Histoire des sciences et techniques en Chine - Définition

Introduction

L'histoire des sciences et des techniques en Chine est l'occasion de découvrir l'autre grande contribution d'une civilisation non occidentale à un développement précoce des sciences, et que son retard pris à l'époque de la renaissance en Europe a laissé oubliée de l'Occident.

Durant l'antiquité, indépendamment des philosophes grecs, les penseurs chinois ont contribué à des progrès significatifs dans de nombreux domaines.

Le premier exemple d’outil de calcul complexe est l’abaque, qui connut diverses formes, jusqu’au boulier toujours utilisé en Chine.

L'astronomie chinoise s'est développée sur plusieurs siècles et s'est longtemps montré en avance sur celle du monde occidental. Un très grand nombre d'observations antérieures à la fin du Moyen Âge sont sans comparaison avec ce qui se faisait dans le monde occidental. Une des finalités du développement de l'astronomie était de nature divinatoire. Les premières observations de comètes, d'éclipses solaires et de supernovae furent faites en Chine.

En physique, les travaux sur le magnétisme permirent aux chinois de mesurer avec précision la déclinaison d'une boussole.

En médecine, l'acupuncture et l'usage des plantes médicinales fut précoce et développé. Les alchimistes taoistes ont été des pionniers. Shennong est réputé avoir goûté de nombreuses substances pour tester leurs vertus médicinales, suite à quoi il a écrit une des premières pharmacopées incluant 365 remèdes issus de minéraux, plantes, animaux.

Les chinois inventèrent de nombreux systèmes techniques, comme la brouette, l'horloge mécanique etc.

Des débuts précoces

La Chine connaît tout d'abord une période néolithique d'agriculture du millet (dans la culture de Yangshao) et du riz avec un fort développement de l'irrigation. L'élevage concerne les espèces de porc, chien et poulet.

Royaumes combattants

Cette époque est féconde sur le plan scientifique. Les Chinois découvrent ce que l'on nomme habituellement le théorème de Pythagore (que les Babyloniens connaissaient quinze siècle avant l'ère chrétienne. Ils identifient la comète de Halley et comprennent la périodicité des éclipses.

Ils inventent la fonte de fer, que l'Europe ne connaîtra qu'au XVIII^e siècle. Durant la période des Royaumes combattants, apparaît l'arbalète.

Sous les Han

Partie d’un Atlas des comètes sur soie, dynastie Han.

La numération à bâtons s'écrit avec deux séries de chiffres, l'une pour les unités, l'autre pour les dizaines, celle des unités est reprise pour la centaine, etc.

Sous les Han occidentaux, les socs d’araire en fonte, apparus sous les royaumes combattants, se répandent. La traction animale se développe grâce au harnachement de garot, plus efficace que le collier à sangle de gorge. Les systèmes d’irrigation sont étendus dès le règne de Gaozu, et le système de rotation des cultures amélioré.

La première représentation connue d’un gouvernail est un modèle de bateau découvert dans une tombe chinoise du I^er siècle av. J.-C.

En -104, est promulgué le calendrier Taichu (1), premier véritable calendrier chinois. En mathématiques, les chinois inventent, vers le II^e siècle av. J.-C., la numération à bâtons. Il s'agit d'une notation positionnelle à base 10 comportant dix-huit symboles, avec un vide pour représenter le zéro, c'est-à-dire la dizaine, centaine, etc. dans ce système de numérotation (comme nous le faisons, à la suite des Indiens et des Arabes). En raison de son usage très approprié au calcul, beaucoup de mathématiciens chinois de l'époque adoptèrent cette numération pour leurs travaux.

En 132, Zhang Heng (張衡) invente le premier sismographe pour la mesure des tremblements de terre et est la première personne en Chine à construire un globe céleste rotatif. Il invente aussi l'odomètre.

La médecine progresse sous les Han orientaux avec Zhang Zhongjing et Hua Tuo, à qui l'on doit en particulier la première anesthésie générale.

À la même époque, dans le Zhejiang, la porcelaine apparait, elle n'est pas une invention en tant que telle mais plutôt une amélioration progressive des techniques du feu et de l'usage du kaolin. Le secret de sa fabrication ne sera percé qu'au XVII^e siècle en Europe.

Dynasties du Nord et du Sud

À la fin de la période des Trois Royaumes de Chine, en 263, Liu Hui commente et complète Les Neuf Chapitres sur l'art mathématique qui recense le savoir mathématique chinois. Il invente le principe de Cavalieri plus de 1000 ans avant ce dernier.

Sous les dynasties du Nord et du Sud, le mathématicien et astronome Zu Chongzhi (429—500) développe le calendrier Daming introduit en 465 et dérive deux approximations de π, 355/113 et 22/7, il faut attendre mille ans avant que l'humanité produise un meilleur résultat.

Les premières armes à feu apparaissent en Chine au V^e siècle avec les lances à feu (Huo Sang), espèce de lance-flammes, à l’efficacité pratique restreinte sur un champ de bataille mais utile pour ses qualités incendiaires et présentant une efficacité psychologique certaine sur des novices.

Sous la dynastie Song

L'enrichissement du pays et surtout l'insuffisance de la production de cuivre pousse le gouvernement Song à introduire la monnaie papier en 1024. Cette richesse profite aux sciences. Le mathématicien Shen Kuo (1031 - 1095) introduit la fonction sinus. Dans son livre Mengxi Bitan (1088), Shen est le premier à décrire le compas à aiguille magnétique qui sera utilisé pour la navigation. Shen Kuo a fait des versions améliorées de la sphère armillaire, du Gnomon, du télescope et a inventé la clepsydre. En tant que géologue, il élabore une théorie sur la formation de la Terre, la géomorphologie, en se fondant sur la présence de fossiles marins à terre, ses connaissances sur l'érosion du sol et l'observation des dépôts de limon.

Pi Cheng (990-1051) invente l'impression typographique.

Su Song (1020—1101) est le concepteur d'une horloge astronomique à force hydraulique qui utilise l'échappement d'horlogerie. Son mécanisme d'échappement avait déjà été inventé par moine bouddhiste Yi Xing pour exploiter une sphère armillaire hydraulique mais la tour horloge possède la plus ancienne transmission à chaîne connue, appelée tian ti ou « échelle céleste », comme on peut le voir dans son traité d'horlogerie Xiangfayao Xinyi. Su Song utilise, dans les cartes qu'il publie, la projection de Mercator près de cinq cents ans avant qu'elle soit utilisée en Europe.

Vers la fin cette période féconde, en 1247, Qin Jiushao publie le théorème des restes chinois, utilisé en algèbre modulaire. Son traité contient, pour la première fois en Chine, le signe zéro.

Sous les Mongols

Guo Shoujing (郭守敬, 1231-1316) intègre l'observatoire de Kubilai Khan où il travaille sur les améliorations à apporter au gnomon. Il calcule la durée de l'année, la fixant à 365,2425 jours, une valeur identique à celle définie par le calendrier grégorien, conçu trois siècles plus tard.

Premier dessin du triangle de Hui par Zhu Shijie.

Yang Hui (vers 1238-1298) publie un traité sur ce que nous connaissons comme le triangle de Pascal et en attribue la paternité au mathématicien chinois du XI^e siècle, Jia Xian. Ce triangle permet de présenter les coefficients des différents termes dans la formule du binome et, selon V.J. Katz, il était utilisé pour généraliser à des degrés supérieurs à deux la méthode d'extraction de racine. Zhu Shijie (1270-1330) publie Miroir précieux des quatre éléments en 1303, ce livre porte l'algèbre chinoise à son niveau le plus haut. Il inclut une explication de sa méthode des quatre éléments, qui sont utilisés pour signifier quatre quantités inconnues dans une seule équation algébrique. Zhu y explique comment trouver la racine carrée d'un chiffre et y expose le fan fa, aujourd'hui connu sous le nom de la méthode de Horner.

Les Mongols, vecteurs de la science chinoise vers l'Occident

De nombreux contacts ont lieu entre les Mongols et les Européens au XIII^e siècle, en particulier au travers de l'alliance franco-mongole. Les corps d'armées chinois sont experts dans l'art du siège et sont intégrés aux forces mongoles. En 1259-1260, le prince Bohémond VI d'Antioche et son beau-père, Héthoum Ier d'Arménie font alliance avec le Mongol Houlagou Khan contre les musulmans en Syrie, prenant Alep puis Damas. Guillaume de Rubrouck, ambassadeur auprès des Mongols en 1254-1255, et ami personnel de Roger Bacon, est souvent cité comme le possible intermédiaire dans la transmission de la poudre à canon. Le compas aurait été rapporté par le templier Pierre de Montaigu entre 1219 et 1223, suite à un voyage auprès des Mongols en Perse.