En el año 132 d. C., Zhang Heng presentó ante la corte de la Dinastía Han el primer sismógrafo del mundo. Incluso una réplica del mismo, construida en el año 2005, puede detectar terremotos con la misma precisión que los instrumentos modernos.
Los registros históricos hablan de su enorme precisión, aunque su diseño continúa siendo un misterio. Su apariencia y funcionamiento externo son bien conocidos, pero los mecanismos internos continúan sujetos a especulaciones. Las réplicas del instrumento fueron construidas a partir de las mejores suposiciones.
La teoría más aceptada propone que un péndulo colocado en el interior de la urna de cobre se mueve cada vez que ocurre un terremoto, incluso cuando los temblores ocurren a miles de kilómetros. En el proceso, el péndulo golpearía un sistema de palancas haciendo abrir la boca de uno de los ocho dragones situados en el exterior del aparato. En la boca de cada dragón hay una bola de bronce, la cual puede desprenderse y aterrizar en la boca de un sapo justo por debajo, haciendo un ruido estridente.
Un relato histórico describe el sonido producido por la caída de la esfera en la boca del sapo como uno tan alto que podría despertar a toda la corte del sueño, escribió el Dr. Jan Pajak del Instituto de Tecnología de Wellington, en un informe preparado para la Conferencia Internacional de Tecnología de Sensores 2005.
El dragón con la boca abierta estaría apuntando en dirección al terremoto, y los ocho dragones apuntarían al este, oeste, norte, sur, noreste, noroeste, sudeste y sudoeste respectivamente.
Originalmente el invento fue contemplado con escepticismo, aunque por esas fechas Heng ya era un reconocido científico, seleccionado para ser jefe de astrónomos de la corte. En 138 d. C., una esfera de bronce hizo sonar la alarma por primera vez.
Registró la presencia de un terremoto al oeste de Luoyang, capital de la región. Aun así, en la misma Luoyang nadie sintió nada, por lo que la alarma fue ignorada, pero unos días más tarde llegó un mensaje proveniente del oeste informando sobre la existencia de un terremoto. El sismo ocurrió al mismo tiempo que la máquina de Heng daba la alarma. La ciudad de Longxi, a 483 kilómetros, quedó en ruinas.
Feng Rui y Yu Yan-Xiang, del Instituto de Geofísica de la Administración Sismológica de China, dedujeron en 2006 que este primer terremoto detectado por la máquina de Heng en Longxi fue de magnitud 7, con su epicentro en Tianshui, ocurrido el 13 de diciembre del año 134.
El propósito de la máquina era detectar terremotos a larga distancia, de tal forma que se pudiese proveer asistencia a las regiones afectadas. Esta se mantuvo en funcionamiento hasta la muerte de su inventor, ya que cuando falleció, se encontró que el dispositivo era tan complejo que solo Heng podía realizar su mantenimiento con eficiencia.
El sismógrafo fue llamado Houfeng didong yi, “instrumento para medir los vientos estacionales y los movimientos de la tierra”. Los intentos de réplicas actuales pasaron por distintos resultados, y todas fueron construidas partiendo de la inercia, el principio general utilizado en los sismógrafos modernos.
El Dr. Pajak explicó así el uso de la inercia: “Según este principio, un terremoto sacude la estructura de un instrumento, de tal forma que es desplazado en relación a un péndulo inercial, indicando a partir de ahí la existencia de un terremoto”.
Intentos de réplica
En 1939, el científico japonés Akitsune Imamura construyó una réplica para demostrar la efectividad del dispositivo, según Hong-Sen Yan en el libro “Diseños de reconstrucción de una antigua maquinaria china perdida”.
Sin embargo, Hong-Sen escribió que “en algunas circunstancias la dirección del epicentro del terremoto se encontraba en ángulo recto con la esfera desprendida”.
En 2005, varios científicos de diversas disciplinas pertenecientes a la Academia China de Ciencias, el Museo Nacional y la Administración Sismológica de China declararon tener una nueva réplica, la mejor hasta el momento.
“Esta representa nuestro actual y mejor entendimiento del antiguo instrumento de Didong”, dijo Teng Jiwen, investigador del Instituto de Geofísica y Geología, según un informe de ese año del medio estatal People’s Daily.
La réplica anunciada reaccionó a las ondas de cuatro movimientos sísmicos actuales ocurridos en Tangshan, Yunan, la meseta tibetana de Qinghai y Vietnam. En comparación con los gráficos sísmicos modernos, la réplica demostró ser precisa, y su forma externa coincide con las descripciones de los textos históricos.
El funcionamiento interno
Hong-Sen cita un pasaje de una biografía contemporánea sobre Zhang Heng, con los primeros detalles del diseño que nos dejaron en los textos históricos: “Hay un pilar, localizado en el centro del interior y ocho varillas de transmisión próximas al mismo”.
Las varillas de transmisión podrían ser canales de transporte para ciertos objetos, explica Hong Sen, pero no hay ninguna referencia más específica sobre las mismas.
El Dr. Pajak tiene otra teoría. Escribió que la máquina fue descrita en los textos históricos como un contenedor de agua, la cual fluía por la boca de los dragones como si se tratara de una fuente.
Conjeturó que el agua fluía suavemente (al contrario de turbulenta), característica que se conoce como flujo laminar. La forma de la cámara (parabólica) fue diseñada para desviar las vibraciones provenientes de las zonas afectadas por terremotos. Las vibraciones desviadas podrían centrarse en la dirección apropiada en la entrada de la tubería, haciendo que el agua alrededor de la esfera de metal empujara la pieza por la boca del dragón.
Robert Reitherman, director ejecutivo del Consorcio de Universidades para el Desarrollo de Ingeniería Sísmica, expresó su escepticismo en relación a los registros históricos acerca de la precisión de la máquina en su libro “Terremotos e ingenieros: una historia internacional”.
Escribió: “A una distancia cercana, todo el instrumento se habría sacudido tanto, que todas las esferas se habrían soltado de sus posiciones… A una distancia lejana, los movimientos terrestres producto de un terremoto no dejan huellas claras capaces de indicar la procedencia de las vibraciones, debido a que los movimientos de tierra ocurren en varias direcciones y son más bien caóticos a la hora de alcanzar el instrumento.
Si esta máquina funcionaba tan bien como la describen los registros históricos, y si el éxito de algunas réplicas modernas insinúan que pudo trabajar con tanta precisión, parece que el genio de Heng está fuera de nuestro alcance hasta el momento.
Otros logros alcanzados por Heng incluyen el cálculo del número pi (π) entre los valores 3,1466 y 3,1622, el refinamiento de un dispositivo para medir el tiempo conocido como “clepsidra de afluencia”, y la aplicación de medios mecánicos de propulsión hidráulica para girar un instrumento astronómico conocido como una esfera armilar.
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