Династия Сун ( кит . :宋朝; 960–1279 н. э.) стала свидетелем многих существенных научных и технологических достижений в истории Китая . Некоторые из этих достижений и инноваций были продуктами талантливых государственных деятелей и ученых-чиновников, призванных правительством через императорские экзамены . Шэнь Ко (1031–1095), автор « Очерков о бассейне снов » , является ярким примером, изобретателем и новаторской фигурой, который представил много новых достижений в китайской астрономии и математике , установив концепцию истинного севера в первых известных экспериментах с магнитным компасом . Однако простые мастера, такие как Би Шэн (972–1051), изобретатель печати с подвижными литерами (в форме, предшествующей печатному станку Иоганна Гутенберга ), также были активно вовлечены в технические инновации.
Изобретательность передовой машиностроительной инженерии имела давнюю традицию в Китае. Инженер династии Сун Су Сун , который построил астрономическую часовую башню с гидравлическим приводом , признал, что он и его современники основывались на достижениях древних, таких как Чжан Хэн (78–139), астроном, изобретатель и ранний мастер механических передач, чья армиллярная сфера автоматически вращалась водяным колесом и таймером клепсидры . [1] Применение подвижного шрифта продвинуло уже широко распространенное использование ксилографии для обучения и развлечения конфуцианских учеников и масс. Применение нового оружия, использующего порох, позволило династии Сун отражать атаки своих воинственных врагов — Ляо , Западного Ся и Цзинь с помощью такого оружия, как пушки, — до своего краха под натиском монгольских войск Хубилая в конце 13 века.
Известные достижения в области гражданского строительства , мореплавания и металлургии были достигнуты в Китае эпохи Сун, а также введение ветряной мельницы в Китае в тринадцатом веке. Эти достижения, наряду с введением бумажных денег , помогли революционизировать и поддержать экономику династии Сун . Антиквары эпохи Сун, такие как Оуян Сю (1007–1072) и Шэнь Ко, занимались зарождающейся областью археологии и эпиграфики , осматривая древние бронзовые изделия и надписи, чтобы понять прошлое. Достижения были также достигнуты в области судебной экспертизы , в частности Сун Цы (1186–1249), автором « Собрания случаев исправленной несправедливости» , в котором освещались такие темы, как вскрытие трупов в случаях убийства и оказание первой помощи жертвам.
Полиматы — то есть люди, обладающие знаниями в энциклопедическом диапазоне тем — такие как Шэнь Ко (1031–1095) и Су Сун (1020–1101) воплощали дух ранней эмпирической науки и техники в эпоху Сун. Шэнь известен тем, что открыл концепцию истинного севера и магнитного склонения по направлению к Северному полюсу , вычислив более точное измерение астрономического меридиана и зафиксировав рассчитанное положение полярной звезды , которое смещалось на протяжении веков. [3] Это позволило морякам более точно ориентироваться в морях с помощью магнитного стрелочного компаса , также впервые описанного Шэнем. [3] Шэнь прославился своим письменным описанием Би Шэна , изобретателя печати подвижными литерами . Шэнь также интересовался геологией , поскольку он сформулировал теорию геоморфологии и изменения климата с течением времени после наблюдений за странными природными явлениями. [4] [5] Используя современные знания о солнечных и лунных затмениях , он выдвинул теорию о том, что Солнце и Луна имеют сферическую форму, а не плоскую, одновременно расширяя рассуждения более ранних китайских астрономических теоретиков. [6] Вместе со своим коллегой Вэй Пу в Бюро астрономии Шэнь использовал космологические гипотезы при описании изменений движения планет , включая ретроградацию . [7] [8] Одним из величайших достижений Шэня, которому помогал Вэй Пу, было исправление лунной ошибки путем старательной записи и построения траектории орбиты Луны три раза за ночь в течение пяти лет. [9] К сожалению, у Шэня было много политических соперников при дворе, которые были полны решимости саботировать его работу. Двор полностью принял их исправления лунной и солнечной ошибки, но лишь частично принял исправленное Шэнем и Вэем построение траекторий планетарных орбит и различных скоростей. [9]
Су Сун, один из политических соперников Шэнь Ко при дворе, написал в 1070 году знаменитый фармацевтический трактат, известный как Бэнцао Туцзин , который включал связанные предметы по ботанике , зоологии , металлургии и минералогии . [10] [11] Этот трактат включал множество медицинских применений, включая использование эфедрина в качестве фармацевтического препарата. [12] Он также был автором большого небесного атласа из пяти различных звездных карт , [13] а его обширная письменная и иллюстративная работа по картографии помогла разрешить жаркий пограничный спор между династией Сун и ее киданьским соседом династией Ляо . [14] Однако Су был наиболее известен своей гидравлической астрономической часовой башней , увенчанной механически приводимой в действие армиллярной сферой , которая была возведена в столице Кайфэн в 1088 году. [15] Часовая башня Су использовала спусковой механизм за два столетия до того, как он был применен в часах Европы. [16] [17] Часовая башня Су также имела самый ранний известный бесконечный цепной привод в мире, как описано в его часовом трактате 1092 года. [18] Случаи этих двух мужчин показывают рвение Сун в подборе высококвалифицированных чиновников, которые были осведомлены в различных науках, что в конечном итоге могло принести пользу администрации, армии, экономике и народу.
Такие интеллектуалы, как разносторонний Шэнь Куо, увлекались такими разнообразными предметами, как математика , география , геология , экономика , инженерия , медицина , художественная критика , археология , военная стратегия и дипломатия , среди прочих. [20] [21] Однажды, выполняя миссию суда по осмотру приграничного региона, Шэнь Куо сделал рельефную карту из дерева и пропитанных клеем опилок, чтобы показать другим должностным лицам горы, дороги, реки и перевалы. [20] Однажды он подсчитал общее количество возможных ситуаций на игровой доске, в другой раз — максимально возможную военную кампанию, учитывая ограничения людей-носителей, которые приносили бы свою еду и еду для других солдат. [20] Шэнь Куо также известен улучшением конструкции часов -клепсидры для более эффективной интерполяции более высокого порядка , армиллярной сферы, гномона и астрономической визирной трубы; увеличивая его ширину для лучшего наблюдения за Полярной звездой и другими небесными телами. [22] Шэнь Ко также экспериментировал с камерой-обскурой , всего через несколько десятилетий после того, как это сделал первый Ибн аль-Хайтам (965–1039). [23]
В эпоху Сун было много других важных фигур, помимо Шэнь Ко и Су Сун, многие из которых внесли большой вклад в технологические инновации того времени. Хотя механически управляемое устройство для разметки миль одометра, запряженного каретой, было известно в Китае со времен древней династии Хань , Сун Ши (составленный в 1345 году) дает гораздо более подробное описание и более глубокий взгляд на устройство, чем более ранние китайские источники. Сун Ши утверждает:
Одометр. [Повозка для измерения миль] окрашена в красный цвет, с изображениями цветов и птиц по четырем сторонам, и построена в два этажа, красиво украшенная резьбой. По завершении каждого ли деревянная фигура человека на нижнем этаже ударяет в барабан; по завершении каждых десяти ли деревянная фигура на верхнем этаже ударяет в колокол. Дышло повозки заканчивается головой феникса, и повозку тянут четыре лошади. Эскорт раньше состоял из 18 человек, но в 4-м году периода правления Юнси (987) император Тайцзун увеличил его до 30. В 5-м году периода правления Тянь-Шэн (1027) главный камергер Лу Даолун представил спецификации для строительства одометров следующим образом: [...] [24]
Далее следует длинная диссертация, написанная главным камергером Лу Даолуном о измерении дальности и размерах колес и шестеренок. [24] Однако в заключительном абзаце в конце приводится описание того, как в конечном итоге функционирует устройство:
Когда среднее горизонтальное колесо сделает 1 оборот, каретка пройдет 1 ли, и деревянная фигура на нижнем этаже ударит в барабан. Когда верхнее горизонтальное колесо сделает 1 оборот, каретка пройдет 10 ли, и деревянная фигура на верхнем этаже ударит в колокол. Количество используемых колес, больших и малых, составляет 8 дюймов (200 мм) в целом, с общим количеством зубцов 285. Таким образом, движение передается как будто звеньями цепи, «собачьи зубцы» взаимно зацепляются друг с другом, так что при должном вращении все возвращается в свою первоначальную исходную точку. [25]
В период Сун (и однажды в течение раннего периода Тан) устройство одометра было объединено с устройством колесницы, указывающей на юг , которое, вероятно, было впервые изобретено древним китайским инженером-механиком Ма Цзюнем (200–265). Колесница, указывающая на юг, была колесным транспортным средством, которое в некоторых случаях могло включать в себя сложные дифференциальные передачи. (Они используются сейчас почти во всех современных автомобилях для приложения равного количества крутящего момента к колесам, вращающимся с разной скоростью при повороте.) Дифференциальные передачи могли использоваться для поддержания механически управляемого указателя, направленного в фиксированном направлении, на юг, компенсируя любые повороты, которые делала колесница. Другие расположения передач также могли использоваться для той же цели. Устройство использовало механическое навигационное счисление , а не магнетизм компаса , для навигации и поиска своих направляющих пеленгов. Янь Су (燕肃; ок. 961–1040), директор отдела в Министерстве работ , воссоздал устройство колесницы, указывающей на юг, в 1027 году, и его спецификации для создания устройства были предоставлены в Сун Ши . [26] Это неудивительно, так как Янь был своего рода эрудитом, как Шэнь Ко и Су Сун, улучшал конструкцию часов клепсидры, писал о математических гармониках , теории приливов и т. д. [26] Текст Сун Ши сообщает, что именно инженер У Дэрэнь объединил колесницу, указывающую на юг, и одометр в 1107 году:
В первый год правления Да-Гуана (1107) камергер У Дэрэн представил спецификации повозки, указывающей на юг, и повозки с барабаном для записи ли (одометром). Оба транспортных средства были изготовлены и впервые использованы в том году на большой церемонии жертвоприношения предков. [27]
Затем в тексте подробно описывается сложная механическая конструкция двух устройств, объединенных в одно. (См. статью о колеснице, указывающей на юг ).
Помимо часового механизма, гидравлических армиллярных сфер, одометров и механических транспортных средств-компасов, были и другие впечатляющие устройства машиностроения, найденные во времена династии Сун. Хотя литературные упоминания о механических вращающихся хранилищах и книжных шкафах буддийских храмов восходят по крайней мере к 823 году во время династии Тан , [28] они стали известны во время династии Сун. [28] Изобретение вращающегося книжного шкафа, как полагают, произошло раньше и приписывается мирянину Фу Си в 544 году. [29] Вращающиеся книжные шкафы были популярны в буддийских монастырях во время династии Сун во время правления императора Тайцзу , который приказал массово печатать буддийские писания Трипитака . [29] Кроме того, самый старый сохранившийся вращающийся книжный шкаф относится к периоду Сун (XII век), он был найден в монастыре Лунсин в Чжэндине , провинция Хэбэй . [28] [30] Однако в период Сун существовало девять широко известных вращающихся хранилищ, и одно из них даже было изображено на иллюстрации к книге Ли Цзе «Инцзао Фаши» («Трактат об архитектурных методах») 1103 года. [28] [31] Вращающееся хранилище 1119 года в храме Кайфу близ Чанши имело пять колес, которые вращались все вместе, [32] а вращающееся хранилище в храме Наньчан в Сучжоу имело своего рода тормозную систему ( синологи до сих пор не уверены, как она работала, поскольку самые ранние известные криволинейные тормозные ленты появились во времена Леонардо да Винчи в Европе). [32] Более поздний мусульманский путешественник Шахрух (сын тюрко-монгольского военачальника Тимура ) прибыл в Китай династии Мин в 1420 году во время правления императора Юнлэ и описал вращающееся хранилище в Ганьчжоу провинции Ганьсу , которое он назвал «киоском»:
В другом храме есть восьмиугольный киоск, имеющий сверху донизу пятнадцать этажей. Каждый этаж содержит апартаменты, украшенные лаком в кафайской манере, с прихожими и верандами ... Он полностью сделан из полированного дерева, и оно снова позолочено так превосходно, что кажется, что оно из цельного золота. Под ним находится свод. Железный вал, закрепленный в центре киоска, пересекает его снизу доверху, и нижний конец его работает в железной пластине, в то время как верхний конец опирается на прочные опоры в крыше здания, в котором находится этот павильон. Таким образом, человек в своде может с небольшим усилием заставить этот большой киоск вращаться. Все плотники, кузнецы и художники мира могли бы научиться чему-то в своих ремеслах, придя сюда! [33]
В области производства текстиля Джозеф Нидхэм (1900–1995) писал, что китайцы изобрели колесо для квиллинга в 12 веке [34] и писал , что механический ременной привод был известен с 11 века. [35] В книге Цинь Гуаня «Кань Шу» (Книга о шелководстве ) 1090 года описывается шелкомотальная машина с колеблющимся «прото-рогачом», поскольку аппарат основной катушки, на которую наматывается шелк, наматывается и приводится в действие движением педали . [34] В этом устройстве наклонный рычаг рогульки одновременно активировался вспомогательным ременным приводом. [34] Эта машина была изображена на иллюстрации к книге Гэн Чжи Ту 1237 года [36], и снова более сложная иллюстрация была представлена в книге 17 века. [34] В книге Цинь Гуаня 1090 года говорилось, что:
Шкив (несущий эксцентриковый выступ) снабжен канавкой для приема приводного ремня, бесконечной ленты, которая реагирует на движение машины, непрерывно вращая шкив. [35]
Бесконечная веревка или шнур могли использоваться в устройстве водяных колес Ду Ши , которые приводили в действие мехи доменной печи в I веке (см. раздел «Энергия ветра» ниже). [35]
Технология печати в виде подвижного шрифта была изобретена Би Шэном (毕升; 990–1051) в 11 веке. Работа Би Шэна была описана Шэнь Куо в его «Очерках о бассейне снов» (Mengxi Bitan). [37] Подвижный шрифт, наряду с ксилографией , повысил грамотность с массовым производством печатных материалов. Это означало, что родители могли поощрять сыновей учиться читать и писать и, следовательно, иметь возможность сдать императорский экзамен и стать частью растущей ученой бюрократии. Печать подвижным шрифтом получила дальнейшее развитие в Корее эпохи Чосон , где иероглифы Би Шэна из обожженной глины были заменены на металлические иероглифы в 1234 году. [38] Подвижный шрифт Би Шэна был позже усовершенствован Ван Чжэнем (1290–1333), который изобрел деревянный подвижный шрифт c. 1298, и Хуа Суй (1439–1513), который изобрел бронзовый подвижный шрифт в Китае в 1490 году; однако у корейцев металлические подвижные шрифты были еще до Хуа Суя, и даже Ван Чжэнь экспериментировал с оловянно -металлическими подвижными шрифтами. [39] Хотя подвижный шрифт и ксилография оставались доминирующими методами печати на протяжении столетий, европейский печатный станок (использующий эллинистический винтовой пресс) в конечном итоге был принят странами Восточной Азии.
Для печати массовое производство бумаги для письма уже было хорошо налажено в Китае. Процесс изготовления бумаги был усовершенствован и стандартизирован придворным евнухом династии Хань Цай Лунем (50–121) в 105 году и широко использовался для письма даже к 3-му веку. [40] Династия Сун была первым в мире правительством в истории, выпустившим бумажные деньги — банкноты ( см. Цзяоцзы и Хуэйцзы ). [41] Туалетная бумага была в общем употреблении в Китае с 6-го века, [42] бумажные пакеты для сохранения вкуса чайных листьев к 7-му веку, [42] и при династии Сун правительственные чиновники, которые оказали большую услугу, были вознаграждены двором подарками в виде бумажных денег, завернутых в бумажные конверты . [42] Во время династии Сун были развиты независимые и спонсируемые правительством отрасли промышленности для удовлетворения потребностей растущего населения, которое достигло более 100 миллионов. Например, только для печатания бумажных денег двор Сун основал несколько государственных монетных дворов и фабрик в городах Хуэйчжоу , Чэнду , Ханчжоу и Аньци. [43] Численность рабочей силы, занятой на этих фабриках по производству бумажных денег, была довольно большой, так как в 1175 году было зафиксировано, что только на фабрике в Ханчжоу работало более тысячи рабочих в день. [43]
Достижения в области военных технологий помогли династии Сун в ее обороне от враждебных соседей на севере. Огнемет берет свое начало в Греции византийской эпохи, где использовался греческий огонь (химически сложная, легковоспламеняющаяся бензиновая жидкость) в устройстве с сифонным шлангом к 7 веку. [46] Самое раннее упоминание о греческом огне в Китае было сделано в 917 году и написано У Жэньчэнем в его «Весенних и осенних летописях десяти королевств» . [47] В 919 году сифонный насос-прожектор использовался для распространения «яростного огненного масла», которое нельзя было залить водой, как записано Линь Ю в его «Уюэ бэйши» , отсюда и первое достоверное китайское упоминание об огнемете, использующем химический раствор греческого огня (см. также Пэн Хо Ци ). [48] Линь Юй также упомянул, что «огненное масло» в конечном итоге произошло от одного из морских контактов Китая в «южных морях», Аравии ( Дашиго ). [49] В битве при Ланшань Цзян в 919 году военно-морской флот короля Вэньму из Уюэ разгромил армию Хуайнаня из государства У ; успех Вэньму был обусловлен использованием «огненного масла» («хо ю») для сжигания их флота, что означало первое китайское использование пороха в битве. [50] Китайцы применили использование двухпоршневых мехов для выкачивания бензина из одного цилиндра (с ходом поршня вверх и вниз), подожженного в конце медленно горящей пороховой спичкой, чтобы зажечь непрерывный поток пламени. [49] Это устройство было представлено в описании и иллюстрации военного манускрипта Уцзин Цзунъяо 1044 года . [49] При подавлении государства Южная Тан в 976 году ранние военно-морские силы Сун столкнулись с ними на реке Янцзы в 975 году. Силы Южной Тан попытались использовать огнеметы против флота Сун, но были случайно поглощены собственным огнем, когда в их направлении дул сильный ветер. [51]
Хотя разрушительные эффекты пороха были описаны в ранней династии Тан даосским алхимиком , самые ранние известные существующие письменные формулы пороха взяты из текста Уцзин Цзунъяо 1044 года, в котором описывались разрывные бомбы, метаемые из катапульт. [ 52] Самые ранние разработки ствола орудия и пушки для метания снарядов были обнаружены в позднем Китае Сун. Первое художественное изображение китайского « огненного копья » (комбинация огнемета с временным огнем и ружья) было на буддийской настенной живописи Дуньхуана , датируемой примерно 950 годом. [53] Эти «огненные копья» были широко распространены в начале 12-го века, с полыми бамбуковыми шестами в качестве трубок для стрельбы частицами песка (чтобы ослепить и задушить), свинцовыми дробинками, кусками острого металла и глиняными черепками и, наконец, большими стрелами, приводимыми в движение порохом, и ракетным оружием. [54] В конце концов, недолговечный бамбук был заменен полыми трубками из чугуна, и также изменилась терминология этого нового оружия, с «огненного копья» ('huo qiang') на «огненную трубку» ('huo tong'). [55] Этот предок ружья был дополнен предком пушки, которую китайцы называли с 13-го века «многопульным магазинным извергателем» ('bai zu lian zhu pao'), трубкой из бронзы или чугуна, которая была заполнена примерно 100 свинцовыми шариками. [56] В 1132 году при осаде Дэаня китайские войска Сун использовали огненные копья против соперничающей династии Цзинь , возглавляемой чжурчжэнями . [57]
Ранним известным изображением ружья является скульптура из пещеры в Сычуани , датируемая 1128 годом, на которой изображена фигура, несущая бомбарду в форме вазы , стреляющую пламенем и пушечным ядром. [58] Однако старейшим существующим археологическим открытием ручного огнестрельного оружия с металлическим стволом является ручная пушка Хэйлунцзян из китайских раскопок Хэйлунцзян , датированная 1288 годом. [59] Китайцы также обнаружили взрывной потенциал наполнения полых пушечных ядер порохом. Написанная позже Цзяо Юем в его «Хуолунцзине» (середина XIV века), эта рукопись описывает более раннюю чугунную пушку эпохи Сун, известную как «извергатель грома летящего облака» (фэй юнь пи-ли пао). В рукописи говорилось, что:
Снаряды сделаны из чугуна, размером с чашу и имеют форму шара. Внутри они содержат полфунта «волшебного» пороха. Они летят в сторону вражеского лагеря из извергателя; и когда они достигают цели, раздается звук, похожий на удар грома, и появляются вспышки света. Если десять таких снарядов будут успешно выпущены во вражеский лагерь, все место будет подожжено... [60]
Как уже отмечалось, изменение терминологии для этого нового оружия в период Сун было постепенным. Ранние пушки Сун сначала назывались так же, как и китайская катапульта- требушет . Более поздний ученый династии Мин , известный как Мао Юаньи, объяснил это использование терминологии и истинное происхождение пушки в своем тексте « Убэй Чжи» , написанном в 1628 году:
Люди Сун использовали требушет с поворотным столом, требушет с одним шестом и требушет с приседающим тигром . Все они назывались «огненными требушетами», потому что использовались для метания огненного оружия, такого как (огненный) шар, (огненный) сокол и (огненное) копье. Они были предками пушки. [61]
Хуолунцзин 14-го века был также одним из первых китайских текстов, который подробно описал использование взрывных наземных мин , которые использовались поздними китайцами Сун против монголов в 1277 году, и использовались династией Юань впоследствии. [62] Инновация детонирующей наземной мины была приписана некоему Ло Цянься в кампании по защите от монгольского вторжения Хубилая , [ 62] Более поздние китайские тексты показали, что китайская наземная мина использовала либо вытяжной шнур, либо движущуюся мину-ловушку из штифта, выпускающего падающие грузы, которые вращали стальное кремневое колесо , которое, в свою очередь, создавало искры, которые воспламеняли цепь запалов для наземных мин. [63]
Кроме того, Сун использовала самые ранние известные пороховые ракеты в войне в конце 13-го века, [64] самой ранней формой которой была архаичная огненная стрела . Когда столица Северной Сун Кайфэн пала перед чжурчжэнями в 1126 году, Ся Шаоцзэн написал, что 20 000 огненных стрел были переданы чжурчжэням во время их завоевания. [65] Еще более ранний китайский текст Уцзин Цзунъяо («Собрание важнейших военных приемов»), написанный в 1044 году учеными Сун Цзэн Конляном и Ян Вэйдэ, описывал использование трехпружинной или тройной аркубаллисты , которая стреляла стрелами, удерживающими пороховые пакеты возле наконечника стрелы. [65] Возвращаясь еще дальше, в « У Ли Сяо Ши» (1630, второе издание 1664) Фан Ичжи говорится, что огненные стрелы были поднесены императору Тайцзу из династии Сун (годы правления 960–976) в 960 году. [66]
В Древнем Китае шлюзовые ворота, канальные шлюзы и флеш-замки были известны по крайней мере с I века до н. э. (поскольку источники тогда намекали, что они не были новыми новшествами), во времена древней династии Хань (202 г. до н. э. – 220 г. н. э.). [67] Во время династии Сун фунтовый шлюз был впервые изобретен в 984 году помощником комиссара транспорта Хуайнаня , инженером Цяо Вэйюэ. [68] В его время китайцы были обеспокоены проблемой движения барж на участке Шаньян Юньдао Великого канала , поскольку корабли часто терпели крушение при прохождении двойных стапелей и были ограблены местными бандитами , отбиравшими у них налоговое зерно . Исторический текст Сун Ши (составленный в 1345 году) гласит, что в 984 году:
Цяо Вэйюэ также построил пять двойных эллингов (буквально плотин ) между Аньбэем и Хуайши (или причалами на набережной Хуай). Каждый из них имел десять полос для движения барж вверх и вниз. Их грузы императорского налогового зерна были тяжелыми, и когда они проходили, они часто терпели неудачу и были повреждены или разбиты, с потерей зерна и казнокрадством со стороны заговорщиков рабочих, состоящих в союзе с местными бандитами, скрывающимися поблизости. Поэтому Цяо Вэйюэ сначала приказал построить двое ворот на третьей плотине вдоль Западной реки (около Хуайиня). Расстояние между двумя воротами было немного больше 50 шагов (250 футов), и все пространство было покрыто большой крышей, как навес. Ворота были «висячими воротами»; (когда они были закрыты) вода накапливалась как прилив, пока не достигался необходимый уровень, а затем, когда приходило время, ей позволяли вытечь. Он также построил горизонтальный мост, чтобы защитить их фундаменты. После того, как это было сделано (для всех двойных стапелей), предыдущая коррупция была полностью устранена, и проход лодок продолжался без малейшего препятствия. [69]
Эта практика получила широкое распространение и была даже описана китайским ученым-полиматом Шэнь Куо в его «Очерках о бассейне снов» (1088). [70] Шэнь Куо писал, что создание шлюзовых ворот в Чжэньчжоу (предположительно, Куочжоу вдоль Янцзы ) в период правления Тянь Шэна (1023–1031) освободило использование пятисот рабочих на канале каждый год, что составило экономию до 1 250 000 связок наличных денег в год. [71] Он писал, что старый метод переправы лодок ограничивал размер груза 300 танами риса на судно (примерно 21 длинная тонна / 21 000 кг ), но после того, как были введены шлюзовые вороты, можно было использовать лодки, перевозящие 400 танов (примерно 28 длинных тонн / 28 000 кг). [71] Шэнь писал, что к его времени (ок. 1080 г.) правительственные суда могли перевозить груз весом до 700 танов (49,5 длинных тонн/50 300 кг), в то время как частные суда могли вмещать до 800 мешков, каждый весом 2 тана (т. е. 113 длинных тонн/115 000 кг). [71] Шэнь Ко также отметил, что правильное использование шлюзных ворот на оросительных каналах было лучшим средством достижения успеха в методе удобрения илом . [72] Однако сельскохозяйственные и транспортные потребности могли потенциально конфликтовать друг с другом. Это лучше всего представлено в « Дунпо Чжилинь » правительственного чиновника и известного поэта Су Ши (1037–1101), который писал примерно за два десятилетия до Шэнь Ко в 1060 г.:
Несколько лет назад правительство построило шлюзы для метода удобрения илом, хотя многие люди не соглашались с этим планом. Несмотря на все противодействия, он был реализован, но не имел большого успеха. Когда потоки на Фань Шане были обильными, шлюзы держали закрытыми, и это приводило к повреждению (затоплению) полей, гробниц и домов. Когда потоки спадали поздней осенью, шлюзы открывали, и таким образом поля орошались водой, содержащей ил, но осадок был не таким толстым, как то, что крестьяне называют «пропаренным кеком ила» (поэтому они не были удовлетворены). В конце концов правительству это надоело, и оно прекратило это. В этой связи я помню, как читал « Цзяйипань » Бай Цзюйи (поэта), в котором он говорит, что когда-то занимал должность комиссара по дорожному движению. Поскольку река Бянь настолько обмелела, что это мешало проходу лодок, он предложил закрыть шлюзы вдоль реки и канала, но военный губернатор указал, что река граничит с обеих сторон с полями, которые снабжали армию зерном, и если бы они были лишены орошения (воды и ила) из-за закрытия шлюзов, это привело бы к нехватке поставок зерна для армии. Из этого я узнал, что в период Тан по обе стороны реки были правительственные поля и шлюзы, и что орошение проводилось (непрерывно), даже когда вода была высокой. Если это можно было сделать (успешно) в старые времена, почему это нельзя сделать сейчас? Я хотел бы подробнее узнать об этом вопросе у экспертов. [73]
Хотя сухой док был известен в Птолемеевском Египте с конца 3-го века до н. э. (финикийцем ; не использовался снова до Генриха VII Английского в 1495 году), ученый и государственный деятель Шэнь Куо писал о его использовании в Китае для ремонта лодок в 11-м веке. В своих «Очерках о пруду сновидений» (1088) Шэнь Куо писал:
В начале династии (ок. 965 г.) две провинции Чжэ (ныне Чжэцзян и южный Цзянсу ) представили (трону) два корабля-дракона, каждый более (60,00 м/200 футов) в длину. [74] Верхние сооружения включали несколько палуб с роскошными каютами и салонами , содержащими троны и кушетки , готовые к императорским инспекционным поездкам. Спустя много лет их корпуса обветшали и нуждались в ремонте, но работа была невозможна, пока они были на плаву. Поэтому в период правления Синин (1068–1077 гг.) дворцовый чиновник Хуан Хуайсинь предложил план. На северном конце озера Цзиньмин был выкопан большой бассейн, способный вместить корабли-драконы, и в нем на фундамент из столбов были уложены тяжелые поперечные балки. Затем (был сделан пролом), так что бассейн быстро наполнился водой, после чего корабли были отбуксированы поверх балок. (Теперь брешь заделывают) воду откачали колесами, так что корабли покоились в воздухе. Когда ремонт был завершен, воду снова пустили, так что корабли снова оказались на плаву (и смогли покинуть док). Наконец, балки и столбы были убраны, и весь бассейн накрыли большой крышей, чтобы образовать ангар, в котором корабли могли быть защищены от стихии и избежать повреждений, вызванных чрезмерным воздействием. [75]
Китайцы династии Сун были искусными моряками , которые путешествовали в порты захода даже в Фатимидский Египет. Они были хорошо оснащены для своих путешествий за границу на больших морских судах, управляемых рулями на корме и ориентирующихся по компасу направления . Еще до того, как Шэнь Ко и Чжу Юй описали магнитный компас моряка, более ранний военный трактат Уцзин Цзунъяо в 1044 году также описал термоостаточный компас. [77] Это была простая железная или стальная стрелка, которая нагревалась, охлаждалась и помещалась в чашу с водой, создавая эффект слабого намагничивания, хотя ее использование было описано только для навигации на суше, а не на море. [77]
В китайской литературе того времени было много описаний операций и аспектов морских портов, морского торгового судоходства, заморской торговли и самих парусных судов. В 1117 году автор Чжу Юй писал не только о магнитном компасе для навигации, но и о стофутовой линии с крючком, которая была закинута на палубу корабля, используемой для сбора образцов ила на дне моря, чтобы команда могла определить свое местонахождение по запаху и виду ила. [78] Кроме того, Чжу Юй писал о водонепроницаемых отсеках переборок в корпусах кораблей, предотвращающих затопление в случае повреждения, о продольном выступе , туго натянутых парусах и практике лавирования против ветра. [79] Подтверждая записи Чжу Юя о кораблях династии Сун с отсеками переборок корпуса, в 1973 году было обнаружено торговое судно Сун длиной 78 футов (24 м) и шириной 29 футов (8,8 м) примерно с. 1277 был извлечен из воды около южного побережья Китая, в его корпусе было 12 отсеков с переборками. [80] Морская культура в период Сун была улучшена этими новыми технологиями, а также увеличением речного и канального движения. Вокруг была шумная демонстрация правительственных транспортных судов для перевозки зерна, судов для сбора дани и барж, частных судов, множество занятых рыбаков в небольших рыбацких лодках, а также богатые, наслаждающиеся комфортом своих роскошных частных яхт . [81]
Помимо Чжу Юя были и другие выдающиеся китайские авторы, занимавшиеся морскими делами. В 1178 году таможенник Гуанчжоу Чжоу Цюйфэй, писавший в «Линвай Дайда» об арабской работорговле африканцами вплоть до Мадагаскара , [82] заявил следующее о китайских морских судах, их размерах, прочности в море и жизни тех, кто находился на борту:
Корабли, которые плывут по южному морю и к югу от него, подобны домам. Когда их паруса расправлены, они подобны большим облакам в небе. Их рули имеют длину в несколько десятков футов. Один корабль перевозит несколько сотен человек и имеет в запасах годовой запас зерна. Свиней кормят и вино бродит на борту. Нет счета мертвым или живым, нет пути назад на материк, когда люди отправляются в голубое море. На рассвете, когда на борту корабля звучит гонг, животные могут напиться досыта, а команда и пассажиры забывают обо всех опасностях. Для тех, кто находится на борту, все скрыто и потеряно в пространстве, горах, ориентирах и странах иностранцев. Капитан корабля может сказать: «Чтобы достичь такой-то страны при попутном ветре за столько-то дней, мы должны увидеть такую-то гору, (тогда) корабль должен направиться в таком-то направлении». Но внезапно ветер может стихнуть и оказаться недостаточно сильным, чтобы увидеть гору в данный день; в таком случае, возможно, придется изменить ориентиры. А корабль (с другой стороны) может быть унесен далеко за (ориентир) и может потерять ориентиры. Может возникнуть шторм, корабль может быть понесен туда-сюда, он может встретиться с отмелями или быть выброшенным на скрытые скалы, затем он может быть разбит до самых крыш (его рубок). Большому кораблю с тяжелым грузом нечего бояться открытого моря, но на мелководье он скорее потерпит неудачу. [83]
Более поздний мусульманский марокканский берберский путешественник Ибн Баттута (1304–1377) писал более подробно о китайских парусных судах, чем Чжоу Цюйфэй. Он отметил, что в морях Китая и вокруг них для плавания по водам использовались только особые китайские джонки . [84] Он отметил, что самый большой тип китайских кораблей мог похвастаться в общей сложности двенадцатью парусными мачтами , в то время как у меньших было три. [84] О китайских кораблях и их командах Ибн Баттута заявил:
Паруса этих судов сделаны из полос бамбука , сплетенных в виде циновки . Матросы никогда не опускают их (во время плавания, а просто) меняют их направление в зависимости от того, дует ли ветер с одной или другой стороны. Когда корабли бросают якорь, паруса остаются стоять на ветру. Каждое из этих судов обслуживается 1000 мужчин, 600 матросов и 400 морских пехотинцев , среди которых есть лучники и арбалетчики, снабженные щитами, и люди, которые бросают (горшки) нафты . За каждым большим судном следуют три других: «нисфи», «тулти» и «руби» (примечание: пинас , небольшая лодка, оснащенная рулем, и гребная лодка ). Эти суда нигде не производятся, кроме города Зайтон ( Цюаньчжоу ) в Китае или в Син-Килане, что то же самое, что и Син-аль-Син ( Гуанчжоу ). [84]
Затем Ибн Баттута продолжил описание способов их строительства и дал точные изображения отдельных отсеков переборок в корпусах кораблей:
Вот как они сделаны: возводятся две (параллельные) стены из очень толстого дерева (обшивка), а в пространстве между ними размещаются очень толстые доски (переборки), закрепленные продольно и поперечно большими гвоздями, каждая длиной в три локтя. Когда эти стены таким образом построены, устанавливается нижняя палуба, и судно спускается на воду до того, как будут закончены верхние работы. Куски дерева и те части корпуса, которые находятся около ватерлинии, служат для мытья экипажа и отправления естественных нужд. По бокам этих кусков дерева также находятся весла; они такие же большие, как мачты, и ими управляют 10 или 15 человек (каждое), которые гребут стоя. [84]
Хотя Ибн Баттута упомянул численность парусной команды, он более подробно описал размеры судов, а также роскошные торговые каюты на борту:
Суда имеют четыре палубы, на которых находятся каюты и салоны для торговцев. Некоторые из этих «мисрий» содержат шкафы и другие удобства; у них есть двери, которые можно запереть, и ключи для их жильцов. (Торговцы) берут с собой своих жен и наложниц. Часто случается, что мужчина может находиться в своей каюте, а другие на борту не замечают этого, и они не видят его, пока судно не прибудет в какой-либо порт. Матросы также держат своих детей в таких каютах; и (в некоторых частях корабля) они шьют садовые травы, овощи и имбирь в деревянных кадках. Командир такого судна — великий эмир ; когда он высаживается, лучники и эфиопы (т. е. черные рабы, хотя в Китае этими воинами, скорее всего, были бы малайцы ) маршируют перед ним, неся дротики и мечи, с барабанным боем и трубами. Когда он прибывает в гостевой дом, где ему предстоит остановиться, они устанавливают свои копья по обе стороны ворот и несут караул во время его визита. [85]
Во времена династии Сун также уделялось большое внимание строительству эффективных самоходных судов, известных как гребные колёсные суда . Последние были известны в Китае, возможно, с V века [86] и, безусловно, с династии Тан в 784 году с успешным проектом гребного колёсного военного корабля Ли Гао. [86] В 1134 году заместитель транспортного комиссара Чжэцзяна У Гэ построил гребные колёсные военные корабли в общей сложности с девятью колёсами, а другие — с тринадцатью. [87] Однако в Сун были гребные колёсные суда, которые были настолько большими, что на каждой стороне судна было по 12 колёс. [88] В 1135 году знаменитый генерал Юэ Фэй (1103–1142) устроил засаду на отряд мятежников под командованием Ян Яо, запутав их гребные колёсные суда, заполнив озеро плавающими водорослями и гниющими брёвнами, что позволило им подняться на борт своих кораблей и одержать стратегическую победу. [87] В 1161 году пороховые бомбы и гребные колеса эффективно применялись китайцами Сун в битве при Тандао и битве при Цайши вдоль реки Янцзы против чжурчжэньской династии Цзинь во время войн Цзинь-Сун . Вторжение чжурчжэней под предводительством Ваньяня Ляна (князя Хайлина) не смогло завоевать Южную Сун. [87]
В 1183 году командующий флотом Нанкина Чэнь Тан был награжден за строительство девяноста колесных судов и других военных кораблей. [87] В 1176 году император Сяоцзун из династии Сун (годы правления 1162–1189) издал императорский приказ нанкинскому чиновнику Го Гану (который желал переоборудовать поврежденные колесные суда в джонки и галеры ) не ограничивать количество колесных судов на верфях флота, поскольку он высоко ценил быстроходные штурмовые суда, которые принесли китайцам победу при Кайши. [89] Однако колесные суда нашли и другое применение, помимо эффективных нападений в войне. Арабский или персидский комиссар торгового судоходства в Цюаньчжоу , мусульманин Пу Шоугэн (служивший с 1250 по 1275 год) отметил, что колесные суда также использовались китайцами в качестве буксиров для буксировки . [90]
Искусство металлургии во времена династии Сун развивалось на основе усилий более ранних китайских династий, в то время как были включены новые методы. Китайцы древней династии Хань (202 г. до н. э. – 220 г. н. э.) придумали, как создавать сталь, сплавляя вместе углеродный посредник из кованого железа и чугуна к 1-му веку до н. э. [91] [92] [93] Однако было два новых китайских нововведения династии Сун для создания стали в 11-м веке. Это был метод «berganesque», который производил некачественную, неоднородную сталь, в то время как другой был предшественником современного процесса Бессемера , который использовал частичную декарбонизацию посредством повторной ковки под холодным дутьем. [94]
Производство железа на душу населения выросло в шесть раз между 806 и 1078 годами, и к 1078 году в Китае династии Сун производилось 127 000 000 кг (125 000 длинных тонн; 127 000 т) железа в год. [95] [96] Историк Дональд Б. Вагнер указывает, что эта оценка была основана на общем количестве государственных налоговых поступлений на железо из различных железодобывающих префектур в империи. [97] В процессе плавки с использованием огромных мехов, приводимых в действие гидравликой (т. е. больших водяных колес ), в процессе производства использовалось огромное количество древесного угля , что привело к широкому масштабу вырубки лесов в северном Китае. [95] [98] Однако к концу XI века китайцы обнаружили, что использование битуминозного кокса может заменить роль древесного угля, поэтому многие акры лесных угодий и первоклассной древесины на севере Китая были сэкономлены сталелитейной и чугунолитейной промышленностью благодаря этому переключению ресурсов на уголь . [95] [98] Этот огромный рост производства чугунолитейной и чугунолитейной промышленности в Китае был результатом потребностей династии Сун в военной экспансии, частного коммерческого спроса на металлические изделия, такие как кухонная утварь, представленная на рынке, и широкий спектр сельскохозяйственных инструментов, а также новых каналов, связывающих основные центры чугунолитейного и чугунолитейного производства с оживленным рынком столицы. [99] Многочисленные области применения изделий из железа в период Сун включали изготовление оружия, [96] орудий труда, [96] монет, [96] архитектурных элементов, [96] музыкальных колоколов, [96] художественных статуй, [96] и компонентов для машин, таких как гидравлический отбойный молот , который был известен с I века до н. э. во времена древней династии Хань [100] и широко использовался во времена Сун. [101]
Из-за огромного объема производства, экономический историк Роберт Хартвелл отметил, что китайское производство железа и угля в следующем 12 веке было равно, если не больше, чем производство железа и угля в Англии на раннем этапе промышленной революции в конце 18 века. [102] Однако китайцы периода Сун не использовали энергетический потенциал угля способами, которые бы вырабатывали энергию механически, как в более позднюю промышленную революцию, которая зародилась на Западе . [81] В эпоху Сун были определенные административные префектуры, где в основном была сосредоточена китайская железная промышленность . Например, поэт и государственный деятель Су Ши написал мемориал трону в 1078 году, в котором указывалось 36 чугунолитейных заводов, каждый из которых нанимал несколько сотен рабочих, в промышленной префектуре Лиго (под его управлением, пока он управлял Сюйчжоу ). [103]
Эффект энергии ветра был оценен в Китае задолго до появления ветряной мельницы в период Сун. Неизвестно, когда древние китайцы использовали свои самые первые надувные мехи в качестве ветродувных машин для печей и горнов. Они существовали, возможно, еще во времена династии Шан (1600–1050 гг. до н. э.) из-за сложной технологии литья бронзы того периода. Они, безусловно, использовались с момента появления доменной печи в Китае с 6-го века до н. э., поскольку чугунные сельскохозяйственные орудия и оружие были широко распространены к 5-му веку до н. э. [104] В 31 году правительственный префект и инженер династии Хань Ду Ши (ум. 38) использовал горизонтальные водяные колеса и сложную механическую систему передач для управления большими мехами, которые нагревали доменную печь при выплавке чугуна . [105] Меха продолжали использовать в целях металлургии, но были обнаружены и освоены другие источники энергии ветра. Ремесленник династии Хань Дин Хуань ( 180 г. до н. э .) не только был пионером в изобретении карданной подвески , но и роторного вентилятора , [106] который можно было использовать в качестве простого кондиционера . [107] В нем использовалось семь колес, каждое около 3 м (10 футов) в диаметре и приводилось в действие вручную, но во времена династии Тан (618–907) во дворцах появились водяные роторные вентиляторы для кондиционирования воздуха, а в эпоху династии Сун, как утверждает Нидхэм, «эффект охлаждения искусственной тяги, похоже, ценился все шире». [108] Также была сложная китайская роторная веялка, изображенная в сельскохозяйственном трактате Ван Чжэня « Нонг Шу» 1313 года (хотя самое раннее изображение веялки было на модели гробницы династии Хань, датируемой периодом со II века до н. э. по II век). [109] [110] После этих нововведений ветряная мельница, наконец, была завезена в Китай в начале 13-го века через династию Цзинь на севере Китая , во время поздней династии Сун.
Персидский ученый Али ибн Сахл Раббан ат-Табари писал около 850 года, что более ранний халиф Умар ибн аль-Хаттаб был убит в 644 году техником Абу Лулуа, который утверждал, что построил мельницы, приводимые в движение силой ветра. [ 111] Более надежными, чем этот рассказ, были ветряные мельницы братьев Бану Муса (850-870), в то время как есть также несколько авторов, подтверждающих ветряные мельницы Систана ( Иран ), описанные Абу Исхаком аль-Истахри и Абу аль-Касимом ибн Хаукалем. [112] Северные китайцы под властью династии Чжурчжэней Цзинь познакомились с ветряными мельницами исламского мира в начале 13-го века. Это видно из отчета о Шу Чжай Лао Сюэ Конг Тань (Собрание бесед ученого старика студии Шу), написанного Шэн Руоцзы. [113] Там говорилось:
В коллекции личных работ «Спокойного отставного ученого» (Чжань Жань Цзюй Ши) есть десять стихотворений о Хэчун Фу. В одном из них описывается пейзаж того места […] и говорится, что «сохраненная пшеница перемалывается порывистым ветром, а рис толкется свежим подвешенными пестами . Западные люди (т. е. турки ) там используют ветряные мельницы ( фэн мо ), так же как люди юга (т. е. Южная Сун) используют водяные мельницы ( шуй мо ). И когда они толкут, песты висят вертикально». [113]
Здесь Шэн Жоцзы цитирует письменный отрывок о ветряных мельницах из «Спокойного отставного ученого», который на самом деле является Елюй Чуцаем (1190–1244), выдающимся государственным деятелем Цзинь и Юань (после того, как Цзинь пал в 1234 году под натиском монголов ). [113] В отрывке упоминается путешествие Елюя в Туркестан (современный Синьцзян ) в 1219 году, а Хэчун Фу на самом деле является Самаркандом (в современном Узбекистане ). [113] Впоследствии китайцы применили «продольные» парусные снасти типичных китайских джонок к горизонтальным ветряным мельницам. [114] Эти ветряные мельницы использовались для работы цепных насосов с квадратными поддонами, которые использовались в китайской ирригации со времен древней династии Хань . [115] Ветряные мельницы такого рода все еще использовались в наше время в Тяньцзине и вдоль реки Янцзы . [115] Первым европейцем, увидевшим китайские ветряные мельницы, был Ян Ниухофф, который заметил их в Цзянсу во время путешествия по Большому каналу в 1656 году в составе голландского посольства в Пекин . [115] Первые европейские ветряные мельницы, о которых было написано, были мельницы декана Герберта из Восточной Англии в 1191 году, которые конкурировали с мельницами аббатства Бери-Сент-Эдмундс . [116]
После ветряной мельницы в Китае были найдены применения энергии ветра в других устройствах и даже транспортных средствах. Была « парусная повозка », которая появилась, по крайней мере, во времена династии Мин в XVI веке (хотя она могла быть известна и раньше). Европейские путешественники в Китае в конце XVI века были удивлены, обнаружив большие одноколесные пассажирские и грузовые тачки, не только запряженные мулом или лошадью, но и оснащенные мачтами и парусами, похожими на корабельные, чтобы помочь им двигаться по ветру. [117]
В начале правления династии Сун (960–1279) изучение археологии развивалось из антикварных интересов образованного дворянства и их желания возродить использование древних сосудов в государственных ритуалах и церемониях. [118] Это, а также убеждение в том, что древние сосуды были продуктами «мудрецов», а не простых людей, подверглось критике со стороны Шэнь Ко, который обсуждал металлургию, оптику, астрономию, геометрию и древние музыкальные меры в дополнение к археологии. [118] Его современник Оуян Сю (1007–1072) составил аналитический каталог древних оттисков на камне и бронзе. [119] В соответствии с убеждениями более позднего Леопольда фон Ранке (1795–1886), некоторые дворяне династии Сун, такие как Чжао Минчэн (1081–1129), ценили археологические свидетельства больше, чем исторические труды, написанные постфактум, находя письменные записи ненадежными, когда они не соответствовали археологическим открытиям. [120] Хун Май (1123–1202) использовал древние сосуды эпохи династии Хань, чтобы развенчать то, что он считал ошибочными описаниями сосудов Хань в археологическом каталоге Богуту , составленном во второй половине правления Хуэйцзуна (1100–1125). [120]
Шэнь Куо также выдвинул гипотезы относительно геологии и климатологии в своих «Очерках о бассейне снов» 1088 года. Шэнь считал, что земля со временем менялась из-за постоянной эрозии , поднятия и отложения ила , и ссылался на свои наблюдения за горизонтальными слоями окаменелостей, вкрапленных в склон скалы в горах Тайхан, как на доказательство того, что эта область когда-то была местом расположения древнего морского берега, который сместился на сотни миль к востоку за огромный промежуток времени. [121] [122] [123] Шэнь также писал, что, поскольку окаменевший бамбук был найден под землей в сухой северной климатической зоне, где он никогда не рос, климат естественным образом сместился географически с течением времени. [123] [124]
Ранние концепции в судебной медицине были впервые разработаны в Китае во времена династии Сун. Когда возникало подозрение на убийство, шерифы посещали место происшествия, чтобы определить, была ли смерть вызвана естественной смертью, несчастным случаем или нечестной игрой. Если последнее было установлено, префектурный чиновник проводил расследование, составлял протокол дознания , который включал эскизы потенциальных травм на теле умершего, и подписывал его свидетелями для представления в суде. [125] Подробности этих усилий сохранились в письменных отчетах, таких как Собрание случаев несправедливости, исправленных судьей и врачом Сун Цы (1186–1249), чья работа документирует различные типы смерти (удушение, утопление, отравление, удары и т. д.) и то, как физические осмотры при вскрытии могут различать убийство, самоубийство или несчастный случай. [126] Сун предоставил информацию о первой помощи жертвам, близким к смерти, включая использование искусственного дыхания для тех, кто утонул. [127] В одном из ранних случаев судебной энтомологии житель деревни был зарублен серпом, поэтому местный судья собрал жителей деревни на городской площади, чтобы они разложили свои серпы и понаблюдали, какой из них привлечет мух к невидимым остаткам крови жертвы; когда стало ясно, какой серп использовался в качестве орудия убийства, признавшийся убийца был арестован. [128]
Первая известная иллюстрация огненного копья и гранаты.
