2.4.3. Наука

Обращаясь к научно-техническим достижениям китайской культуры необходимо начать с календаря. Уже в IV веке до н.э. китайские астрономы определили длину солнечного года в 365,25 суток, а продолжительность лунного месяца в 29,5 суток, опередив по точности будущий юлианский календарь в Европе. С течением времени календарь совершенствовался, и в 365 году до н.э. в него были введены помимо лунно-солнечных циклов еще и циклы обращения Юпитера по его орбите (примерно 12 земных лет) и Сатурна (примерно 30 лет). В результате был образован 60-летний цикл, отвечающий пяти оборотам Юпитера, что соответствовало пяти философским первостихиям. Совместив этот цикл с существовавшим в Китае 12-летним “животным” циклом, астрономы пришли к существующей и поныне системе “животно-цветовых” обозначений различных лет 60-летнего цикла. Например, годы обезьяны 9-й, 21-й, 33-й, 45-й и 57-й именуются следующим образом: 9-й – черной обезьяны, 21-й – синей обезьяны, 33-й – красной, 45-й – желтой и 57-й – белой. Итогом развития и совершенствования китайского календаря стала Великая календарная система Тай-чу ли, принятая в 104 г. до н.э.

В 1137 году до н.э. был составлен первый документ о лунном затмении, хотя сами затмения наблюдались и раньше. В XI веке до н.э. по данным астрономических наблюдений был измерен с большой точностью наклон эклиптики к экватору (23⁰ 52^’, современное значение равно 23⁰ 43^’), а в 1058 году до н.э. впервые зафиксировано появление кометы Галлея (в Европе ее фиксация была сделана только в 66 году н.э.). Столь же значительно Китай опередил Европу и в первом наблюдении солнечных пятен (301 год н.э., в Европе – только в 807 году). Наконец в V веке до н.э. в Китае был составлен первый звездный каталог на 120 звезд (в Греции аналогичный каталог был составлен в III веке до н.э.), который постепенно расширялся и к IV в. н.э. содержал около 800 звезд.

Большим своеобразием отличалось развитие в Китае техники часового дела и в первую очередь – гномоники. В VII в. до н.э. там был изобретен тугуй – теневой столб, аналогичный месопотамскому гномону, предназначенный для определения времени дня. Позднее в IV в. до н.э. тугуй был существенно усовершенствован – его стержень стали устанавливать не по местной вертикали, а параллельно оси мира (т.е. в напралении Полярной звезды). В результате циферблат тугуя стал равномерным, что упростило считывание времени и повысило его точность. В Европе такое усовершенствование гномона было сделано только в конце Средневековья. В отличие от европейской и прочих цивилизаций в Китае сутки делились не на 24, а на 12 часов.

Что касается водяных часов, то в Китае они также отличались большим своеобразием, совмещая в себе, как правило, несколько функций. Первым примером таких часов стала поворотная небесная сфера с водяными ковшиками, совершавшая один оборот в сутки под действием перетекающей по ковшикам воды. Снаружи сферу опоясывали два обруча с изображениями Солнца и Луны, которые также посредством гидропривода вращались вокруг сферы. Эта многоцелевая клепсидра помимо текущего времени позволяла находить время восхода и заката Солнца, наступление полнолуний и новолуний и пр. Придумал и изготовил эту «гидро-клепсидру» буддийский монах и математик И-син (683–727). Последовавшая за ней вереница аналогичных конструкций завершилась созданием Су-суном в 1092 г. величайших часов китайского Средневековья – «космической машины». Она была выполнена в виде 10-метровой астрономической башни, на крыше которой размещалась т.н. «армиллярная сфера», служившая для наблюдения за звездами. Внутри башни находился небесный глобус, вращавшийся синхронно и синфазно с этой сферой, а также стояла 5-этажная пагода, служившая своеобразным «циферблатом» сферических часов (её двери и окна периодически открывались и из них появлялись фигурки, отбивавшие на колоколах или гонгах текущее время). И всё это огромное и сложное устройство приводилось в движение системой гидроприводов и множеством передаточных колес и шкивов. Европейская часовая техника находилась в это время ещё в зачаточном состоянии.

Во II в.до н.э. в Китае появилась первая астролябия, служившая для точных угломерных измерений на небесной сфере. Позднее известный китайский ученый Чжан Хэн (78–139 гг. н.э.) в 132 г. сконструировал первый в мире прототип сейсмографа в виде 8 медных драконов с шариками в пасти, качающихся на круговом бортике бронзового сосуда диаметром около 2м. И этот прибор чувствовал подземные толчки на расстоянии до 600 км! Также он дал описание всех 2500 видимых звезд и 320 созвездий (из них 28 – зодиакальных). Он же первый в Китае заговорил о бесконечности Вселенной в пространстве и времени. Примечательно также высказывание китайского астронома Лося Хуна ( II — I вв.до.н.э.) : "Земля постоянно движется, но люди этого не знают. Они, как команда на закрытом судне, когда оно перемещается, этого не замечают".Великим открытием китайских астрономов явилось наблюдение и описание вспышки в Галактике Сверхновой звезды 1054 года, которую в течение двух месяцев можно было видеть даже днем. В настоящее время на ее месте образовалась Крабовидная туманность. Наибольшую известность из китайских астрономов получил Го Шоуцзин (1231–1316 гг. н.э.), который усовершенствовал древнекитайский календарь, повысив его точность, а также изобрел около 30 различных астрономических инструментов, намного опередив создание подобных инструментов в Европе (в обсерватории Тихо Браге).

Достижения китайской астрономии объяснялись тем, что в Китае издавна существовало убеждение о взаимосвязи земных и небесных явлений. Поэтому чиновники царского двора были обязаны извещать императора обо всех неожиданных небесных изменениях, дабы он мог вовремя принимать меры для “примирения” с небом. В одной из сохранившихся китайских хроник упоминается о таком факте: двум императорским астрономам в 2137 г. до н.э. отрубили головы за то, что они вовремя не предупредили императора о приближавшемся солнечном затмении. Стоит отметить, что в отличие от других цивилизаций Древнего Востока в Китае астрономы были скорее учеными, чем жрецами, а небесные явления считались явлениями природы, а не Божественными знамениями.

Позиционная десятичная система счисления появилась в Китае ещё в эпоху династии Шан, а основанные на ней достижения древнекитайской математической науки изложены в знаменитом трактате “Девять книг о математике”, составленном в 152 г. до н.э., Чжан Цанем (окончательно он был оформлен только в III веке н.э.). В этом трактате содержалось 246 математических задач с догматическими указаниями по их решению. Среди них: вычисления с дробями и пропорциями, вычисления площадей плоских фигур, решение систем линейных уравнений (записанных по существу в матричной форме!), вычисление квадратных и даже кубических корней! В 8-й книге впервые используются отрицательные числа, правда только в операциях сложения. В 9-й книге решаются задачи, основанные на применении теоремы Пифагора. Имеются также и простейшие экономические расчеты, связанные с начислением налогов. Немалое место уделено “магическим квадратам” типа:

4	9	2 (2.14)
3	5	7
8	1	6

В 1-й книге, посвященной вычислению площадей различных фигур, для числа  использовалось значение =3, тогда как в последующих – уже более точное значение π = 27/8 ≈ 3,162. Следующее уточнение этого результата было сделано во II веке н.э. (=10). В III веке было предложено значение  = 142/45  3,155, а затем из рассмотрения вписанных в окружность и описанных вокруг нее правильных n-угольников Лю Хуэйем были найдены значения  = 3,14 (n = 96) и  = 3.14159 (n = 3072). Позднее, уже в V веке н.э. китайский математик Цзу Чунчжи получил для  простую и весьма точную рациональную аппроксимацию:  = 355/113. В III в. н.э. комментатор и соавтор “Девяти книг” великий китайский математик Лю Хуэй предложил использовать для расчетов десятичные дроби (в Европе они появились только в XVII веке!) Впоследствии “Девять книг” стали учебным пособием для госчиновников, и, начиная с VII века н.э., по нему они сдавали экзамены по математике и экономике для повышения чина. Сам Лю Хуэй, прославился еще тем, что повторил ряд результатов Архимеда (например, вычислил объем тела, образованного ортогональным пересечением двух одинаковых цилиндров).

Немалые успехи были достигнуты китайскими математиками начиная с VII в. н.э. в арифметике, методах вычислений и алгебре. Так для решения задачи Ван Сяотуна о нахождении сторон прямоугольного треугольника, если известно произведение его катетов x * y = P = 706,02 , и разность длин гипотенузы и одного из катетов , автор сводит ее к кубическому уравнению

(2.15)

.

Для нахождения корней этого уравнения он использует т.н. «метод небесного элемента», где под небесным элементом понимается «х», и он отыскивается методом последовательных приближений. Позже вплоть до XIV в. китайские математики совершенствовали этот метод, распространив его на уравнения 4-й степени и доведя его по существу до классической схемы Горнера, разработанной в Европе только в начале XIX в.

Широкое применение в XIII – XIV вв. получили следующие суммы:

2.16

,

а также был открыт знаменитый «треугольник Паскаля», хотя, возможно, он пришел в Китай из Индии. Однако с XIV в. рост и развитие исконной китайской науки, и в первую очередь математики, фактически прекращаются, и последующий прогресс начался лишь с проникновением европейской культуры.

Во II веке н.э. императорский двор основал государственное научное учреждение «Августейшая небесная палата», предназначенное для уточнения календаря, проведения астрономических наблюдений и выполнения квалифицированных математических расчетов. По существу, это уже была китайская Академия наук того времени, хотя она по преимуществу обслуживала правящую верхушку. В период династии Тан (618–907 гг. н.э.) в Китае появились первые самостоятельные научные центры (“Астрономические учреждения”, “Советы ученых”), а также начала создаваться система образования в области естественных наук и математики (полный курс изучения которой продолжался до 7 лет). Тем не менее, общий уровень математических и астрономических знаний в Древнем Китае был заметно ниже, чем в то же время в египетско-вавилонском, а затем и в Античном мире. В частности, в китайской математике вплоть до XVIII в. отсутствовала доказательность математических истин. Общее же отношение к математике характеризуется следующим древнегреческим изречением « Математика –кузница мышления», акпизальность которого неизменно подтверждалась всем ходом развития различных цивилизаций.

Однако продолжавшаяся изоляция Китая имела и свои положительные стороны. Активно развивалась фармакология и медицина, широко практиковалось анатомирование трупов (что в Европе было запрещено), разрабатывались специфические методы лечения – иглоукалывание, прижигание, массаж, пульсодиагностика. Методы пульсодиагностики, а также способы лечения некоторых эпидемических заболеваний были разработаны Чжан Чжунцзином (150–219 гг.). Еще ранее (в I в. н.э.) в Китае был составлен каталог 35 медицинских трактатов по разным болезням. Еще одним достижением китайской медицины следует считать теорию кровообращения, созданную в III веке до н.э. и постулирующую круговое движение крови по телу под действием ударов сердца. В Европе такие представления появились только в XVI веке (Гарвей), т.е. почти 2000 лет спустя!

Начиная с I века н.э. в Китае было налажено медицинское обслуживание населения, появились первые лечебницы и больницы, а в V веке н.э. возникли и медицинские школы. В лучшей из них – императорской – было 20 учеников, профессор с помощником, 10 инструкторов и 20 мастеров по изготовлению игл. В качестве учебного пособия служила полая бронзовая фигура человека, в которой были просверлены основные точки акупунктуры. Снаружи фигура покрывалась слоем воска, скрывавшим отверстия, а внутри она наполнялась водой. Когда ученик правильно вводил иглу в отверстие, на поверхность воска выступала вода. В Европу метод акупунктуры проник только в XII–XVII веках н.э., а в Россию – в 1828 году, хотя в самом Китае он практиковался с III века до н.э. Прививки от оспы в Китае начали делать с XVI века н.э., тогда как в Европе – только с XVIII века. Основные рецепты китайской медицины были подытожены в знаменитой книге “Основы фармакологии”, вышедшей в 1596 году. Немалое внимание в Древнем Китае уделялось вопросам экологии. Так во II в. до н.э. были провозглашены т.н. «законы о природе», обязывающие население беречь природу, охранять рыбные богатства и животный мир.

Следует отметить более раннее, чем в Европе понимание ветра как направленного движения воздуха (IV век до н.э., тогда как в Европе – только после открытий Торричелли и Паскаля в XVII в.), а также оптическое объяснение природы радуги.