Познакомьтесь с Shen Kuo, замечательным полимором и государственным деятелем династии Song в Китае (960-1279). С именем вежливости Cunzhong и псевдонимом Mengqi Weng, Shen был известен своими исключительными навыками в математике, оптике и часовом деле. На протяжении своей карьеры государственного служащего Shen занимал различные высокопоставленные должности, включая министра финансов, государственного инспектора, начальника Бюро астрономии, помощника министра императорского гостеприимства и академического канцлера. Как преданный член фракции реформаторов, известной как Группа новой политики, возглавляемая канцлером Wang Anshi, политическая верность Shen способствовала его влиянию при дворе.

Прорыв Shen Kuo в навигации: магнитный компас

«Очерки у пруда мечты» Shen Kuo 1088 года революционизировали навигацию благодаря его открытию магнитного компаса. Он первым описал его использование, предшествуя европейскому описанию Alexander Neckam в 1187 году. Эксперименты Shen с подвешенными магнитными иглами привели к концепции истинного севера, определяемой магнитным склонением в направлении Северного полюса. Это революционное открытие улучшило использование компасов для навигации и могло остаться неизвестным в Европе еще четыреста лет. Свидетельством этого являются даже немецкие солнечные часы 1450 года, на которых видны отметки, похожие на отметки магнитного склонения китайских компасов геомантов.

Вклад Shen Kuo в науку и технологию

Вместе с Wei Pu, Shen стремился нанести на карту орбитальные пути Луны и планет в пятилетнем проекте, но его помешали политические противники. Для поддержки своей работы в области астрономии он улучшил конструкцию армиллярной сферы, гномона, трубки прицела и изобрел новый тип приливных водяных часов. В геологии Shen представил гипотезу формирования суши на основе находок морских ископаемых во внутренних районах, знаний об эрозии почвы и отложении ила. Он также предложил теорию постепенного изменения климата, наблюдая окаменелые бамбуки, сохранившиеся под землей в сухих северных местообитаниях. Shen был одним из первых, кто упомянул использование сухих доков для ремонта лодок, и писал об эффективности канальных шлюзов. Хотя он не был первым, кто документировал камеру-обскуру, он отметил связь между фокусной точкой вогнутого зеркала и отверстием. Он обширно писал об изобретении подвижного шрифта Bi Sheng, сохраняя наследие этого изобретения и понимание ранних подвижных шрифтов для будущих поколений. Во время пограничной инспекции Shen создал рельефную карту, следуя древней китайской традиции. Как любитель археологии, его описание древнего механизма арбалета оказалось жезлом Иакова, инструментом геодезии, неизвестным в Европе до тех пор, пока Levi ben Gerson не описал его в 1321 году.

Shen Kuo был многогранным человеком, который писал на различные темы помимо «Очерков у пруда мечты». К сожалению, большая часть его написаний в других работах больше недоступна. Некоторые его стихи все еще можно найти в позже собранных трудах. Помимо своего внимания к науке и технологии, Shen также исследовал гадание и паранормальные явления, включая рассказы о таинственных летающих объектах. Он также предложил идеи по древним даосским и конфуцианским текстам.

Жизнь

Рождение и молодость

Shen Kuo родился в Hangzhou, Китай в 1031 году. Его отец, Shen Zhou, был дворянином низшего класса, занимавшим провинциальные посты, а его мать была из семьи того же ранга в Suzhou. Shen получил свое раннее образование от своей матери, которая была хорошо образована и учила его и его брата военным доктринам. Не имея выдающегося семейного происхождения, как многие его сверстники, Shen полагался на свой ум и решимость, чтобы преуспеть в своих исследованиях, в конечном итоге сдав имперские экзамены и став государственным бюрократом.

Семья Shen переехала вокруг провинции Sichuan и, наконец, в порт Xiamen, где его отец занимал второстепенные провинциальные посты. Shen наблюдал за топографией местности и проблемами управления во время путешествий с семьей. Его раннее заболевание пробудило интерес к медицине и фармацевтике.

Отец Shen умер в 1051/52, и Shen соблюдал трехлетний период скорби перед тем, как занять второстепенные государственные должности. Он был умелым в планировании, организации и проектировании, например, когда он руководил осушением болотистой земли в сельскохозяйственные угодья. Shen отметил, что успех проекта зависел от эффективного использования шлюзовых ворот.

Официальная карьера

Shen Kuo был известным ученым-чиновником в центральном правительстве Китая в 11 веке. Он был лучшим оценивающимся на имперских экзаменах, тесте, необходимом для входа в правительство, и привлек внимание Zhang Chu, губернатора Yangzhou. Shen был назначен на несколько важных должностей, включая посла в династии Western Xia и Liao, военного командира, начальника гидротехнических работ и ведущего канцлера Академии Hanlin. Он был назначен начальником Бюро астрономии в 1072 году и нес ответственность за проекты по улучшению календарной науки, наряду со своим коллегой Wei Pu. Как финансовый комиссар, Shen высоко ценился за свои навыки в экономике и финансах.

Shen был также наставником Li Zhiyi, который был женат на Hu Wenrou, известной женщине-математике. Когда Shen нуждался в уточнении своей математической работы, он иногда просил Li передать вопросы Hu. Shen известно сказал:

«Если бы только она была мужчиной, Wenrou была бы моим другом.»

Shen был отправлен проверить систему закромов империи, расследуя проблемы, такие как незаконный сбор налогов, халатность, неэффективное оказание помощи при стихийных бедствиях и неадекватные проекты водохозяйства. Когда он был назначен региональным инспектором Zhejiang в 1073 году, император попросил его посетить поэта Su Shi, и Shen воспользовался возможностью, чтобы скопировать некоторые стихи Su, которые он позже представил императору, утверждая, что они содержали «оскорбительную и ненавистническую» речь против суда Song. Это привело к Суду поэзии Crow Terrace в 1079 году. За свою верность и способности Shen был награжден титулом государственного виконта-основателя и стал спутником наследника престола.

Shen был политическим фаворитом канцлера Wang Anshi, лидера реформаторов или Группы новой политики. У Shen была история с Wang, поскольку он составил погребальный эпитафий для отца Shen. Shen произвел впечатление на Wang своими навыками и способностями, и был отправлен контролировать дноуглубление канала Bian в 1072 году. Он продемонстрировал свою ценность в качестве посланника, когда отправился в династию Khitan Liao в 1075 году и успешно опроверг блефы императора, восстановив справедливую линию границы. В своих «Очерках у пруда мечты» Shen показал знание игроков, участвовавших в предвестии Sino-Vietnamese War 1075–1077. Он был доверенным членом внутреннего круга политических сторонников Wang Anshi.

Новая политика Wang Anshi включала государственное финансирование, реформу земельного налога и имперские экзамены, но также имела военный фокус. Политика была направлена на подготовку ополчения, установление государственных монополий на производство селитры и серы, а также принятие агрессивной военной политики.

Импичмент и последующая жизнь

Новый канцлер Cai Que возложил на Shen Kuo ответственность за катастрофу, в результате которой произошла потеря жизни и была заброшена территория, за которую боролся Shen. В результате Cai вывел Shen из своего кресла и поместил его под испытание в фиксированном месте жительства в течение 6 лет. Во время своей изоляции Shen посвятил себя ученым исследованиям, создав две географические атласа, которые были вознаграждены снятием приговора и помилованием от суда.

В свободное время Shen Kuo наслаждался культурным времяпрепровождением китайского дворянства и литераторов, как описано в его «Очерках у пруда мечты». Он был известен тем, что наслаждался «девятью гостями», которые включали игру на цимбалах, медитацию, каллиграфию и живопись, чаепитие, алхимию, поэзию, беседу и вино.

Shen Kuo был женат дважды, его второй женой была дочь Zhang Chu из Huainan. Леди Zhang была известна своим оскорбительным поведением по отношению к Shen и даже попыталась выдернуть его бороду. Несмотря на это, Shen впал в глубокую депрессию после смерти леди Zhang и попытался утопиться в реке Yangtze. Он скончался год спустя.

Shen Kuo купил усадьбу с садом в 1070-х годах, назвав его «Dream Brook», где он провел последние годы своей жизни. Именно там он завершил свою книгу «Очерки у пруда мечты» и скончался в 1095 году.

Научные достижения

Shen Kuo был плодовитым писателем, охватывающим разнообразный спектр тем в своих трудах. От создания двух географических атласов до написания работ о математических гармониках в музыке, государственном управлении, астрономических инструментах, оборонительной тактике и укреплениях, живописи, чае, медицине и поэзии, работы Shen демонстрируют его обширные знания и опыт в различных областях.

Математика

Shen Kuo был опытным математиком, преуспевшим в решении практических математических задач. Он овладел сложными формулами геометрии, укладки кругов и задачами хорд и дуг, используя тригонометрию. Он даже взялся за задачу записи очень больших чисел, таких как (104)43. Его «техника малых приращений» установила основу в китайской математике для решения задач равноразличных рядов в задачах укладки. По словам Sal Restivo, Shen использовал суммирование высших рядов для определения максимального количества бочек, которые можно было уложить слоями в пространстве, имеющем форму усеченной прямоугольной пирамиды. Он также разработал «технику пересекающихся кругов» для приближения дуги окружности с учетом диаметра, стрелы и длины хорды. Эта работа стала основой сферической тригонометрии, разработанной в 13 веке Guo Shoujing. Shen также упорядочил метод считающих стержней, представив ярлыки в процедурах алгоритмов, используемых на счетной доске, идея, расширенная Yang Hui. Victor J. Katz считает, что метод Shen «деление на 9, увеличение на 1; деление на 8, увеличение на 2» был предшественником метода рифмовки повторного добавления «9, 1, нижний добавить 1; 9, 2, нижний добавить 2».

Shen обширно писал о своем опыте работы в государственной казне, которая включала математические задачи, связанные с вычислением земельного налога, оценкой требований, валютных вопросов и метрологии. Он рассчитал пространство местности, необходимое для боевых формаций, и максимально возможную продолжительность военной кампании, учитывая ограничения человеческих носителей и их запасы продовольствия. Он также писал о буддийском монахе Yi Xing, который применил ранний механизм спуска к приводимому водой небесному глобусу. Используя математические перестановки, Shen описал расчет Yi Xing возможных позиций на доске игры го, в результате чего получилось 847 288 609 443.

Магнитный компас-игла

Китайцы использовали указывающую на юг колесницу, немагнитный компас, со времен инженера и изобретателя Ma Jun (ок. 200–265). В 1044 году «Собрание наиболее важных военных техник» зафиксировало, что рыбообразные железные листы, намагниченные посредством термоостаточной намагниченности, использовались для поиска направления в заполненной водой чаше, заключенной в коробку. Это использовалось в дополнение к указывающей на юг колеснице.

Династия Han (202 г. до н.э.–220 г. н.э.) использовала компас с магнитным камнем, указывающий на юг, для геомантии, но не для навигации. Только в период времени Shen Kuo магнитные компасы начали использоваться для навигации. Shen Kuo первым записал ссылку на магнитную иглу компаса и концепцию истинного севера. Он написал о стальных иглах, намагничиваемых путем натирания их магнитным камнем и плавающих или установленных на нем. Он заявил, что подвешенный компас был лучшей формой для использования и что игла указывала либо на север, либо на юг, но с небольшим отклонением на восток.

Shen Kuo предпочитал использование компаса с двадцатичетырехточечной розой старым восьмиточечным кардинальным точкам компаса. Это предпочтение могло возникнуть в результате его более точного измерения астрономического меридиана между полярной звездой и истинным севером. Альтернативно, это могло быть подвергнуто влиянию геомантских убеждений и практик. Первое зафиксированное использование компаса для морской навигации было в работе Zhu Yu «Pingzhou Table Talks», опубликованной в 1119 году. Книга Zhu Yu охватывает события с 1086 года, что было во время, когда Shen Kuo писал «Очерки у пруда мечты». Это