Ciencia y tecnología de la dinastía Han

Muchos avances significativos en la historia de la ciencia y la tecnología en China tuvieron lugar durante la dinastía Han (202 a. C. – 220 d. C.).El período Han presenció grandes innovaciones en la metalurgia. Tras la invención del alto horno y el horno de cubilote durante la dinastía Zhou (c. 1046 – 256 a. C.) para fabricar arrabio y hierro fundido, respectivamente, el período Han presenció el desarrollo del acero y el hierro forjado mediante el uso de la forja fina y el proceso de pudlado. Con la perforación de pozos profundos en la tierra, los chinos no solo utilizaron torres de perforación para elevar la salmuera a la superficie y convertirla en sal, sino que también instalaron sistemas de transporte por tuberías de bambú que transportaban gas natural como combustible a los hornos.Las técnicas de fundición se perfeccionaron con inventos como los fuelles accionados por ruedas hidráulicas; la consiguiente amplia distribución de herramientas de hierro facilitó el crecimiento de la agricultura. Para labrar la tierra y sembrar en hileras rectas, en la dinastía Han se inventó el arado de vertedera pesada mejorado con tres rejas de hierro y una robusta sembradora de hierro de múltiples tubos, lo que mejoró considerablemente el rendimiento de la producción y, por lo tanto, sostuvo el crecimiento demográfico. El método de abastecimiento de agua para las acequias mejoró con la invención de la bomba mecánica de cadena accionada por la rotación de una rueda hidráulica o animales de tiro, que podía transportar el agua de riego hasta terrenos elevados. La rueda hidráulica también se utilizaba para accionar los martillos de maniobra al machacar el grano y para girar los anillos metálicos de la esfera armilar astronómica, accionada mecánicamente, que representaba la esfera celeste alrededor de la Tierra.Los Han escribían inicialmente en rollos de bambú encuadernados con cáñamo; para el siglo II d. C., habían inventado el proceso de fabricación de papel, lo que creó un medio de escritura económico y fácil de producir. La invención de la carretilla facilitó el transporte de cargas pesadas. El barco chatarra y el timón de popa permitieron a los chinos aventurarse en mar abierto, más allá de las aguas más tranquilas de lagos y ríos interiores. La invención de la cuadrícula de referencia para mapas y el mapa en relieve facilitaron la navegación. En medicina, utilizaban nuevos remedios herbales para curar enfermedades, ejercicios de calistenia para mantenerse en forma y dietas reguladas para evitar enfermedades. Las autoridades de la capital eran advertidas con antelación de la dirección de los terremotos repentinos gracias a la invención del sismómetro, que se activaba mediante un péndulo sensible a la vibración.Para marcar el paso de las estaciones y las ocasiones especiales, los Han utilizaban dos variantes del calendario lunisolar, establecidas gracias a los avances en astronomía y matemáticas. Los avances matemáticos de la China de la era Han incluyen el descubrimiento de las raíces cuadradas y cúbicas, el teorema de Pitágoras, la eliminación gaussiana, el esquema de Horner, mejoras en el cálculo de pi y los números negativos. Se construyeron cientos de nuevas carreteras y canales para facilitar el transporte, el comercio, la recaudación de impuestos, la comunicación y el movimiento de tropas. Los chinos de la era Han también emplearon diversos tipos de puentes para cruzar vías fluviales y desfiladeros profundos, como puentes de vigas, puentes de arco, puentes colgantes sencillos y puentes de pontones. Aún se conservan ruinas de murallas defensivas de la ciudad de la era Han, hechas de ladrillo o tierra apisonada.Jin Guantao, profesor de la Universidad China de Hong Kong, Fan Hongye, investigador de la Academia China de Ciencias, y Liu Qingfeng, profesor de la misma universidad, afirman que la última parte de la dinastía Han fue un período singular en la historia de la ciencia y la tecnología chinas premodernas. Lo comparan con el increíble ritmo de crecimiento científico y tecnológico durante la dinastía Song (960-1279). Sin embargo, también argumentan que, sin la influencia de los preceptos protocientíficos de la antigua filosofía del mohismo, la ciencia china seguía careciendo de una estructura definida:

Desde mediados y finales del este de Han hasta las primeras dinastías de Wei y Jin, el crecimiento neto de la ciencia y la tecnología china antigua experimentó un pico (segundo sólo al de la dinastía de la Canción Norte)...Han estudios de los clásicos confucianos, que durante mucho tiempo había obstaculizado la socialización de la ciencia, estaban disminuyendo. Si el mohismo, rico en pensamiento científico, hubiera crecido y fortalecido rápidamente, la situación podría haber sido muy favorable al desarrollo de una estructura científica. Sin embargo, esto no ocurrió porque las semillas de la estructura primitiva de la ciencia nunca fueron formadas. Durante el último Han del Este, se produjeron de nuevo trastornos desastrosos en el proceso de transformación social, lo que llevó al mayor desorden social de la historia china. Uno puede imaginar el efecto de esta calamidad en la ciencia.

Joseph Needham, profesor de la Universidad de Cambridge y autor de la serie Ciencia y Civilización en China, afirmó que la «época Han (especialmente la Han Posterior) fue uno de los períodos relativamente importantes en cuanto a la historia de la ciencia en China». Señaló los avances durante la época Han en astronomía y ciencias calendáricas, los «inicios de la botánica sistemática y la zoología», así como el escepticismo filosófico y el pensamiento racionalista plasmados en obras Han como el Lunheng del filósofo Wang Chong.

Los materiales de escritura más comunes hallados en excavaciones arqueológicas de yacimientos antiguos anteriores al período Han son conchas y huesos, así como objetos de bronce. A principios del período Han, los principales materiales de escritura eran el bambú (en chino: 竹簡), las tablillas de arcilla, la tela de seda, las tiras de madera blanda y los pergaminos enrollados hechos con tiras de bambú cosidas con hilo de cáñamo pasado por agujeros perforados (册) y fijados con sellos de arcilla. Los caracteres escritos en estas estrechas tiras planas de bambú se disponían en columnas verticales.Si bien se han encontrado mapas dibujados en tinta sobre telas de seda planas en la tumba del Marqués de Dai (enterrado en el 168 a. C.), el mapa en papel más antiguo conocido hallado en China, datado entre el 179 y el 141 a. C. y ubicado en Fangmatan, es, casualmente, la pieza de papel más antigua conocida. El papel de cáñamo chino de las eras Han Occidental y principios de la Han Oriental era de calidad tosca y se utilizaba principalmente como papel de envolver. El proceso de fabricación de papel no se introdujo formalmente hasta que el eunuco de la corte Han Oriental, Cai Lun, creó un proceso en el año 105 d. C. en el que se hervían corteza de morera, cáñamo, lino viejo y redes de pesca para obtener pulpa de papel. La pieza de papel más antigua conocida con escritura proviene de las ruinas de una atalaya china en Tsakhortei, Liga Alxa, Mongolia Interior, que data del año 110 d. C., cuando la guarnición Han abandonó la zona tras un ataque nómada de los xiongnu. Para el siglo III, el papel se convirtió en uno de los principales medios de escritura de China.

La industria cerámica Han contaba con el apoyo de empresas privadas y organismos gubernamentales locales. La cerámica se utilizaba en artículos y utensilios domésticos, así como en materiales de construcción para tejas y ladrillos.La cerámica gris de la dinastía Han, cuyo color se debía a la arcilla utilizada, era superior a la cerámica gris china anterior debido al uso de cámaras de horno más grandes, túneles de cocción más largos y chimeneas mejoradas por el pueblo Han. Los hornos de la dinastía Han que producían cerámica gris alcanzaban temperaturas de cocción superiores a los 1000 °C (1830 °F). Sin embargo, la cerámica dura del sur de China, hecha de una arcilla densa y adhesiva, originaria únicamente del sur, se cocía a temperaturas aún más altas durante la dinastía Han. La cerámica vidriada de las dinastías Shang (c. 1600 – c. 1050 a. C.) y Zhou (c. 1050 – 256 a. C.) se cocía a altas temperaturas, pero a mediados de la dinastía Han Occidental (206 a. C. – 9 d. C.), se elaboró una cerámica vidriada marrón que se cocía a 800 °C (1470 °F), seguida de una cerámica vidriada verde que se popularizó en la dinastía Han Oriental (25-220 d. C.).Wang Zhongshu afirma que se creía que el gres verde claro conocido como celadón existía solo desde el período de los Tres Reinos (220-265 d. C.), pero argumenta que los fragmentos cerámicos encontrados en yacimientos de la dinastía Han Oriental (25-220 d. C.) de la provincia de Zhejiang pueden clasificarse como celadón. Sin embargo, Richard Dewar argumenta que el celadón auténtico no se creó en China hasta principios de la dinastía Song (960-1279), cuando los hornos chinos alcanzaban una temperatura mínima de 1260 °C (2300 °F), con un rango preferido de 1285 a 1305 °C (2345 a 2381 °F) para el celadón.

Un alto horno convierte el óxido de hierro bruto en hierro, que puede refundirse en un horno de cubilote para producir hierro fundido. Los primeros ejemplares de hierro fundido encontrados en China datan del siglo V a. C., durante finales del período de Primavera y Otoño; sin embargo, los altos hornos más antiguos descubiertos datan del siglo III a. C. y la mayoría datan del período posterior a que el emperador Wu de Han (r. 141-87 a. C.) estableciera un monopolio gubernamental sobre la industria del hierro en el 117 a. C. (la mayoría de las fundiciones de hierro descubiertas, construidas antes de esta fecha, eran simplemente fundiciones que refundían hierro que se había fundido en otros lugares). El mineral de hierro fundido en altos hornos durante la dinastía Han rara vez se fundía directamente en moldes permanentes; en su lugar, los restos de arrabio se refundían en el horno de cubilote para producir hierro fundido. Los hornos de cubilote utilizaban un soplo frío que circulaba a través de toberas desde la parte inferior hasta la superior, donde se introducía la carga de carbón vegetal y arrabio. El aire que circulaba por las toberas se convertía así en una ráfaga de aire caliente al llegar al fondo del horno.Aunque la civilización china carecía de la tecnología de forja, los chinos Han podían fabricar hierro forjado cuando inyectaban demasiado oxígeno en el horno de cubilote, lo que provocaba la descarburación. Los chinos de la era Han también eran capaces de convertir el hierro fundido y el arrabio en hierro forjado y acero mediante el proceso de forja fina y pudling, cuyos primeros ejemplos datan del siglo II a. C. Las paredes semisubterráneas de estos hornos estaban revestidas de ladrillos refractarios y tenían fondos de arcilla refractaria. Además del carbón vegetal de madera, Wang Zhongshu afirma que otro combustible para hornos utilizado durante la era Han eran las "tortas de carbón", una mezcla de polvo de carbón, arcilla y cuarzo.

Donald B. Wagner escribe que la mayoría de las herramientas e implementos domésticos de hierro producidos durante la dinastía Han se fabricaban con hierro fundido, más barato y quebradizo, mientras que los militares preferían usar armas de hierro forjado y acero debido a su mayor durabilidad. Durante la dinastía Han, la típica espada de bronce de 0,5 m (1,6 pies) del período de los Reinos Combatientes fue reemplazada gradualmente por una espada de hierro de aproximadamente 1 m (3,3 pies) de longitud. La antigua daga-hacha (ge) de bronce aún era utilizada por los soldados Han, aunque fue reemplazada gradualmente por las lanzas y alabardas ji de hierro. Incluso las puntas de flecha, tradicionalmente hechas de bronce, gradualmente solo tenían una punta de bronce y un mango de hierro, hasta el final de la dinastía Han, cuando toda la punta de flecha pasó a ser de hierro. Agricultores, carpinteros, artesanos, albañiles y constructores de tierra apisonada contaban con herramientas de hierro como la reja del arado, el pico, la pala, la azada, la hoz, el hacha, la azuela, el martillo, el cincel, el cuchillo, la sierra, el punzón y los clavos. Entre los artículos de hierro comunes en los hogares de la dinastía Han se encontraban trípodes, estufas, ollas, hebillas de cinturón, pinzas, tenazas para fuego, tijeras, cuchillos de cocina, anzuelos y agujas. Los espejos y las lámparas de aceite solían estar hechos de bronce o hierro. Las monedas acuñadas durante la dinastía Han se fabricaban con cobre o con cobre y estaño fundidos para obtener la aleación de bronce.

Los arqueólogos modernos han desenterrado herramientas agrícolas de hierro Han en toda China, desde Mongolia Interior en el norte hasta Yunnan en el sur. La pala, el pico y el arado se utilizaban para la labranza, la azada para desherbar, el rastrillo para aflojar la tierra y la hoz para la cosecha. Dependiendo de su tamaño, los arados Han eran impulsados por uno o dos bueyes. Los bueyes también se utilizaban para tirar de la sembradora de hierro de tres patas (inventada en la China Han en el siglo II a. C.), que permitía a los agricultores plantar las semillas en hileras precisas en lugar de esparcirlas a mano. Si bien las obras de arte de los períodos Wei (220-266 d. C.) y Jin (266-420 d. C.) muestran el uso de la grada para romper trozos de tierra después de arar, es posible que su primera aparición en China fuera durante la dinastía Han Oriental (25-220 d. C.). Las obras de riego para la agricultura incluían el uso de pozos de agua, estanques y terraplenes artificiales, presas, canales y compuertas.Durante el reinado del emperador Wu (r. 141-87 a. C.), el intendente de grano Zhao Guo (en chino: 趙過) inventó el sistema de campos alternados (daitianfa 代田法). Por cada mou de tierra (una delgada franja de 1,38 m de ancho y 331 m de largo, o una superficie de aproximadamente 457 m², se sembraban tres surcos bajos (quan 甽) de 0,23 m de ancho cada uno, en líneas rectas con semillas. Durante el deshierbe de verano, la tierra suelta de los caballones (壟 largos) a ambos lados de los surcos caía gradualmente en ellos, cubriendo los cultivos que brotaban y protegiéndolos del viento y la sequía. Dado que la posición de los surcos y los caballones se invertía al año siguiente, este proceso se denominó sistema de campos alternados.Este sistema permitía que los cultivos crecieran en línea recta desde la siembra hasta la cosecha, conservaba la humedad del suelo y proporcionaba una producción anual estable. Zhao Guo experimentó por primera vez con este sistema justo a las afueras de la capital, Chang'an, y tras su éxito, envió instrucciones a todos los administradores de las comandancias, quienes se encargaron de difundirlas a los jefes de cada condado, distrito y aldea de sus comandancias.Las familias adineradas que poseían bueyes y grandes y pesados arados de hierro con vertedera se beneficiaron enormemente de este nuevo sistema. Sin embargo, los agricultores más pobres que no poseían bueyes recurrían a yuntas de hombres para mover un solo arado, lo cual era un trabajo agotador. El autor Cui Shi (chino: 催寔) (fallecido en 170 d. C.) escribió en su Simin yueling (chino: 四民月令) que, para la era Han del Este (25-220 d. C.), se inventó un arado mejorado que solo necesitaba un hombre para controlarlo, dos bueyes para tirar de él, tenía tres rejas, una caja de semillas para las sembradoras, una herramienta que removía la tierra y podía sembrar aproximadamente 45 730 m² (11,30 acres) de tierra en un solo día.

Durante el reinado del emperador Cheng de Han (r. 33-37 a. C.), Fan Shengzhi escribió un manual (el Fan Shengzhi shu) que describía el sistema de campos de foso (aotian 凹田). En este sistema, cada mou de tierra de cultivo se dividía en 3840 cuadrículas, cada una con un pequeño foso excavado de 13,8 cm (5,4 pulgadas) de profundidad y 13,8 cm (5,4 pulgadas) de ancho, y se mezclaba con estiércol de buena calidad. Se sembraban veinte semillas en cada foso, lo que supuestamente producía 0,6 l (20 oz) de grano cosechado por foso, o aproximadamente 2000 l (67 630 oz) por mou. Este sistema no requería arados tirados por bueyes ni la tierra más fértil, ya que podía emplearse incluso en terrenos inclinados con dificultades para el suministro de agua. Aunque este método de cultivo era el preferido por los pobres, requería de una mano de obra intensiva, por lo que solo las familias numerosas podían mantenerlo.

Los agricultores Han de la región del río Yangtsé, en el sur de China, solían cultivar arroz en arrozales. Cada año, quemaban la maleza, la regaban, sembraban el arroz a mano y, cerca de la cosecha, cortaban la maleza restante y la anegaban por segunda vez. En este sistema, el campo permanece en barbecho durante gran parte del año, por lo que no se mantiene muy fértil. Sin embargo, los agricultores Han del norte, en torno al río Huai, practicaban el sistema de trasplante, más avanzado. En este sistema, cada planta recibía cuidados intensivos (quizás en el mismo lugar que el arrozal), sus retoños se separaban para conservar más agua y el campo podía fertilizarse abundantemente, ya que los cultivos de invierno se cultivaban mientras las plántulas de arroz se colocaban cerca en un vivero.

La evidencia de la ingeniería mecánica de la era Han proviene principalmente de los selectos escritos de observación de eruditos confucianos, a veces desinteresados. Los ingenieros artesanos profesionales (jiang, en chino: 匠) no dejaron registros detallados de su trabajo. Los eruditos Han, quienes a menudo tenían poca o ninguna experiencia en ingeniería mecánica, a veces proporcionaban información insuficiente sobre las diversas tecnologías que describían.Sin embargo, algunas fuentes literarias Han aportan información crucial. Según lo escrito por Yang Xiong en el año 15 a. C., la transmisión por correa se utilizó por primera vez en un dispositivo de quilling que enrollaba fibras de seda en las bobinas de las lanzaderas de los tejedores. La invención de la transmisión por correa fue un primer paso crucial en el desarrollo de tecnologías posteriores durante la dinastía Song, como la transmisión por cadena y la rueca.Las invenciones del artesano e ingeniero mecánico Ding Huan (chino: 丁緩) se mencionan en las Notas Misceláneas sobre la Capital Occidental. El funcionario y poeta Sima Xiangru insinuó en sus escritos que los chinos utilizaban un incensario con forma de cardán, un soporte pivotante compuesto por anillos concéntricos que permitía que el cardán central girara sobre un eje mientras permanecía vertical. Sin embargo, la primera mención explícita del cardán utilizado como quemador de incienso se produjo alrededor del año 180 d. C., cuando el artesano Ding Huan creó su «Quemador de Perfume para usar entre Cojines», que permitía que el incienso quemado colocado dentro del cardán central se mantuviera constantemente nivelado incluso al moverlo. Ding también tuvo otras invenciones. Para el aire acondicionado interior, instaló un gran ventilador rotatorio de accionamiento manual con ruedas giratorias de 3 m (9,8 pies) de diámetro. También inventó una lámpara a la que llamó el "incensario de la colina de nueve pisos", por su forma de ladera. Al encenderse la lámpara cilíndrica, la convección de corrientes de aire caliente ascendentes hacía girar las aspas situadas en la parte superior, lo que a su vez hacía girar figuras de papel pintadas de pájaros y otros animales alrededor de la lámpara.Cuando el emperador Gaozu de Han (r. 202-195 a. C.) halló el tesoro de Qin Shi Huang (r. 221-210) tras la caída de la dinastía Qin (221-206), encontró una orquesta musical en miniatura de marionetas de 1 m de altura que tocaban armónicas si se tiraba de cuerdas y se soplaba en tubos para controlarlas. Zhang Heng escribió en el siglo II d. C. que la gente podía entretenerse con obras de teatro con peces y dragones artificiales. Más tarde, el inventor Ma Jun (fl. 220-265) inventó un teatro de marionetas mecánicas móviles impulsadas por la rotación de una rueda hidráulica oculta.Según fuentes literarias, el paraguas plegable se inventó durante el reinado de Wang Mang, aunque la sombrilla simple ya existía antes. Esta empleaba palancas deslizantes y articulaciones flexibles que podían extenderse y retraerse.La arqueología moderna ha llevado al descubrimiento de obras de arte Han que representan inventos que, de otro modo, estarían ausentes en las fuentes literarias Han. Esto incluye la manivela. Las maquetas de cerámica de las tumbas Han, que representan corrales y molinos harineros, poseen las primeras representaciones conocidas de manivelas, que se utilizaban para accionar los ventiladores de las aventadoras. La máquina se utilizaba para separar la paja del grano, pero los chinos de dinastías posteriores también emplearon la manivela para devanar la seda, hilar cáñamo, tamizar harina y extraer agua de un pozo con el torno. Para medir la distancia recorrida, los chinos de la era Han también crearon el carro odómetro. Este invento se representa en las obras de arte Han del siglo II d. C., aunque no se ofrecieron descripciones escritas detalladas hasta el siglo III. Las ruedas de este dispositivo giraban un conjunto de engranajes que, a su vez, obligaban a las figuras mecánicas a tocar gongs y tambores que alertaban a los viajeros de la distancia recorrida (medida en li). A partir de especímenes hallados en yacimientos arqueológicos, se sabe que los artesanos de la era Han utilizaban el calibrador deslizante de metal para realizar mediciones minuciosas. Si bien los calibradores de la era Han llevan inscripciones grabadas del día exacto del año en que fueron fabricados, no se mencionan en ninguna fuente literaria Han.Durante la dinastía Han, los chinos desarrollaron diversos usos para la rueda hidráulica. El martillo hidráulico, una mejora del sencillo martillo basculante de palanca y punto de apoyo operado con el pie, utilizado para machacar, descortezar y pulir el grano, se menciona por primera vez en el diccionario Han Jijiupian del 40 a. C. También se menciona en el diccionario de Lengua Regional (Fangyan) escrito por Yang Xiong (53 a. C. - 18 d. C.) en el 15 a. C., en el diccionario filosófico Xinlun 新論 escrito por Huan Tan (43 a. C. - 28 d. C.) en el 20 d. C., en la poesía de Ma Rong (79-166 d. C.) y en los escritos de Kong Rong (153-208 d. C.).En su Discurso Equilibrado (Lunheng), el filósofo Wang Chong fue el primero en China en describir la bomba de cadena de paletas cuadradas utilizada para bombear agua (y otras sustancias). Aunque algunos modelos se operaban manualmente con pedales, otras bombas de cadena eran impulsadas por una rueda hidráulica horizontal que giraba grandes engranajes dentados y una viga de eje horizontal. Su uso principal era bombear agua a acequias, pero las bombas de cadena también se emplearon en obras públicas, como cuando Zhang Rang (m. 189) encargó a un ingeniero la construcción de varias de ellas para bombear agua a tuberías que abastecían de agua potable a la capital, Luoyang, y a sus palacios.Mientras ejercía como administrador de Nanyang en el año 31 d. C., Du Shi inventó un reciprocador hidráulico que accionaba los fuelles del alto horno y del horno de cubilote para fundir hierro. Antes de esta invención, el funcionamiento de los fuelles requería un trabajo manual intensivo.Aunque la esfera armilar astronómica (que representa la esfera celeste) existía en China desde el siglo I a. C., el matemático y astrónomo de la corte Zhang Heng le proporcionó fuerza motriz utilizando la presión constante de un reloj de agua de entrada para hacer girar una rueda hidráulica que actuaba sobre un conjunto de engranajes. Zhang Heng también fue el primero en abordar el problema de la caída de la presión en el reloj de agua de entrada (que ralentizaba gradualmente la medición del tiempo) mediante la instalación de un tanque adicional entre el depósito y el recipiente de entrada.

La corte Han era responsable de las principales labores de socorro cuando desastres naturales como terremotos devastaban la vida de la población. Para prepararse mejor ante las calamidades, Zhang Heng inventó un sismómetro en el año 132 d. C., que alertaba instantáneamente a las autoridades de la capital, Luoyang, de la ocurrencia de un terremoto en un lugar indicado por una dirección cardinal u ordinal específica. Aunque no se percibían temblores en la capital cuando Zhang informó a la corte que acababa de ocurrir un terremoto en el noroeste, poco después llegó la noticia de que efectivamente se había producido un terremoto a entre 400 y 500 km (250 y 310 millas) al noroeste de Luoyang (en lo que hoy es la actual Gansu). Zhang llamó a su dispositivo "instrumento para medir los vientos estacionales y los movimientos de la Tierra" (Houfeng didong yi 候风地动仪), llamado así porque él y otros creían que los terremotos probablemente se debían a la enorme compresión del aire atrapado.Como se describe en el Libro del Han Posterior, el armazón del sismómetro era una vasija de bronce abovedada con forma de jarra de vino, aunque medía 1,8 m (5,9 pies) de diámetro y estaba decorada con escenas de montañas y animales. El mecanismo de disparo era un péndulo invertido (al que el Libro del Han Posterior denomina la "columna central") que, al ser perturbado por los temblores de tierra de terremotos cercanos o lejanos, oscilaba y golpeaba uno de los ocho brazos móviles (que representaban las ocho direcciones), cada uno con una manivela y un mecanismo de retención. La manivela y una palanca en ángulo recto elevaban una de las ocho cabezas de dragón metálicas ubicadas en el exterior, desprendiendo una bola metálica de su boca que caía en la boca de uno de los ocho sapos metálicos situados debajo, dispuestos como los puntos de una rosa de los vientos, indicando así la dirección del terremoto. El Libro del Han Posterior afirma que, al caer la bola en cualquiera de las ocho bocas de sapo, producía un fuerte ruido que llamaba la atención de quienes observaban el dispositivo. Mientras que Wang Zhenduo (chino: 王振铎) aceptaba la idea de que el sismómetro de Zhang tenía manivelas y palancas que se veían afectadas por el péndulo invertido, su contemporáneo Akitsune Imamura argumentaba que el péndulo invertido podría haber tenido un pasador en la parte superior que, al moverse por la fuerza de las vibraciones del suelo, entraba en una de las ocho ranuras y expulsaba la bola presionando un deslizador. Dado que el Libro del Han Posterior afirma que las otras siete cabezas de dragón no liberarían posteriormente las bolas alojadas en sus mandíbulas tras la caída de la primera, Imamura afirmó que el pasador del péndulo se habría quedado atascado en la ranura en la que había entrado, inmovilizando así el instrumento hasta que se reiniciara.

Uno de los tratados matemáticos más antiguos que se conservan de la antigua China es el Libro de Números y Cálculo (Suan shu shu), parte de los textos de bambú de la dinastía Han de Zhangjiashan, datados entre el 202 y el 186 a. C. y hallados en el condado de Jiangling, Hubei. Otro texto matemático compilado durante la dinastía Han fue el Clásico Aritmético del Gnomon y los Caminos Circulares del Cielo (Zhoubi Suanjing), fechado no antes del siglo I a. C. (quizás de varios autores) y que contenía materiales similares a los descritos por Yang Xiong en el 15 a. C. Sin embargo, la escuela matemática zhoubi no se mencionó explícitamente hasta el comentario de Cai Yong de 180 a. C. Zhao Shuang (en chino: 趙爽) añadió un prefacio al texto en el siglo III. También existían los Nueve Capítulos sobre el Arte Matemático (Jiuzhang Suanshu); su título completo se encontró en dos medidores de bronce del año 179 d. C. (se especula que su material existía en libros anteriores con títulos diferentes) y Liu Hui (siglo III aprox.) lo comentó detalladamente en el año 263. Cabe destacar en este contexto que muchos de los documentos excavados en yacimientos de Qin y Han contienen evidencia de las matemáticas prácticas utilizadas por los administradores para inventarios e impuestos, así como para calcular la mano de obra necesaria para proyectos de obras públicas, tal como se describe en los tratados matemáticos.El Suan shu shu presenta problemas matemáticos básicos y sus soluciones. Probablemente era un manual para las transacciones comerciales cotidianas o asuntos de administración gubernamental. Contiene problemas y soluciones para mediciones de superficie en terrenos, tipos de cambio proporcionales para el mijo y el arroz, distribución proporcional, división a pequeña escala y exceso y deficiencia. Algunos de los problemas encontrados en el Suan shu shu aparecen en el texto posterior Jiuzhang suanshu; en cinco casos, los títulos coinciden exactamente. Sin embargo, a diferencia del Jiuzhang suanshu, el Suan shu shu no aborda problemas relacionados con triángulos rectángulos, raíces cuadradas, raíces cúbicas y métodos matriciales, lo que demuestra los significativos avances logrados en las matemáticas chinas entre la escritura de estos dos textos.

El Zhoubi suanjing se ocupa de la aplicación de las matemáticas a la astronomía. En un problema que buscaba determinar la altura del Sol desde la Tierra y el diámetro del Sol, Chen Zi (chino: 陳子) le indica a Rong Fang (chino: 榮方) que espere hasta que la sombra proyectada por el gnomon de 8 chi de altura sea de 6 chi (un chi durante el Han era de 33 cm), de modo que se pueda construir un triángulo rectángulo 3-4-5 donde la base sea de 60.000 li (un li durante el Han era el equivalente a 415 m o 1362 pies), la hipotenusa que conduce hacia el Sol sea de 100.000 li, y la altura del Sol sea de 80.000 li. Al igual que el Jiuzhang suanshu, el Zhoubi suanjing también proporciona una demostración matemática del «Teorema de Gougu» (en chino: 勾股定理; es decir, donde c es la longitud de la hipotenusa y a y b son las longitudes de los otros dos lados, respectivamente, a² + b² = c²), conocido en Occidente como el teorema de Pitágoras en honor al matemático griego Pitágoras (siglo VI a. C.).El Jiuzhang suanshu fue quizás el más innovador de los tres tratados Han que se conservan. Es el primer libro conocido que incluye números negativos, junto con el manuscrito Bakhshali (¿200? - ¿600? d. C.) de la India y el libro del matemático griego Diofanto escrito alrededor del año 275 d. C. Los números negativos aparecían como varillas negras, mientras que los positivos, como varillas rojas. Aunque el sistema decimal existía en China desde la dinastía Shang (c. 1600 – c. 1050 a. C.), la evidencia más temprana de una fracción decimal (es decir, cuyo denominador es una potencia de diez) es una inscripción en un recipiente medidor de volumen estándar, fechada en el año 5 d. C. y utilizada por el matemático y astrónomo Liu Xin (46 a. C. – 23 d. C.). Sin embargo, el primer libro que incluyó fracciones decimales fue el Jiuzhang suanshu, como medio para resolver ecuaciones y representar medidas. La eliminación gaussiana, un algoritmo utilizado para resolver ecuaciones lineales, se conocía como la Regla de Matriz en el Jiuzhang suanshu. Si bien el libro utilizaba fracciones continuas para hallar las raíces de las ecuaciones, Liu Hui amplió esta idea en el siglo III al aumentar los decimales para hallar la raíz cúbica de 1.860.867 (obteniendo como resultado 123), el mismo método empleado en el esquema de Horner, que lleva el nombre de William George Horner (1786-1837).

Durante siglos, los chinos simplemente habían aproximado el valor de pi como 3, hasta que Liu Xin lo aproximó a 3,154 en algún momento entre el 1 y el 5 d. C., aunque se desconoce el método que utilizó para obtener este valor. Vasijas de medición estándar que datan del reinado de Wang Mang (9-23 d. C.) también mostraron aproximaciones para pi en 3,1590, 3,1497 y 3,167. Zhang Heng es el siguiente matemático Han conocido en haber realizado una aproximación para pi. Los matemáticos Han comprendían que el área de un cuadrado frente al área de su círculo inscrito tenía una proporción aproximada de 4:3, y también comprendían que el volumen de un cubo y el volumen de su esfera inscrita sería 4²:3². Con D como diámetro y V como volumen, D³:V = 16:9 o V = ⁹/₁₆D³, una fórmula con la que Zhang encontró un error al darse cuenta de que el valor del diámetro era inexacto, debido a la discrepancia en el valor tomado para la razón. Para corregir esto, Zhang agregó ¹/₁₆D³ a la fórmula, por lo tanto, V = ⁹/₁₆D³ + ¹/₁₆D³ = ⁵/₈D³. Dado que halló la razón entre el volumen del cubo y la esfera inscrita en 8:5, la razón entre el área de un cuadrado y la del círculo inscrito es √8:√5. Con esta fórmula, Zhang pudo aproximar pi como la raíz cuadrada de 10, o 3,162. Después de la dinastía Han, Liu Hui aproximó pi a 3,14159, mientras que el matemático Zu Chongzhi (429-500) aproximó pi a 3,141592 (o ³⁵⁵/₁₁₃), la aproximación más precisa que lograrían los antiguos chinos.Las matemáticas también se emplearon en la afinación musical y la teoría musical. El Huainanzi del siglo II a. C., compilado por ocho eruditos bajo el patrocinio del rey Liu An (179-122 a. C.), describió el uso de doce tonos en una escala musical. Jing Fang (78-37 a. C.), matemático y teórico musical, los amplió para crear una escala de 60 tonos. Al hacerlo, Jing Fang se dio cuenta de que 53 quintas equivalen aproximadamente a 31 octavas. Al calcular la diferencia en ⁠177147/176776⁠, Jing alcanzó el mismo valor de 53 temperamentos iguales debidamente descubierto por el matemático alemán Nicholas Mercator (1620-1687) (es decir, ⁠3⁵³/2⁸⁴⁠ 3⁵³ / 2⁸⁴, conocido como Coma de Mercator. Posteriormente, el príncipe Zhu Zaiyu (1536-1611) de la China Ming y Simon Stevin (1548-1620) de la región flamenca de Europa descubrirían simultáneamente (pero por separado) la fórmula matemática del temperamento igual.

Los antiguos chinos realizaban observaciones minuciosas de los cuerpos y fenómenos celestes, ya que las observaciones del cosmos se utilizaban para la astrología y la predicción. El astrónomo Gan De (siglo IV a. C.), del estado de Qi, fue el primero en la historia en reconocer las manchas solares como fenómenos solares genuinos (y no como obstrucciones de satélites naturales, como se creía en Occidente tras la observación de Einhard en el año 807 d. C.), mientras que la primera observación de manchas solares datada con precisión en China tuvo lugar el 10 de mayo del año 28 a. C., durante el reinado del emperador Cheng de Han (r. 33-7 a. C.). Entre los Textos de Seda de Mawangdui, fechados no más tarde del 168 a. C. (cuando fueron sellados en una tumba en el yacimiento de las tumbas Han de Mawangdui, Changsha, provincia de Hunan), el manuscrito «Lecturas Misceláneas de Patrones Cósmicos e Imágenes del Pneuma» («Tianwen qixiang zazhan» 天文氣象雜占») ilustra con escritos y dibujos a tinta aproximadamente 300 características climáticas y astronómicas diferentes, incluyendo nubes, espejismos, arcoíris, estrellas, constelaciones y cometas. Otro texto de seda del mismo yacimiento informa sobre las horas y lugares de la salida y puesta de los planetas en el cielo nocturno entre los años 246 y 177 a. C.Los chinos de la era Han observaron el paso del mismo cometa visto en Persia para el nacimiento de Mitrídates II de Partia en 135 a. C., el mismo cometa que los romanos observaron cerca del asesinato de Julio César en 44 a. C., el cometa Halley en 12 a. C., el mismo cometa observado por el historiador romano Dion Casio (c. 155 – c. 229 d. C.) para el año 13 d. C., y (lo que ahora se sabe que fue) una supernova en el año 185 d. C. Para varios cometas analizados en los libros de historia de la era Han, Registros del Gran Historiador y Libro de Han, se dan detalles de su posición en el cielo y la dirección en la que se movían, el tiempo que estuvieron visibles, su color y su tamaño.Los chinos de la era Han también elaboraron catálogos estelares, como la Monografía sobre Oficiales Celestiales (Tianguanshu 天官書) del historiador Sima Qian (145-86 a. C.) y el catálogo estelar de Zhang Heng del siglo II d. C., que incluía aproximadamente 2500 estrellas y 124 constelaciones. Para crear una representación tridimensional de dichas observaciones, el astrónomo Geng Shouchang (en chino: 耿壽昌) dotó a su esfera armilar de un anillo ecuatorial en el año 52 a. C. Para el año 84 d. C., se añadió el anillo elíptico a la esfera armilar, mientras que el modelo de Zhang Heng de 125 añadió el anillo del horizonte celeste y el anillo del meridiano.

Los chinos Han utilizaron los estudios astronómicos principalmente para construir y revisar su calendario. A diferencia del calendario juliano (46 a. C.) y el gregoriano (1582) de Occidente (pero al igual que los calendarios helénicos de la Grecia clásica), el calendario chino es lunisolar, lo que significa que utiliza los movimientos precisos del Sol y la Luna como marcadores temporales a lo largo del año. Durante la primavera y el otoño del siglo V a. C., los chinos establecieron el calendario Sifen (古四分历), que medía el año trópico en 365 días (como el calendario juliano de Roma). El emperador Wu lo reemplazó con el nuevo calendario Taichu (en chino: 太初历) en el año 104 a. C., que medía el año trópico en 365³⁸⁵⁄₁₅₃₉ días y el mes lunar en 29⁴³⁄₈₁ días. Dado que el calendario Taichu se había vuelto inexacto durante dos siglos, el emperador Zhang de Han (r. 75-88 d. C.) detuvo su uso y revivió el calendario Sifen. Más de un milenio después, el astrónomo Guo Shoujing (1233-1316) establecería el año trópico en 365,2425 días para su calendario Shoushi (en chino: 授時曆), el mismo valor utilizado en el calendario gregoriano. Además de su uso para regular las prácticas agrícolas a lo largo de las estaciones, el calendario también se utilizaba para marcar fechas importantes en el ciclo sexagenario, compuesto por troncos celestes (gan 干) y ramas terrestres (zhi 支), cada una de estas últimas asociada a un animal del zodíaco chino.Los chinos de la era Han discutían la iluminación y las formas de los cuerpos celestes: ¿eran planos y circulares, o redondeados y esféricos? Jing Fang escribió en el siglo I a. C. que los astrónomos Han creían que el Sol, la Luna y los planetas eran esféricos, como bolas o balas de ballesta. También escribió que la Luna y los planetas no producen luz propia, son visibles para los habitantes de la Tierra solo porque están iluminados por el Sol, y las partes no iluminadas por el Sol estarían oscuras en el otro lado.En su Discurso Equilibrado (Lunheng), Wang Chong escribió que algunos pensadores Han creían que la lluvia caía del cielo (es decir, de donde se encontraban las estrellas). Wang argumentó que, aunque la lluvia caía desde arriba, esta teoría común era falsa. Coincidía con otra teoría que afirmaba que las nubes se formaban por la evaporación del agua en la Tierra y que, dado que las nubes dispersan la lluvia, las nubes y la lluvia son, de hecho, lo mismo; en esencia, describió con precisión el ciclo del agua.En el siglo II d. C., Zhang Heng hizo una comparación similar a la de Jing al afirmar que el Sol es como el fuego y la Luna y los planetas como el agua, ya que el fuego produce luz y el agua la refleja. También repitió el comentario de Jing de que la cara de la Luna no iluminada por el Sol quedaba a oscuras. Sin embargo, Zhang señaló que la luz solar no siempre llegaba a la Luna, ya que la Tierra obstruía los rayos durante un eclipse lunar. También señaló que un eclipse solar se producía cuando la Luna y el Sol se cruzaban e impedían que la luz solar llegara a la Tierra.El comentario de Zhao Shaung del siglo III, en el Zhoubi Suanjing, describe dos teorías astronómicas: una, que presenta el cielo como una cúpula hemisférica que se extiende sobre la Tierra, mientras que la otra compara la Tierra con la yema central de un huevo, donde el cielo tiene la forma de una esfera celestial alrededor de ella. Esta última teoría astronómica fue mencionada por Yang Xiong en sus Refranes Modelo (Fayan 法言) y expuesta por Zhang Heng en su Constitución Espiritual del Universo (Lingxian 靈憲) del año 120 d. C.

La madera fue el principal material de construcción en la arquitectura Han. Se utilizó para grandes salones palaciegos, torres de varios pisos, residencias de varios pisos y humildes moradas. Sin embargo, debido a su deterioro con el tiempo y a su susceptibilidad al fuego, las construcciones de madera más antiguas halladas en China (como varias salas de templos del Monte Wutai) no datan de antes de la dinastía Tang (618-907). El historiador de arquitectura Robert L. Thorp describe la escasez de restos arqueológicos de la era Han, así como las fuentes literarias y artísticas, a menudo poco fiables, que los historiadores utilizan para obtener pistas sobre la inexistente arquitectura Han. Lo que queda de la arquitectura de la dinastía Han son ruinas de muros de ladrillo y tapial (incluyendo murallas de ciudades sobre el suelo y muros de tumbas subterráneas), plataformas de tapial para altares y salones con terrazas, puertas funerarias con pilares de piedra o ladrillo, y tejas cerámicas dispersas que antaño adornaban salones de madera. En la provincia de Gansu aún se conservan secciones de la Gran Muralla de tierra apisonada de la era Han, junto con las ruinas de treinta torres de almenas y dos castillos fortificados con almenas de la frontera Han. Las murallas Han de las ciudades y fuertes fronterizos de Mongolia Interior se construían típicamente con ladrillos de arcilla prensada en lugar de tierra apisonada.Los techos de paja o teja se sostenían sobre pilares de madera, ya que la adición de ladrillo, tapial o paredes de barro en estas salas no sostenía el techo. La piedra y el yeso también se utilizaban en la arquitectura doméstica. Se construían aleros de teja que se proyectaban hacia afuera para aislar las paredes del agua de lluvia; estos se sostenían mediante ménsulas dougong, a veces elaboradamente decoradas. Los extremos de las tejas solían estar decorados con diseños moldeados, como se observa en maquetas artísticas de edificios y en las piezas de teja que se conservan.Se pueden encontrar valiosas pistas sobre la arquitectura Han en las obras de arte Han de modelos de cerámica, pinturas y ladrillos tallados o estampados descubiertos en tumbas y otros yacimientos. La disposición de las tumbas Han también se asemejaba a la de las casas subterráneas, comparable a las escenas de casas con patio halladas en los ladrillos de las tumbas y en modelos tridimensionales. Las casas Han contaban con un patio (y algunas con varios) con salones ligeramente elevados y conectados por escaleras. Los edificios de varias plantas incluían las residencias principales con columnas, construidas alrededor de los patios, así como torres de vigilancia. Los salones se construían con vigas transversales y cabrios que se entrecruzaban y solían estar tallados con decoraciones; las escaleras y las paredes solían revocarse para obtener una superficie lisa y luego pintarse.Las ruinas de las murallas de Chang'an, la primera capital de la dinastía Han, aún se conservan hoy en día con 12 m (39 pies) de altura y una base de entre 12 y 16 m (39 a 52 pies) de ancho. Estudios arqueológicos modernos han demostrado que la muralla oriental medía 6.000 m (20.000 pies) de largo, la meridional 7.600 m (24.900 pies), la occidental 4.900 m (16.100 pies) y la septentrional 7.200 m (23.622 pies). En total, la longitud total de las murallas era de 25.700 m (84.300 pies) y formaban una planta aproximadamente cuadrada (aunque las murallas sur y norte tenían secciones en zigzag debido a problemas topográficos: el terreno accidentado a lo largo de la muralla sur y el curso del río Wei obstruían el trazado recto de la muralla norte). El foso de la ciudad medía 8 m de ancho y 3 m de profundidad; a lo largo del foso se han descubierto restos de lo que fueron puentes de madera. Chang'an contaba con doce porterías que conducían a la ciudad, tres a cada lado de la muralla, y servían como puntos terminales para las avenidas principales. Cada portería tenía tres entradas de 6 m de ancho cada una; los escritores de la era Han afirmaban que cada puerta podía albergar el tráfico de cuatro carruajes tirados por caballos a la vez. El sistema de drenaje incluía numerosos pozos excavados bajo estas puertas y revestidos con ladrillos que forman arcos, donde se han encontrado tuberías de agua de cerámica que antiguamente conectaban con las zanjas construidas a lo largo de las calles principales. Solo quedan algunos tramos de muralla y cimientos de las plataformas de los otrora suntuosos palacios imperiales de la ciudad. Asimismo, se descubrieron los cimientos de piedra de la armería, pero su arquitectura de madera había desaparecido hacía mucho tiempo.Algunas secciones de las ruinas de la muralla de Luoyang, la segunda capital de la dinastía Han, aún se mantienen en pie, con 10 m de altura y 25 m de ancho en la base. La muralla oriental medía 3900 m de largo, la occidental 3400 m y la norte 2700 m. Sin embargo, la muralla sur fue arrasada por el río Luo cuando cambió su curso hace siglos. Utilizando los puntos terminales de las murallas oriental y occidental, los historiadores estiman que la muralla sur medía 2460 m. El recinto amurallado en su conjunto tenía una forma rectangular, aunque con algunas curvas irregulares debido a obstáculos topográficos. Al igual que Chang'an, Luoyang contaba con doce porterías, tres a cada lado de la muralla, y cada portería tenía tres entradas que conducían a las principales avenidas de la ciudad. Las plataformas de tierra apisonada que constituían los altares y terrazas religiosas aún se conservan fuera del perímetro amurallado de Luoyang, dedicadas al culto de deidades y donde se celebraban sacrificios estatales. Se accedía a ellas mediante largas rampas y antiguamente contaban con salones de madera en la parte superior y terrazas en los niveles inferiores.Para la década de 1980, se habían descubierto más de diez mil tumbas subterráneas Han de ladrillo y piedra en toda China. Las tumbas chinas anteriores, que datan de los Reinos Combatientes, solían ser fosas excavadas verticalmente con paredes de madera. Al excavar los yacimientos, los trabajadores Han primero construían fosas verticales y luego excavaban lateralmente, de ahí el nombre de «fosas horizontales» para las tumbas Han; este método también se utilizaba para las tumbas excavadas en las laderas de las montañas. Los muros de la mayoría de las tumbas Han occidentales se construían con grandes ladrillos huecos, mientras que el tipo de ladrillo más pequeño, no hueco, que dominaba la arquitectura funeraria Han oriental (algunos de ellos de piedra) apareció a finales de la dinastía Han occidental. Este tipo de ladrillo más pequeño era más adecuado para los arcos de las tumbas Han en las entradas, las cámaras abovedadas y los techos abovedados. Las bóvedas y cúpulas subterráneas no requerían contrafuertes, ya que se sostenían mediante fosas de tierra. Se desconoce el uso de bóvedas y cúpulas de ladrillo en las estructuras Han sobre el suelo.La disposición de las tumbas excavadas en las laderas de las montañas solía constar de una cámara frontal, cámaras laterales y una cámara trasera, diseñadas para imitar un complejo de salas elevadas. La tumba del rey Liu Sheng (fallecido en 113 a. C.), en la provincia de Hebei, no solo contaba con una sala frontal con cortinas y ajuar funerario, carruajes y caballos en la cámara lateral separada del sur, y objetos de almacenamiento en la cámara lateral norte, sino también con los restos de auténticas casas de madera con tejados de teja erigidas en su interior (junto con una casa de losas de piedra y dos puertas de piedra en la cámara trasera). Se encontraron puertas hechas completamente de piedra en muchas tumbas Han, así como en tumbas de dinastías posteriores.Se han conservado veintinueve puertas monumentales de pilares (que) de ladrillo o piedra tallada de la dinastía Han, que se pueden encontrar en las zonas elevadas alrededor de las tumbas y santuarios Han. A menudo formaban parte de los muros exteriores, generalmente flanqueando una entrada, pero a veces en las esquinas de los recintos amurallados. Aunque carecen de componentes de madera y cerámica, presentan tejas de imitación, aleros, pórticos y balaustradas.En los relieves de ladrillos de las tumbas Han de la provincia de Sichuan se muestran escenas de perforaciones para proyectos mineros. Muestran imponentes torres de perforación que elevaban salmuera líquida a través de tubos de bambú hasta la superficie para destilarla en tanques de evaporación al calor de hornos y producir sal. Los hornos se calentaban con gas natural transportado por tubos de bambú, proveniente de 610 m (2000 pies) de profundidad. La broca para excavar los pozos era operada por un equipo de hombres que subían y bajaban de una viga, mientras que la herramienta de perforación era girada por un animal de tiro, generalmente bueyes o búfalos de agua. Los pozos Han excavados para recolectar salmuera podían alcanzar cientos de metros (pies) de profundidad. Se han encontrado pozos mineros que datan de la dinastía Han, que alcanzan profundidades de cientos de metros (pies) bajo tierra, con amplias salas subterráneas estructuradas con estructuras de madera, junto con escaleras y herramientas de hierro dejadas en el lugar.

Existen referencias literarias de la era Han a altas torres halladas en las capitales; a menudo servían como torres de vigilancia, observatorios astronómicos y establecimientos religiosos destinados a atraer el favor de los inmortales. Los eunucos de la corte Zhao Zhong y Zhang Rang disuadieron al distante emperador Ling de Han (r. 168-189 d. C.) de subir a los pisos superiores de las torres (alegando que traería mala suerte), para ocultarle las enormes mansiones palaciegas que los eunucos construyeron para sí mismos en Luoyang. No se sabe con certeza si las miniaturas de cerámica de torres residenciales y de vigilancia halladas en tumbas de la dinastía Han son representaciones completamente fieles de dichas torres de madera, pero revelan pistas vitales sobre la arquitectura de madera perdida.Solo existen unos pocos modelos cerámicos de torres de varios pisos de las épocas pre-Han y Han Occidental; la mayor parte de los cientos de torres halladas hasta la fecha se construyeron durante el período Han Oriental. Las torres en miniatura podían cocerse como una sola pieza en el horno o ensamblarse a partir de varias piezas cerámicas diferentes para crear el conjunto. Ninguna torre es un duplicado de otra, pero comparten características comunes. A menudo contaban con un patio amurallado en la base, un balcón con balaustradas y ventanas en cada planta, tejas que rematan y ocultan las vigas del techo, figuras humanas asomándose por las ventanas o de pie en los balcones, aldabas y mascotas, como perros, en el patio inferior. Quizás la evidencia más directa que sugiere que las miniaturas de torres de cerámica son representaciones fieles de las torres de madera Han reales sean los patrones de tejas. Los patrones artísticos encontrados en las tejas circulares que rematan los aleros de los modelos en miniatura son idénticos a los patrones encontrados en tejas Han reales excavadas en sitios como los palacios reales de Chang'an y Luoyang, e incluso en las tejas del Templo del Caballo Blanco original.Además de las torres, otras maquetas de cerámica de la dinastía Han revelan una variedad de tipos de edificios. Esto incluye almacenes de varias plantas como graneros, casas con patio y salones de varias plantas, quioscos, torres de entrada amuralladas, molinos, fábricas y talleres, corrales, letrinas y pozos de agua. Incluso las maquetas de casas de campo de una sola planta muestran una gran cantidad de detalles, incluyendo techos de tejas, patios, escalones que conducen a pasarelas, corrales con abrevaderos y pilas, parapetos y letrinas. Las maquetas de graneros y almacenes tenían techos de tejas, ménsulas de dougong, ventanas y soportes para pilotes que los elevaban por encima del nivel del suelo. Las maquetas Han de pozos de agua a veces presentan pequeños techos de tejas sostenidos por vigas que albergan la polea de cuerda utilizada para levantar el cubo.

Para facilitar el comercio y la comunicación, así como para agilizar la recaudación de impuestos y el movimiento de tropas militares, el gobierno Han patrocinó la construcción de nuevas carreteras, puentes y canales. Estas obras incluyen la reparación y renovación del sistema de irrigación de Dujiangyan en Sichuan y el canal de Zhengguo en Shaanxi, ambos construidos por el anterior estado de Qin. Tras aceptar la propuesta de Ni Kuan, en el año 111 a. C., el emperador Wu encargó a Er que dirigiera el proyecto de ampliación del canal de Zhengguo para irrigar terrenos cercanos elevados sobre el canal principal. Dado que con el tiempo se había acumulado una gran cantidad de sedimentos en el fondo del canal de Zhengguo (causando inundaciones), en el año 95 a. C. se inició otro proyecto para aprovechar las aguas de irrigación del río Jing, lo que requirió el dragado de un nuevo canal de 100 km (62 millas) de longitud siguiendo una curva de nivel sobre el Zhengguo. El estado Han también mantuvo un sistema de diques para proteger las tierras de cultivo de las inundaciones estacionales.

Se repararon ocasionalmente carreteras, puentes de madera, estaciones de correos y estaciones de relevo, a la vez que se construían muchas nuevas instalaciones de este tipo. Según autores Han, las carreteras construidas durante el Han se compactaban con apisonadores metálicos, aunque existe incertidumbre sobre los materiales utilizados; Joseph Needham especula que eran escombros y grava. La anchura de las carreteras variaba desde estrechos senderos por donde solo podía pasar un caballo o un buey a la vez hasta grandes carreteras que permitían el paso simultáneo de nueve carros tirados por caballos. Se construyeron carreteras Han fortificadas hasta Shanshan (Loulan), cerca del desierto de Lop, al oeste, mientras que las fuerzas Han utilizaban rutas que atravesaban el desierto de Taklamakán al norte, hacia Kashgar. Durante el Han se consolidó una vasta red de carreteras, pasos fortificados y puentes de madera construidos sobre torrentes impetuosos en las escarpadas gargantas de las montañas Qin, conocidas como las carreteras de galería. Durante el reinado del emperador Wu, se construyeron carreteras para conectar los territorios recién conquistados en lo que hoy es Yunnan, en el extremo suroeste, así como la península de Corea, en el extremo noreste.Uno de los tipos de puentes más comunes construidos durante la dinastía Han fue el puente de vigas de madera con caballete, descrito en fuentes literarias y visible en relieves tallados en ladrillos funerarios. La evidencia de puentes de arco es difícil de encontrar: se afirma que uno, situado fuera de la puerta sur de Chengdu, data del período Han, mientras que el construido por Ma Xian (chino: 馬賢) (aprox. 135 d. C.) era sin duda un puente de vigas. Un relieve de una tumba Han en la provincia de Sichuan muestra un puente de arco con una curva gradual, lo que sugiere que es segmentario, aunque el uso de tales puentes no está completamente confirmado. Aunque existen escasas referencias a puentes colgantes sencillos en las fuentes Han, estos solo se mencionan en relación con viajes a países extranjeros como el Himalaya, el Hindu Kush y Afganistán, lo que demuestra la antigüedad de su invención en esa región. Durante la dinastía Han se construyeron puentes flotantes de pontones hechos de barcos sujetos con cadenas de hierro (algunos incluso cruzaban el río Amarillo y el río Yangtsé) y se empleaban con mayor frecuencia con fines militares, ya que se podían montar y desmontar fácilmente.

Gran parte de las creencias de los médicos de la era Han son conocidas por los historiadores modernos a través de textos como el Canon Interno del Emperador Amarillo (Huangdi neijing), un corpus médico compilado entre los siglos III y II a. C. y mencionado en el Libro de los Han Posteriores. Este texto y otros dejan claro que sus creencias metafísicas en las cinco fases y el yin y el yang dictaban sus decisiones y suposiciones médicas. Los chinos de la era Han creían que cada órgano del cuerpo estaba asociado con una de las cinco fases (metal 金, madera 木, agua 水, fuego 火, tierra 土) y contaba con dos canales circulatorios de qi (en chino: 任督二脉). Si estos canales se interrumpían, los textos médicos Han sugieren consumir un alimento asociado con una de estas fases para contrarrestar la fase prescrita del órgano y así restaurar la salud. Por ejemplo, los chinos creían que cuando el corazón, asociado con la fase de fuego, causaba lentitud, se debían consumir alimentos ácidos, ya que estaban asociados con la fase de madera (que promovía el fuego). Los chinos Han también creían que, mediante el diagnóstico por pulsos, un médico podía determinar qué órgano del cuerpo emitía «energía vital» (qi) y qué cualidades poseía, para así determinar el trastorno exacto que padecía el paciente. A pesar de la influencia de la teoría metafísica en la medicina, los textos Han también ofrecen consejos prácticos, como la forma correcta de realizar una punción clínica para extirpar un absceso. El Huangdi neijing registraba los síntomas de personas con diversas enfermedades del hígado, corazón, bazo, pulmón o riñón en un período de 24 horas, lo que constituía un reconocimiento del ritmo circadiano, aunque explicado en términos de las cinco fases.En sus Tesoros Médicos Esenciales de la Cámara Dorada (Jinkui yaolue), Zhang Zhongjing (c. 150 – c. 219 d. C.) fue el primero en sugerir que una dieta regulada, rica en ciertas vitaminas, podía prevenir diferentes tipos de enfermedades. Esta idea llevó a Hu Sihui (fl. 1314-1330) a prescribir una dieta rica en vitamina B1 como tratamiento para el beriberi. La obra principal de Zhang fue el Tratado sobre las Lesiones por Frío y Trastornos Diversos (Shanghan zabing lun). Hua Tuo (f. 208 d. C.) fue un médico que estudió el Huangdi neijing y adquirió amplios conocimientos de herbología china. Hua Tuo usaba anestesia en pacientes durante cirugías y creó un ungüento que curaba completamente las heridas quirúrgicas en un mes. En el diagnóstico de una mujer enferma, descifró que llevaba un feto muerto en su útero, el cual luego extrajo, curándola de sus dolencias.Las fuentes históricas indican que Hua Tuo rara vez practicaba la moxibustión y la acupuntura. La primera mención de la acupuntura en la literatura china aparece en el Huangdi neijing. Se encontraron agujas de acupuntura de oro en la tumba del rey Han Liu Sheng (fallecido en el 113 a. C.). Algunas representaciones de acupuntura talladas en piedra datan de la era Han Oriental (25-220 d. C.). Hua Tuo también escribió sobre los ejercicios de calistenia, supuestamente para prolongar la vida. En los textos médicos del siglo II a. C. excavados en Mawangdui, los diagramas ilustrados de posiciones de calistenia van acompañados de títulos y leyendas descriptivos. Vivienne Lo escribe que los ejercicios físicos modernos de tai chi y qigong se derivan de la calistenia de la era Han.

La cartografía en China precedió a la dinastía Han. Dado que dos mapas de seda del siglo IV a. C., procedentes del estado de Qin (hallados en Gansu, que muestran la región en torno al río Jialing), muestran la distancia medida entre los sitios de recolección de madera, Mei-ling Hsu argumenta que estos deben considerarse los primeros mapas económicos conocidos (ya que son anteriores a los mapas del geógrafo romano Estrabón, c. 64 a. C. - 24 d. C.). Arqueólogos modernos también han descubierto mapas del período Han, como los encontrados con textos de seda del siglo II a. C. en Mawangdui. A diferencia de los mapas de Qin, los mapas Han hallados en Mawangdui emplean una simbología más diversa, abarcan un terreno más extenso y muestran información sobre las poblaciones locales e incluso señalan la ubicación de campamentos militares. Uno de los mapas descubiertos en Mawangdui muestra las posiciones de las guarniciones militares Han que atacaron Nanyue en el 181 a. C.En la literatura china, la referencia más antigua a un mapa data del 227 a. C. Los Ritos de Zhou (Zhouli), compilados durante la dinastía Han y comentados por Liu Xin en el siglo I d. C., mencionaban el uso de mapas para provincias y distritos gubernamentales, principados, límites fronterizos y la ubicación de menas y minerales para las instalaciones mineras. El primer diccionario geográfico chino se redactó en el año 52 d. C. e incluía información sobre divisiones territoriales, la fundación de ciudades y productos y costumbres locales. Pei Xiu (224-271 d. C.) fue el primero en describir en detalle el uso de una escala graduada y una cuadrícula de referencia geométrica. Sin embargo, los historiadores Howard Nelson, Robert Temple y Rafe de Crespigny argumentan que existe suficiente evidencia literaria de que la obra de Zhang Heng, ahora perdida, del año 116 d. C., estableció la cuadrícula geométrica de referencia en la cartografía china (incluyendo una línea del Libro de los Han Posteriores: «[Zhang Heng] trazó una red de coordenadas sobre el cielo y la tierra, y calculó sobre la base de ella»). Aunque se especula, impulsada por el informe de los Registros del Gran Historiador de Sima, que indica que un gigantesco mapa en relieve que representa el Imperio Qin se encuentra dentro de la tumba de Qin Shi Huang, se sabe que se crearon pequeños mapas en relieve durante la dinastía Han, como uno hecho con arroz por el oficial militar Ma Yuan (14 a. C. - 49 d. C.).

En 1975, se descubrió en Guangzhou un antiguo astillero que data de finales del siglo III a. C., construido durante la dinastía Qin (221-206 a. C.) o principios de la dinastía Han Occidental. Contaba con tres grandes plataformas capaces de construir barcos de madera de 30 m (98 pies) de largo, 8 m (26 pies) de ancho y una capacidad de 60 toneladas métricas. Otro astillero Han, en la actual provincia de Anhui, contaba con un taller marítimo operado por el gobierno donde se ensamblaban buques de guerra. El uso generalizado de herramientas de hierro durante la dinastía Han fue esencial para la fabricación de dichas embarcaciones.La expansión hacia el sur de la dinastía Han dio lugar a nuevas rutas comerciales y contactos diplomáticos con reinos extranjeros. En el año 111 a. C., el emperador Wu conquistó el reino de Nanyue, en lo que hoy es el norte de Vietnam y Guangdong, Guangxi y Yunnan. Posteriormente, abrió el comercio marítimo con el sudeste asiático y el océano Índico, gracias a la llegada de comerciantes extranjeros de lapislázuli, perlas, jade y cristalería al Imperio Han. Cuando un grupo de viajeros del Imperio romano (presuntamente diplomáticos de Marco Aurelio, pero probablemente comerciantes romanos) llegó a la corte Han en el año 166 d. C., supuestamente provenían de esta ruta comercial meridional. Al menos hacia el siglo I d. C., como demuestran las miniaturas de barcos de cerámica de la dinastía Han oriental halladas en diversas tumbas, los chinos habrían podido navegar en aguas lejanas gracias al nuevo invento para la dirección: el timón de popa. Este vino a sustituir al remo de dirección, menos eficiente. Si bien la antigua China albergaba diversos diseños de barcos, incluyendo el barco con torre fortificada y estratificada, diseñado para aguas tranquilas de lagos y ríos, el diseño de junco (jun 船), creado en el siglo I, fue el primer velero chino apto para navegar. El junco típico tiene proa y popa cuadradas, un casco de fondo plano o en forma de carvel sin quilla ni codaste, y mamparos transversales sólidos en lugar de las costillas estructurales que se encuentran en las embarcaciones occidentales. Dado que el junco chino carecía de codaste, el timón se fijaba a la popa del barco mediante un sistema de zócalo y mordaza o un aparejo de poleas (que difería del diseño europeo posterior de pivote y gobio del siglo XII). Según un autor del siglo III, los juncos tenían aparejos de proa y popa y velas de arrastre.

Aunque las carretas tiradas por caballos y bueyes, así como los carros con ruedas de radios, existían en China mucho antes de la dinastía Han, no fue hasta el siglo I a. C. que la evidencia literaria apuntó a la invención de la carretilla. Murales pintados en las paredes de las tumbas Han del siglo II d. C. muestran la carretilla en uso para transportar mercancías. Si bien el arnés de "garganta y cincha" aún se usaba en gran parte del mundo antiguo (ejerciendo una presión excesiva sobre el cuello de los caballos), los chinos ya colocaban un yugo de madera sobre el pecho de sus caballos, con rastros del eje del carro, hacia el siglo IV a. C. en el estado de Chu (como se observa en una pieza lacada de Chu). En la época Han, los chinos reemplazaron este pesado yugo por una correa pectoral más suave. En la etapa final de la evolución, el collar moderno para caballos se inventó en China hacia el siglo V, durante el período Wei del Norte.

La catapulta de pivote, conocida como trabuquete de tracción, existía en China desde el período de los Reinos Combatientes (como lo demuestra el Mozi). Fue utilizada regularmente durante la dinastía Han tanto por sitiadores como por sitiados. El arma de proyectiles más común durante la dinastía Han era la pequeña ballesta portátil de gatillo activado (y, en menor medida, la ballesta de repetición), inventada en China durante los siglos VI o V a. C.Los chinos Han también emplearon la guerra química. Para sofocar una revuelta campesina cerca de Guiyang en el año 178 d. C., las fuerzas imperiales Han contaban con carros tirados por caballos y equipados con fuelles que se utilizaban para bombear cal en polvo (óxido de calcio) contra los rebeldes. También encendían trapos incendiarios atados a las colas de los caballos para que, asustados, estos atravesaran las líneas enemigas y desbarataran sus formaciones.Para disuadir las persecuciones de la infantería en marcha o la caballería a caballo, los chinos Han fabricaban abrojos (bolas de hierro con púas afiladas que sobresalían en todas direcciones) que podían esparcirse por el suelo y perforar los pies o las pezuñas de quienes no se dieran cuenta.

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• Medios relacionados con la dinastía Han en Wikimedia Commons
• Museo Provincial de Hunan (foto y descripción del mapa de guarnición BCE Mawangdui del siglo II)
• "Ceramic Models of Wells in the Han Dynasty (206 BC to AD 220), China", por Jiu J. Jiao, University of Alabama Archived 2010-06-10 en el Wayback Machine (fotos y descripción de los modelos arquitectónicos de Han)