número calculado utilizando el antiguo sistema de ángulos. En la antigüedad, toda la circunferencia se dividía en 1365 grados y 1 grado se dividía en 100 minutos. Usando esta notación para registrar el ángulo es 23°90′. Cambiar al moderno y común sistema de 360°, que es 23°33′23”.3. Según la teoría astronómica moderna, el ángulo de intersección en ese momento debería ser 23°31′58″.0. El ángulo medido por Guo Shoujing en realidad tiene un error de 1′25″.3. Sin embargo, tales observaciones fueron extremadamente valiosas en la época de Guo Shoujing.
Otra observación es la determinación de la distancia entre las veintiocho estrellas. En la antigua mi país, al medir las distancias entre cada una de las veintiocho constelaciones, a menudo se designaba como símbolo una determinada estrella en cada constelación. Esta estrella se denomina "estrella de distancia". Debido a que la estrella lejana se utiliza como marca, la posición de la estrella lejana debe determinarse con mucha precisión. La distancia de una estrella a la siguiente se llama "distancia". Esta distancia determina la posición relativa entre las dos estrellas distantes. La distancia de las veintiocho constelaciones se midió cinco veces en un día desde la dinastía Han hasta la dinastía Song del Norte. Su precisión mejora gradualmente. En la última observación realizada durante el período Chongning del emperador Huizong de la dinastía Song (1102-1106), el error promedio de estos veintiocho valores de distancia fue de 0°.15, que es 9′. En la época de Guo Shoujing, el valor de error promedio de los datos medidos por él era solo 4′.5, que era la mitad menor que el tiempo durante el período Chongning. Este también es un logro poco común.
Al compilar el nuevo calendario, Guo Shoujing proporcionó muchos datos precisos, lo que de hecho fue una razón importante para el éxito del nuevo calendario.
Durante el proceso de cambio del calendario, Guo Shoujing creó casi 20 tipos de instrumentos y herramientas. Presentemos otro instrumento creado por Guo Shoujing para ver sus logros técnicos.
Este instrumento es una superficie semiesférica hueca hecha de cobre, con forma de olla inclinada hacia arriba, y se llama "Yangyi". La boca del hemisferio está grabada con las direcciones de este, oeste, norte y sur. Un pequeño tablero está sostenido en la boca del hemisferio por dos postes, uno vertical y otro horizontal. La posición del agujero es exactamente en el centro del hemisferio. La luz del sol pasa a través del pequeño agujero y proyecta una imagen circular en la superficie esférica, que se refleja en la rejilla grabada, y la posición del sol en la esfera celeste se puede leer inmediatamente. Es muy inteligente que la gente comprenda la posición del sol sin mirar el sol extremadamente poderoso. Lo que es aún mejor es que cuando se produce un eclipse solar, la apariencia del sol en la superficie superior también será deficiente. De esta forma, la dirección del eclipse solar, la cantidad de la parte que falta, la hora de los distintos eclipses, etc. se pueden observar directamente desde el dispositivo de elevación. Aunque los astrónomos islámicos han utilizado el fenómeno de la luz solar que pasa a través de pequeños agujeros para observar los eclipses solares en la antigüedad, solo usaban un tablero con agujeros para observar las deficiencias del sol y ayudar a determinar el momento de varios eclipses. No existe ningún instrumento que pueda hacerlo. lee datos directamente como un altímetro.
Wang Xun, Guo Shoujing y otros colaboraron con el arquitecto nepalí Ani, hermano, para construir un nuevo observatorio en Dadu, en el que se colocaron los instrumentos astronómicos creados por Guo Shoujing. En aquella época era uno de los observatorios mejor equipados del mundo.
Debido a la sugerencia de Guo Shoujing, el emperador Shizu de la dinastía Yuan envió 14 astrónomos a 26 lugares del país en ese momento (en su mayoría no incluidos) para realizar varias observaciones astronómicas importantes. En seis de los lugares se midió la longitud de la sombra de la superficie y la duración del día y la noche en el solsticio de verano. Los resultados de estas observaciones proporcionan datos científicos para la elaboración de un calendario adecuado para todo el país. La escala de esta observación astronómica también es poco común en la historia de la astronomía mundial.
Gracias a los esfuerzos colectivos de Wang Xun, Guo Shoujing y otros, en la primavera de 1280 (el decimoséptimo año del reinado del emperador Shizu de la dinastía Yuan), se anunció la finalización de un nuevo calendario. Según el antiguo dicho de "respetar el tiempo de la gente", se llamó "Calendario Shishi". En el invierno del mismo año, se publicó oficialmente el calendario para el año siguiente calculado sobre la base del "Calendario de tiempo".
Desafortunadamente, Wang Xun murió de una enfermedad poco después de que se promulgara el "Calendario de tiempo". En aquel momento, muchos cálculos y tablas numéricas relacionados con este nuevo calendario eran todavía un montón de borradores y no habían sido resueltos. Varias de las personas principales que participaron en el trabajo de compilación del calendario se jubilaron o murieron, por lo que el trabajo final de compilar el calendario recayó enteramente sobre los hombros de Guo Shoujing. Le llevó más de dos años ordenar los datos, cálculos, etc. y redactar el borrador final. Una parte son los "Clásicos de decir el tiempo" en "Yuan Shi·Li Zhi".
En el "Calendario del tiempo", hay muchos logros innovadores y creativos. En primer lugar, se han abolido muchos métodos de cálculo irrazonables e innecesarios en el pasado, como evitar el uso de fracciones muy complejas para representar la mantisa de datos astronómicos y utilizar decimales en su lugar. En segundo lugar, se crearon varios algoritmos nuevos, como la interpolación de tres diferencias y fórmulas de cálculo basadas en trigonometría esférica. En tercer lugar, resume los resultados de generaciones anteriores y utiliza algunos datos más avanzados. Por ejemplo, se utiliza el año de retorno establecido por Yang Zhongfu en la dinastía Song del Sur, y un año es 365,2425 días, lo que es completamente consistente con la duración promedio. de un año en el actual calendario gregoriano. El "Calendario del Tiempo" fue promulgado en 1281; el actual calendario gregoriano no fue propuesto hasta 1576 por el italiano Lirio. El Calendario de Tiempo es de hecho un calendario muy progresista en el antiguo mi país. Guo Shoujing finalizó este calendario y lo transmitió a las generaciones posteriores, transmitiendo muchos logros científicos avanzados a las generaciones futuras. Este trabajo puede considerarse como una gran contribución de Guo Shoujing.
Poco después de la muerte de Wang Xun, Guo Shoujing fue ascendido a Taishi Ling. En los años siguientes, continuó realizando observaciones astronómicas y sucesivamente compiló libros sobre su valioso conocimiento en la fabricación de instrumentos astronómicos y la observación de fenómenos y resultados astronómicos. Escribió más de cien volúmenes de obras astronómicas. Sin embargo, aunque el emperador feudal Yuan Shizu apoyó el trabajo de cambiar el calendario, no estaba dispuesto a permitir que el conocimiento científico real se extendiera a la gente y encerró todos los trabajos astronómicos de Guo Shoujing en el palacio secreto del palacio. Casi todos esos preciosos legados científicos han sido enterrados. ¡Qué lástima!