samedi, mai 18

Quatre grandes inventions de la Chine ancienne : la boussole

La boussole est un instrument d’orientation constituée d’une aiguille magnétisée s’alignant sur le champ magnétique de la Terre.

Il y a 2000 ans, les chinois inventent la plus ancienne boussole du monde. Cette découverte devait avoir une influence considérable sur le développement des sciences et des techniques de l’antiquité à nos jours.

À l’époque de Chunqiu (770 – 476 av. J.-C.) et des Royaumes Combattants (475 – 221 av. J.-C.), les chinois commencent à fabriquer des outils agricoles en fer. En exploitant les mines de fer, les mineurs découvrent l’aimant naturel et ses propriétés particulières d’attraction.

La cuillère aimantée, ancêtre de la boussole

Maquette d’une cuillère indiquant le sud (appelée sinan) du temps des Han (206 av. J.-C. – 220 apr. J.-C.)

Durant les Royaumes Combattants, les chinois fabriquent à l’aide d’un aimant un instrument qui indiquait la direction du sud. Cette « boussole » antique en forme de cuillère diffère beaucoup de la boussole actuelle.

Cette cuillère aimantée aurait été sculptée dans un morceau d’aimant naturel. L’extrémité du manche indique la direction du sud. Son centre de gravité était situé au milieu du cuilleron parfaitement rond et soigneusement poli.

Après avoir fabriqué cette cuillère aimantée, elle a été posé sur un socle parfaitement lisse. Le socle était soigneusement polissé, avant d’y poser la cuillère aimantée, puis la cuillère réalisé un mouvement tournant. Lorsque celle-ci s’arrêtait, le manche indiquait le sud et le cuilleron le nord.

La plupart de ces socles étaient en bronze ou en bois laqué, de forme carrés. Leur centre présentait une légère concavité et leurs bords extérieurs étaient gravés de différentes marques et caractères signalant la position.

La cuillère aimantée est la plus ancienne du monde, mais ce système avait des imperfections. Il fallait chaque fois polir le socle avant d’y faire tourner la cuillère et poser le socle bien à plat pour ne pas influencer la direction.

Il arrivait aussi que la cuillère glisse hors de son socle. De plus, le magnétisme de la pierre d’aimant naturelle était trop faible pour indiquer avec précision la direction.

Le poisson et la tortue aimantés

boussole du poisson aimanté

Sous la dynastie des Song du Nord (960 – 1127), l’agriculture, l’artisanat et le commerce et les techniques scientifiques se développent rapidement. La fabrication de la boussole comme la papeterie et l’imprimerie réalisent également des progrès notables.

C’est au début de la dynastie des Song du Nord qu’un nouvel appareil indicateur de direction fait son apparition : « le poisson aimanté ». Cette boussole était taillée en forme de poisson dans un morceau de tôle mince d’environ 8 cm de long sur 2 cm de large. Sa face ventrale était légèrement concave afin de flotter sur l’eau.

Ce poisson n’était pas naturellement aimanté, il fallait recourir à la méthode de magnétisation artificielle pour qu’il puisse indiquer une direction. Ainsi, après avoir chauffé le poisson au rouge, il fallait le tremper dans l’eau froide en plaçant sa queue vers le nord, puis l’enfermer dans une boîte.

La fabrication de cette boussole en forme de poisson aimantée artificiellement a été un grand progrès pour la Chine, et prouve qu’il y a 900 ans, les chinois possédaient déjà de solides connaissances sur le magnétisme.

Le poisson aimanté était plus commode que la cuillère aimantée car il ne nécessitait pas de socle poli en bronze. Seul un bol d’eau suffisait, qui n’était pas influencé, si le bol d’eau n’était pas posé à plat. De plus, la résistance du liquide étant plus faible que celle d’un solide, le poisson aimanté tournait plus facilement et s’avérait donc, plus précis que la cuillère aimantée.

Les débuts de la boussole d’aujourd’hui

Peu de temps après l’invention du poisson aimanté, la boussole est améliorée en utilisant une aiguille d’acier, aimantée artificiellement par frottement sur un aimant naturel. Cette aiguille aimantée est considérée comme l’ancêtre direct de la boussole actuelle.

Shen Gua, savant de la dynastie Song du Nord a apporté sa contribution au développement des sciences naturelles. Dans son ouvrage, Mengxi Bitan, l’emploi de la boussole y est consigné et y décrit quatre expériences :

Boussole de bronze de la dynastie des Ming (1368-1644)

1 – La méthode de l’aiguille flottante : une aiguille aimantée est placée dans un bol d’eau. L’aiguille flottant sur l’eau se plaçait dans l’axe nord-sud.

2 – La méthode de la rotation sur l’ongle : l’aiguille aimantée est placée sur l’ongle, en lui imprimant un léger mouvement de rotation. L’aiguille tournait sur l’ongle, comme la cuillère aimantée sur le socle.

3 – La méthode de rotation sur le bord d’un bol : l’aiguille aimantée était posée sur le rebord d’un bol.

4 – La méthode de suspension : un fil de soie était fixé au centre de l’aiguille aimantée à l’aide d’un morceau de cire, puis elle était suspendue dans un lieu non ventilé.

Au vu des résultats de ces quatre essais, Shen Gua conclut que la méthode de la suspension était la meilleure. Mais, avant l’invention de la boussole, la navigation maritime était très difficile.

Le jour, les marins se dirigeaient en fonction de la position du soleil et la nuit à l’aide de l’étoile polaire. Mais par mauvais temps, ni le soleil ni l’étoile polaire n’étaient visibles et les marins avaient de grandes difficultés à se diriger. Cette difficulté a été résolue avec l’invention de la boussole.

Sous la dynastie des Song du Sud (1127 – 1279), le Meng Liang Lu de Wu Zimu indique que les marins naviguaient à l’aide d’un compas. Il s’agissait du montage d’une aiguille aimantée sur un pivot indiquant la longitude et la latitude, très courant à l’époque.

Les chinois ne sont pas les seuls à avoir inventer la boussole, mais ils sont les premiers à l’appliquer aux besoins de la navigation maritime. Dès lors, les navires pouvaient se diriger par tous les temps.

Aussi, le commerce maritime se développa rapidement, et permit d’élargir les relations économiques et culturelles entre la Chine et le reste du monde. Grâce au compas, de nouvelles routes s’ouvrent les unes après les autres à la navigation.

Le char orienteur, une boussole d’un genre nouveau

Le char orienteur est un autre type de boussole terrestre connu dans l’Antiquité sous le nom de « char orienteur ». Le char était un instrument indiquant la direction, mais son principe et sa méthode de fabrication n’ont rien à voir avec ceux de la boussole.

D’après les écrits historiques, Zhang Heng, un scientifique de la dynastie Han de l’Est, serait à l’origine de la fabrication du char orienteur. Par la suite, Ma Jun, un inventeur de l’époque des Trois Royaumes, a fabriqué un char du même genre.

Sa fabrication se base sur le principe de la transmission par engrenage. A l’aide d’un mécanisme compliqué, la main du bonhomme en bois indique toujours le sud, peu importe la direction que prend le char. Il s’agit de l’un des plus anciens équipements mécaniques du monde.

Retrouvez les trois autres inventions : papier, imprimerie, poudre

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