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Men of mechanics (15): 科学全才达芬奇 精选

已有 13191 次阅读 2013-4-10 11:08 |系统分类:人物纪事| 达芬奇

集艺术家、科学家、工程师于一身的全才——达·芬奇

他大脑的左右两个半球不存在任何沟壑,因为他是一位同时精通科学和艺术的奇人。他思想深邃、学识渊博、多才多艺,既是画家、文艺理论家、哲学家、诗人、雕塑家、音乐家、建筑师,又是力学家、机械学家、航空学家、生理学家、医学家、地质学家和军事工程师。“样样皆通,样样稀松”,这句话明显地对他是不适用的。恰恰相反,用中国古话来讲,他能够上知天文,下知地理,三教九流,无所不通,无所不精。他可以说是人类史上一位百科全书式的人物,甚至可以直接类比于古希腊的亚里士多德。

这是一个怎样的人,以至于上天如此青睐于他,将诸多科学与艺术的荣誉都加之于他一人之身?他就是意大利文艺复兴三杰之一的列奥纳多··芬奇(Leonardo Di Ser Piero Da Vinci1452–1519)。

提到达·芬奇,我们首先想到的是他的那些享誉世界的名画:《蒙娜丽莎》、《岩间圣母》和《最后的晚餐》。蒙娜丽莎那神秘而永恒的微笑,圣母和婴孩柔和的线条,耶稣和门徒们惟妙惟肖的神情,让每个观者不由得怦然心动。达·芬奇的画实际上已经成为了人类文化艺术宝库中不朽的瑰宝。

但尤为让人震惊的是,达·芬奇不仅仅是一位艺术家,他还是一位科学和工程方面的全才。遗憾的是,他的大多数著作和手稿都没有发表,直到多年以后才为人们所发现,而我们今天的普通民众对他在科技方面的贡献仍然缺乏了解。对于这一缺失,科学史家丹皮尔评论达·芬奇说:“如果他当初发表这些的著作的话,科学一定会一下子就跳到一百年以后的局面。”尽管如此,达·芬奇那些独创的思想,那些在科学与技术多个领域的贡献,至今仍散发出熠熠的光辉,照亮着人类文明前进的道路。

·芬奇提倡向大自然学习,“道法自然”,即主张到自然界中寻求知识和真理。为了艺术创作的需要,他研究了流体的漩涡、连通器原理、摩擦定律和材料的强度理论,因而他是一位传统意义上的自然科学家。早在哥白尼的“日心说”提出之前,达·芬奇就对“地心说”持否定的观点。他认为地球不是太阳系的中心,更不是宇宙的中心,而只是一颗绕太阳运转的行星。他早就意识到月亮自身并不发光,而只是反射太阳的光。他甚至还提出过利用太阳能的设想。他认为空气能够散光,因而成为第一个解释天空为什么是蓝色的人。

1名画《维特鲁威人》

他把黄金分割定律用于绘制他的名画《维特鲁威人》(图1),图中人像的肚脐到地面的距离除以身高,以及肘关节到指尖的距离除以肩膀到指尖的距离,恰好就是黄金数0.618,因而这幅画给出了一个优美体型的范本。他还发现了惯性原理,这一理论后来为伽利略的实验所证明。他认为一个抛射体最初是沿倾斜的直线上升,在引力和冲力的混合作用下作曲线运动,最后当冲力耗尽时,在引力的作用下作垂直下落运动。他的“冲力”的概念就近似于物体的惯性。他根据高山上有海中动物化石这一事实,推断出地壳曾经有过变动,指出地球上洪水的痕迹是海陆变迁的证明。早在麦哲伦环球航行之前,他就计算出地球的直径为7000余英里。他预测了物质由原子组成,同时还形象生动地描述了原子能的威力:“那东西将从地底下爆起,使人在无声的气息中突然死去,城堡也遭到彻底毁坏,看起来在空中似乎有强大的破坏力。”今天的原子弹爆炸的景象恰恰与他的预言相吻合。  

·芬奇是一位亲身实践的医学家,曾解剖过十具尸体,对人体骨骼、肌肉、关节以及内脏器官等进行了精确的绘制,因而他也被认为是近代生理解剖学的始祖。他最先采用蜡来表现人脑的内部结构,也曾经设想过用玻璃和陶瓷制作人体的心脏和眼睛。他发现了人体血液的循环功能,认为血液在身体里面起着新陈代谢的作用,从而能够把养料带到身体所需要的各个位置。后来,英国科学家哈维证实和发展了达·芬奇这些生理解剖学的成果。更令人惊讶的是,达·芬奇还设计了一套进行心脏修复手术的方法。

·芬奇的汽车模型

 

·芬奇的飞机模型

·芬奇设计的飞行器模型

除了这些,你能想象得到我们每天使用的自行车和汽车也都是达·芬奇发明的吗?不仅如此,他还设计绘制了水下呼吸装置、拉动装置、发条传动装置、滚珠装置、反向螺旋、差动螺旋、钻床、风速计、起重机、挖掘机、烤肉机、纺织机和陀螺仪等机械的草图。他在手稿中也设计了一台机器人,通过机械装置它能够挥舞胳膊。他还发明了大量的武器和航天器,有簧轮枪、子母弹、三管大炮、坦克车、浮动雪鞋、潜水服及潜水艇、双层船壳战舰、滑翔机、扑翼飞机、直升机、旋转浮桥、降落伞等。在飞行探索方面,他至少写了9本笔记,而他的这些成果至今仍在泽被后人。例如,2000年和2008年,一位英国人和一位瑞士人分别用达·芬奇发明的降落伞从空中实现了成功降落。

·芬奇还堪称为一位卓越的建筑师。他设计过桥梁、教堂、城市街道等建筑。在城市街道设计中,他将车马道和人行道分开。在设计城市建筑时,他具体规定了房屋的高度和街道的宽度。意大利米兰的护城河就是他设计和监工建造而成的。除了大兴土木,他还兴修水利,他在该领域的研究比意大利学者克斯铁列早一个世纪。为了排除泥沙,他作了疏通亚诺河的施工计划。他设计并亲自主持修建了米兰至帕维亚的运河灌溉工程。他建造的一些水库、水闸、拦水坝至今仍在发挥作用,可以用于农业灌溉。

·芬奇在艺术、科学和工程方面的贡献如此之多,以至于后人不由自主地发出感叹说:“达·芬奇的死,对每一个人都是损失,造物主无力再造出一个像他这样的天才了……上天有时将美丽、优雅、才能赋予一人之身,令他之所为无不超群绝伦,显出他的天才来自上苍而非人间之力。列昂纳多正是如此。他的优雅与优美无与伦比,他的才智之高可使一切难题迎刃而解。”      

 



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