Zhang Heng, el inventor del primer detector de terremotos, fabricado hace casi 2000 años
Un sismómetro o sismoscopio es un instrumento que detecta y mide los movimientos del suelo como consecuencia de ondas sísmicas producidas por un terremoto, erupción volcánica o explosión potente.
Hoy en día, existen miles de instrumentos de este tipo repartidos en lugares clave de todo el mundo, que monitorean, recopilan datos y ayudan a los sismólogos a comprender mejor cómo funcionan los terremotos constantemente. Y no, todavía no podemos predecir los terremotos.
Sin embargo, le sorprenderá saber que el primer detector de terremotos se inventó en China en el año 132 d.C. por un astrónomo, matemático, ingeniero e inventor chino llamado Zhang Heng.
Zhang Heng vivió en China durante la dinastía Han y la historia lo recuerda como un erudito en muchos campos. Le apasionaban la astronomía, las matemáticas, las ciencias, la ingeniería, la cartografía y la poesía, entre otros campos de estudio y actividades artísticas. Fue funcionario del gobierno durante la mayor parte de su vida y el emperador An lo invitó a la corte imperial a la edad de 30 años debido a sus habilidades matemáticas.
Trazó mapas de las estrellas y, paralelamente a su carrera académica, fue inventor. Mejoró la precisión de los relojes de arena de afluencia (un tipo de reloj de agua que mide el tiempo mediante el flujo de líquido) y se le atribuye la creación de la primera esfera armilar accionada por agua (un modelo dinámico que ilustra el movimiento de los objetos celestes). Pero Zhang Heng es mejor conocido por inventar el primer sismoscopio del mundo.
Presentó su dispositivo en la corte imperial de la capital, Luoyang, en el año 132 d.C., siete años antes de su muerte en el 139 d.C. Aunque no sobreviven restos físicos ni ilustraciones de su sismoscopio, las descripciones históricas lo describen como un gran instrumento de bronce con forma de urna o cuenco. Montados en su exterior había ocho dragones, cada uno con una bola de bronce atrapada en sus mandíbulas. Justo debajo de estas proyecciones míticas había ocho ranas de bronce, con la boca abierta para recibir las canicas en caso de que cayeran.
Los textos antiguos son un poco menos claros sobre el funcionamiento interno del sismoscopio. Sin embargo, generalmente se cree que dentro del cuerpo hueco del sismoscopio colgaba un péndulo, mientras que mecanismos de palanca conectados a cada uno de los dragones flanqueaban este péndulo por todos lados. Las ondas de choque de un terremoto harían que el péndulo oscilara, activando uno de los mecanismos internos.
Cada dragón le dio su bola a la rana que tenía al lado, informando no sólo que había ocurrido un terremoto, sino también de qué dirección general venían los temblores. Verá, cada dragón y cada rana estaban atados a un punto cardinal (norte, noroeste, oeste, etc.) para saber dónde enviar ayuda en caso de desastre.
El invento de Zhang Heng fue recibido inicialmente con escepticismo. Sus opiniones sobre ciertos temas lo hicieron impopular entre algunos de sus colegas y, peor aún, su sismoscopio no estaba probado. Pero según cuenta la historia, unos años más tarde, finalmente cayó la pelota. Por supuesto, esto no era prueba de que estuviera funcionando (no se había sentido ningún terremoto en la capital), pero unos días después llegó un mensajero informando de un grave terremoto que se había originado a cientos de kilómetros de distancia, al oeste de Luoyang, en dirección al dragón. La boca vacía se dirigía ahora.
Zhang Heng llamó a su sismoscopio Houfeng Didong Yi, que significa “instrumento para medir los vientos estacionales y los movimientos de la Tierra”. Si bien muchas personas de su época creían que estos movimientos de la Tierra tenían catalizadores espirituales, él y varios otros eruditos creían que los eventos fueron causados por vientos y cambios en la presión atmosférica, teniendo en cuenta que esto estaba sucediendo hace mucho, mucho tiempo antes. La semilla de la teoría de la tectónica de placas brotó a principios del siglo XX.
En los siglos posteriores a la muerte de Zhang Heng, se dice que otros intelectuales chinos crearon sismoscopios inspirados en él. Sin embargo, dado que nada tangible ha sobrevivido al paso del tiempo, los historiadores modernos han luchado por conciliar estos relatos centenarios con una réplica funcional del dispositivo de Zhang.
Algunos incluso han especulado que nunca existió porque no se han explicado los mecanismos exactos que lo operan. Los intentos de reinventarlo en los siglos XIX y XX resultaron infructuosos. Por ejemplo, no estaba claro cómo un antiguo diseño de péndulo podía ser lo suficientemente sensible como para detectar terremotos a cientos de kilómetros de distancia. Además, ¿cómo podría el movimiento activar sólo un mecanismo y no afectar a los demás?
En 2005, un grupo de sismólogos y arqueólogos de la Academia de Ciencias de China anunciaron que habían creado una réplica probada y funcional. En su versión, el péndulo en sí no interactúa con ninguna palanca; en cambio, está suspendido sobre otra bola colocada sobre un pedestal delgado. Cuando el péndulo se mueve, empuja la bola central hacia uno de los ocho canales, donde golpea un sistema de disparo que mueve la boca del dragón. Por supuesto, no se sabe si así es exactamente como funcionó el modelo de Zhang.
Aunque el dispositivo de Zhang tiene casi 2.000 años, el principio de funcionamiento detrás de él todavía se usa comúnmente hoy en día. Una forma popular de sismógrafo moderno utiliza exactamente las mismas propiedades de inercia, mediante las cuales una base estática y un péndulo suspendido se mueven independientemente uno del otro cuando la tierra tiembla. Pero hoy en día el péndulo es un imán, y la corriente inducida que produce su oscilación en la base conductora es el récord. La conversión de las fluctuaciones en una señal digital permite a estos sismógrafos documentar la intensidad de los temblores, su duración, etc. El invento de Zhang registró la mera aparición de un terremoto, de ahí el nombre de sismoscopio.
Si bien el diseño original de Zhang ha sobrevivido más o menos a la prueba del tiempo, los especialistas actuales están tratando de encontrar nuevas técnicas de seguimiento. Los investigadores de Stanford, por ejemplo, han desarrollado un método para detectar terremotos utilizando cables de fibra óptica existentes. Sin embargo, predecir los terremotos antes de que ocurran es algo que estamos lejos de dominar. Lo mejor que podemos hacer en este momento es utilizar sismógrafos para advertir sobre ondas de choque inminentes inmediatamente después de que haya ocurrido un terremoto. Sin embargo, normalmente esta advertencia es sólo cuestión de segundos.