Zhang Heng

Hij ontwierp ‘s werelds eerste seismograaf: Di Dong Yi, aardbewegingsinstrument

Zhang Heng 78-139 n.C.

Vaak krijgt de westerse wetenschap de eer van ontdekkingen en uitvindingen die al eeuwen eerder waren gedaan door andere culturen. Dit kan komen door een gebrek aan betrouwbare vermeldingen, door moeite om feiten van verzinsels te onderscheiden, moeite om een uitvinding aan een bepaalde persoon of groep toe te schrijven of, meestal, gewoon door onwetendheid. Dit alles gaat niet op voor Zhang Heng, wiens leven en werk goed zijn vastgelegd. Zijn belangrijkste uitvinding deed hij zo’n 1700 jaar voor hetzelfde in het Westen werd gedaan.

Studie van de aarde

Zhang, een Chinese geleerde uit de oostelijke Han-dynastie, was bedreven in onder andere astronomie, wiskunde en literatuur. Zijn grootste prestatie echter bereikte hij op het gebied van de geografie, toen hij werkzaam was als keizerlijk historicus! China had regelmatig te lijden onder aardbevingen en Zhang moest vastleggen wanneer en waar een aardbeving optrad. Zhang verwierp de algemene gedachte dat een aardbeving de straf van een vertoornde god was, maar meende dat het land beter voorbereid zou kunnen zijn op een aardbeving wanneer hij de gegevens over een beving op een wetenschappelijke manier zou vastleggen. Hiertoe ontwierp hij ‘s werelds eerste seismograaf, die hij Di Dong Yi noemde, `aardbewegingsinstrument’.

Het aardbewegingsinstrument

De seismograaf was groot, met een diameter van bijna 2 m, en gemaakt van brons. Acht dunne koperen staven waren aan het ene uiteinde aan een centrale schacht bevestigd en aan eenzelfde aantal drakenkoppen aan het andere einde. Deze koppen waren gericht in de acht belangrijkste windrichtingen (noord, noordoost, oost, zuidoost enzovoort), en elke kop had een koperen bal in bek. Onder elke draak stond een koperen kikker met opengesperde bek. Wanneer er een trilling optrad, viel de koperen bal uit de bek van de draak die zich het dichtst bij de windrichting bevond waar de beving vandaan kwam, en in de bek van de kikker, die daarop een bel deed rinkelen om de keizerlijke familie te waarschuwen. In 138 n.C. viel een koperen bal in de westelijke richting. Zhang berichtte dit aan de keizer, maar dagen lang gebeurde er niets bijzonders en waren er geen berichten over schokken. Sceptici twijfelden aan de waarde van het apparaat van Zhang. Toen kwamen er boodschappers te paard die melding maakten van een zware aardbeving 500 km naar het westen. Zhang had gelijk gehad.

De sterren waarnemen

Als man met de reputatie dat hij zich zeer intens kon concentreren maakte Zhang ook voortreffelijk gebruik van deze eigenschap op het gebied van de astronomie. Op grond van zijn waarnemingen leidde hij correct af dat de zon ervoor zorgde dat de maan licht gaf en dat een maansverduistering werd veroorzaakt doordat de schaduw van de aarde over het maanoppervlak heen trok. Hij bracht de nachtelijke hemel nauwgezet in kaart, met 2500 ‘helder schijnende’ sterren in 124 sterrenstelsels; 320 sterren kregen een naam. Hij schatte dat er in totaal, inclusief de ‘zeer kleine’, 11.520 sterren waren. Verder schreef Zhang een aantal astronomieboeken, met als beroemdste Lin Xian. In Hun-i-chu zette hij zijn opvatting over het heelal uiteen en de positie van de aarde daarin. ‘De hemel is als een kippenei; schreef hij, ‘en zo rond als een kogel; de aarde is als de dooier van het ei en ligt alleen in het midden. De hemel is groot en de aarde is klein: Zhang Heng meende dus, net als zijn Griekse voorgangers, dat de aarde bolvormig was en in het midden van het heelal lag. Dit bracht hem ertoe het waarschijnlijk eerste driedimensionale model van de kosmos te vervaardigen: een bronzen hemelbol die draaide op waterkracht. In de loop van het jaar, één volledige omwenteling, toonde hij de veranderende positie van de sterren.

Verdere wapenfeiten

Ook andere verrichtingen van Zhang hebben blijvende invloed gehad. Hij preciseerde de waarde van π van 3, het traditioneel door de chinezen gebruikte getal, tot √10 of 3,162, wat dichter ligt bij het tegenwoordig gebruikte 3,142. Zhang bracht voorts, na berekeningen in 123 n.C., de Chinese kalender in overeenstemming met de jaargetijden. De seismograaf van Zhang wordt beschouwd als een instrument dat zijn tijd ver vooruit was. Tot op de dag van vandaag heeft niemand hem kunnen namaken. Hij construeerde ook de eerste afstandsmeter, de ‘mijlenwagen:’. Hij wordt tevens gezien als een van de vier grote schilders van zijn tijd en schreef meer dan twintig beroemde literaire werken.

78 n.C. Zhang Heng geboren in Nanyang, China. 123 n.C. Brengt de kalender in overeenstemming met de jaargetijden. 132 n.C. Vindt de seismograaf uit om aardbevingen te kunnen meten. 138 n.C. Deze seismograaf bespeurt de locatie van een aardbeving op 500 km afstand.