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Zu Chongzhi

Estatua de Zu Chongzhi Zu Chongzhi ( chino : 祖沖之 ; 429–500 [ 1 ] ), cuyo nombre de cortesía era Wenyuan ( chino : 文遠 ), fue un astrónomo, inventor, matemático, político y escrit...

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Estatua de Zu Chongzhi

Zu Chongzhi ( chino :祖沖之; 429–500 [ 1 ] ), cuyo nombre de cortesía era Wenyuan ( chino :文遠), fue un astrónomo, inventor, matemático, político y escritor chino que vivió durante las dinastías Liu Song y Qi del Sur . Fue especialmente conocido por calcular pi , obteniendo un valor entre 3,1415926 y 3,1415927, un récord de precisión que no se superaría hasta casi 900 años después.

Vida y obras

Los ancestros de Chongzhi provenían de la actual Baoding , Hebei. [ 2 ] Para huir de los estragos de la guerra, el abuelo de Zu, Zu Chang (祖昌), se trasladó al Yangtsé , como parte del movimiento masivo de población durante la dinastía Jin Oriental . Zu Chang ocupó en un momento dado el cargo de Ministro Principal de los Edificios del Palacio (大匠卿) dentro de la dinastía Liu Song [ 3 ] y estuvo a cargo de los proyectos de construcción del gobierno. El padre de Zu, Zu Shuozhi (祖朔之), también sirvió en la corte y fue muy respetado por su erudición.

Zu nació en Jiankang . Su familia tenía una larga tradición en la investigación astronómica, y desde niño Zu estuvo expuesto tanto a la astronomía como a las matemáticas. Siendo aún joven, su talento le granjeó gran renombre. [ 4 ] Cuando el emperador Xiaowu de Song supo de él, lo envió a la academia Hualin Xuesheng (華林學省), y más tarde a la Universidad Imperial de Nanjing (Zongmingguan) para realizar investigaciones. En 461, en Nanxu (hoy Zhenjiang, Jiangsu ), trabajaba en la oficina del gobernador local. En 464, Zu se trasladó a Louxian (hoy distrito de Songjiang, Shanghái), donde compiló el calendario Daming y calculó π.

Zu Chongzhi, junto con su hijo Zu Gengzhi , escribió un texto matemático titulado Zhui Shu (綴述; " Métodos para la interpolación "). [ 5 ] Aunque originalmente era uno de los Diez Cánones Computacionales , este libro se perdió desde la dinastía Song .

Astronomía

Zu fue un astrónomo consumado que calculó los valores temporales con una precisión sin precedentes. Sus métodos de interpolación y el uso de la integración estaban muy adelantados a su tiempo. Incluso los resultados del astrónomo Yi Xing (quien comenzaba a utilizar conocimientos extranjeros) no eran comparables. El calendario de la dinastía Song era obsoleto para los "bárbaros del norte", ya que estos organizaban su vida diaria con el calendario Daming . Se dice que sus métodos de cálculo eran tan avanzados que los eruditos de la dinastía Song y los astrónomos de la dinastía Tang, influenciados por la cultura india, los encontraban confusos.

Matemáticas

La mayoría de las grandes obras matemáticas de Zu están registradas en su texto perdido, el Zhui Shu . Se dice que el tratado contenía fórmulas para el volumen de una esfera, ecuaciones cúbicas y un valor exacto de pi . [ 5 ] La mayoría de las escuelas discuten sobre su complejidad, ya que tradicionalmente los chinos habían desarrollado las matemáticas como algebraicas y ecuacionales. Lógicamente, los estudiosos asumen que el Zhui Shu produce métodos de ecuaciones cúbicas. Sus trabajos sobre el valor exacto de pi describen los extensos cálculos involucrados. Zu utilizó el algoritmo π de Liu Hui , descrito anteriormente por Liu Hui, para inscribir un polígono de 12 288 lados. El valor de pi de Zu es preciso hasta seis decimales y, durante casi novecientos años después, ningún matemático posterior calculó un valor tan preciso. [ 6 ] Zu también trabajó en la deducción de la fórmula para el volumen de una esfera con su hijo Zu Gengzhi. En su cálculo, Zu utilizó el concepto de que dos sólidos con áreas de sección transversal iguales a alturas iguales también deben tener volúmenes iguales para encontrar el volumen de un sólido de Steinmetz. Y además multiplicó el volumen del sólido de Steinmetz por π/4, por lo que encontró que el volumen de una esfera es πd^3/6 (d es el diámetro de la esfera).

Entre los logros matemáticos de Zu Chongzhi se incluyen:

  • el calendario Daming (大明曆) introducido por él en 465.
  • distinguiendo el año sideral del año tropical . Midió 45 años y 11 meses por grado entre ambos; hoy sabemos que la diferencia es de 70,7 años por grado.
  • calculando que un año tiene 365,24281481 días, lo cual es muy cercano a los 365,24219878 días que conocemos hoy.
  • Calculando el número de coincidencias entre el sol y la luna , obtuvo 27,21223, cifra muy cercana a los 27,21222 que conocemos hoy en día; utilizando este número, predijo con éxito un eclipse cuatro veces durante 23 años (de 436 a 459).
  • Calculando que el año de Júpiter equivale a unos 11,858 años terrestres, lo cual es muy cercano a los 11,862 años terrestres que conocemos hoy en día.
  • derivando dos aproximaciones de pi , (3.1415926535897932...) que se mantuvieron como la aproximación más precisa para π durante más de novecientos años. Su mejor aproximación fue entre 3.1415926 y 3.1415927, siendo ⁠ 355 / 113 ⁠ (密率, milü , razón cercana) y ⁠ 22 / 7 ⁠ (約率, yuelü, razón aproximada) las otras aproximaciones notables. Obtuvo el resultado aproximando un círculo con un polígono de 24,576 (= 2 13 × 3) lados. [ 7 ] Esta fue una hazaña impresionante para la época, especialmente considerando que las varillas de conteo que usó para registrar los resultados intermedios eran simplemente un montón de palos de madera dispuestos en ciertos patrones. El matemático japonés Yoshio Mikami señaló: « 22/7 no era más que el valor de π obtenido varios siglos antes por el matemático griego Arquímedes ; sin embargo , milü π = 355/113 no se encontraba en ningún manuscrito griego, indio o árabe hasta que, en 1585, el matemático holandés Adriaan Anthoniszoon obtuvo esta fracción. Los chinos poseían esta extraordinaria fracción más de un milenio antes que Europa». Por lo tanto , Mikami insistió en que la fracción 355/113 recibiera el nombre de Zu Chongzhi como la fracción de Zu . [ 8 ] En la literatura china, esta fracción se conoce como «la razón de Zu» . La razón de Zu es una mejor aproximación racional a π , y es la aproximación racional más cercana a π de entre todas las fracciones con denominador menor que 16600. [ 9 ]
  • El volumen de una esfera se calcula como π D 3 /6, donde D es el diámetro (equivalente a 4 π r 3 /3).

Invenciones e innovaciones

molinos de martillos

En 488, Zu Chongzhi fue responsable de la construcción de molinos de martillos hidráulicos que fueron inspeccionados por el emperador Wu de Qi del Sur a principios de la década de 490. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

botes de pedales

A Zu también se le atribuye la invención de los barcos de paletas chinos o Qianli chuan a finales del siglo V d. C. durante la dinastía Qi del Sur. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 12 ] Los barcos hicieron de la navegación una forma de transporte más fiable y, basándose en la tecnología de construcción naval de la época, se construyeron numerosos barcos de ruedas de paletas durante la era Tang, ya que los barcos podían navegar a velocidades más rápidas que los barcos existentes en ese momento, además de poder cubrir cientos de kilómetros de distancia sin la ayuda del viento. [ 13 ]

carro que apunta al sur

El dispositivo del carro que apuntaba al sur fue inventado por primera vez por el ingeniero mecánico chino Ma Jun (c. 200-265 d. C.). Se trataba de un vehículo con ruedas que incorporaba un uso primitivo de engranajes diferenciales para accionar una figura fija que apuntaba constantemente al sur, lo que permitía medir con precisión la dirección. Este efecto se lograba no mediante magnetismo (como en una brújula ), sino a través de una mecánica compleja, el mismo diseño que permite aplicar la misma cantidad de torque a las ruedas que giran a diferentes velocidades en el automóvil moderno . Tras el período de los Tres Reinos , el dispositivo cayó temporalmente en desuso. Sin embargo, fue Zu Chongzhi quien lo reinventó con éxito en el año 478, como se describe en los textos del Libro de Song y el Libro de Qi , del cual se incluye un pasaje a continuación:

Cuando el emperador Wu de Liu Song sometió a Guanzhong, obtuvo el carruaje que apuntaba al sur de Yao Xing, pero solo era la estructura sin maquinaria en su interior. Cada vez que se movía, necesitaba un hombre dentro para girarlo (la figura). Durante el reinado de Sheng-Ming, Gao Di encargó a Zi Zu Chongzhi que lo reconstruyera según las antiguas normas. En consecuencia, fabricó una nueva maquinaria de bronce que giraba sin problemas e indicaba la dirección con precisión. Desde la época de Ma Jun no se había visto algo así. [ 16 ] [ 17 ]

Literatura

La obra paradójica de Zu, Relatos de cosas extrañas [述異記], aún se conserva. [ 18 ] [ 19 ]

Nombrado en su honor

Referencias

  1. ↑ La biografía de Zu en el Libro del Qi del Sur indica que tenía 72 años (según los cálculos de Asia Oriental) cuando murió en el segundo año de laera Yong'yuan del reinado de Xiao Baojuan . (永元二年，冲之卒。年七十二。) Nan Qi Shu , vol.52
  2. ^ (祖冲之字文远，范阳蓟人也。) Nan Qi Shu , vol.52
  3. ^ (祖昌，宋大匠卿。) Nan Qi Shu , vol.52 y Nan Shi , vol.72
  4. ↑ (沖之稽古,有机思,...) Nan Shi , vol.72
  5. 1 2 Ho Peng Yoke (1987) [1985]. Li, Qi y Shu: Una introducción a la ciencia y la civilización en China (  edición de la University of Washington Press). Hong Kong University Press. pág.  76. ISBN 9780295963624OCLC 17656687​​ 
  6. ↑ Du y He (2000) .
  7. ↑ Strogatz, Steven (7 de marzo de 2024). "Día de Pi: Cómo un número irracional nos hizo modernos" . The New York Times . ISSN 0362-4331 . Consultado el 15 de marzo de 2024 . 
  8. ↑ Yoshio Mikami (1913). Desarrollo de las matemáticas en China y Japón . BG Teubner. pág. 50. 
  9. ↑ La siguiente "mejor aproximación racional" a π es ⁠ 52163 / 16604 ⁠ = 3.1415923874.
  10. ^ Liu, Heping (2002). ""El molino de agua" y el mecenazgo imperial de la dinastía Song del Norte en el arte, el comercio y la ciencia. The Art Bulletin . 84 (4). CAA: 574. doi : 10.2307/3177285 . JSTOR 3177285 . 
  11. ↑ Needham, Joseph (1965). Ciencia y civilización en China, vol. IV: Física y tecnología física , pág. 400. ISBN 978-0-521-05802-5.
  12. 1 2 Yongxiang Lu, ed. (2014). Historia de la ciencia y la tecnología chinas, volumen 3. Springer. pág. 280. ISBN  9783662441664.
  13. 1 2 Needham, 416
  14. ↑ Selin, Helaine (2008). Enciclopedia de la historia de la ciencia, la tecnología y la medicina en culturas no occidentales (2.ª ed.). Springer (publicado el 16 de abril de 2008) . pág. 1061. Bibcode : 2008ehst.book.....S . ISBN   978-1402045592.
  15. ↑ Wang, Hsien-Chun (1 de enero de 2019). "Descubriendo la energía de vapor en China, 1840-1860" . Tecnología y cultura . 51. Johns Hopkins University Press: 38.
  16. ↑ Needham, Volumen 4, Parte 2, 289.
  17. ↑ Libro de Qi , 52.905
  18. ↑中国大百科全书（第二版）[ Enciclopedia de China (2.ª edición) ] (en chino). Vol.  30. Editorial Enciclopedia de China. 2009. pág.  205. ISBN 978-7-500-07958-3.
  19. ↑ Owen, Stephen (2010). The Cambridge History of Chinese Literature . Vol. 1. Cambridge University Press. p. 242. ISBN   978-0-521-11677-0.

Referencias generales

  • Needham, Joseph (1986). Ciencia y civilización en China: Volumen 4, Parte 2. Cambridge University Press.
  • Du Shiran (杜石然); Él Shaogeng (何紹庚) (2000). "Zu Chongzhi" . Enciclopedia de China (Edición de Matemáticas) (1ª  ed.). Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2007.

Lecturas adicionales

  • Needham, Joseph (1986). Ciencia y civilización en China: Volumen 3, Matemáticas y ciencias de los cielos y la tierra . Cambridge University Press.
  • Xiao Zixian , ed. (1974) [537]. 南齊書[ Libro de Qi ] . vol.  52. Beijing: Editorial Zhonghua. págs. 903–906 . 
  • Li Dashi ; Li Yanshou (李延壽) [en chino] , eds. (1975) [659]. 南史[ Historia de las Dinastías del Sur ] . Vol.  72. Pekín: Editorial Zhonghua. págs. 1773–1774 .