La scienza in Cina: l'epoca Song-Yuan. L'astronomia

La scienza in Cina: l'epoca Song-Yuan. L'astronomia

L'astronomia

Controllo statale e astronomia civile

di Fung Kam Wing

'Studio del potere imperiale' e 'astronomia politica'

Nella storia cinese il periodo dei Song settentrionali (960-1127) si caratterizza per il fiorente sviluppo culturale, durante il quale furono conseguiti brillanti risultati. In questo panorama non fa eccezione una scienza importante come l'astronomia, in cui si cimentarono anche imperatori e funzionari. Secondo le antiche credenze cinesi, il sovrano era il Figlio del cielo (tianzi) il quale, in quanto interprete delle volontà divine, aveva autorità 'su tutto ciò che era sotto la volta celeste'; per questo motivo il sovrano era costantemente tenuto a osservare i fenomeni astronomici e a porli in relazione alla propria condotta morale, così da comprendere quale fosse il giudizio divino sul proprio operato ed eludere le conseguenze ritenute implicite in eventi naturali straordinari; 'avvenimenti disastrosi' (zai) e prodigi (yi) erano infatti considerati castighi inflitti dal cielo. Quanto tali convinzioni fossero radicate è testimoniato dal componimento intitolato La torre degli spiriti (Lingtai), contenuto nel Classico delle odi (Shijing), in cui è elogiato il re Wen. A tale sovrano è attribuito il merito di aver costruito una torre per osservazioni astronomiche e meteorologiche, di esser riuscito ad assoggettare la popolazione alla propria autorità e di aver mostrato, in definitiva, la legittimità del proprio potere. Ovviamente, sussisteva una stretta relazione tra la consolidata tradizione di 'studio del potere imperiale' (diwang xue) e l'osservazione di nuvole, venti e fenomeni celesti anomali. È probabile che in Cina l'astronomia e la meteorologia abbiano avuto inizio in un'epoca molto antica grazie all'appoggio imperiale, tanto che si può parlare di una vera e propria 'astronomia politica'. Sembra inoltre che le previsioni astrologiche avessero un ruolo nella politica del sovrano e del suo regime (Yabuuti 1973). Tra la nozione di 'astronomia politica' e quella di 'corrispondenza correlativa' esiste un profondo rapporto, al quale si è richiamato Dong Zhongshu (179-104 a.C. ca.) nel periodo degli Han anteriori. Egli affermava l'esistenza di una corrispondenza tra dimensioni del cielo, forme umane e istituzioni burocratiche; chiaramente, tale idea forniva una giustificazione legittima a chi, basandosi su previsioni astrologiche, voleva rifondare lo Stato oppure imporsi come nuovo sovrano. Sotto la dinastia dei Song settentrionali furono messi in pratica i 'Precetti confuciani di governo e politica', si tentò di perseguire una 'politica civile' (wen) e di dare impulso allo sviluppo di una cultura letteraria; conseguenza di tale orientamento fu che gli imperatori e i letterati-burocrati, al fine di consolidare il proprio potere (Bol 1992), si dedicarono allo studio dei Classici confuciani, quali il Classico dei documenti (Shujing) e gli Annali delle Primavere e autunni (Chunqiu). In questo secondo testo assumevano particolare rilievo il concetto di daiyi mingfen ('doveri primari', che riguardavano la vita e l'obbligo di servire il sovrano) e il ruolo ricoperto nella vita politica da eventi eccezionali o da segni premonitori. Anche il capitolo del Classico dei documenti intitolato Grande norma (Hongfan) fu oggetto di studio approfondito; vi si trovano esposte idee e teorie che costituivano il nucleo fondamentale delle conoscenze ritenute necessarie all'imperatore; queste erano le Cinque fasi (wuxing), le Cinque occupazioni (wushi, cioè contegno, parola, visione, ascolto e pensiero) e il concetto di huangji ('culmine [della perfezione] per l'augusto [imperatore]'). Intento dei Song era promuovere l'attuazione del modello confuciano di re saggio e a questo fine mirava l'educazione dell'imperatore.

L'astronomia e l'astrologia sotto il patrocinio imperiale dei Song settentrionali

di Fung Kam Wing

L'imperatore Taizu e l'introduzione dell'astronomia islamica

I primi imperatori Song mostrarono un vivo interessamento per l'astronomia, favorendone lo studio. Come narra Luo Xiang Lin (1906-1978), nel 961 l'imperatore Taizu (960-975, noto per la forte vocazione militare) convocò l'astronomo e astrologo islamico Ma Yize (921-1005) per nominarlo funzionario dell'Ufficio astronomico. Questi era un antenato della famiglia Ma arrivato dal Lumu guo (nome con cui si indicava una provincia dell'Impero romano d'Oriente), territorio di cui non v'è traccia nella Storia della dinastia Song (Songshi), come emerge da un'attenta analisi dei quattro libri Genealogia del clan Ma di Huaining (Huaining Mashi zongpu, 1875), Genealogia del clan Ma di Qingxian nella regione dello Hebei (Hebei Qingxian mashi menpu, 1486), Rotolo sospeso della sala Dace del clan Ma (Dace tang Ma guazhou, 1920-1930 ca.) e Genealogia del clan Ma della sala Juzhen (Juzhen tang mashi zongpu, 1928).

Si ritiene generalmente che la denominazione Lumu guo equivalga a quella di Lumi guo, presente nella Storia della dinastia Ming (Mingshi) e negli Annali della dinastia Ming (Ming shilu), dove designa una regione che per tredici volte rese omaggio alla corte Ming. In seguito a ricerche condotte sulle Relazioni sui paesi non menzionati dall'Ufficio delle Operazioni (Zhifang waiji), carta geografica tracciata da Giulio Aleni (1582-1649), si è scoperto che il Lumi guo si trova a 120 miglia a sud-est della Mecca e si estende per 100 miglia a nord-est del territorio yemenita medievale.

Secondo la Genealogia del clan Ma di Huaining, Ma Yize collaborò con l'eminente astronomo e matematico Wang Chuna (913-982 ca.), allora Direttore dell'Ufficio astronomico, nella compilazione del Calendario Yingtian (Yingtian li). Ma Yize si concentrò sulla parte matematica, portando a termine i calcoli necessari nel 964; dopo questa operazione Wang Chuna poté offrire il Calendario Yingtian al trono. Sebbene parti di questo calendario siano incorporate nel Trattato sui tubi sonori e sul calendario (Lüli zhi) della Storia della dinastia Song, è difficile stabilire con precisione quanto tale opera sia debitrice alla cultura islamica. Wang Yingwei ha individuato due componenti che testimonierebbero una certa influenza; questi elementi sarebbero la vicinanza del metodo 'per stabilire i giorni d'inizio delle fasi lunari a quello delle Sette Luminarie' e i relativi calcoli sul periodo calendaristico; quest'ultimo è caratterizzato da tre istanti significativi di chiara influenza islamica, che sono l'inizio del 'ciclo sessagenario', il 'giorno di Venere' (arabo ādīna, che letteralmente significa 'venerdì, anno primo dell'era musulmana' iniziata venerdì 16 luglio del 622 d.C.) e l'alba del primo giorno del solstizio invernale (Wang Yingwei 1998). Nel libro di Wang Yinglin (1223-1296), che ha per titolo Mare di giada (Yü hai), e in quello di Xu Song (1781-1848), intitolato Raccolta dei documenti importanti della dinastia Song (Song huiyao jigao, 1809), sono contenute due liste che riguardano il Calendario Yingtian:

Canone sul calendario (Lijing), 1 cap.;

Abbozzo matematico (Suancao), 1 cap.;

Prontuario delle tavole astronomiche sul transito di meridiani alla quinta veglia della notte (Wugeng zhongxing licheng), 1 cap.;

Prontuario di tavole astronomiche per il crepuscolo e per l'alba (Chenhun fen licheng), 1 cap.;

Prontuario di tavole astronomiche sul sorgere e il tramonto del Sole (Zhouye richu ru licheng), 1 cap.;

Prontuario di tavole astronomiche per le ombre dello gnomone (Guiying licheng), 1 cap.

(Song huiyao jigao, p. 2130)

Le tavole licheng sono "tabelle per eseguire rapidamente calcoli astronomici" e sono simili alle tavole astronomiche islamiche (arabo: zīǧes); queste ultime contengono in genere dati che servono per determinare vari parametri, come i movimenti medi del Sole, della Luna e degli altri pianeti, le latitudini lunari e planetari, le eclissi, la direzione della Mecca e vari calcoli astrologici (King 1993). Alla fine del IX sec. al-Battānī (Albatenius, 834-901 ca.), celebre autore di zīǧes, quali Kitāb al-Zīǧ (Al-Battani sive Albatenii Opus astronomicum, 880) e al-Zīǧ al-sābī (Tavole sabee), effettuò varie osservazioni a Raqqa, nella Siria settentrionale. Il matematico e geografo yemenita al-Hamdānī (prima metà del X sec.), che compilò un Zīǧ e un trattato di astrologia matematica intitolato Kitāb Sarā῾ir al-hikma, nel Sifat jazīrat al-῾Arab fornisce una relazione sugli 'Orientali' (ahl al-mašriq), ossia sugli Indiani e su coloro che li imitavano, per i quali il meridiano zero coincideva con il confine orientale della Cina. Si può ragionevolmente supporre che Ma Yize arrivasse in Cina già con un bagaglio di conoscenze maturate a contatto con studiosi dell'epoca; a cagione della dedizione mostrata nella composizione del Calendario Yingtian, alla stesura del quale contribuì notevolmente, l'astronomo islamico fu promosso Direttore dell'Ufficio astronomico e, nell'ottavo mese del settimo anno di regno (966), l'imperatore Taizu gli conferì un titolo nobiliare. Ma E e Ma Huai, figli di Ma Yize, continuarono il lavoro del padre come funzionari dell'Ufficio astronomico e ne ereditarono i titoli rispettivamente negli anni 997 e 1001.

Il sostegno fornito all'astronomia e all'astrologia da parte imperiale fu tuttavia accompagnato da un più stretto controllo; nel 972 Taizu vietò alle persone comuni di procurarsi strumenti o libri relativi a queste discipline e ne proibì lo studio privato, assieme a quello della geomanzia, ai monaci buddhisti e taoisti (Zheng Shoupeng 1977). Nel 974 fu emanato un decreto che impediva agli studenti dell'Ufficio astronomico e ai più abili costruttori e tecnici di altri dipartimenti di trasferirsi nelle province. L'imperatore Taizu destinò inoltre Miao Xun, allievo di Wang Chuna, al nuovo posto di Consigliere per l'astronomia dell'Accademia Hanlin (Hanlin tianwen); questo incarico comportava una costante presenza a corte che permetteva all'imperatore d'interrogare, in qualsiasi momento ritenesse necessario, il proprio consigliere.

L'imperatore Taizong e il controllo dello Stato sull'astronomia

Nella Raccolta classificata degli eventi accaduti sotto la dinastia dei Song [settentrionali] (Songchao shishi leiyuan) di Jiang Shaoyu (1115-1145 ca.) si dice che Taizong, imperatore dal 976 al 997, fosse capace di formulare predizioni interpretando le nuvole e i venti. L'importanza attribuita all'astrologia è testimoniata da varie circostanze. In occasione di particolari 'fenomeni celesti', per esempio il passaggio di comete, Taizong correggeva la propria condotta, interrompeva le celebrazioni dei sacrifici di Stato e delle cerimonie di culto; inoltre, ricorreva sempre ai funzionari più anziani per avere consigli o commenti sulle proprie risoluzioni politiche. Kou Zhun (961-1023) cita la Grande norma per dar conto della nozione di 'corrispondenza correlativa' e di come questa entrasse in relazione con le decisioni politiche del sovrano; una conferma di tale interpretazione risulta dai provvedimenti adottati dall'imperatore in seguito alla grande siccità registrata nella primavera del 991; per fronteggiare questa situazione critica Taizong fece costruire una torre di fronte al palazzo Wende per poter confessare i propri errori alle divinità e attendere il 'castigo dal cielo'. Egli rafforzò, inoltre, la politica di controllo statale sull'astronomia, già perseguita dal predecessore Taizu; ne è prova l'editto emanato dopo l'ascesa al trono in base al quale tutte le persone con una grande competenza in astronomia ‒ inclusi gli specialisti di yin-yang, i negromanti, gli esperti di achillea e di esagrammi ‒ dovevano essere inviati a corte; coloro che si fossero sottratti a quest'obbligo sarebbero stati giustiziati pubblicamente. Nel 977 un altro editto obbligava a inviare negli uffici governativi tutti i libri concernenti l'astronomia, la fisiognomica, la liuren (divinazione fatta a partire dai Sei Punti Cardinali della Tavola divinatoria), la dunjia (divinazione dal Periodo occulto) e lo yin-yang. Contemporaneamente, 351 esperti astronomi furono sottoposti a esame e a 68 di loro fu assegnato un incarico ufficiale, mentre i rimanenti furono esiliati in isole lontane. Nel 982 Taizong scrisse una prefazione al nuovo Calendario Qianyuan (Qianyuan li) redatto da Wu Zhaosu (950-985 ca.). Al fine di rafforzare il proprio monopolio, l'imperatore impose all'Ufficio di storiografia di depositare nella Biblioteca imperiale tutti i libri che contenessero riferimenti all'astronomia, astrologia, profezie e arti occulte finalizzate alla predizione o alla divinazione; sommando questi testi si arrivava a un totale di 5010 capitoli.

Risultato significativo di questa politica culturale fu la creazione di un nuovo modello di hunyi ('sfera armillare'), donato al trono dal suo ideatore, lo studente Zhang Sixun, nel primo mese del quarto anno dell'imperatore Taizong (979). L'imperatore ordinò che lo strumento fosse realizzato e installato nella Torre del Tamburo, situata nella parte orientale del palazzo Wenming. Tale sfera armillare consisteva di una torre di diversi piani nei quali erano stati disposti condotti, ruote, punti di scappamento e un sistema per far girare le palette, azionato da una corrente di mercurio invece che da una corrente d'acqua. In seguito a questa invenzione fu assegnato a Zhang il posto di Assistente addetto alle sfere armillari e agli orologi (hunyi cheng).

Nel 990 Han Xianfu (938-1013), Funzionario capo per la Fase autunnale (qiuguan zhen) dell'Ufficio astronomico, inoltrò una richiesta per la costruzione di due sfere armillari di bronzo, e precisamente una per dimostrazioni (hunyi) e una per osservazioni (houyi); tale progetto ottenne l'aiuto finanziario dell'imperatore e fu ultimato nel 995, quando i due strumenti furono posti sulla sommità di una nuova torre per l'osservazione celeste all'interno dell'Ufficio astronomico. La struttura dello hunyi tuttavia non era pienamente operabile e lo houyi fu fuso di nuovo nel tredicesimo anno di regno (1010) dell'imperatore Zhenzong; una descrizione dettagliata di questo secondo strumento si trova nel Trattato sui segni celesti (Tianwen zhi) contenuto nella Storia della dinastia Song. Joseph Needham ne ha indicato gli elementi caratteristici, che sono i vari anelli ‒ uno obliquo che rappresenta il meridiano principale, uno per l'equatore, uno per l'eclittica e uno mobile con un asse ‒, due tubi per l'osservazione degli astri, una ruota orizzontale che poggia su colonne a forma di drago e alcune livelle ad acqua. Sempre nel 995, Han Xianfu scrisse anche due libri, i Fondamenti sulla sfera armillare (Hunyi fayao, 10 capitoli) e il Catalogo delle divisioni e delle allocazioni delle ventotto Case lunari e delle Sette luminarie (Xinyao dufenyu minglu, 1 capitolo), che offrì in omaggio all'imperatore.

L'imperatore Zhenzong e il consolidamento dell'astronomia civile

Nel suo primo anno di regno (998) l'imperatore Zhenzong fu allarmato dall'apparizione di una cometa, con una coda luminosa della lunghezza di un chi (31 cm ca.), a nord della casa lunare di yingshi ('Accampamento', α Pegasi). L'imperatore diede allora ordine ai funzionari più anziani di pronunciarsi sulla sua condotta politica ed evitò di dimorare nel palazzo principale. In seguito a questo evento Zhenzong riorganizzò l'Ufficio astronomico e fece stabilire all'interno del palazzo imperiale il Dipartimento astronomico dell'Accademia Hanlin (Hanlin tianwen yuan), operazione che richiese tre anni di tempo, dal 998 al 1001. Questo organismo aveva il compito di esaminare una sfera armillare e una clessidra e di eseguire notte e giorno dal proprio osservatorio misurazioni dei fenomeni celesti. I dati provenienti dalle due istituzioni, specialmente quelli su eventi fuori dall'ordinario, erano raffrontati presumibilmente ogni notte e presentati insieme all'imperatore; questi, nell'anno 1000, commissionò al proprio bibliotecario Du Gao un rapporto sull'attività dei funzionari che lavoravano all'Ufficio astronomico e tre anni dopo, imitando il modello di Taizong, iniziò a controllare più strettamente l'astronomia, promulgando due editti che proibivano lo studio privato e la divulgazione al popolo di questa disciplina. Shi Xu (933-1010), Direttore sostituto dell'Ufficio astronomico, ricevette l'ordine di compilare un'enciclopedia geomantico-astrologica intitolata Prezioso trattato del Cielo e della Terra (Qiankun baodian, 417 capitoli), per la quale l'imperatore scrisse, nel 1005, una prefazione. Nel corso del periodo Song, un ruolo cardine nell'affermazione dell'autorità imperiale venne ricoperto dai 'sacrifici periferici' (jiaosi) e in particolare da quello eseguito, in onore del cielo, attorno a un 'altare rotondo' (yuanqiu). Nell'autunno del 1005 Zhao Anre, Shi Xu e Wang Qinruo (962-1025), uomo di Stato dai principî confuciani, avanzarono una serie di proposte, accettate dal sovrano, riguardo alla gerarchia formata dal Grande Imperatore Celeste (Tianhuang dadi, la cui divinità era chiamata Yao Pobao, Gemma raggiante dell'anima-Luna), dai Cinque Imperatori Celesti (Wu tiandi) e dalle stelle loro associate nel Ziwei yuan ('Ziwei' sta per regione siderale o recinto nel quale sono comprese le stelle delle costellazioni del Drago, dell'Orsa Maggiore e della Giraffa). Nel quinto mese del nono anno di regno (1006) l'imperatore Zhenzong ordinò ai funzionari dei rituali statali e agli astronomi di restaurare il culto della stella Zhoubo. Proprio in quell'anno infatti Zhou Keming (954-1017), Funzionario capo per la Fase primaverile (chunguan zhen) dell'Ufficio astronomico, riuscì a individuare questa stella, che è stata successivamente identificata con la supernova cinese del 1006, ritenuta 'astro di buon auspicio' (Goldstein 1965).

L'imperatore Renzong e l''astrologia civile'

Tre anni dopo essere salito al potere, l'imperatore Renzong (1023-1063) ordinò all'Ufficio astronomico di esaminare molto accuratamente gli eventi anormali e quelli di buon augurio, valutandoli con l'ausilio di trattati di astronomia o di manuali simili, per poi riferirne direttamente alla sua persona. Renzong riteneva, infatti, che il concetto di jianyong huangji (il raggiungimento e l'esercizio della perfezione imperiale) costituisse il 'Grande Metodo' (dafa) per governare il paese. Egli stesso studiò a fondo la Grande norma e nel 1040 ne scrisse un commento dal titolo Specchio politico della 'Grande norma' (Hongfan zhengjian, 12 capitoli), nel quale è sviluppato il principio di corrispondenza relativa tra 'uomo e cielo'. Nel periodo che va da prima della dinastia Qin (221-206) a quella dei Song settentrionali molti sono gli esempi di previsioni favorevoli e sfavorevoli che erano citati in termini di Cinque fasi. I fenomeni naturali erano collegati con il comportamento e l'attività politica dell'imperatore e servivano a interpretare l'ascesa e la caduta delle precedenti dinastie. Renzong credeva che il culto del cielo esercitato interiormente, la conquista della fiducia divina guadagnata attraverso l'agire e una continua coltivazione di sé fossero i mezzi più efficaci per difendere e perpetuare il proprio regime.

Tra il 1034 e il 1037 Renzong esercitò il proprio potere in ambiti sempre più ampi; in campo astronomico ordinò a Yang Weide ‒ autore della scoperta di una 'deviazione magnetica' (la declinazione magnetica) nel metodo d'orientamento geomantico che faceva uso della bussola ad ago magnetico ‒ di guidare, in qualità di Direttore deputato dell'Ufficio astronomico, la stesura di un catalogo delle stelle appartenenti alle costellazioni circumpolari e la raccolta di dati astronomici poi riuniti nel Nuovo libro sulle apparizioni celesti durante l'era Jingyou (Jingyou qianxiang xinshu, 30 capitoli); nel 1034 l'imperatore stesso scrisse una prefazione per questo secondo libro e i dati che vi erano raccolti furono utilizzati nel Trattato sui segni celesti (Tianwen zhi) della Storia della dinastia Song (Songshi; Pan Nai 1989). Nel 1035 il Direttore dell'Ufficio astronomico ricevette l'incarico di realizzare una 'clessidra collegata a una stadera con cento intervalli'; tale strumento serviva a misurare la durata del giorno e della notte. L'anno successivo Xing Zhonghe, Procuratore dell'Ufficio astronomico, consegnò all'imperatore una mappa del cielo chiamata Diagramma reticolato delle costellazioni celesti dall'antichità al presente (Gujin tianwen gezi tu).

Oltre a commissionare opere d'interesse astronomico, Renzong mostrò una forte passione per l'indagine sul futuro e lo studio dell'astrologia; per tale ragione commissionò a quattro studiosi ‒ Yang Weide, Wang Li (Funzionario capo per la Fase primaverile dell'Ufficio astronomico), Li Zizheng e He Zhan (entrambi Consiglieri imperiali per l'astronomia) ‒ la compilazione di alcune opere. I quattro dotti scrissero i seguenti libri: (1) Raccolta di Elementi essenziali sui responsi benefici al Grande Uno ottenuti tramite tre [tipi] di tavole cosmiche durante l'era Jingyou (Jingyou sanshi taiyi fuying jiyao, 10 capitoli); (2) Canone delle determinazioni divine decifrate attraverso [la divinazione] con i Sei punti cardinali sulla tavola divinatoria durante l'era Jingyou (Jingyou liuren shending jing, 10 capitoli); (3) Canone di responsi talismatici ottenuti durante l'era Jingyou attraverso [la divinazione] del Periodo occulto (Jingyou dunjia fuying jing, 3 capitoli); (4) Canone sul soffio divino [attraverso la divinazione] delle Sette Luminarie durante l'era Jingyou (Jingyou qiyao shenqi jing, 1 capitolo). Per ciascuno di questi libri l'imperatore accordava un titolo e una prefazione, oltre che l'inclusione nella sezione delle bibliografie tradizionali contenuta nelle Cinque fasi. Renzong stesso produsse, per la prefazione della Raccolta di Elementi essenziali sui responsi benefici, lo scritto Per godere del Mandato del Cielo è essenziale dedicarsi alle attività umane (Dang xiu renshi yi cheng tianming); richiese inoltre altri studi a Yang Weide e al monaco indiano buddhista Fa Hutuo. Il primo scrisse il Canone della rivelazione del Loto attraverso [la divinazione] del Periodo occulto durante l'era Jingyou (Jingyou dunjia lianhua tongshen jing, 1 capitolo, 1035) e il Catalogo dei tre [tipi di] tavole cosmiche dell'era Jingyou (Jingyou sanshi mulu, 1 capitolo). Il secondo redasse il Dizionario etimologico del sanscrito dell'era Jingyou (Jingyou tianzhu ziyuan, 7 capitoli), al quale fu apposta, nel 1035, una prefazione dell'imperatore.

La produzione di saggi sulla musica e sui tubi sonori era considerata da Renzong parte essenziale del proprio progetto di 'educazione imperiale'; per tale motivo, nel 1036 incaricò Feng Yuan (957-1037) di scrivere le Note di musica dell'era Jingyou (Jingyou guang yueji, 81 capitoli). L'imperatore scrisse sei dotti saggi musicali, denominati Nuovo canone dell'essenza della musica dell'era Jingyou (Jingyou yuesui xinjing, 6 capitoli), ormai perduti nella loro interezza, anche se diversi passaggi chiave sono conservati nel Calendario Chongtian (Chongtian li, 17 capitoli, scritto da Yang Weide nel 1041) contenuto nel Trattato sui tubi sonori e sul calendario (Lüli zhi) della Storia della dinastia Song. Questi brani riguardano diversi temi: (1) il principio basilare dei dodici jun ('divisioni uguali') e il loro rapporto con misure, pesi e i dodici intervalli di tono (inclusi i sei principali lü ['scala naturale'] e i sei jian ['scala dodecatonica']); (2) l'origine dell'armonia acustica; (3) la relazione tra le occupazioni umane, le Cinque fasi e i cinque toni che le governano; (4) la distinzione tra suono e tono; (5) gli inni cerimoniali eseguiti durante i sacrifici periferici; (6) la lunghezza dei dodici intervalli tonali. Certamente era intenzione dell'imperatore esporre sistematicamente la propria filosofia musicale nella quale sono riuniti molti elementi, i dodici intervalli tonali, lo yin-yang, le quattro stagioni, le due luminarie (Sole e Luna), la musica di confine, la divinazione dai Sei Punti Cardinali e dal Periodo occulto. Nel 1036 Renzong reclutò, mediante un editto, funzionari musicisti deputati a condurre esperimenti per 'osservare l'etere' (houqi), preparare tubi sonori e successioni di campane per le cerimonie rituali nazionali.

Renzong credeva profondamente nell'idea di 'Castigo del Cielo' (Tian qiangao zhi yan), come dimostra il proclama, pubblicato nel 1038, in risposta ai dignitari che chiedevano delucidazioni rispetto ad alcune punizioni celesti. Tale concezione si palesa anche in altri gesti, come le frequenti amnistie concesse a seguito di fenomeni astronomici insoliti (xingbian), la riduzione degli obblighi per la popolazione in conseguenza dei terremoti nell'area di Daizhou e delle forti inondazioni nella regione dello Hebei. Nel 1039 l'imperatore portò a termine il Libro sul significato dei segni calamitosi verificatisi in cielo e tra gli uomini, nell'era Baoyuan (Baoyuan tianren xiangyi shu, 10 capitoli) e lo presentò ai dignitari statali; questo libro consiste di 756 articoli (accompagnati da molte illustrazioni a colori di aloni, comete e aurore boreali) che interessano il cielo, la Terra, la Stella polare, i cinque pianeti, lo studio delle nuvole e dei venti e una raccolta di vari metodi divinatori (Fung Kam Wing 1995). Data la sua natura predittiva, i legami con l'astrologia giudiziaria e la sua importanza per il potere imperiale, l'opera non era destinata alla lettura da parte di funzionari normali; la sua forma generale sembra aver esercitato una certa influenza anche sul Saggio sui presagi astronomici e meteorologici (Tianyuan yuli xiangyi fu, 1425) scritto da un altro Renzong (1378-1428), imperatore appartenente alla dinastia Ming, il cui regno durò dal 1425 al 1426.

Nel periodo compreso tra il 1049 e il 1053, tre esperti di calendaristica, Shu Yijian, Yu Yuan e Zhou Zong, riuscirono a realizzare una clessidra, uno gnomone graduato e una sfera armillare in cui era rappresentata l'eclittica. Essi svolsero indagini sulle misure in gradi che determinano le case lunari e sulle costellazioni circumpolari. Basandosi sulla raccolta dei dati osservati portarono a compimento un catalogo stellare, le Tavole astrali dell'era Huangyou (Huangyou xingbiao), e una mappa stellare globale nota come Carta che illustra i funzionari astrali [le stelle] dell'era Huangyou (Huangyou xingguan tu). Una volta ultimata, la sfera armillare fu collocata nell'osservatorio del Dipartimento astronomico dell'Accademia Hanlin, che era ubicato all'interno del palazzo imperiale; la clessidra fu sistemata nella Torre della Campana e del Tamburo del palazzo Wende e lo gnomone graduato fu installato nell'Ufficio astronomico. L'imperatore scrisse la Breve descrizione della sfera armillare (Hunyi zongyao, 10 capitoli), la cui circolazione, tuttavia, fu limitata solamente all'interno del palazzo. Nel 1054 il funzionario-astronomo Yang Weide, ormai in pensione, osservò e registrò una stella ospite (kexing, identificata con la supernova cinese del 1054) vicino alla tianguan xing (costellazione del Toro). Da quanto detto risulta quindi evidente che all'inizio dell'XI sec., grazie all'imperatore Renzong, le attività scientifiche e pseudoscientifiche (magico-cosmiche) ricoprirono un ruolo molto significativo.

Durante la dinastia dei Song settentrionali, il governo controllò anche lo sviluppo nella produzione di strumenti astronomici. Tra il 1074 e il 1124 furono infatti realizzati, grazie al 'patrocinio reale', alcuni orologi e quattro sfere armillari. A questa iniziativa parteciparono scienziati e astronomi quali Shen Gua (1031-1095), Ouyang Fa (m. 1082 ca.), Su Song (1020-1101), Han Gonglian (m. 1092 ca.) e Wang Fu (m. 1126). Sfortunatamente molti libri e numerosi strumenti astronomici furono distrutti durante gli anni 1126-1127 con l''incidente di Jingkang' (Jingkang zhi nan), nel corso del quale fu messa a sacco Kaifeng, capitale durante la dinastia Jin (1115-1234). Le cinque sfere armillari più importanti furono portate da soldati Jurchen (popolazione nomade del Nord della Cina) a Yanjing, dove subirono danni dovuti a una manutenzione inadeguata. La perdita di tali strumenti nonché quella dei relativi documenti compromise definitivamente i progetti di ricostruzione di apparecchiature astronomiche sotto la dinastia dei Song meridionali.

Il patrocinio imperiale sull'astronomia durante il periodo dei Song meridionali

di Fung Kam Wing

Immediatamente dopo l''incidente Jingkang', durante il quale gli invasori Jurchen rapirono gli imperatori Song (1126), il governo fu costretto a ritirarsi a sud di Lin'an (attuale Hangzhou). A seguito di questo avvenimento la società, l'economia e le istituzioni amministrative attraversarono un lungo periodo di disordine. Nel 1131, l'imperatore Gaozong (1127-1162), resosi conto della mancanza di testi d'astronomia, incaricò Li Ji, autore delle Apparizioni celesti dell'ampio specchio per il governo (Qianxiang tongjian), d'iniziare una campagna di raccolta di libri. Quattro mesi più tardi, l'imperatore istituì nuovamente l'Ufficio astronomico e il Ceyan hunyi suo (Ufficio per le sfere armillari osservative) con sede a Wushan, all'interno della città imperiale.

Nel 1132 pagando un riscatto ai Jurchen Jin, Gaozong riuscì ad avere il testo dell'ultimo sistema calendaristico del periodo dei Song del Nord, il Calendario Jiyuan (Jiyuan li). Per velocizzare la compilazione di un nuovo calendario l'imperatore intervenne sull'operato dei propri funzionari astronomici, che non erano riusciti a fare i calcoli necessari per redigere un lavoro accurato, ordinando loro di consultare il libro che era stato recuperato. Richiese, inoltre, la costruzione di una sfera armillare affidando tale compito a Ding Shiren, Direttore dell'Ufficio astronomico, e a Yuan Weiji, Direttore di divisione del Ministero dei lavori; quest'ultimo era stato allievo e assistente di Su Song ed era stato promosso funzionario astronomico prima della caduta dei Song settentrionali. Tale progetto non fu però portato a termine poiché non soltanto mancavano documenti e disegni, ma vi era forte carenza anche di artigiani adatti. È plausibile che a partire da questo periodo sia diminuito il controllo sull'astronomia e sulle scienze a questa legate. Sembra inoltre che una maggior libertà abbia regnato in varie attività intellettuali, come le discussioni su teorie cosmologiche, le ricerche private sui calendari ufficiali, sul famoso Almanacco delle diecimila divisioni della gente (Minjian wanfenli) e sulla costruzione di strumenti astronomici.

Probabilmente nel 1135 l'anziano funzionario Zhang Zhiyuan presentò un memoriale nel quale raccomandava la partecipazione alla riforma calendaristica dell'astronomo Chen Deyi, semplice cittadino, che aveva predetto, in base a calcoli precisi, l'eclissi di quell'anno. Assistito dal taoista Pei Boshou, Chen Deyi compilò il primo calendario dei Song meridionali, il Calendario Tongyuan (Tongyuan li), promulgato nel 1136. Nel 1166, il valente astronomo Liu Xiaorong, anch'egli non appartenente alla nobiltà, scoprì i dati e i metodi di calcolo del Calendario Jiyuan di cui ci si era serviti all'interno dell'Ufficio astronomico per produrre il Calendario Tongyuan. Liu entrò allora a far parte dell'Ufficio astronomico e gli fu affidata la compilazione di tre calendari, il Calendario Qiandao (Qiandao li), il Calendario Chunxi (Chunxi li) e il Calendario Huiyuan (Huiyuan li), che furono promulgati, rispettivamente, negli anni 1169, 1177, 1191. Le conoscenze astronomiche, la costruzione di strumenti e la cartografia stellare sembrano essere state molto diffuse durante i regni di Xiaozong (1163-1189) e Guangzong (1190-1194). Semplici cittadini come Ruan Xingzu, Huangfu Jiming, Wang Xiaoli e Ruan Taifa esposero al cospetto dell'imperatore le proprie idee sulle riforme calendaristiche e sulla costruzione delle sfere armillari. Anche il grande filosofo Zhu Xi (1130-1200) aveva in casa una sfera armillare per scopi dimostrativi e s'ingegnò a lungo per ricostruirne il congegno di propulsione idraulica. Nel precedente impero Song l'astronomia svolgeva un'importante funzione di orientamento politico; per questo motivo, il funzionario per l'istruzione imperiale Huang Chang (1146-1194) tracciò la famosa Carta astronomica di Suzhou (Suzhou tianwen tu, incisa su pietra nel 1247 da Wang Zhiyuan) per favorire l'apprendimento dell'astronomia da parte del principe, il futuro imperatore Ningzong (1195-1224). All'inizio del proprio regno, Ningzong ordinò all'Ufficio astronomico di reclutare abili astronomi fuori della capitale perché entrassero a far parte del gruppo di funzionari che si occupava della riforma calendaristica.

Il patrocinio imperiale sull'astronomia durante le dinastie Jin e Yuan

di Fung Kam Wing

Le istituzioni astronomiche e le attività a esse collegate, presenti nello Stato settentrionale dei Jin, seguivano le tradizioni Tang (618-907) e Song (960-1279). L'Ufficio astronomico della nuova capitale Zhongdu (l'odierna Pechino) era amministrato da un 'sovrintendente per l'astronomia' (sitian jian tidian) e da un direttore (sitian taijian). L'importanza data alla formazione astronomica era tale che nell'Ufficio più di cento tra studenti senza alcuna posizione (50 di etnia Han e 26 di etnia Jurchen) e professionisti del Servizio in campo (zhangxing ren, 50 in tutto) erano addestrati per tutti i tipi di attività osservative. I Jin modificarono il modello dei cinque uffici stagionali (wuguan) della tradizione Tang in reparti (ke) più funzionali: Astronomia (tianwen ke), Calendario (suanli ke), Divinazione (sanshi ke), Osservazione (ceyan ke) e Clessidra (louke ke). Gli imperatori Jurchen adottarono anche la tradizione cinese di promulgare nuovi calendari in coincidenza con l'ascesa al trono di un nuovo sovrano. Durante tali riforme alcuni astronomi cinesi diventarono funzionari e fornirono importanti contributi; tra questi erano Yang Ji, autore del Calendario Daming (Daming li), Zhao Zhihui, Liu Daoyong, Zhang Xingjian, Yang Yunyi, Hao Shicai e un nobile qidan cinesizzato, Yelü Lü (1130-1191).

All'inizio dell'estate del 1215 i Mongoli assediarono Zhongdu, capitale dell'Impero Jin. Quasi certamente in questo periodo un funzionario dell'Ufficio astronomico di nome Li fu chiamato al servizio di Genghiz Khān con il compito d'introdurre le istituzioni astronomiche e i calendari Jurchen. Nel 1220 Yelü Chucai (1190-1244), il famoso consigliere confuciano di Genghiz Khān (1206-1228) e di Ogodai (1229-1241), presentò un nuovo calendario, il Calendario di un'Epoca nell'[anno] Gengwu della Spedizione in Occidente (Xizheng gengwu yuanli), per commemorare la spedizione di conquista di Genghiz Khān nella Corasmia, impero dell'Asia centrale. Si ritiene generalmente che il calendario di Yelü Chucai fosse stato compilato sia seguendo il Calendario Daming (Daming li) sia accogliendo elementi islamici, provenienti soprattutto dalla tavola astronomica al-Muqtabas redatta da Ibn al-Kamâd. A seguito della conquista della capitale meridionale dei Jin (Kaifeng), avvenuta nel 1234, i membri dell'Ufficio astronomico furono condotti a Pechino; un trattamento speciale fu riservato ai funzionari illustri che avevano ereditato il loro incarico dalla propria famiglia, come Zhang Juzhong e Yue Xizai. Quando, nel 1260, Qubilay (1260-1294) divenne Khān, l'Ufficio astronomico dei Jurchen fu ristabilito col nome di Sitian tai. In quello stesso anno il cinese Liu Bingzhong (1216-1274), stretto consigliere di Qubilay Khān, suggerì la promulgazione di un nuovo calendario e l'adozione d'istituzioni cinesi. Nel 1266 Qubilay proibì, in ossequio alla tradizione cinese, lo studio privato dell'astrologia e il possesso di testi riguardanti tale disciplina. Nel 1271, con l'instaurazione formale della dinastia Yuan, Qubilay creò un Ufficio 'ausiliario' (o 'succursale', xing) e un Ufficio astronomico islamico (Huihui sitian tai), guidato dall'astronomo Marâghah e dal costruttore di strumenti Chama Luting (probabilmente si riferisce a Ǧamāl al-Dīn ibn Muḥammad al-Naǧǧārī o a Ǧamāl al-Dīn Muḥammad ibn Tāḥir ibn Muḥammad al-Zaydī al-Buḫārī). Tra il 1251 e il 1260 Chama Luting era già stato al servizio di Qubilay come astronomo (xingxue zhe) quando questi era nella propria residenza di erede. Nel 1267 Chama Luting creò per l'imperatore il Calendario Wannian (Wannian li) e sette differenti tipi di strumenti astronomici. Nel 1274 l'Ufficio Jurchen e quello islamico furono riuniti in un dipartimento della Biblioteca imperiale (bishu jian). La funzione più importante di questo dipartimento era la sorveglianza sui libri astronomici e astrologici. Qubilay aveva chiaramente mostrato di voler esercitare in proprio il controllo sull'astronomia civile nell'Impero mongolo; nel 1273, nel 1281 e nel 1284 promulgò editti per proibire alle persone comuni la raccolta e lo studio di libri di astronomia e di astrologia; affidò poi la soprintendenza di questo progetto a tre funzionari cinesi: Xu Heng (1209-1281), Wang Xun (1235-1281) e Guo Shoujing (1231-1316). Attorno al 1278 fu istituito un Ufficio astronomico cinese (Taishi yuan) che potesse entrare in competizione con il Sitian tai; due anni dopo fu completato il nuovo calendario, promulgato nel 1281 come Calendario Shoushi (Shoushi li). Nel periodo Yuan, il Taishi yuan aveva la responsabilità di promulgare il calendario, mentre il Sitian tai aveva il potere d'istituire le scuole. Il sistema dei diversi Uffici e le riforme calendaristiche decise sotto la dinastia Yuan ebbero l'effetto di separare incarichi astrologici e responsabilità calendaristiche affidandoli rispettivamente agli Uffici astronomici Jurchen, islamici e cinesi.

Gli strumenti astronomici nelle dinastie Song e Yuan

di Wang Rongbin

La struttura dei più importanti strumenti astronomici della antica Cina ‒ ossia lo gnomone (biao), l'orologio ad acqua o clessidra (louke), la 'sfera armillare' (hunyi) e il 'globo celeste' (hunxiang) ‒ si era già in gran parte definita prima dell'avvento della dinastia Song (960-1279); tuttavia, durante le dinastie Song e Yuan (1279-1368) tali strumenti furono notevolmente perfezionati.

Il perfezionamento dello gnomone

Gli importanti miglioramenti apportati allo gnomone durante le dinastie Song e Yuan si devono principalmente a Shen Gua (1031-1095), della dinastia Song settentrionale, e a Guo Shoujing, della dinastia Yuan, il lavoro dei quali fu volto specialmente ad aumentare la precisione nella misurazione dell'ombra. Nel 1079 Shen Gua avanzò a tale riguardo due proposte nella sua opera Sullo gnomone (Jingbiao yi). In primo luogo, si sarebbe dovuto collocare lo strumento in una stanza buia, con una piccola apertura nel soffitto attraverso cui potesse entrare la luce solare; si mirava così a mantenere pulita l'aria nella stanza e a ridurre quindi la diffusione della luce dovuta alla polvere, in modo da migliorare l'accuratezza della misura dell'ombra. La proposta di Shen Gua fu adottata durante le dinastie Ming (1368-1644) e Qing (1644-1911) e gli gnomoni cominciarono a essere messi in genere in stanze buie; una stanza di questo tipo è oggi conservata nell'Antico Osservatorio di Pechino. L'altra proposta suggeriva l'uso di un secondo gnomone, alto 4 cun (12,5 cm ca.), disposto nell'ombra di quello principale, in modo da far coincidere le estremità delle ombre dei due; l'ombra risultava così più scura, netta e facile da misurare (Songshi, III). Guo Shoujing aumentò innanzitutto la lunghezza dello gnomone, che misurava 36 chi (12,6 m ca.), e alla cui estremità due pali sostenevano una trave; lo strumento, inclusa la trave, misurava 40 chi (14 m ca.), cinque volte di più dello gnomone tradizionale (lungo 8 chi, ossia 2,8 m ca.); in questo modo l'ombra dello gnomone era cinque volte più lunga, e l'errore relativo nella sua misura era notevolmente ridotto.

Un altro contributo dovuto a Guo Shoujing è l'invenzione di un dispositivo chiamato jingfu. Si trattava di una lastra di rame con un piccolo foro al centro, che era fissata a una struttura mobile sul regolo per misurare l'ombra; un'estremità della lastra si poteva inclinare in modo regolabile. Nel misurare l'ombra, si spostava la lastra in modo che il Sole, la trave e il piccolo foro su di essa si trovassero sulla stessa linea retta; sul piano del regolo di misura si potevano quindi vedere un'immagine del Sole, delle dimensioni di un chicco di riso, e l'ombra sottile e distinta della trave. Quando l'ombra della trave divideva in due parti uguali l'immagine del Sole, si misurava la lunghezza dell'ombra relativamente al centro dell'immagine. Prima dell'introduzione di questo metodo, la misura era in effetti relativa al bordo superiore del Sole, leggermente inferiore a quella relativa al centro dell'immagine del Sole. Il dispositivo di Guo Shoujing eliminava anche il bordo indistinto dell'ombra, dovuto alla rifrazione e alla diffusione dei raggi solari. Stando ad alcune simulazioni effettuate sul suo funzionamento, il dispositivo di Guo Shoujing poteva raggiungere una tale precisione da contenere l'errore entro 2 mm (Zhang Jaitai 1976), e questo costituiva un risultato senza precedenti.

Perfezionamento dell'orologio ad acqua

Fino alla dinastia Tang, il flusso costante dell'acqua nel recipiente con la freccia graduata si otteneva mediante l'uso di più recipienti, ma rimaneva il serio problema di mantenere costante il livello nel recipiente che forniva l'acqua agli altri. A partire dalla dinastia Song si cominciò a cercare delle soluzioni in un'altra direzione, e si escogitò un metodo nuovo ed efficace per mantenere costante il livello dell'acqua. Il metodo, introdotto da Yan Su nel 1030, consisteva nel far sì che il flusso erogato dal recipiente superiore ai recipienti inferiori fosse maggiore di quello uscente da essi, che quindi traboccavano costantemente.

Shen Gua effettuò ricerche approfondite sugli orologi ad acqua, sperimentando personalmente il funzionamento di uno di essi; scrisse (1068-1077) l'opera in quattro volumi Orologio ad acqua nell'era Xining (Xining guilou). Nel 1074 egli sottopose una memoria sull'orologio ad acqua al governo Song settentrionale, proponendone alcuni miglioramenti. È un'opera di eccezionale importanza, che tratta in modo completo della costruzione degli orologi ad acqua e dei loro errori (Songshi, III). L'orologio ad acqua di Shen Gua usava un recipiente doppio, cioè diviso internamente da una parete, cosicché un recipiente serviva per due; nella parete divisoria era praticato un foro, e in ognuna delle due parti c'era un tubo per travasare l'acqua eccedente un certo livello in un altro recipiente. L'adozione del doppio recipiente consentì di stabilizzare ulteriormente il livello dell'acqua nell'orologio 'a straripamento'.

Nel suo trattato Shen Gua esaminò anche i materiali usati per costruire i recipienti, i tubi di scarico e le parti accessorie degli orologi ad acqua, nonché i criteri per il loro uso, la regolarità della graduazione della freccia e della quantità d'acqua, e così via. È da sottolineare che Shen Gua studiò a livello teorico il fatto che l'acqua scorreva relativamente in modo più lento in inverno rispetto all'estate; egli notò anche come la durata del giorno, intesa come periodo di tempo trascorso da un tramonto del Sole al successivo, variava durante l'anno; un giorno d'estate era un po' più breve di un giorno invernale. Si trattava di una scoperta importante, a un passo dal cogliere la differenza tra giorno solare vero e giorno solare medio, concetto fondamentale in astronomia.

Le sfere armillari

Durante la dinastia dei Song settentrionali la produzione delle sfere armillari fu superiore a quella avutasi sotto ogni altra dinastia. Ne furono prodotte di notevoli da Zhou Cong (XI sec.), Shen Gua, e Su Song, della dinastia Song settentrionale. Esse subirono in questo periodo miglioramenti più consistenti rispetto al passato, i principali dei quali sono i seguenti.

a) Nella Cina antica il giorno ‒ di 12 doppie ore (shi) ‒ era solitamente suddiviso in cento parti (ke) con tratti marcati sul cerchio dell'orizzonte, e da ciò si evince che prima della dinastia Song non si era a conoscenza del fatto che il tempo varia con il variare dell'angolo orario del Sole. Zhou Cong marcava invece le divisioni sul cerchio dell'equatore, cosicché questo cerchio poteva assolvere la funzione del disco orario di un moderno strumento equatoriale.

b) Il cerchio della traiettoria lunare, aggiunto da Li Chunfeng (602-670), era difficile da adoperare, poiché la traiettoria lunare arretrava velocemente ed era impossibile muovere all'indietro in modo regolare il cerchio lunare durante l'osservazione di un corpo celeste. Anche se durante la dinastia Song settentrionale le coordinate celesti si calcolavano ancora in modo approssimato con il metodo d'interpolazione, tradizionale in Cina, i risultati del calcolo divennero sempre più accurati, e dalla lettura della posizione della Luna sull'equatore e sull'eclittica si riusciva a calcolare la posizione sul cerchio della traiettoria lunare. Il cerchio lunare fu così rimosso da molte sfere armillari della dinastia Song settentrionale; Shen Gua ne parla nel suo famoso trattato Sulla sfera armillare (Hunyi yi).

c) Si prestò più attenzione al metodo d'installazione dello strumento. A partire dalla sfera armillare di Zhou Cong furono incise una scanalatura per l'acqua alla base dello strumento e una sul cerchio dell'orizzonte, per mantenere la sfera armillare in posizione orizzontale. Shen Gua notò la necessità di regolare l'asse polare dello strumento; fissò il punto centrale dell'orbita della Stella polare, osservandola attraverso i fori dell'asse polare della sfera armillare, cosicché puntando i fori in questa direzione l'asse polare era nella posizione corretta.

d) La sfera armillare realizzata da Su Song e Han Gonglian era soltanto una parte della loro 'Torre dell'orologio astronomico' (shuiyun yixiang tai). Si trattava di una sala per osservazioni, il soffitto della quale si poteva aprire e chiudere a piacimento, allo scopo di prevenire l'erosione provocata dalla pioggia e dal vento, e preservare la precisione dello strumento; questo dispositivo anticipava le cupole dei moderni telescopi.

Sfere armillari semplificate e sfere 'supine'

Lo scienziato Guo Shoujing apportò molti miglioramenti alle sfere armillari. Non approvando l'idea di uno 'strumento per molti usi', semplificò la sfera armillare in modo da migliorare l'accuratezza dell'osservazione. La sfera armillare a molti cerchi era stata un'innovazione della massima importanza, e aveva giocato un ruolo rilevante nella storia degli studi astronomici; aveva però due difetti, il più rilevante dei quali consisteva nella difficoltà d'installazione. I numerosi cerchi dovevano essere montati con i centri nella stessa esatta posizione; non si trattava di un'operazione facile, ed era soggetta a molti errori. L'altro difetto consisteva nel fatto che quanti più cerchi aveva lo strumento, tanto più era probabile che la vista dell'astro osservato ne risultasse impedita. A partire dalla dinastia Song settentrionale, si svilupparono due tendenze. La prima di queste consisteva nel rimuovere alcuni cerchi dallo strumento, come, per esempio, quello della traiettoria lunare. Secondo l'altra tendenza, si cercava di cambiare la posizione dei cerchi in modo che questi non schermassero campi visivi importanti per le osservazioni. Shen Gua illustrò questi due punti di vista nella sua opera Sulla sfera armillare. Uno dei risultati di queste tendenze fu lo sviluppo della sfera armillare semplificata di Guo Shoujing. Nella Storia della dinastia Yuan (Yuanshi, IV), troviamo una documentazione relativa a questo strumento.

Guo Shoujing era nato a Xingtai, nella regione dello Hebei. Assunse una carica presso la corte Yuan a 32 anni. Partecipò a più riprese a progetti d'ingegneria idraulica nel Nord della Cina, dando contributi rilevanti. Nel 1276 Qubilay Khān sterminò la dinastia Song ed emanò un editto per lo sviluppo di un nuovo calendario. Nominò Wang Xun Astronomo reale e Guo Shoujing Astronomo reale aggiunto. Nella suddivisione del lavoro tra i due, a Guo Shoujing spettavano le osservazioni e la costruzione degli strumenti, ed egli in effetti ne sviluppò molti di nuovi. In seguito i suoi colleghi morirono uno dopo l'altro, e Guo completò i loro lavori, mettendo a punto il calendario. Negli anni successivi ebbe il ruolo di supervisore dei progetti idraulici, e si occupò d'ingegneria idraulica. Morì all'età di 85 anni.

La sfera armillare semplificata eliminava i difetti degli strumenti precedenti, abbandonando l'installazione dei cerchi per le diverse coordinate. Essa risultava composta di due strumenti separati: il teodolite equatoriale e quello dell'orizzonte, ognuno dei quali era molto semplice. Il primo aveva soltanto tre cerchi; quello dell'equatore e quello orario erano sovrapposti ed erano collocati all'estremità sud dei cerchi mobili per la declinazione (siyou huan), cosicché al di là di questi cerchi nulla impediva la vista. Il teodolite per l'orizzonte, noto anche come 'strumento verticale mobile' (liyun yi), era uno strumento nuovo; era dotato di due cerchi, quello dell'orizzonte e quello verticale, con quest'ultimo girevole, come il cerchio mobile della declinazione. I due strumenti erano fissati su una base di bronzo oblunga; il teodolite equatoriale costituiva la parte principale della sfera armillare semplificata, tanto da essere identificato con essa.

Nella sfera armillare semplificata l'asse del cerchio mobile della declinazione era sistemato con l'estremità nord in alto e quella sud in basso, in modo che risultasse parallelo a quello della sfera celeste. Per rendere più preciso l'apparecchio, sulla base era incisa una scanalatura per l'acqua al fine di controllare l'orizzontalità, e nella parte sud della base era montata una meridiana per assicurare la posizione corretta dell'apparato. Per regolare l'asse polare era montato un houjiyi (lett. 'strumento per l'osservazione polare') diviso in due parti: sulla parte a nord era fissato un cerchio con all'interno una croce, al centro della quale si trovava un piccolo foro di mezzo fen (1,75 mm ca.) di diametro, mentre sulla parte a sud era fissata una piastra di rame, al centro della quale c'era un foro con un diametro di 1 fen (3,5 mm ca.); la linea congiungente i centri dei due fori risultava parallela all'asse dello strumento. Guardando verso la Stella polare dal foro nella piastra di rame attraverso il foro sulla parte a nord, si determinava il centro della traiettoria della Stella polare; quando il centro del foro e quello della traiettoria della Stella polare coincidevano, l'asse polare della sfera armillare semplificata era orientato in maniera corretta.

Il cerchio mobile della declinazione era un anello risultante dalla sovrapposizione di due cerchi paralleli, con un tubo da osservazioni fissato tra di essi. Guo Shoujing rimosse la parete del tubo, e conservò soltanto le due barre di rame alle estremità, al centro di ognuna delle quali era praticato un foro. Le barre avevano un bordo affilato per facilitare la lettura. Il cerchio mobile della declinazione si poteva spostare lungo la direzione longitudinale, mentre il tubo di osservazione si poteva muovere lungo la latitudine, in modo tale che mediante la sfera armillare semplificata si potessero osservare i corpi celesti in ogni direzione. Guo Shoujing fissò anche un filo di rame molto sottile in corrispondenza della bisezione dei due fori nelle barre di rame. Facendo coincidere il filo di rame con la stella osservata era possibile eliminare l'errore legato alla posizione dell'occhio dell'osservatore.

Sulla superficie del cerchio equatoriale nella parte sud della sfera erano fissate due lunghe barre di rame, che potevano ruotare intorno al centro del cerchio equatoriale. Le due estremità delle barre erano collegate all'asse polare nord con un filo sottile, in modo da formare due triangoli, che definivano due piani di longitudine equatoriale. Orientando i due piani verso due corpi celesti, la differenza tra le letture fornite dalle estremità delle barre rappresentava la differenza di longitudine equatoriale dei due corpi celesti. In precedenza, le sfere armillari erano dotate di un cerchio equatoriale, ma il cerchio mobile della declinazione ruotava intorno all'asse della sfera celeste, cosicché la sfera armillare non poteva misurare le coordinate orizzontali dei corpi celesti osservati. Lo strumento verticale mobile di Guo Shoujing fu il primo strumento astronomico in grado di determinare l'azimut e l'altezza. Era possibile puntarlo verso qualsiasi corpo celeste, ruotando il cerchio verticale intorno all'azimut e il tubo da osservazioni lungo la latitudine, ed era possibile effettuare le letture sia sul cerchio orizzontale sia su quello verticale. Un altro vantaggio della sfera armillare semplificata consisteva nell'incremento di precisione della graduazione. Gli strumenti in uso in epoche precedenti alla dinastia Yuan erano in grado di misurare un quarto di grado e di stimare il ventesimo di grado. La cosa più interessante era che ogni unità era suddivisa in 36°, cosicché l'intero cerchio comprendeva 3600′, il che equivale a suddividere il cerchio in 360°, e ogni grado in 10′. La suddivisione del cerchio in 360° era stata introdotta in Cina dall'India, durante la dinastia Tang. All'inizio della dinastia Yuan furono introdotti in Cina strumenti astronomici arabi con il cerchio suddiviso in 360°. Il sistema adottato da Guo Shoujing per la graduazione potrebbe essere stato quindi influenzato da essi (Yabuuti 1997). Guo Shoujing sistemò anche quattro cilindri tra il cerchio orario e quello equatoriale, in modo da ridurre l'attrito nella rotazione realizzando, in definitiva, un precursore dei moderni cuscinetti a sfera.

Da eccezionale inventore di strumenti astronomici qual era, Guo Shoujing sviluppò molti altri dispositivi notevoli. Uno di questi è la yang yi, o 'sfera supina', usata per misurare i movimenti del Sole. Si tratta di una semisfera di rame del diametro di 12 chi (4,2 m ca.), che appariva come una scodella rivolta all'insù. Sul bordo c'era una scanalatura per l'acqua, per mantenere lo strumento in posizione orizzontale. Nella metà sud della semisfera c'era una croce formata da due pali. Il palo nord-sud aveva una tavola quadrata all'estremità nord, con un foro al centro che puntava verso il centro della semisfera e che poteva essere spostata sia in alto e in basso, sia a destra e a sinistra, in modo da puntare verso il Sole. All'interno della sfera c'era un reticolo di coordinate equatoriali (Yuanshi, IV). Per osservare il Sole, si faceva in modo che questo proiettasse la sua immagine sulla semisfera attraverso il foro; mediante il reticolo di coordinate si poteva leggere quindi la posizione del Sole. Durante un'eclissi solare, la sfera supina rendeva possibile l'osservazione del fenomeno in dettaglio, e consentiva di misurarne tempi, posizioni e gradi. Questo strumento rendeva superflua la fastidiosa e pericolosa osservazione del Sole a occhio nudo.

Il globo celeste e altri strumenti descrittivi

Il globo celeste azionato ad acqua funzionava per mezzo dell'acqua fornita da una clessidra, e poteva descrivere con grande precisione i movimenti della sfera celeste. Un dispositivo di questo tipo, costruito da Yixing (673-727) e Liang Lingzan (VIII sec.), della dinastia Tang, combinava l'osservazione dei movimenti dei corpi celesti con la misura del tempo. I maggiori successi nello sviluppo del globo celeste azionato ad acqua si ebbero durante la dinastia Song settentrionale.

a) Zhang Sixun. L'astronomo Zhang Sixun (un comune cittadino, non appartenente alla nobiltà) costruì durante il regno di Taizong (976-997) un grande globo celeste, alto oltre 10 chi (oltre 3 m). Non poteva avere forma sferica, poiché, come riferiscono i documenti storici, l'osservatore doveva guardare all'insù (Li Zhichao 1997). Su Song, nei suoi Nuovi principi per la progettazione di una [sfera] armillare e un globo [celeste] (Xin yixiang fayao) dice: "Il metodo di Sixun consiste nel far corrispondere alla dimensione della cupola la porzione di cielo occupata dall'Orsa Maggiore, e ruotare la semisfera da est verso ovest". Alcuni ipotizzano invece che lo strumento di Zhang Sixun fosse simile a un moderno planetario. Tale strumento fornisce una misura del tempo utilizzando tre segnali: la campana piccola, il tamburo e la campana grande. Dodici figure di legno, con delle targhette corrispondenti alle 12 shi (1 shi equivale a 'doppia ora') fornivano l'ora a turno. Zhang Sixun usava mercurio al posto di acqua per azionare il dispositivo; oggi sappiamo che la viscosità del mercurio è meno soggetta a cambiamenti dovuti alla temperatura, cosicché il suo flusso è più stazionario di quello dell'acqua.

b) Su Song e altri. Dal 1086 al 1094, durante gli anni di regno dell'imperatore Zhezong della dinastia dei Song settentrionali, Su Song (1020-1101) fu a capo del gruppo che costruì l'orologio astronomico ad acqua più avanzato della Cina antica. Egli superò l'esame nazionale imperiale nello stesso periodo dello statista Wang Anshi. Nel 1092 fu nominato Primo ministro, e morì nella odierna Zhenjiang, all'età di 82 anni. Nella sua opera Nuovi principi per la progettazione di una [sfera] armillare e un globo [celeste], Su Song afferma che ai suoi tempi non c'era un globo celeste, e che nel 1086 lui stesso ne propose la realizzazione. Nel 1087, sotto la guida di Su Song, Han Gonglian portò a termine il modello di legno della parte centrale dello strumento. Alla fine dell'anno seguente l'orologio astronomico a torre azionato ad acqua era stato completato. Questo resoconto non corrisponde a quanto riportato nei Registri del calendario nella Storia della dinastia Song (Songshi), dove viene riferito in modo piuttosto dettagliato che nel 1089 era stato completato il modello di legno, ed era iniziata la fusione del rame, mentre l'intero strumento fu completato nel 1092. La stessa fonte riferisce anche che nel 1094 l'imperatore emanò un editto per verificare il funzionamento del globo e approvarlo. I resoconti contraddittori si possono però conciliare; tutte le parti dell'orologio a torre azionato ad acqua, eccetto due (la sfera armillare e il globo celeste), sono fatte di legno. Il modello ligneo poteva essere considerato, quindi, come lo strumento stesso. Probabilmente quello completato nel 1089 era completamente di legno, e fu installato nel luogo prescelto; fu completato, come orologio, nel gennaio 1089, e la sostituzione con il rame fu effettuata nel 1092. Il manuale tecnico che Su Song scrisse su questo strumento, Nuovi principi per la progettazione di una [sfera] armillare e un globo [celeste], è il più antico e più completo trattato che ci sia pervenuto sulla strumentazione astronomica in Cina. Consta di tre capitoli: il primo tratta della sfera armillare, il secondo del globo celeste, e comprende quattordici mappe di costellazioni, e il terzo della struttura e del funzionamento dell'orologio astronomico a torre azionato ad acqua, con venticinque schemi tecnici commentati di grande valore. Joseph Needham, Wang Zhenduo e altri autori hanno svolto importanti studi sull'opera di Su Song. Needham ritiene che l'invenzione dello scappamento per l'orologio astronomico ad acqua sia stata un passo fondamentale verso il moderno orologio meccanico, e lo considera l'antenato diretto dell'orologio astronomico, sebbene alcuni non condividano questo punto di vista (Hu Weijia 1994; Li Zhichao 1997). L'orologio astronomico ad acqua di Song era alto 11,7 m ed era costituito da una sfera armillare, un globo celeste e un orologio vero e proprio, cosicché si trattava in effetti di un piccolo osservatorio astronomico. La sfera armillare era situata in cima, il globo celeste in mezzo e l'orologio alla base. I tre elementi erano connessi mediante ruote e un sistema di trasmissione; il tutto era azionato dall'acqua. La sfera armillare era simile alle precedenti; all'orologio era stata aggiunta la funzione di annunciare l'ora al mattino, alla sera e di notte, mediante figure di legno, ognuna delle quali usciva, al momento opportuno, da una delle cinque camere poste alla base del dispositivo. L'impianto che produceva l'energia era posto anch'esso nella base, con l'acqua fornita da una clessidra in grado di far girare una ruota, e un dispositivo di controllo che la liberava e la faceva ruotare ogni cinque minuti. Si trattava di un congegno molto raffinato.

c) Il planetario di Su Song e altri. Dopo il completamento del loro yixiang, Su Song e Han Gonglian costruirono un planetario. Si trattava di un dispositivo sferico più alto di un uomo, rappresentante la sfera celeste e azionato da una corrente d'acqua; i documenti storici riferiscono che si poteva entrare nella sfera e osservare le stelle attraverso i fori praticati in corrispondenza delle loro posizioni nella volta celeste. è il primo planetario documentato in Cina.

d) La 'Lanterna' di Guo Shoujing nella Sala Daming. Guo Shoujing separò l'orologio dalla sfera celeste, realizzando un orologio ad acqua chiamato la 'Lanterna della Sala Daming' in quanto pendeva da una struttura in questa sala come una lanterna rotonda. Non ci rimane alcuna documentazione sul suo funzionamento, il cui principio doveva essere analogo a quello dello strumento di Su Song. La Lanterna era adornata da teste di draghi e perle, sulle quali l'autore della Storia della dinastia Yuan (Yuanshi, IV) si sofferma a lungo. Ci sono comunque diverse interpretazioni circa la loro funzione; l'ipotesi più probabile è che servissero a indicare il livello e il flusso dell'acqua (Li Zhichao 1997). L'addetto poteva controllare la quantità d'acqua da aggiungere sulla base della posizione delle teste di drago e delle perle; queste parti erano in continuo movimento, il che doveva rendere la Lanterna meravigliosa. Essa poteva anche ospitare modelli di animali che saltavano fuori automaticamente, al momento opportuno, per annunciare l'ora. Inoltre era dotata di un insieme di dispositivi per mostrare le traiettorie del Sole e della Luna; la funzione corrispondeva a quella del Sole, della Luna e della Terra negli strumenti fabbricati secondo la teoria geocentrica. Anche questa fu un'invenzione importante. La Lanterna, con una struttura in oro, era lussuosamente adornata con gemme incastonate.

e) Il planetario di Guo Shoujing. Dopo Su Song e Han Gonglian, Guo Shoujing sviluppò il suo planetario, chiamato Linglong yi. La metà superiore di questo planetario era costituita da un reticolo metallico con sopra le stelle; il reticolo era suddiviso in quadrati, ognuno dei quali corrispondeva a un grado; se un grado corrispondeva a 1 cun (3,5 cm) di lunghezza, il diametro della sfera doveva essere di circa 11,4 chi, ossia 3,9 m ca. (Li Zhichao 1997). Alcuni invece ritengono che la sfera superiore avesse anche molti fori nelle posizioni corrispondenti a quelle delle stelle nel cielo. Anche il planetario di Guo Shoujing era azionato ad acqua; vi si potevano osservare l'apparire e lo scomparire delle stelle, e trarne quindi varie informazioni su di esse.

f) Il globo celeste pieghevole. Durante gli anni di regno dell'imperatore Huizong (1333-1368), un abile artigiano di nome Wang costruì un globo celeste pieghevole. Era fatto di pelle di bue; veniva gonfiato per l'uso e poi sgonfiato. Nella Monografia della Contea Wuxian si riferisce che: "Wang era un tintore nella sua contea. Durante l'era Zhizheng (1341-1368) egli costruì una barca di pelle di bue, laccata all'interno e all'esterno. La smontò e la portò nella capitale. Poteva portare, sul fiume Luanhe, venti persone. La gente della capitale non aveva mai visto una barca, e perciò l'ammirò. Una volta egli costruì un globo celeste, in seguito a un editto imperiale, la cui sfera era pieghevole. La sua ingegnosità era straordinaria" (Wuxian zhi, LXXV).

Bibliografia

Bol 1992: Bol, Peter K., 'This culture of ours'. Intellectual transitions in T'ang and Sung China, Stanford (Ca.), Stanford University Press, 1992.

Chen Jiujin 1996: Chen Jiujin, Hui hui tianwenxue shi yanjiu [Ricerche sulla storia dell'astronomia islamica], Nanling, Guangxi kexue chubanshe, 1996.

Clark 1977: Clark, David H. - Stephenson, Francis R., The historical supernovae, Oxford, Pergamon Press, 1977.

De Bary 1981: De Bary, William T., Neo-confucian orthodoxy and the learning of the mind-and-heart, New York, Columbia University Press, 1981.

De Crespigny 1976: De Crespigny, Rafe, Portents of protest in the later Han dynasty. The memorials of Hsiang Kai to emperor Huan, Canberra, Australian National University Press, 1976.

Fung Kam Wing 1993: Fung Kam Wing, Lun Cai Yong de xueshu sixiang [Sul pensiero e l'insegnamento di Cai Yong], "Zhongguo zhexue", 16, 1993, pp. 128-172.

‒ 1995: Fung Kam Wing, From the Han Mawangdui tomb to the Song imperial collection. A comparative study of two astronomical and meteorological manuscripts, in: East Asian science. Tradition and beyond, edited by Hashimoto Keizo, Catherine Jami and Lowell Skar, Osaka, Kansai University Press, 1995, pp. 443-456.

Goldstein 1965: Goldstein, Bernard R. - Ho Peng-Yoke, The 1006 supernova in Far Eastern sources, "The astronomical journal", 70, 1965, pp. 748-753.

Gong Yanming 1997: Gong Yanming, Songdai guanzhi cidian [Dizionario di cariche ufficiali di epoca Song], Beijing, Zhonghua shuju, 1997.

al-Hamdānī 1968: al-Hamdānī, Hasan ibn Ahmad, Geographie der arabischen Halbinsel, nach den Handschriften von Berlin, Constantinopel, London, Paris und Straßburg, zum ersten Male hrsg. von David Heinrich Müller, Leiden, E.J. Brill, 1968.

Hartner 1970: Hartner, Willy, Al-Battānī, in: Dictionary of scientific biography, editor in chief Charles C. Gillispie, New York, Scribner, 1970-1980, 16 v.; v. I, 1970, pp. 507-516.

Hu Tiezhu 1995: Hu Tiezhu, The 'quickly completed' (Licheng) astronomical tables in Chinese calendars after the eighth century, in: East Asian science. Tradition and beyond, edited by Hashimoto Keizo, Catherine Jami and Lowell Skar, Osaka, Kansai University Press, 1995, pp. 403-409.

Hu Weijia 1994: Hu Weijia, Argument on the catch-yield machinery and the star map making in Xi Yixiang Fa Yao, "Studies in the history of natural science", 13, 3, 1994, pp. 244-253.

Kennedy 1996: Kennedy, Edward S., Mathematical geography, in: Encyclopedia of the history of Arabic science, edited by Roshdi Rashed in collab. with Régis Morelon, London-New York, Routledge, 1996, 3 v.; v. I, pp. 185-201.

King 1983: King, David A., Mathematical astronomy in medieval Yemen. A biobibliographical survey, Malibu (Ca.), Undena Publications, 1983.

‒ 1993: King, David A., Islamic mathematical astronomy, 2. rev. ed., London, Variorum reprints, 1993 (1. ed.: 1986).

Li Zhichao 1997: Li Zhichao, Studies on the water-driven armillary sphere and celestial globe, Hefei, University of China - Science and Technology Press, 1997.

Morelon 1996: Morelon, Régis, Eastern Arabic astronomy between the eighth and the eleventh centuries, in: Encyclopedia of the history of Arabic science, edited by Roshdi Rashed in collab. with Régis Morelon, London-New York, Routledge, 1996, 3 v.; v. I, pp. 20-57.

Nakayama 1966: Nakayama, Shigeru, Characteristics of Chinese astrology, "Isis", 57, 4, 1966.

Needham 1986: Needham, Joseph - Wang Ling - Price de Solla, Derek J., Heavenly clockwork. The great astronomical clocks of medieval China, 2. ed. with suppl., Cambridge, Cambridge University Press, 1986 (1. ed.: 1960).

Pan Nai 1989: Pan Nai, Zhongguo hengxing guance shi [Storia dell'osservazione delle stelle in Cina], Shanghai, Xuelin chubanshe, 1989.

Saliba 1994: Saliba, George, A history of Arabic astronomy. Planetary theories during the golden age of Islam, New York, New York University Press, 1994.

Wang Yingwei 1998: Wang Yingwei, Zhongguo guli tongjie [Spiegazione degli antichi calendari cinesi], Shenyang, Liaoning jiaoyu chubanshe, 1998.

Wechsler 1985: Wechsler, Howard J., Offerings of jade and silk. Ritual and symbol in the legitimation of the T'ang dynasty, New Haven, Yale University Press, 1985.

Yabuuti 1973: Yabuuti, Kiyoshi, Chinese astronomy. Development and limiting factors, in: Chinese science. Explorations of an ancient tradition, edited by Nakayama Shigeru and Nathan Sivin, Cambridge (Mass.), M.I.T. Press, 1973, pp. 91-103.

‒ 1997: Yabuuti, Kiyoshi, Islamic astronomy in China during the Yuan and Ming dynasties, "Historia scientiarum", 7, 1, 1997, pp. 11-43.

Zhang Jiatai 1976: Zhang Jiatai, On the Dengfeng observatory and the achievement of astronomical observation during the early years in the Yuan dynasty, "Archaeology", 1976.

Zheng Shoupeng 1977: Zheng Shoupeng, Beisong jingzhi chuanxi tianwen dengshi zhi yanjiu [Sul divieto dello studio dell'astronomia sotto i Song settentrionali], "Zhonghua wenhua fuxing yuekang", 10, 6, 1977, pp. 47-57.