# Ciencia y tecnología de la dinastía Han

La dinastía Han (206 a. C. – 220 d. C.) de la antigua China, dividida entre las eras Han Occidental (206 a. C. – 9 d. C., cuando la capital estaba en Chang'an); la dinastía Xin de Wang Mang (9 – 23 d. C.); y la época Han Oriental (25 – 220 d. C., cuando la capital estaba en Luoyang y después del 196 d. C. en Xuchang), fue testigo de algunos de los avances más significativos en la tecnología y la ciencia chinas previas a la Edad Moderna.

## Principales logros

Se introdujeron grandes innovaciones en la metalurgia. Además de las invenciones anteriores del alto horno y de los cubilotes para producir arrabio y fundición de hierro respectivamente, que databan de la época de la dinastía Zhou (c. 1050 – 256 a. C.), el período Han vio el desarrollo del acero y del hierro forjado mediante el uso de técnicas de ferrería y de pudelación.
Realizaban perforaciones profundas para sondear el terreno, y emplearon torres de bombeo para elevar salmuera a la superficie con el fin de obtener sal común. También establecieron sistemas de transporte por tubería elaborados con bambú, que suministraban gas natural como combustible a los hornos. Las técnicas de fundición se mejoraron con inventos como los fuelles accionados hidráulicamente; lo que permitió la distribución generalizada de herramientas de hierro que facilitó el crecimiento de la agricultura. Para arar los campos de cultivo y para plantar en hileras rectas, en la época Han se inventó el arado de vertedera pesado mejorado con tres rejas de hierro y una resistente sembradora de hierro de múltiples tubos, lo que mejoró enormemente los rendimientos de producción y, por lo tanto, sostuvo el crecimiento de la población. El método de suministro de agua a las acequias de riego se mejoró con la invención de la bomba hidráulica de cadena, un dispositivo mecánico accionado por la rotación de una rueda hidráulica o animales de tiro, que podía transportar el agua de riego hacia terrenos elevados. La rueda hidráulica también se empleó para operar los martinetes utilizados para moler granos, y para impulsar el mecanismo de rotación de los anillos de metal de una esfera armilar astronómica que representaba la esfera celeste alrededor de la Tierra.
La calidad de vida mejoró con muchos inventos Han. Disponían de rollos de bambú encuadernados en cáñamo para escribir, pero en el siglo II a. C. ya habían inventado el proceso de fabricación del papel, lo que creó un medio de escritura barato y fácil de producir. La invención de la carretilla ayudó en el transporte de cargas pesadas. En navegación, los juncos equipados con el timón montado en la popa, permitieron a los chinos aventurarse fuera de las aguas más tranquilas de los lagos y ríos interiores hacia el mar abierto. La invención de la malla de referencia para los planos y de los mapas en relieve permitió una navegación más segura. La medicina china tradicional vio como se usaron nuevos remedios vegetales para curar enfermedades, la introducción de los ejercicios de calistenia para mantenerse en buena forma física y el uso de dietas reguladas para evitar enfermedades. Las autoridades de la capital fueron advertidas con anticipación sobre la dirección de los terremotos con la invención del sismógrafo accionado por un dispositivo de péndulo sensible a vibraciones. Para marcar el paso de las estaciones y ocasiones especiales, los chinos Han utilizaban dos tipos de calendario lunisolar, que se establecieron gracias a los descubrimientos en astronomía y matemáticas. Los avances chinos en matemáticas de la era Han incluyen el descubrimiento de la raíz cuadrada, la raíz cúbica, el teorema de Pitágoras, la eliminación de Gauss-Jordan, el algoritmo de Horner, los cálculos mejorados del "número π", y los números negativos. Se construyeron cientos de nuevos caminos y canales para facilitar el transporte, el comercio, la recaudación de impuestos, la comunicación y el movimiento de tropas militares. Los chinos de la era Han también emplearon varios tipos de puentes para cruzar vías fluviales y gargantas profundas, como puentes viga, de arcos, de suspensión simple y puentes de barcas. Las ruinas Han de recintos amurallados hechos de ladrillo o tapial siguen en pie hoy en día.

## Perspectiva moderna

Jin Guantao, profesor del Instituto de Estudios Chinos del Universidad China de Hong Kong, Fan Hongye, investigador del Instituto de Políticas Científicas y Ciencias Gerenciales de la Academia China de las Ciencias, y Liu Qingfeng, profesor del Instituto de Cultura China de la Universidad China de Hong Kong, afirman que la última parte de la dinastía Han fue un período único en la historia de la ciencia y la tecnología chinas premodernas. Lo comparan con el increíble ritmo del 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 moísmo, la ciencia china seguía careciendo de una estructura definitiva:
   Desde la mitad y el final de la dinastía Han Oriental hasta las primeras dinastías Wei y Jin, el crecimiento neto de la ciencia y la tecnología chinas antiguas experimentó un pico (solo superado por la dinastía Song del Norte)... El estudio por parte de los Han de los clásicos confucianos, que habían obstaculizado durante mucho tiempo la socialización de la ciencia, estaba en declive. Si el mohismo, rico en pensamiento científico, hubiera crecido y se hubiera fortalecido rápidamente, la situación podría haber sido muy favorable para el desarrollo de una estructura científica. Sin embargo, esto no sucedió porque las semillas de la estructura primitiva de la ciencia nunca llegaron a formarse. Durante el final de la dinastía Han del Este, se produjeron nuevamente trastornos desastrosos en el proceso de transformación social, lo que condujo al mayor desorden en la historia de China. Se puede imaginar el efecto de esta calamidad sobre la ciencia.
Joseph Needham (1900-1995), profesor de la Universidad de Cambridge y autor de la innovadora serie Ciencia y Civilización en China, afirmó que el "período Han (especialmente el Han posterior) fue una de las épocas relativamente importantes en lo que respecta a la historia de la ciencia en China". Observó los avances durante la dinastía Han de las ciencias como la astronomía (y su aplicación al calendario), los "comienzos de la botánica y la zoología sistemáticos", así como el escepticismo filosófico y el pensamiento racionalista incorporados en sus textos, como el Lunheng del filósofo Wang Chong (27-100 d. C.).

## Materiales de escritura

Los medios de escritura más comunes encontrados en excavaciones arqueológicas de sitios antiguos anteriores al período Han son conchas y huesos e instrumentos de bronce. A principios del período Han, los principales medios de escritura eran el bambú (en chino tradicional, 竹簡) y las tablillas de barro, tela de seda, tiras de madera blanda, y pergaminos enrollados hechos de tiras de bambú cosidas con cuerdas de cáñamo pasadas a través de agujeros perforados (册) y asegurados con sellos de arcilla. Los caracteres escritos de estas estrechas tiras planas de bambú estaban dispuestos en columnas verticales.
Mientras que se conocen mapas dibujados con tinta en telas planas encontrados en los textos de Mawangdui procedentes de la tumba del marqués de Dai (enterrado en el 168 a. C. en Mawangdui, provincia de Hunan), el mapa sobre papel más antiguo conocido en China, fechado entre el 179 y el 141 a. C. y ubicado en Fangmatan (cerca de Tianshui, provincia de Gansu), es, por cierto, la pieza de papel más antigua que se conoce. Sin embargo, el papel de cáñamo chino de las eras Han Occidental y Han Oriental temprana era de una calidad tosca y se usaba principalmente como papel de envoltorio. El proceso de fabricación del papel no se introdujo formalmente hasta que el eunuco Cai Lun (50-121 d. C.) de la corte Han del Este creó un proceso en 105 en el que se hirvieron juntos la corteza de morera, el cáñamo, la ropa de cama vieja y redes de pesca para hacer una pulpa que se machacaba y revolvía en agua y luego se pasaba por un tamiz de madera que contenía una estera de caña que se sacudía, y que una vez seca y blanqueada se convertía en hojas de papel. El trozo de papel escrito más antiguo que se conoce proviene de las ruinas de un atalaya china en Tsakhortei, Alxa, Mongolia Interior, que data precisamente del año 110 d. C. cuando la guarnición Han abandonó el área tras un ataque de los nómadas xiongnu. En el siglo III, el papel se convirtió en uno de los principales medios de escritura en China.

## Cerámica

La industria Han de la cerámica fue respaldada por empresas privadas y agencias gubernamentales locales. La cerámica se utilizó en artículos y utensilios domésticos, así como en materiales de construcción como tejas, baldosas y ladrillos.
La alfarería gris de la dinastía Han, con su color característico procedente de la arcilla empleada, era superior a la cerámica gris china anterior debido al uso por parte del pueblo Han de cámaras kiln más grandes, túneles de cocción más largos y diseños de chimenea mejorados. Los hornos de la dinastía Han que fabricaban cerámica gris podían alcanzar temperaturas de cocción superiores a los 1000 °C. Sin embargo, la cerámica dura del sur de China hecha con una arcilla adhesiva densa que solo se encuentra en el sur de China (es decir, en la provincia de Cantón, Guangxi, Hunan, Jiangxi, Fujian, Zhejiang y Jiangsu del sur) se cocía a temperaturas aún más altas que la cerámica gris durante el período Han. La cerámica vidriada de las dinastías Shang (c. 1600 – c. 1050 a. C.) y Zhou (c. 1050 – 256 a. C.) también se cocían a temperaturas muy altas, pero a mediados del período Han Occidental (206 a. C. – 9 d. C.), se produjo una cerámica vidriada marrón cocida a baja temperatura (de unos 800 °C), seguida de una cerámica vidriada verde que se hizo popular en el período Han del Este (25-220 d. C.).
Wang Zhongshu afirma que se pensaba que el gres de color verde claro conocido como celadón existía solo desde el período de los Tres Reinos (220-265 d. C.) en adelante, pero argumenta que los fragmentos de cerámica encontrados en los dominios de la época Han del Este (25-220 d. C.) de la provincia de Zhejiang pueden clasificarse como celadón. Sin embargo, Richard Dewar argumenta que el verdadero celadón no se creó en China hasta principios de la dinastía Song (960-1279), cuando los hornos chinos pudieron alcanzar una temperatura mínima de 1260 °C, con un rango preferentemente de 1285 a 1305 °C para el celadón.

## Metalurgia
### Hornos y técnicas de fundición

Un alto horno convierte mineral de hierro sin procesar en arrabio, que se puede volver a fundir en un cubilote para producir fundición de hierro. Los primeros objetos de hierro fundido encontrados en China datan del siglo V a. C., a finales del de primaveras y otoños. Sin embargo, los altos hornos descubiertos más antiguos proceden del siglo III a. C. y la mayoría data del período posterior al Wu de Han (141–87 a. C.). La economía de la Dinastía Han incluyó un monopolio gubernamental sobre la industria del hierro en el 117 a. C. (la mayoría de las ferrerías descubiertas construidas antes de esta fecha eran simplemente forjas que refundían el hierro que había sido fundido en otro lugar). El mineral de hierro fundido en altos hornos durante la dinastía Han rara vez se vertía directamente en moldes permanentes; en cambio, los desechos de arrabio se volvían a fundir en un horno de cúpula para obtener hierro fundido. Los hornos de cubilote utilizaban un ráfagas frías impulsadas mediante tuberías a través de toberas situadas en la parte inferior y la superior, desde donde se introducía la carga de carbón vegetal y el arrabio. El aire que viajaba a través de las toberas se convirtió en ráfagas calientes una vez que llegaba al fondo del horno.
Aunque la civilización china carecía de hornos bajos, en el período Han se pudo producir hierro forjado cuando se inyectaba un exceso de oxígeno en el horno de cúpula, lo que provocaba la descarburización del metal. Los chinos de la era Han también pudieron convertir hierro fundido y arrabio en hierro forjado y acero utilizando procesos de ferrería y pudelación. Los primeros objetos de este tipo datan del siglo II a. C. y se encontraron en Tieshengguo, cerca del monte Song en la provincia de Henan. Las paredes semienterradas de estos hornos estaban revestidas con ladrillos refractarios y disponían de fondos también de arcilla refractaria. Además del carbón vegetal obtenido a partir de la madera, Wang Zhongshu afirma que otro combustible para utilizado en los hornos durante la dinastía Han eran las "tortas de carbón", una mezcla de polvo de carbón, arcilla y cuarzo.

### Uso de acero, hierro y bronce

Donald B. Wagner escribe que la mayoría de las herramientas y útiles domésticos de hierro producidos durante la dinastía Han estaban hechos de hierro fundido, más barato y quebradizo, mientras que en el ámbito militar se prefería emplear armas de hierro forjado y acero debido a sus mejores cualidades y mayor duración. Durante la dinastía Han, la típica espada de bronce de medio metro de longitud habitual de los reinos combatientes fue reemplazada gradualmente por una espada de hierro que medía aproximadamente 1 m de largo. La antigua daga-acha de bronce (ge) todavía la usaban los soldados Han, aunque fue gradualmente reemplazada por lanzas de hierro y alabardas ji de hierro. Incluso las puntas de flecha, que tradicionalmente estaban hechas de bronce, gradualmente pasaron a tener una punta de bronce y un eje de hierro, hasta el final del período Han cuando toda la punta de la flecha estaba hecha únicamente de hierro. Los agricultores, los carpinteros, los artesanos del bambú, los canteros y los albañiles tenían a su disposición herramientas de hierro como rejas de arado, picos, espátulas, palas, azadas, hoces, hachas, azuelas, martillos, cinceles, cuchillos, sierras, leznas y clavos. Los productos de hierro comunes que se encuentran en las casas de la dinastía Han incluyen trípodes, estufas, útiles de cocina, hebillas de cinturón, pinzas de depilar, pinzas de parrilla, tijeras, cuchillos de cocina, anzuelos y agujas. Espejos y lámparas a menudo estaban hechos de bronce o hierro. Durante la etapa Han se acuñaron monedas de cobre y de bronce (cobre aleado con estaño).

## Agricultura
### Herramientas y métodos

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, la azada, el pico y el arado se usaron para las labores de labranza, la azada para limpiar la maleza, el rastrillo para esponjar la tierra y la hoz para cosechar cultivos. Dependiendo de su tamaño, los arados Han eran conducidos por uno o dos bueyes. Los bueyes también se usaban para tirar de la sembradora de tres patas de hierro (inventada en la China Han en el siglo II a. C.), que permitía a los agricultores plantar semillas en hileras precisas en lugar de esparcirlas a boleo. Si bien las obras de arte de los períodos Wei (220–266 d. C.) y Jin (266–420) muestran el uso de la grada para disgregar los terrones de tierra después de arar, quizás apareció por primera vez en China durante el período Han del Este (25–220 d. C.). Las obras de riego destinadas a la agricultura incluyeron el uso de pozos, estanques y terraplenes artificiales, represas, canales y compuertas.

### Sistema de campos alternos

Durante el reinado del emperador Wu (141–87 a. C.), el intendente de granos Zhao Guo (趙過) inventó el sistema de campos alternos (daitianfa 代田法)). Por cada mou de tierra, es decir, una franja de tierra delgada pero alargada que medía 1,38 m (4,5 pies) de ancho y 331 m (1086,0 pies) de largo, o un área de aproximadamente 457 m² (0,1 acres), se disponían tres surcos (quan 甽) de baja altura, cada uno de 0,23 m (0,8 pies) de ancho, que se sembraban en línea recta con semillas del cultivo elegido. Mientras se limpiaba la maleza en el verano, la tierra suelta de los caballones ("largo" 壟) a cada lado de los surcos caía gradualmente en estos, cubriendo los brotes de los cultivos y protegiéndolos del viento y de la sequía. Dado que la posición de los surcos y caballones se invertía al año siguiente, este proceso se denominó sistema de campos alternos.
Este sistema permitió que los cultivos crecieran en línea recta desde la siembra hasta la cosecha, conservando la humedad en el suelo y proporcionando un rendimiento anual estable para los cultivos. Zhao Guo experimentó por primera vez con este sistema junto a la capital Chang'an, y una vez que tuvo éxito, envió instrucciones a los administradores de las comandancias, que luego debían difundirlas entre los jefes de cada condado, distrito y aldea. Sadao Nishijima especula que el Consejero Imperial Sang Hongyang (80 a. C.) quizás tuvo un papel importante en la promoción de este nuevo sistema.
Las familias ricas que poseían bueyes y grandes y pesados arados de hierro de vertedera se beneficiaron enormemente de este nuevo sistema. Sin embargo, los agricultores más pobres que no poseían bueyes recurrieron al uso de equipos de hombres para mover un solo arado, que era un trabajo agotador. El autor Cui Shi (催寔) (m. 170 d. C.) escribió en su Simin yueling (四民月令) que en la Era Han del Este (25–220 d. C.) se inventó un arado mejorado que solo necesitaba un hombre para controlarlo y dos bueyes para tirar de él. Tenía tres rejas de arado, una caja de semillas para los surcos, una herramienta que removía la tierra y podía sembrar aproximadamente 45 730 m² (11,3 acres) de tierra en un solo día.

### Campos de pozos

Durante el reinado del Emperador Cheng de Han (33–37 a. C.), Fan Shengzhi escribió un manual (es decir, el Fan Shengzhi shu) que describía el sistema de campos de pozos (aotian 凹田). En este sistema, cada mou de tierra de cultivo se dividía en 3840 cuadrículas, cada una de las cuales tenía un pequeño hoyo que se excavaba con una de profundidad de 13,8 cm (5,4 plg) y 13,8 cm (5,4 plg) de ancho, que contenía estiércol de buena calidad mezclado con el suelo. Se sembraban veinte semillas en cada hoyo, que supuestamente producían 0,6 L (20 onzas líquidas) de grano cosechado por hoyo, 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 donde el suministro de agua era difícil para otros métodos de cultivo. Aunque este método de cultivo era el preferido por los agricultores pobres, requería mano de obra intensiva, por lo que solo las familias numerosas podían mantener dicho sistema.

### Arrozales

Los agricultores Han de la región del río Yangtsé del sur de China, a menudo mantenían campos para el cultivo del arroz. Todos los años, quemaban las malas hierbas de los arrozales, los inundaban, sembraban el arroz a mano y, alrededor de la época de la cosecha, cortaban las malas hierbas supervivientes e inundaban los campos por segunda vez. Con este sistema, los campos permanecían en barbecho durante gran parte del año, viendo reducida su productividad. Sin embargo, los productores de arroz Han del norte, en la cuenca del río Huai, practicaban el sistema más avanzado del trasplante. Con este sistema, las plantas individuales eran cuidadas intensivamente en el propio arrozal, pero sus brotes se retiraban después para poder conservar más agua, y el suelo era fertilizado por los cultivos de invierno que crecían en los arrozales, mientras que las plántulas de arroz se mantenían en un vivero cercano esperando a ser plantadas de nuevo en primavera.

## Ingeniería mecánica e hidráulica
### Fuentes literarias y evidencia arqueológica

La evidencia de la ingeniería mecánica de la era Han proviene en gran parte de los escritos de observación seleccionados de eruditos confucianos no siempre interesados en describir en detalle lo que veían. Los ingenieros artesanos profesionales (jiang 匠) no dejaban registros detallados de su trabajo. Los estudiosos de la época Han, que a menudo tenían poca o ninguna experiencia en ingeniería mecánica, casi nunca proporcionaban información suficiente sobre las diversas tecnologías que describían.
Sin embargo, algunas fuentes literarias han suministrado una información crucial. Tal como escribió Yang Xiong en el año 15 a. C., la correa de transmisión se utilizó por primera vez para un dispositivo enrolldor para devanar 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, como la cadena de transmisión y la máquina de hilar.
Los inventos del artesano e ingeniero mecánico Ding Huan (丁緩) se mencionan en las Notas varias sobre la capital occidental. El funcionario y poeta Sima Xiangru (179-117 a. C.) insinuó una vez en sus escritos que los chinos usaban un pebetero en forma de suspensión cardán, un soporte de pivote hecho de anillos concéntricos que permitían que el cardán central rotante permaneciera en posición vertical. Sin embargo, la primera mención explícita del cardán utilizado como quemador de incienso data de alrededor del año 180, cuando el artesano Ding Huan creó su 'Quemador de perfume para usar entre cojines' que permitía quemar incienso colocado dentro del cardán central para permanecer constantemente nivelado incluso cuando se movía. Ding también ideó otros inventos. Con el propósito de acondicionar el aire en interiores, instaló un gran ventilador operado manualmente que tenía ruedas giratorias de 3 m (9,8 pies) de diámetro. También inventó una lámpara a la que llamó 'incensario de colina de nueve pisos', ya que tenía forma de montaña. Cuando se encendía la lámpara cilíndrica, la convección de las corrientes ascendentes de aire caliente hacían girar las paletas colocadas en la parte superior, que a su vez hacían girar figuras de papel pintadas de pájaros y otros animales alrededor de la lámpara.
Cuando Liu Bang (202–195 a. C.) encontró el tesoro de Qin Shi Huang (221–210) en Xianyang tras la caída de la dinastía Qin (221–206), encontró una orquesta musical en miniatura completa de títeress de 1 m (3,3 pies) de altura que tocaba flautas de caña si se tiraba de unas cuerdas para controlar los tubos. Zhang Heng escribió en el siglo II que la gente podía entretenerse con obras teatrales de peces y dragones artificiales. Más tarde, el inventor Ma Jun (fl. 220–265) inventó un teatro de marionetas mecánicas en movimiento impulsadas por la rotación de una rueda hidráulica oculta.
Por fuentes literarias se sabe que el paraguas plegable fue inventado durante el reinado de Wang Mang, aunque el parasol simple ya existía antes. Disponía de palancas deslizantes y juntas flexibles que podían extenderse y retraerse.
La arqueología moderna ha llevado al descubrimiento de obras de arte Han que representan invenciones que de otro modo estarían ausentes en las fuentes literarias de la época, como por ejemplo la manivela. Los modelos de cerámica encontrados en sepulturas de la época Han de granjas y molinos de grano incluyen las primeras representaciones conocidas de manivelas, que se usaron para accionar los ventiladores de las máquinas de aventar. La máquina se usaba para separar la paja del grano, pero los chinos de dinastías posteriores también emplearon la manivela para enrollar seda, hilar cáñamo, tamizar harina y sacar agua de un pozo usando un molinete. Para medir la distancia recorrida, los chinos de la era Han también crearon el odómetro. Esta invención está representada en obras de arte Han del siglo II d. C., pero no se ofrecieron descripciones escritas detalladas hasta el siglo III. Las ruedas de este dispositivo hacían girar un conjunto de engranajes que a su vez obligaban a figuras mecánicas a golpear gongs y tambores que avisaban a los viajeros de la distancia recorrida (medida en li). A partir de ejemplos encontrados en excavaciones arqueológicas, se sabe que los artesanos de la era Han utilizaban calibres metálicos para realizar mediciones precisas. Aunque los calibres de la era Han tienen inscripciones incisas del día exacto del año en que se fabricaron, no se mencionan en ninguna fuente literaria Han.

### Usos de la rueda hidráulica y del reloj de agua

Durante la dinastía Han, los chinos desarrollaron varios dispositivos hidráulicos. Una mejora del simple martillo basculante de palanca y fulcro operado con el pie, el martinete de accionamiento hidráulico usado para machacar, descortezar y limpiar el grano se mencionó por primera vez en el diccionario Han Jijiupian del año 40 a. C. También se menciona en el diccionario vocabulario regional (Fangyan) escrito por Yang Xiong (53 a. C. – 18 d. C.) en el 15 a. C.; en el Xinlun filosófico 新論 escrito por Huan Tan (43 a. C. –28 d. C.) en 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 (27–100 d. C.) fue el primero en China en describir las paletas cuadradas de la bomba hidráulica de cadena utilizada para elevar agua (y otros líquidos). Aunque algunos modelos se accionaban manualmente con pedales, algunas bombas de cadena funcionaban con una rueda hidráulica horizontal que hacía girar grandes engranajes dentados y una viga de eje horizontal. Su uso principal era para llevar agua a las acequias de riego, pero las bombas de cadena también se usaban en los programas de obras públicas, como cuando Zhang Rang (año 189) hizo que un ingeniero construyera varias de ellas para llevar agua a las tuberías que abastecían a la capital Luoyang y a sus palacios con agua potable.
Mientras actuaba como administrador de Nanyang en el año 31, Du Shi (año 38) inventó un mecanismo alterno accionado por agua que hacía funcionar los fuelles del alto horno y el horno de cúpula en la fundición de hierro. Antes de esta invención, se requería un trabajo manual intensivo para hacer trabajar los fuelles.
Aunque la esfera armilar astronómica (que representa la esfera celeste) había existido en China desde el siglo I a. C., el matemático y astrónomo de la corte Zhang Heng (78–139 d. C.) le proporcionó fuerza motriz al usar la presión en cabecera constante de un reloj de agua para hacer girar con velocidad constante 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 de cabecera del reloj de agua (que ralentizaba gradualmente su funcionamiento) al instalar un depósito adicional entre el depósito principal y el recipiente de entrada.

### Sismómetro

La corte Han fue responsable de grandes aperaciones de rescate y socorro cuando desastres naturales como los terremotos devastaron la vida de los campesinos. Para prepararse mejor ante estas calamidades, Zhang Heng inventó un sismógrafo en el año 132, que servía de alerta instantánea a las autoridades de la capital, Luoyang, de que había ocurrido un terremoto en un lugar indicado por un punto cardinal específico. Aunque no se sintieron temblores en la capital cuando Zhang anunció en la corte que acababa de ocurrir un terremoto en el noroeste, poco después llegó un mensaje de que un terremoto había golpeado el noroeste de Luoyang (a entre 400 y 500 km (248,5 y 310,7 mi) de distancia en lo que ahora es el Gansu moderno). Zhang llamó a su dispositivo el "instrumento para medir los vientos estacionales y los movimientos de la Tierra" (Houfeng didong yi 候风地动仪), llamado así porque en la época se pensaba que los terremotos probablemente eran causados por la enorme compresión generada por masas de aire atrapadas.
Como se describe en el Libro de Han Posterior, el sismómetro constaba de un recipiente abovedado de bronce con la forma de una jarra de vino, que tenía 1,8 m (5,9 pies) de diámetro y estaba decorado con escenas de montañas y animales. El mecanismo disparador era un péndulo invertido (que el Libro de los últimos Han llama la "columna central") que, si era perturbado por los temblores del suelo de terremotos ubicados cerca o lejos, se balanceaba y golpeaba uno de los ocho dispositivos móviles con brazos (que representaban las ocho direcciones), cada uno con una manivela y un mecanismo de retención. La manivela y una leva en ángulo recto levantarían una de las ocho cabezas de dragón de metal ubicadas en el exterior, liberando una bola de metal de su boca que caía en la boca de uno de los ocho sapos de metal dispuestos debajo como las puntas de una rosa de los vientos, indicando así la dirección del terremoto. El Libro de los últimos Han afirma que cuando la bola caía en cualquiera de las ocho bocas de sapo, producía un fuerte ruido que atraía la atención de quienes observaban el dispositivo. Mientras que Wang Zhenduo (王振铎) aceptó la idea de que el sismómetro de Zhang tenía manivelas y palancas que se movían por el péndulo invertido, su contemporáneo Akitsune Imamura (1870–1948) argumentó que el péndulo invertido podría haber tenido un pasador en la parte superior que, al moverse por la fuerza de las vibraciones del suelo, entraría en una de las ocho ranuras y expulsaría la bola empujando un control deslizante. Dado que el Libro de los últimos Han afirma que las otras siete cabezas de dragón no liberarían posteriormente las bolas alojadas en sus mandíbulas después de que la primera hubiera caído, Imamura afirmó que el pasador del péndulo se habría bloqueado en la ranura en la que había entrado y, por lo tanto, inmovilizaba el instrumento hasta que se volvía a disponer en su posición inicial.

## Matemáticas y astronomía
### Tratados matemáticos

Uno de los primeros tratados matemáticos que se conservan de la antigua China es el Libro sobre los Números y la Computación (Suan shu shu), parte de los textos en bambú Zhangjiashan Han que data del 202 al 186 a. C. y se encuentra en el condado de Jiangling, Hubei. Otro texto matemático compilado durante la dinastía Han fue el 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), que contenía materiales similares a los descritos por Yang Xiong en el 15 a. C. La escuela de matemáticas 'zhoubi' no se mencionó explícitamente hasta el comentario de Cai Yong (132-192 d. C.) del año 180. Zhao Shuang 趙爽 agregó un prefacio al texto en el siglo III. También estaba el Jiuzhang Suanshu; su título completo se encontró en dos medidores estándar de bronce fechados en el año 179 (con la especulación de que su material existía en libros anteriores con diferentes títulos). Liu Hui (fl. siglo III) proporcionó un comentario detallado en 263. Vale la pena señalar en este contexto que muchos de los documentos excavados en los sitios Qin y Han contienen evidencia de las matemáticas prácticas utilizadas por los administradores para los 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.

### Innovaciones en los tratados

El Suan shu shu presenta problemas matemáticos básicos y sus soluciones. Lo más probable es que fuera un manual para las transacciones comerciales diarias o los asuntos de la administración gubernamental. Contiene problemas y soluciones para mediciones de campo de áreas, tasas de cambio proporcionales para el mijo y el arroz en transacciones agrícolas, distribución por proporcionalidad, y divisiones por exceso y defecto. 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 se ocupa de problemas relacionados con triángulos rectángulos, raíces cuadradas, cúbicas y cálculo con matrices, lo que demuestra los importantes avances logrados en las matemáticas chinas entre los escritos de estos dos textos.
El Zhoubi suanjing, escrito en forma de diálogo y con problemas presentados regularmente, se ocupa de la aplicación de las matemáticas a la astronomía. En un problema para determinar la altura del Sol respecto a la Tierra y el diámetro aparente del Sol, Chen Zi (陳子) instruye a Rong Fang (榮方) para que espere hasta que la sombra proyectada por un gnomon de 8 chi de altura sea de 6 chi (un chi durante la época Han medía 33 cm), de modo que se pudiera construir un triángulo rectángulo de 3-4-5 donde la base fuera 60.000 li (un li durante la era Han era el equivalente a 415 mo o 1362 ft), luego la hipotenusa que apunta hacia el sol mide 100.000 li, y la altura del sol es de 80.000 li. Al igual que el Jiuzhang suanshu, el Zhoubi suanjing también proporciona la demostración del "Teorema de Gougu" (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, a$^2$ + b$^2$ = c$^2$), que se conoce como el teorema de Pitágoras en Occidente en honor al matemático griego Pitágoras (fl. siglo VI a. C.).
El Jiuzhang suanshu fue quizás el más innovador de los tres tratados Han que han llegado a nuestros días. Es el primer libro conocido que presenta números negativos, junto con el Manuscrito de Bajshali (200? – 600?) de la India y el libro del matemático griego Diofanto de Alejandría (fl. siglo III) escrito alrededor del año 275. Los números negativos aparecían como black counting rods, mientras que los números positivos aparecían como red counting rods. Aunque el sistema de numeración decimal existió en China desde la dinastía Shang (c. 1600 – c. 1050 a. C.), la evidencia más antigua de una fracción decimal (es decir, el denominador es una potencia de diez) es una inscripción en un recipiente de medición de volumen estándar fechado en el año 5, utilizado por el matemático y astrónomo Liu Xin (46 a. C. –23 d. C.). Sin embargo, el primer libro que presentó fracciones decimales fue el Jiuzhang suanshu, como un medio para resolver ecuaciones y representar medidas. La eliminación de Gauss-Jordan, un algoritmo utilizado para resolver un sistema de ecuaciones lineales, se conocía como la Regla de Matrices en el Jiuzhang suanshu. Mientras que el libro usaba fracciones continuas para encontrar las raíces de una ecuación, Liu Hui se basó en esta idea en el siglo III cuando aumentó los decimales para encontrar la raíz cúbica de 1.860.867 (dando como resultado 123), el mismo método usado en el algoritmo de Horner que lleva el nombre del matemático inglés William George Horner (1786–1837).

### Aproximaciones de pi

Durante siglos, los chinos simplemente habían aproximado el valor del número π a 3, hasta que Liu Xin lo aproximó a 3,154 en algún momento entre el los años 1 y 5 d. C., aunque los historiadores desconocen el método que usó para alcanzar este valor. Los recipientes de medición estándar que datan del reinado de Wang Mang (años 9–23) también incluían aproximaciones de π como 3,1590, 3,1497 y 3,167. Zhang Heng es el siguiente matemático Han conocido que calculó una aproximación de pi. Los matemáticos Han entendieron que el área de un cuadrado frente al área de su círculo inscrito tenía una razón aproximada de 4:3, y también entendieron que el volumen de un cubo y el volumen de su esfera inscrita serían de 4$^2$:3$^2$. Con D como diámetro y V como volumen, D$^3$:V = 16:9 o V=$^9$⁄$_{16}$D$^3$, una fórmula en la que Zhang encontró fallos ya que se dio cuenta de que el valor tomado del diámetro era inexacto. Para superar este problema, Zhang agregó $^1$⁄$_{16}$D$^3$ a la fórmula, y por lo tanto, V = $^9$⁄$_{16}$D$^3$ + $^1$⁄$_{16}$D$^3$ = $^5$⁄$_8$D$^3$. Como encontró que la razón entre el volumen del cubo y de la esfera inscrita era 8:5, la razón entre el área de un cuadrado y el círculo inscrito debería ser √8:√5. Con esta fórmula, Zhang pudo aproximar pi como la raíz cuadrada de 10, o 3,162. Después de la época Han, Liu Hui aproximó pi como 3,14159, mientras que el matemático Zu Chongzhi (429–500) aproximó pi hasta 3.141592 (o $^{355}$⁄$_{113}$), la aproximación más precisa que lograrían los chinos antiguos.

### Afinación y teoría musical

Las matemáticas también se utilizaron en la afinación y en la teoría musical. El Huainanzi del siglo II a. C., compilado por los Ocho Sabios bajo el patrocinio del rey Liu An (179-122 a. C.), describió el uso de la escala musical de doce tonos. Jing Fang (78–37 a. C.), matemático y teórico de la música, los amplió para crear una escala de 60 tonos. Al hacerlo, se dio cuenta de que 53 (solo quinta) son aproximadamente 31 octavas. Al calcular la diferencia en $^{177147}$⁄$_{176776}$, Jing alcanzó el mismo valor de 53 igual temperado posteriormente descubierto por el matemático alemán Nikolaus Mercator (1620–1687) (es decir, 3$^{53}$/2$^{84}$, conocido como coma de Holder). Más tarde, el príncipe Zhu Zaiyu (1536–1611) de la dinastía Ming y el ingeniero Simon Stevin (1548–1620) en Europa descubrirían simultáneamente (pero por separado) la fórmula matemática para el buen temperado.

### Observaciones astronómicas

Los antiguos chinos hicieron observaciones cuidadosas de los cuerpos y fenómenos celestes, que se usaban para la astrología y para realizar pronósticos. El astrónomo Gan De (fl. siglo IV a. C.) del estado de Qi fue el primero en la historia en reconocer las manchas solares como un auténtico fenómeno solar (y no el resultado de la interposición de satélites naturales, tal como se pensó en Occidente después de la observación de Eginardo en 807), mientras que la primera observación de manchas solares fechada con precisión en China data del 10 de mayo del 28 a. C., durante el reinado del emperador Cheng de Han (33–7 a. C.). Entre los Textos de Mawangdui con fecha no posterior al año 168 a. C. (cuando fueron sellados en una tumba en la provincia de Mawangdui, Changsha, Hunan), las Lecturas varias de patrones cósmicos e imágenes de pneuma (Tianwen qixiang zazhan 天文氣象雜占) ilustra en escritos y dibujos en tinta aproximadamente 300 características climáticas y astronómicas diferentes, incluidas nubes, espejismos, arcoíris, estrellas, constelaciones y cometas. Otro texto sobre seda del mismo origen informa sobre los tiempos y lugares de la salida y puesta de los planetas en el cielo nocturno entre los años 246-177 a. C.
Los chinos de la era Han anotaron el paso del mismo cometa visto en Irán cuando se produjo el nacimiento de Mitrídates II de Partia en el 135 a. C.; del cometa de César observado en la antigua Roma cuando se produjo el asesinato de Julio César en el 44 a. C.; del cometa Halley en el 12 a. C., también señalado por el historiador romano Dion Casio (c. 155 – c. 229 d. C.) el 13 d. C.; y lo que ahora se sabe que fue una supernova en el 185 d. C. Para varios cometas descritos en los libros de historia de la era Han Memorias históricas 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.
También se confeccionaron catálogos de estrellas, como el del historiador Sima Qian (145–86 a. C.) en su obra Una monografía sobre elementos celestiales (Tianguanshu 天官 書); y el catálogo de estrellas del siglo II d. C. de Zhang Heng que incluía aproximadamente 2500 estrellas y 124 constelaciones. Para crear una representación tridimensional de tales observaciones, el astrónomo Geng Shouchang (耿壽昌) proporcionó a su esfera armilar un sistema de coordenadas ecuatoriales en el año 52 a. C. Para el año 84, se agregó el anillo elíptico a la esfera armilar, mientras que en el modelo del año 125 de Zhang Heng se agregó el anillo de coordenadas horizontales y el anillo meridiano.

### Calendarios Han

Los chinos Han utilizaron estudios astronómicos principalmente para construir y revisar su calendario. En contraste con el calendario juliano (46 a. C.) y el calendario gregoriano (1582) en Occidente (pero como el calendario helénico de la Grecia clásica), el calendario chino es lunisolar, lo que significa que utiliza los movimientos precisos del Sol y de la Luna como marcadores de tiempo durante todo el año. Durante los períodos de primavera y otoño del siglo V a. C., los chinos establecieron el calendario Sifen (古四分历), que medía el año tropical en 365$^1$⁄$_4$ días (como el calendario juliano de Roma). El emperador Wu lo reemplazó por el nuevo calendario Taichu (太初历) en el 104 a. C., que medía el año tropical en 365$^{385}$⁄$_{1539}$ días y el mes lunar en 29$^{43}$⁄$_{81}$ días. Dado que el calendario Taichu se había vuelto inexacto en el transcurso de dos siglos, el Emperador Zhang de Han (r. 75–88 d. C.) lo derogó y recuperó el uso del calendario Sifen. Posteriormente, el astrónomo Guo Shoujing (1233–1316) establecería el año tropical en 365,2425 días para su calendario Shoushi (授時曆), el mismo valor utilizado en el calendario gregoriano. Además del uso del calendario para regular las prácticas agrícolas anualmente, también se utilizó para marcar fechas importantes en el ciclo sexagesimal, construido por troncos celestiales (gan 干) y ramas terrestres (zhi 支), cada una de estas últimas asociadas a un animal del zodiaco chino.

### Teoría astronómica

El comentario del siglo III de Zhao Shaung en el Zhoubi suanjing describe dos teorías astronómicas: en una, los cielos tienen la forma de una cúpula hemisférica que se extiende sobre la Tierra, mientras que la otra compara la Tierra con la yema de un huevo central, donde los cielos tienen forma de esfera celeste alrededor de la Tierra. La 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 120 d. C. Por lo tanto, los chinos de la era Han creían en una teoría geocéntrica para explicar el sistema solar inmediato y el universo mayor, en oposición a un modelo heliocéntrico.
Los chinos de la era Han discutieron 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 proyectiles de ballesta. También escribió que la Luna y los planetas no producen luz propia, son visibles para las personas en la Tierra solo porque están iluminados por el Sol, y aquellas partes no iluminadas por el Sol estarían oscuras en el otro lado. Por esto, Jing comparó la Luna con un espejo que refleja la luz del Sol. 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 son como el agua, ya que el fuego produce luz y el agua la refleja. También repitió el comentario de Jing de que el lado de la Luna no iluminado por el Sol queda en la oscuridad. Sin embargo, Zhang notó que la luz solar no siempre llegaba a la Luna, ya que la Tierra obstruye los rayos durante un eclipse lunar. También señaló que se producía un eclipse solar cuando la Luna y el Sol se cruzaban, lo que bloqueaba la luz solar y evitaba que llegara a la Tierra.
En su Discurso Equilibrado (Lunheng), Wang Chong (27–100 d. C.) escribió que algunos pensadores Han creían que la lluvia caía de los cielos (es decir, de donde se ubicaban las estrellas). Wang argumentó que, aunque la lluvia caía desde arriba, esta teoría común era falsa. Estuvo de acuerdo con otra teoría que afirma que las nubes estaban formadas por la evaporación de 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 hidrológico.

## Ingeniería de estructuras y obras públicas
### Materiales y construcción

La madera fue el principal material de construcción en la arquitectura Han. Se usó para salones de grandes palacios, torres de varios pisos, edificios residenciales de varios pisos y moradas humildes. Sin embargo, debido al rápido deterioro de la madera con el tiempo y a su susceptibilidad al fuego, los edificios de madera más antiguos encontrados en China (varios templos en el monte Wutai) no datan antes de la dinastía Tang (618–907). El historiador de la arquitectura Robert L. Thorp describe la escasez de restos arqueológicos de la era Han, así como de fuentes literarias y artísticas de la misma época, a menudo poco fiables, utilizadas por los historiadores en busca de pistas sobre la desaparecida arquitectura Han. Lo que queda de la arquitectura de la dinastía Han son las ruinas de los muros de ladrillo y tapial (incluidos los muros de recintos urbanos parcialmente en pie y los muros subterráneos de las tumbas), plataformas de tierra apisonada para altares y salones en terrazas, puertas funerarias con pilares de piedra o ladrillo, y tejas esmaltadas dispersas que alguna vez adornaron pérgolas de madera. Todavía existen secciones de la Gran Muralla de tierra apisonada de la era Han en la provincia de Gansu, junto con las ruinas de la frontera Han de treinta torres baliza y dos castillos fortificados con crestería. Los muros Han de las ciudades fronterizas y los fuertes en Mongolia Interior se construían por lo general con ladrillos de arcilla moldeados en lugar de tierra apisonada.
Los techos de paja o tejas estaban sostenidos por pilares de madera, ya que la adición de paredes de ladrillo, tierra apisonada o adobe en estos pasillos en realidad no sostenía el techo. Stone y yeso también se utilizaron para la arquitectura doméstica. Los aleros de mosaico que se proyectan hacia afuera se construyeron a la distancia necesaria para evitar que el agua de lluvia cayese sobre las paredes; estaban sostenidos por ménsulas dougong que a veces estaban elaboradamente decoradas. Los diseños moldeados generalmente decoraban los extremos de las tejas, como se ve en modelos artísticos de edificios y en piezas de tejas sobrevivientes.

### Casas con patio

Se pueden encontrar pistas valiosas sobre la arquitectura Han en obras de arte como modelos de cerámica, pinturas y ladrillos tallados o estampados descubiertos en tumbas y otros lugares. El diseño de las tumbas Han es una subterránea de una casa, comparable a las imágenes de casas con patio que se encuentran en los ladrillos de las tumbas y en los pequeños modelos tridimensionales. Las casas Han tenían una zona de patio (y algunas tenían varios patios) con pasillos ligeramente elevados y conectados por escaleras. Los edificios de varios pisos incluían las principales residencias universitarias con columnas construidas alrededor de patios, así como las atalayas. Los salones se construían con vigas cruzadas y ortogonales, que generalmente estaban talladas con elementos decorativos. Las escaleras y las paredes generalmente se enyesaban para producir una superficie lisa que luego se pintaba.

### Chang'an y Luoyang, las capitales Han

Las ruinas de los muros de la primera capital de la época Han, Chang'an, todavía se mantienen en pie hoy en día. Tienen 12 m (39,4 pies) de altura y un ancho en la base de 12 a 16 m (39,4 a 52,5 pies). Los estudios arqueológicos modernos han demostrado que el muro este tenía 6000 m (19 685 pies) de largo, el muro sur tenía 7600 m (24 934,4 pies), el muro oeste 4900 m (16 076,1 pies) y el muro norte 7200 m (23 622 pies) de largo. La longitud total de los muros era igual a 25 700 m (84 317,6 pies) y formaban un diseño aproximadamente cuadrado (aunque los muros norte y sur tenían secciones en zigzag para ajustarse a la topografía del lugar: el muro sur atravesaba un terreno accidentado, y el curso del río Wei obstruía el camino recto del muro norte. El foso de la ciudad tenía 8 m (26,2 pies) de ancho y 3 m (9,8 pies) de profundidad. En su interior se han descubierto restos de lo que fueron puentes de madera. Chang'an tenía doce puestos de vigilancia que conducían a la ciudad, tres a cada lado del muro, y actuaban como puntos finales de las avenidas principales. Cada caseta de vigilancia tenía tres puertas de acceso, cada una de 6 m (19,7 pies) de ancho. Los escritores de la era Han afirmaron que cada puerta de entrada podía acomodar el tráfico de cuatro carruajes tirados por caballos a la vez. El sistema de alcantarillado incluía pozos y galerías de drenaje que se excavaron por debajo de estas puertas y se recubrieron con ladrillos que formaban arcos, donde se han encontrado tuberías de cerámica que alguna vez se conectaron a las zanjas construidas en las calles principales. Solo quedan algunas secciones de muros y cimientos de plataformas de los otrora lujosos palacios imperiales de la ciudad. Asimismo, también se descubrieron los cimientos de piedra de la armería, pero su arquitectura de madera había desaparecido hacía mucho tiempo.
Todavía se conservan algunas secciones de las ruinas de la muralla de la segunda capital Han, Luoyang, con 10 m (32,8 pies) de alto y 25 m (82,0 pies) de ancho en la base. El muro oriental tenía 3900 m (12 795,3 pies) de largo, el muro occidental 3400 m (11 154,9 pies)y el muro norte tenía 2700 m (8858,3 pies) de largo. Sin embargo, el muro sur fue arrastrado cuando el río Luo cambió su curso hace siglos. Tomando como referencia los puntos terminales de los muros este y oeste, los historiadores estiman que el muro sur tenía 2460 m (8070,9 pies) de largo. El recinto amurallado en general tenía una forma rectangular, pero con algunas curvas debido a su ajuste a obstáculos topográficos. Al igual que Chang'an, Luoyang tenía doce puertas de entrada, tres a cada lado de la muralla, mientras que cada puerta de entrada tenía tres entradas que conducían a las avenidas principales de la ciudad. También siguen en pie fuera del perímetro amurallado de Luoyang las plataformas de tierra apisonada y las terrazas sobre las que se disponían los altares religiosos dedicados al culto, donde se llevaban a cabo los sacrificios estatales. Se llegaba a ellos por largas rampas, y originalmente contenían edificios de madera en la parte superior y terrazas en los niveles inferiores.

### Tumbas subterráneas

Hasta la década de 1980, se habían descubierto más de diez mil tumbas Han subterráneas de ladrillo y piedra en toda China. Las tumbas chinas anteriores que datan de los Reinos Combatientes a menudo eran pozos excavados verticalmente, revestidos con paredes de madera. Al excavar los sitios de las tumbas, los trabajadores Han primero construían pozos verticales y luego cavaban lateralmente, de ahí el nombre de "pozos horizontales" para las tumbas Han. Este método también se utilizó para las tumbas excavadas en las laderas de las montañas. Las paredes de la mayoría de las tumbas de Han Occidentales se construyeron con grandes ladrillos huecos, mientras que el tipo de ladrillo no hueco más pequeño que dominaba la arquitectura de las tumbas Han del Este (con algunas hechas de piedra) apareció a finales del período Han Occidental. El tipo de ladrillo más pequeño era más adecuado para los arcos de las vías de entrada a las tumbas, las cámaras abovedadas y los techos con forma de cúpula. Las bóvedas y cúpulas subterráneas no requerían soportes de contrafuerte, ya que se mantenían en su lugar mediante pozos de tierra. Se desconoce el uso de bóvedas y cúpulas de ladrillo en estructuras Han sobre el suelo.
El diseño de las tumbas excavadas en las laderas de las montañas generalmente tenía una cámara frontal, cámaras laterales y cámaras traseras diseñadas para imitar un complejo de salas sobre el suelo. La tumba del rey Liu Sheng (113 a. C.) en la provincia de Hebei, no solo tenía un salón delantero con cortinas en las ventanas y ajuar funerario, carruajes y caballos en la cámara lateral separada sur y bienes de almacenamiento en la cámara lateral norte, sino también el restos de casas de madera real con tejas erigidas en su interior (junto con una casa hecha de losas de piedra y dos puertas de piedra en la cámara trasera). Se encontraron puertas hechas completamente de piedra en muchas tumbas Han, como en el Mausoleo de Qianling del período Han tardío.
Un total de veintinueve pilares monumentales tallados en piedra o de ladrillo (que) de la dinastía Han han sobrevivido y se pueden encontrar en superficie en las áreas alrededor de las tumbas y los santuarios Han. A menudo formaban parte de los muros exteriores, generalmente flanqueando una entrada pero en ocasiones situadas en las esquinas de recintos amurallados. Aunque carecen de componentes de madera y cerámica, cuentan con imitaciones de tejas, aleros, porches y balaustradas.

### Pozos y galerías mineros

En los relieves de ladrillos de la tumba Han de la provincia de Sichuan, se muestran escenas de perforaciones de sondeos para proyectos de minería. Representan imponentes torres de celosía que elevan salmuera y la transportan mediante tuberías de bambú hasta la superficie y llevarla hasta bandejas de evaporación situadas sobre el calor de los hornos y producir sal común. En algunos casos los hornos se calentaban utilizando gas natural conducido por tuberías de bambú, con gas extraído desde hasta 610 m (2001,3 pies) de profundidad. La broca para excavar pozos era operada por un equipo de hombres que saltaban sobre una viga mientras que un animal de tiro, generalmente bueyes o búfalos, hacía girar la herramienta perforadora. Los pozos excavados para extraer salmuera podían alcanzar cientos de metros debajo de la superficie. Se han encontrado pozos mineros que datan de la dinastía Han, que alcanzan profundidades de cientos de metros bajo la tierra, incluyendo amplias salas subterráneas entibadas con madera junto con escaleras y herramientas de hierro.

### Modelos de edificios de cerámica

Hay referencias literarias de la era Han a torres altas que se encontraban en las capitales del reino. 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 ascender a los pisos superiores de las altas torres (alegando que traería mala suerte), para ocultarle las enormes mansiones palaciegas que construyeron los eunucos para sí mismos en Luoyang. No se sabe con certeza si los modelos de cerámica en miniatura de las torres residenciales y las torres de vigilancia que se encuentran en las tumbas de la dinastía Han son representaciones completamente fieles de tales torres de madera, pero revelan pistas vitales sobre la arquitectura de madera perdida.
Solo hay un puñado de modelos de cerámica existentes de torres de varios pisos de las eras anteriores a la era Han y Han Occidental; la mayor parte de los cientos de torres encontradas hasta ahora se hicieron durante el período Han Oriental. Los modelos cerámicos de torres podían cocerse como una sola pieza en el horno o ensamblarse a partir de varias piezas de cerámica diferentes para crear un todo. Ninguna torre es un duplicado de la otra, pero comparten características comunes. A menudo tenían un patio amurallado en la parte inferior, un balcón con balaustradas y ventanas para cada piso, tejas que coronaban y ocultaban las vigas de los techos, figuras humanas asomándose por las ventanas o de pie en los balcones, aldabas y mascotas como perros en el patio inferior. Quizás las pruebas más directas que sugieren que los modelos de torres de cerámica en miniatura son representaciones fieles de las torres de madera Han de la vida real son los patrones de mosaico. Los patrones artísticos que se encuentran en las tejas circulares que rematan los extremos de los aleros de los modelos en miniatura coinciden exactamente con los patrones que se encuentran en las tejas del techo Han de la vida real excavadas en sitios como los palacios reales de Chang'an y Luoyang, e incluso las tejas del Templo del Caballo Blanco original.
Los modelos de torres de cerámica que se muestran a continuación provienen de tumbas de la dinastía Han:
* Maquetas de cerámica de una torre de vigilancia con ballesteros (izquierda), dos torres residenciales (centro y derecha), una con un patio en el primer suelo y figuras humanas en el balcón del último piso, junto con otros edificios
* Modelo de cerámica de una torre de almacenamiento de granos de mediados de la época Han Occidental a principios del período Han Oriental con una pasarela en el primer piso con columnas, un balcón con columnas y techos de tejas de cinco capas apiladas una encima de la otra
* Un modelo de cerámica pintada Han Oriental de dos torres residenciales unidas por un puente cubierto; la torre de la izquierda, una casa señorial fortificada, tiene una puerta de entrada en el patio, mientras que a la entrada de la torre de la derecha, una torre de vigilancia, se accede por una escalera
* Una torre de cerámica de estilo han oriental tardío con grandes tejas circulares y una escalera que conduce al segundo piso
* Un modelo de cerámica de una torre silo de grano con ventanas y un balcón colocado varios pisos por encima del patio
* Vista lateral de un modelo de torre de cerámica Han con un balcón en el piso medio y una puerta de entrada en el patio flanqueada por torres más pequeñas; los soportes dougong son claramente visibles
* Un modelo Han Occidental de una torre de vigilancia con figuras humanas en sus balcones (incluidos ballesteros) y una puerta de entrada y un patio en el primer piso
* Una torre de cerámica con un patio inferior, ménsulas de soporte dougong, grandes tejas curvas de alero y figuras humanas
Además de las torres, otros modelos de cerámica de Han revelan una gran variedad de tipos de edificios. Esto incluye storehouses de varios pisos como granaries, casas con patio con salones de varios pisos, quiosco, torres de puertas amuralladas, molinos, fábricas y talleres, corrales con animales, edificios anexos y pozos de agua. Incluso los modelos de casas rurales de un solo piso muestran una gran cantidad de detalles, incluidos techos de tejas, patios, escalones que conducen a pasillos, corrales con abrevaderos y lavabos, parapetos y retretes. Los modelos de graneros y almacenes tenían techos de tejas, ménsulas "dougong", ventanas y soportes sobre pilotes que los elevaban sobre el nivel del suelo. Los modelos Han de pozos de agua a veces presentan pequeños techos de tejas sostenidos por vigas que alojan la cuerda que la polea usa para izar el balde. Los modelos de cerámica que se muestran a continuación provienen de tumbas de la dinastía Han:
* Una cerámica Han del Este de un granero con techo de tejas, acceso elevado, y una entrada a la que se llega a través de una pasarela
* Un granero de cerámica vidriada con techo de teja y dos puertas, construido sobre un palafito
* Una residencia palaciega de cerámica con techos de tejas, patios amurallados, torres de vigilancia, puertas de entrada, balcones y ventanas
* Una cerámica Han del Este tardío de un castillo (wubao 塢堡) con puertas de entrada y torres de vigilancia
* Un corral de animales en miniatura con un edificio con techo de tejas al que se llega por una escalera
* Un modelo Han del Este de una pequeña casa con patio de dos pisos
* Modelos de cerámica de pozo con cubos, Han occidental
* Un edificio con un patio cuadrado y techo a cuatro aguas Han occidental

### Carreteras, puentes y canales

Para facilitar el comercio y la comunicación, así como acelerar el proceso de recaudación de impuestos y el movimiento de tropas militares, el gobierno Han patrocinó la construcción de nuevas carreteras, puentes y canales. Así mismo, se realizaron trabajos de reparación y renovación en el Sistema de irrigación de Dujiangyan en Sichuan, y en el Canal de Zhengguo de Shaanxi, ambos construidos por el anterior Estado Qin. Al aceptar la propuesta de Ni Kuan (兒寬), en el año 111 a. C., el emperador Wu encargó a Er que dirigiera el proyecto de creación de extensiones del canal de Zhengguo que podrían irrigar el terreno cercano elevado sobre el canal principal. Dado que una gran cantidad de limo se había acumulado con el tiempo en el fondo del canal de Zhengguo (causando inundaciones), en el año 95 a. C. se inició otro proyecto para aprovechar las aguas de riego de aguas arriba del río Jing, lo que requirió el dragado de un nuevo canal de 100 km (62,1 mi) de largo siguiendo una curva de nivel por encima del Zhengguo. El estado Han también mantuvo un sistema de diques para proteger las tierras agrícolas de las inundaciones estacionales.
Ocasionalmente se repararon carreteras, puentes de madera, estaciones postales y estaciones de aviso, mientras que se establecieron muchas instalaciones nuevas como estas. Tal como figura en los textos Han, los caminos construidos fueron compactados con apisonadores de metal, pero existe incertidumbre sobre los materiales utilizados; Joseph Needham especula que eran escombros y grava. Los anchos de los caminos variaban desde senderos angostos donde solo un caballo o un buey podían pasar a la vez, hasta grandes carreteras que podían acomodar el paso simultáneo de nueve carros tirados por caballos. Las carreteras Han fortificadas se construyeron tan al oeste como Shanshan (Loulan) cerca del desierto de Lop Nor, mientras que el ejército Han utilizó rutas que atravesaban el norte de Taklamakán hacia Kasgar. Una vasta red de carreteras, pasos fortificados y puentes de madera construidos sobre torrentes impetuosos en gargantas escarpadas de la cordillera Qin se consolidó durante la dinastía Han, conocida como la carretera galería. Durante el reinado del emperador Wu, se construyeron carreteras para conectar los territorios recién conquistados en lo que ahora es Yunnan en el extremo suroeste, así como Corea en el extremo noreste.
Uno de los tipos de puentes más comunes construidos durante la dinastía Han fue el de vigas sobre caballetes de madera, descrito por fuentes literarias y que aparece en los relieves tallados en ladrillos de tumbas. La evidencia de puentes con arcos no es concluyente: se afirma que uno situado fuera de la puerta sur de Chengdu data del período Han, mientras que el construido por Ma Xian (馬 賢) (fl. 135 CE) era ciertamente un puente de vigas. En las obras de arte, una escultura en relieve de una tumba Han en la provincia de Sichuan muestra un puente de arco con una curva gradual, lo que sugiere que es un arco rebajado, aunque el uso de tales puentes no está del todo confirmado. Aunque hay raras referencias a puentes de suspensión simple en fuentes Han, se mencionan en relación con viajes a países extranjeros en el Himalaya, el Hindú Kush y Afganistán, lo que demuestra la antigüedad de la invención en estos lugares. Los puentes de barcas flotantes hechos de botes amarrados con cadenas de hierro se construyeron durante la dinastía Han (algunos incluso cruzaban el río Amarillo y el Yangtsé) y se emplearon con mayor frecuencia con fines militares, ya que podían ensamblarse y luego desarmarse fácilmente.

## Medicina

Los historiadores modernos conocen gran parte de las creencias de los médicos de la era Han a través de textos como el corpus médico Canon Interno del Emperador Amarillo (Huangdi neijing), que se compiló entre los siglos III y II a. C. y se mencionó en el Libro de Han Posterior. Queda claro a partir de este texto y otros que sus creencias metafísicas en las cinco fases y en la dualidad yin y yang dictaron 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 tenía dos canales de qi circulatorio (任督二脉). Si estos canales se interrumpían, los textos médicos Han sugerían que se debería consumir un material comestible asociado con una de estas fases que contrarrestaría la fase prescrita del órgano y así restauraría la salud. Por ejemplo, los chinos creían que cuando el corazón, asociado con la fase de fuego, hacía que uno se volviera perezoso, entonces se debía ingerir comida agria porque estaba asociada con la fase de madera (que promovía el fuego). Los chinos Han también creían que al usar el diagnóstico del pulso, un médico podía determinar qué órgano del cuerpo emitía "energía vital" (qi) y qué cualidades tenía esta última, con el fin de averiguar el trastorno exacto que sufría el paciente.
A pesar de la influencia de la teoría metafísica en la medicina, los textos Han también brindan consejos prácticos, como la forma adecuada de realizar una punción clínica para eliminar un absceso. En el Huangdi neijing se hace referencia a los síntomas y reacciones de personas con diversas enfermedades del hígado, corazón, bazo, pulmón o riñones en un período de 24 horas, lo que fue un reconocimiento del ritmo circadiano, aunque explicado en los términos de las cinco fases.
En su obra Tesoros Médicos Esenciales de la Cámara Dorada (Jinkui yaolue), Zhang Zhong Jing (c. 150 – c. 219) fue el primero en sugerir que una dieta regulada rica en ciertas sustancias (conocidas mucho después como vitaminas) podría prevenir la malnutrición, una idea que llevó a Hu Sihui (fl. 1314–1330) a prescribir una dieta rica en vitamina B$_1$ como tratamiento para el beriberi. El trabajo principal de Zhang fue el Tratado sobre Lesiones por Frío y Trastornos Diversos (Shanghan zabing lun). Su presunto socio contemporáneo Hua Tuo (m. 208 d. C.) era un médico que había estudiado el Huangdi neijing y se convirtió en experto en fitoterapia. Hua Tuo usó la sustancias anestésicas en pacientes durante intervenciones de cirugía y creó un ungüento que estaba destinado a curar completamente las heridas de la cirugía en un mes. En un diagnóstico de una mujer enferma, diagnóstico que llevaba un feto muerto dentro de su útero que luego extrajo, curándola de sus dolencias.
Las fuentes históricas dicen que Hua Tuo rara vez practicaba moxibustión y acupuntura. La primera mención de la acupuntura en la literatura china apareció en el Huangdi neijing. Se encontraron agujas de acupuntura hechas de oro en la tumba del rey Han Liu Sheng (m. 113 a. C.). Algunas representaciones de acupuntura talladas en piedra datan de la Era Han del Este (25–220 d. C.). Hua Tuo también escribió sobre los supuestos ejercicios de calistenia para prolongar la vida. En los textos médicos del siglo II a. C. excavados en Mawangdui, los diagramas ilustrados de las posiciones de calistenia van acompañados de títulos y leyendas descriptivos. Vivienne Lo escribe que los ejercicios físicos modernos de taijiquan y chi kung se derivan de la calistenia de la era Han.

## Cartografía

La cartografía y la confección de mapas en China es anterior a la dinastía Han. Dos mapas sobre tela de seda del siglo IV a. C. procedentes del Estado Qin y encontrados en Gansu (que representan la región alrededor del Río Jialing) muestran distancias entre lugares de tala de madera. Mei-ling Hsu argumenta que deben considerarse los primeros mapas económicos conocidos (ya que son anteriores a los mapas del geógrafo de la antigua Roma Estrabón, c. 64 a. C. - 24 d. C.). Los arqueólogos modernos también han descubierto mapas del período Han, como los que se encuentran en los Textos de Mawangdui, con textos sobre seda del siglo II a. C. A diferencia de los mapas de Qin, los mapas Han encontrados en Mawangdui emplean un uso más diverso de simbología, cubren un terreno más grande y muestran información sobre las poblaciones locales e incluso señalan ubicaciones de campamentos militares. Uno de los mapas descubiertos en Mawangdui muestra posiciones de guarniciones militares Han que iban a atacar Nanyue en el año 181 a. C.
En la literatura china, la referencia más antigua a un mapa proviene del año 227 a. C., cuando el asesino Jing Ke debía presentar un mapa a Ying Zheng 嬴政, rey de Qin (gobernando más tarde como Qin Shi Huang, r. 221-210 a. C.) en nombre del príncipe heredero Dan de Yan. En lugar de presentar el mapa, sacó una daga del pergamino, pero no pudo matar a Ying Zheng. En los Ritos de Zhou (Zhouli), obra compilada durante la dinastía Han y comentada por Liu Xin en el siglo I d. C., se menciona el uso de mapas de las provincias y distritos gubernamentales, principados, límites fronterizos y ubicaciones de minas y minerales para instalaciones mineras. El primer nomenclátor chino se escribió 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) fue el primero en describir en detalle el uso de la escala graduada y de las cuadrículas de referencia. Sin embargo, los historiadores Howard Nelson, Robert Temple y Rafe de Crespigny argumentan que hay suficiente evidencia literaria de que el trabajo ahora perdido de Zhang Heng del año 116 d. C. estableció la cuadrícula de referencia geométrica en la cartografía china (que figura en una línea del "Libro de Han posterior": "[Zhang Heng] proyectó una red de coordenadas sobre el cielo y la tierra, y calculó sobre esta base"). Aunque hay especulaciones alimentadas por el informe de Sima "Registros del Gran Historiador" de que un gigantesco mapa en relieve que representaba el Imperio Qin está ubicado 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.).

## Náutica y vehículos

En 1975, un antiguo astillero naval descubierto en Cantón, se dató en el final del siglo III a. C., siendo realizado durante la dinastía Qin (221-206 a. C.) o principios de la dinastía Han Occidental. Tenía tres grandes plataformas para construir naves de madera de 30 m (98,4 pies) de largo, 8 m (26,2 pies) de ancho y una capacidad de 60 toneladas métricas. Otro astillero Han en lo que ahora es la provincia de Anhui tenía un taller marítimo operado por el gobierno, donde se ensamblaban barcos de guerra. El uso generalizado de herramientas de hierro durante la dinastía Han fue esencial para la elaboración de tales barcos.
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 ahora es el norte de Vietnam, la provincia de Cantón, Guangxi y Yunnan; a partir de entonces, abrió el comercio marítimo tanto hacia el Sudeste Asiático como al Océano Índico, y los comerciantes extranjeros comenzaron a suministrar al Imperio Han productos como lapislázuli, perlas, jade y vidrio desde esta ruta marítima del sur. Cuando un grupo de viajeros procedentes del imperio romano (supuestamente diplomáticos enviados por Marco Aurelio pero muy probablemente mercaderes romanos) llegaron a la corte Han en el año 166, supuestamente habían llegado a través de la ruta comercial del sur. Por lo menos en el siglo I d. C., como lo demuestran los modelos de barcos en miniatura de cerámica Han del Este encontrados en varias tumbas, los chinos habrían podido desafiar aguas distantes con la invención del tímón montado en la popa, que reemplazó al menos eficiente timón de espadilla. Si bien en la antigua China se utilizaban varios diseños de barcos, incluido el barco torre fortificado destinado a aguas tranquilas de lagos y ríos, el junco (jun 船) creado en el siglo I fue el primer velero chino en condiciones de navegar con garantías en mar abierto. El junco típico tiene la proa y la popa de extremos cuadrados, casco en forma de carabela de fondo plano sin quilla ni codaste, y sólidos mamparos en lugar de las costillas que se encuentra en las embarcaciones occidentales. Dado que el junco carecía de un saliente de popa, el timón estaba unido a la parte trasera del barco mediante el uso de casquillos embridados o polipastos (lo que difería del diseño europeo posterior de perno y pivote del siglo XII). Según lo escrito por un autor del siglo III, los juncos tenían aparejos de proa y popa y velas de espiga.
Aunque los carros tirados por caballos y bueyes y los carros de guerra con ruedas radiales habían existido en China mucho antes de la dinastía Han, no fue hasta el siglo I a. C. cuando surgió la invención de la carretilla. Los murales pintados en las paredes de la tumba Han del siglo II muestran el uso de carretillas para trasladar mercancías. Mientras que el arnés de 'garganta y circunferencia' todavía se usaba en gran parte del mundo antiguo (ejerciendo una presión excesiva sobre el cuello de los caballos), los chinos colocaban un yugo de madera sobre el pecho de sus caballos de tiro ya desde el siglo IV a. C. en el Estado Chu (como se puede ver en la decoración de objetos lacados). En la época Han se reemplazó este yugo pesado por una correa de pecho más ligera, como se ve en los ladrillos estampados Han y en los relieves tallados en las tumbas. En la etapa final de desarrollo, el arnés moderno se inventó en China en el siglo V, durante el período de la dinastía Wei del Norte.

## Armamento y máquinas de guerra

La catapulta, conocida también como fundíbulo, existía en China desde los Reinos combatientes (como lo demuestra el Mozi). Fue utilizada regularmente en asedios durante la dinastía Han, tanto por sitiadores como por sitiados. El arma de proyectiles más común utilizada durante la dinastía Han fue la pequeña ballesta de mano, activada por gatillo (y en menor medida, la ballesta de repetición), inventada por primera vez en China durante el siglo VI o V a. C. Aunque los nómadas xiongnu podían girar la cintura mientras montaban a caballo y disparar flechas a los objetivos situados por detrás de ellos, el oficial Chao Cuo (m. 154 a. C.) consideraba que la ballesta china era superior al arco xiongnu.
Los chinos Han también emplearon la guerra química. Al sofocar una revuelta campesina cerca de Guiyang en el año 178, las fuerzas imperiales Han tenían carros tirados por caballos que transportaban fuelles que se usaron para bombear cal viva en polvo (óxido de calcio) a los rebeldes, que se dispersaron. En este mismo caso, también utilizaron trapos incendiados atados a las colas de los caballos, que asustados se precipitaban a través de las líneas enemigas y desbarataran sus formaciones.
Para disuadir a la infantería en marcha o a la caballería montada, los chinos Han fabricaron 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 combatientes o caballerías que las pisaran inadvertidamente.