Erano altri tempi, questo è certo; ma gli studiosi a 360 gradi del passato hanno contribuito alla nascita della ricerca scientifica, anche considerando gli errori che hanno commesso per l’assenza di metodi d’indagine scientifici e rigorosi.

Uno di questi personaggi costantemente alla ricerca di risposte fu Shen Kuo: nell’ arco della sua vita si dedicò a qualunque disciplina conosciuta al tempo: matematica, astronomia, geologia, zoologia, botanica, farmacologia, agronomia, archeologia, cartografia, diplomazia, idraulica, poesia, musica ed economia.

Chi fu Shen Kuo

Shen Kuo (1031 – 1095) fu il più famoso scienziato e uomo di stato della dinastia Song e certamente uno dei più celebri e prolifici ricercatori dell’ultimo millennio: molte idee e strumenti in uso ancora oggi sono riconducibili al suo lavoro svolto in differenti discipline, come la geomorfologia o il concetto di cambiamento climatico.

Dopo aver superato brillantemente gli esami imperiali per diventare funzionario governativo (1063), Shen Kuo fu ben presto notato dal governo centrale e assunto come studioso e ufficiale del governo, ottenendo sempre più riconoscimenti pubblici e ricoprendo cariche importanti come quella di direttore dei lavori idraulici e capo del dipartimento di astronomia imperiale.

Shen Kuo fu spesso inviato nelle varie regioni della Cina per effettuare ispezioni sui problemi e le inefficienze del regno. In questo periodo di ispezioni e verifiche iniziò a produrre alcune delle sue opere sull’idraulica, sulla geologia e sull’astronomia; ma fu solo durante i 6 anni di allontanamento forzato dalla corte (a causa di una disfatta militare di cui Shen Kuo fu ingiustamente accusato) che lo studioso cinese si dedicò anima e corpo agli studi accademici, ricerche che gli fecero ottenere una revoca degli arresti domiciliari e che lo immortalarono nella storia come uno dei più grandi sperimentatori del passato.

Shen Kuo scrisse estensivamente su svariati soggetti, dalla musica all’arte militare, dalla medicina all’astronomia. Qui sotto riporto un elenco dei suoi lavori più importanti, compresi alcuni che segnarono la storia antica.

Mappatura

Uno degli atlanti più vasti mai redatti da Shen Kuo conteneva 23 mappe della Cina e delle regioni limitrofe in scala uniforme di 1:900.000. L’inventore cinese produsse anche mappe a rilievo utilizzando segatura, legno, cera d’api e pasta di grano: le mappe tridimensionali erano già note da almeno 800 anni e raffigurate su superfici come vasi, urne e turiboli, ma Shen Kuo fu probabilmente il primo a creare una vera e propria mappa a rilievo dettagliata su una vasta superficie piana.

Farmacologia

Nei suoi trattati farmacologici, Shen Kuo descrisse le difficoltà di eseguire diagnosi corrette ed effettuare terapie valide, oltre a fornire informazioni sulla selezione degli ingredienti e la preparazione di medicamenti. Grazie alle nozioni apprese nel campo della botanica, della zoologia e della mineralogia, Shen descrisse sistematicamente centinaia di piante, animali e minerali presenti in Cina.

Ingegneria civile

Grazie a Shen Kuo sappiamo che tra il 1068 e il 1077 l’ufficiale di corte Huang Huaixin fece costruire il primo bacino di carenaggio coperto per la riparazione di barche lunghe fino a 60 metri.

Shen dedicò parte del suo tempo ad analizzare l’efficacia dei nuovi sistemi di chiuse fluviali elaborate dall’ingegnere Qiao Weiyo: calcolò che questa nuova tecnologia consentiva di evitare l’assunzione di almeno 500 lavoratori e di permettere il transito di barche dalla stazza almeno 5 volte più grande rispetto alle chiuse utilizzate in precedenza.

Shen fu l’unico studioso del suo tempo ad analizzare il lavoro dell’architetto Yu Hao, il costruttore di una celebre pagoda di legno andata a fuoco nel 1044 e sostituita nel 1049 da una pagoda in mattoni (chiamata “Pagoda di Ferro”).

Anatomia

Shen Kuo fu il primo a smentire la teoria che la gola contenesse tre valvole invece di due, fornendo una sua personale interpretazione: la gola conteneva un sistema (la laringe) per distribuire il “qi” presente nell’aria lungo tutto il corpo, mentre l’esofago non era altro che un tubo che trasportava il cibo verso lo stomaco. Le dissezioni di cadaveri effettuate nel XII secolo volte a dimostrare o smentire queste affermazioni rivelarono che Shen Kuo aveva ragione.

Matematica

Shen Kuo si applicò intensivamente nella matematica e nella geometria. Fu uno dei primi ad impiegare la trigonometria per la risoluzione di problemi pratici e a cercare di trovare una rappresentazione pratica per i grandi numeri fino a 10 alla 43. Il suo lavoro sulla lunghezza di archi e cerchi fornì le basi per la trigonometria sferica formulata nel XIII secolo da Guo Shoujing.

L’applicazione della matematica a problematiche reali lo spinse a calcolare la lunghezza massima di una campagna militare in base all’approvvigionamento di risorse, ma il suo contributo matematico si può osservare in moltissime delle sue ricerche, dal calcolo delle tasse sui terreni a problemi legati al potere d’acquisto della valuta.

Utilizzando le permutazioni matematiche, Shen calcolò il numero di posizioni possibili in una scacchiera per il gioco del go: 847.288.609.443.

Ottica

Shen Kuo fu il primo cinese ad effettuare calcoli basati sulle osservazioni effettuate con una camera oscura. Anche se fu l’arabo Ibn al-Haytham (965–1039) il primo a sperimentare con la camera oscura, Shen Kuo detiene il primato per la prima descrizione delle proprietà geometriche e quantitative di questo strumento, elaborando concetti come i punti focali e osservando che l’immagine prodotta da uno specchio concavo risulta invertita.

Shen non si definì mai come il primo cinese ad aver effettuato esperimenti con la camera oscura, attribuendo i primi studi a Duan Chengshi vissuto nel IX secolo sotto la Dinastia Tang.

Bussola magnetica

Shen Kuo fu il primo a descrivere l’impiego in navigazione di una bussola ad ago magnetico e il concetto di vero nord (Polo Nord geografico). Shen descrive con dovizia di particolari la procedura utilizzata per magnetizzare un ago di ferro o d’acciaio e i differenti metodi di realizzazione di una bussola con ago sospeso, scoprendo nel frattempo che “gli aghi magnetici sono sempre leggermente spostati verso Est invece che puntare esattamente verso Sud”.

Shen Kuo fu il primo a suggerire l’impiego di una rosa dei venti a 24 punti invece che gli 8 tradizionalmente utilizzati, idea che poco dopo la sua morte entrò nella pratica comune della costruzione delle bussole cinesi.

Archeologia

Shen Kuo fu uno dei primi ricercatori antichi ad introdurre concetti moderni nell’archeologia del tempo, cercando di descrivere la storia e l’utilizzo dei reperti antichi sulla base di prove empiriche e criticando le ricostruzioni storiche fantasiose prive di alcun fondamento.

Shen formulò l’idea che l’archeologia doveva necessariamente avere un approccio interdisciplinare per descrivere correttamente i reperti riportati alla luce e mise in pratica molte delle sue conoscenze in campo metallurgico e geometrico per fornire valide spiegazioni sulla natura di molti oggetti antichi.

Il suo interesse per l’archeologia e l’astronomia lo portò a ricostruire una sfera armillare basata sulle descrizioni presenti in testi antichi; fu inoltre il primo a fornire una spiegazione dettagliata della costruzione delle antiche spade cinesi realizzate in ferro battuto e in acciaio.

Geologia

Shen Kuo fu il primo a formulare un’ipotesi sulla formazione delle terre emerse (geomorfologia) basata su svariate osservazioni del territorio cinese e sull’analisi di conchiglie fossili scoperte a centinaia di chilometri di distanza dal mare. Secondo Shen, le terre emerse venivano costantemente rimodellate da processi di erosione, sollevamento e deposizione di sedimenti.

L’inventore cinese scrisse anche che i bambù pietrificati scoperti in regioni in cui questa pianta non cresce erano l’indicatore che il clima terrestre avesse subito modifiche nel corso della storia.

Meteorologia

Anche se i Cinesi fecero numerosissime osservazioni meteorologiche nei secoli precedenti alla nascita di Shen Kuo, l’inventore fu il primo in Oriente a descrivere accuratamente i tornado e a formulare l’ipotesi che gli arcobaleni fossero formati dall’effetto che la luce solare produceva quando incontrava le particelle di pioggia.

Il suo concetto di rifrazione atmosferica è del tutto coerente con i principi scientifici moderni e precede quello di Roger Bacon (1214-1294), il primo europeo a suggerire che i colori dell’arcobaleno fossero la conseguenza della rifrazione della luce solare.

Shen ipotizzò anche che la luce del sole, prima di raggiungere la superficie della Terra, subisse un processo di rifrazione che falsava la posizione dell’astro sulla volta celeste mostrandolo più in alto di quanto lo fosse nella realtà.

Astronomia

Trovandosi a capo del Dipartimento di Astronomia, Shen Kuo si rivelò particolarmente prolifico in questa disciplina: migliorò il design dello gnomone, della sfera armillare e della clessidra. Migliorò il tubo d’osservazione astronomico inventato nel V secolo allargandolo per osservare senza limitazioni il movimento della stella polare e riuscendo così a calcolare, in tre mesi di osservazioni, che questa stella si era mossa di circa 3 gradi.

Shen fu il primo cinese a cercare di spiegare perché i corpi celesti fossero sferici, in contrasto con il concetto di Terra piatta in voga all’epoca in Cina. Fu anche il primo a ipotizzare che la Luna non emettesse luce ma riflettesse quella solare.

Shen Kuo formulò ipotesi per spiegare le variazioni nel moto dei pianeti, incluso il moto retrogrado. Assieme al suo collega Wei Pu, ricalcolò le orbite dei corpi celesti conosciuti eseguendo osservazioni tre volte per notte nell’arco di cinque anni consecutivi e correggendo le coordinate lunari e solari calcolate 350 anni prima dall’astronomo Yi Xing.

Natura

Shen Kuo descrisse come gli insetti predatori fossero in grado di controllare quelli infestanti che causavano danni agricoli incalcolabili in Cina. Si dimostrò anche preoccupato per la deforestazione causata dall’industria del ferro e per la produzione di inchiostri, suggerendo l’utilizzo del petrolio come sostituto del carbone e creando un inchiostro a base di petrolio più resistente di quelli impiegati in precedenza.

Shen Kuo

L’origina della cerbottana è incerta ma sicuramente antichissima: è molto probabile che armi del tutto identiche alle cerbottane moderne  siano state inventate prima del Neolitico in diverse regioni del mondo, come Centro-Sud America e Sud-Est asiatico. La cerbottana viene citata molto spesso nella mitologia e nei racconti precolombiani ed era impiegata per la caccia a piccoli uccelli e roditori utilizzando semi o pallottole d’argilla come proiettili.

Una cerbottana può avere dimensioni variabili, da circa mezzo metro a oltre 3 metri. La lunghezza della canna della cerbottana consente di aumentare la potenza di tiro e la precisione a scapito della portabilità dell’arma, un compromesso spesso determinato dal tipo di ambiente di caccia e dalla natura della preda.

Metodi di costruzione di una cerbottana tradizionale

Le cerbottane possono essere realizzate secondo tre principali metodologie:

1. Utilizzando materiale provvisto di cavità naturali, come bambù o canne di fiume;
2. Usando rami o tronchi, perforati tramite l’utilizzo di trapani rudimentali, di succhielli o del fuoco;
3. Impiegando un piccolo tronco d’albero separato longitudinalmente in due pezzi che verranno successivamente ricongiunti dopo aver scavato un canale semicircolare su entrambe le metà del fusto.

Il primo metodo è certamente il più semplice: sfruttando materiale già provvisto di cavità interne, come il bambù, è sufficiente perforare  ostruzioni e nodi sfruttando il fuoco (ad esempio, un ramo dritto con un’estremità ardente) e rifinire il diametro interno della cerbottana fino ad ottenere una superficie liscia e uniforme.

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La seconda tecnica è quella di utilizzare materiale privo di cavità naturali e perforarlo in profondità con l’impiego di lunghe e sottili aste metalliche arroventate. A contatto con il metallo rovente, il legno brucerà e verrà ridotto in cenere, rimuovendo materiale dalla canna della cerbottana; ripetendo più volte l’operazione, si arriverà fino al lato opposto dell’arma, ottenendo un condotto libero da ostruzioni.

Questa tecnica richiede un certo grado di precisione per evitare che la cavità interna possa subire deviazioni di direzione durante la perforazione. E’ necessario avere una mano ferma e seguire il più possibile una linea retta immaginaria che corre dall’imboccatura della cerbottana fino al foro d’uscita.

La terza metodologia di fabbricazione di una cerbottana prevede invece un livello di precisione e di destrezza decisamente più raffinati rispetto alle prime due. Queste cerbottane vengono realizzate a partire da pezzi di legno relativamente dritti e lunghi generalmente 1,5-2,5 metri: dopo averli tagliati o spaccati longitudinalmente, ottenendo due sezioni di forma e dimensioni identiche, su entrambe le parti viene inciso un solco semicircolare che dovrà formare un canale privo di irregolarità una volta ricongiunte le due metà dell’arma.

Se il condotto risulta rettilineo, non presenta ostruzioni e non ha modificato la forma delle due sezioni della cerbottana, l’arma viene sigillata incollando le due metà e avvolgendo cordame attorno al fusto. Questa tecnica di costruzione è in uso tra gli Huaorani, una popolazione amerinda dell’ Ecuador con un stile di vita da cacciatori e raccoglitori; gli Huaorani si procurano le proteine necessarie alla sopravvivenza cacciando piccole prede con cerbottane lunghe 2-2,5 metri.

Il proiettile della cerbottana

Il tipico proiettile da cerbottana è un dardo appuntito realizzato a partire da una scheggia di bambù o di legno duro, lungo tra i 4 e i 90-100 centimetri, ma non sono rare cerbottane in grado di scagliare con precisione piccoli proiettili di terracotta o di pietra.

Le pallottole rappresentavano in passato la scelta ideale per la caccia di uccelli e piccoli roditori, attività spesso riservata ai membri più giovani della comunità. Non avendo la stabilità in volo di un dardo affusolato o piumato, le pallottole non sono molto precise; sono inoltre proiettili che difficilmente riescono ad uccidere una piccola preda, ma sono ideali per stordirla o spaventarla.

I dardi avvelenati erano invece la scelta preferita dei cacciatori adulti: i dardi da cerbottana sono spesso dotati di un piccolo cono o “tampone” di tessuto, carta o fibre lanuginose all’estremità non appuntita, per consentire al proiettile di aderire alle pareti interne dell’arma creando una sorta di chiusura semi-stagna che eviterà all’aria soffiata nel tubo di disperdersi oltre il dardo, diminuendo l’efficacia del lancio.

Prestazioni della cerbottana

Anche se la cerbottana non è per nulla comparabile in quanto a potenza e gittata ad un arco, una fionda o un atlatl, le prestazioni non sono affatto trascurabili, specialmente se si considera che queste armi sono progettate per l’abbattimento di piccole prede.

Un dardo da cerbottana può viaggiare a velocità prossime a 40-60 metri al secondo, l’ideale per una caccia a distanza ravvicinata; la cerbottana è inoltre estremamente silenziosa se paragonata al tipico “schiocco” di un arco al momento del rilascio. Costruire un dardo da cerbottana è infine molto più semplice di una freccia: non ha bisogno di impennaggio e richiede materiali facilmente ottenibili in qualunque ambiente.

La gittata massima di una cerbottana è difficile da calcolare con esattezza: gli Huaorani si allenano solitamente a 20 metri di distanza dal bersaglio, dimostrando un’accuratezza quasi chirurgica. L’angolo di tiro ideale per un lancio a lunga distanza è di 36-37° ma la variabile determinante (oltre ovviamente alla lunghezza e al volume d’aria dell’arma) è il peso del proiettile: proiettili troppo leggeri tendono a perdere velocemente la velocità iniziale, mentre dardi troppo pesanti lasciano la canna a bassa velocità. Se volete cimentarvi in qualche calcolo sulla balistica della cerbottana, consultate questo link.

Considerato lo scarso potere di penetrazione di un dardo da cerbottana, il proiettile è spesso intinto in sostanze tossiche che permettono di abbattere o tramortire la preda infliggendo soltanto ferite superficiali. Uno dei veleni più utilizzati in Sud America è il curaro, un mix di piante tossiche utilizzato anche per avvelenare le punte di freccia, ma l’ Amazzonia offre una vasta gamma di tossine vegetali e animali, comprese le secrezioni velenose di alcune rane dai colori sgargianti.

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A Brief History Of Primitive & Traditional Blowguns

Paesi come Cina, Cambogia e Indonesia mostrano un livello di tecnologia litica decisamente più arretrato rispetto al resto del mondo. Questo gap qualitativo e quantitativo è sempre rimasto un mistero e ha fatto nascere diverse ipotesi, tra cui quella del bambù.

L’ipotesi del bambù

Questa ipotesi sostiene che gli antichi abitanti dell’Asia avrebbero creato e utilizzato con efficacia strumenti di bambù per alcune delle loro attività quotidiane.

Una nuova ricerca condotta dall’archeologo Metin I. Eren ha raccolto elementi validi che sembrerebbero puntare verso una storia degli utensili umani più complessa di quanto precedentemente immaginato.

Eren, antropologo della Southern Methodist University, ha pubblicato assieme agli archeologi cinesi Jiarong Yuan e Yiyuan Li una ricerca dal titolo “Were Bamboo Tools Made in Prehistoric Southeast Asia? An Experimental View from South China“, in cui esamina la possibilità di produrre sofisticati strumenti di bambù attraverso semplici artefatti di pietra.

“Quella che viene definita ‘ipotesi del bambù’, a spiegazione dell’assenza virtuale di tecnologie complesse della lavorazione della pietra in Asia, viene spesso stata citata, ma rimane qualcosa di ambiguo” dice Parth Chauhan, editore della rivista Quaternary International su cui è stata pubblicata la ricerca.

“Questa ricerca sperimentale senza precedenti rappresenta il primo passo nella giusta direzione per verificare l’idea degli adattamenti tecnologici umani nella preistoria”.

Efficacia delle lame di bambù

Il problema principale della teoria degli strumenti di bambù era principalmente rappresentato dal fatto che non si aveva la certezza di poter ottenere una lama o una lancia efficaci lavorando le canne con strumenti di pietra.

Eren ha mostrato che lame di pietra possono effettivamente tagliare e lavorare il bambù con relativa precisione. Ma le lame ottenute dal bambù sono utili soltanto per alcune attività come il taglio della carne, diventando sempre meno efficaci quando si tenta di lavorare materiali più duri, come la pelle animale.

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“L’ipotesi del bambù è girata per diverso tempo, ma è sempre stata semplicistica, come se le diverse specie di bambù e le diverse tecniche di produzione di strumenti fossero tutte uguali” spiega Eren.

“L’archeologia sperimentale, la riproduzione di strumenti di bambù con semplici oggetti di pietra, era una necessità da molto tempo. Grazie alla cooperazione in ogni fase degli esperimenti con i nostri colleghi cinesi, abbiamo dimostrato il potenziale della semplice tecnologia di oggetti di pietra nella produzione di differenti oggetti quotidiani in bambù”.

Coltelli da canne di bambù

Eren si è dedicato alla riproduzione di alcuni strumenti di bambù attraverso la tecnologia e i materiali disponibili nella preistoria. In circa 84 minuti, il team è riuscito a tagliare 14 canne di bambù appartenenti a 5 differenti specie, e con soli strumenti di pietra molto primitivi.

Si è quindi passati alla fase successiva: produrre strumenti utili dal bambù. In cinque ore, e senza alcuna esperienza nella lavorazione del bambù, i ricercatori hanno creato una sequenza di lavorazione in grado di produrre 20 lame efficaci a tal punto da riuscire a tagliare facilmente un pezzo di carne di maiale.

Sono state poi prodotte lance efficaci in soli 30 minuti, strisce di bambù abbastanza sottili da produrre materiale per la fabbricazioni di canestri, e altri strumenti di uso quotidiano.

“Per alcuni oggetti, come un cesto, il bambù potrebbe essere stato un materiale ideale. Ma questo fa riflettere, almeno nel caso della macellazione, sul perché si dovrebbero produrre coltelli di bambù quando gli strumenti di pietra possono svolgere lo stesso lavoro, e meglio” afferma Eren.

Per saperne di più: Scientists make bamboo tools to test theory explaining East Asia’s Stone Age tool scarcity