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        達(dá)·芬奇的科學(xué)密碼(上)

        2019-12-25 07:05:02
        奇聞怪事 2019年12期
        關(guān)鍵詞:降落傘芬奇飛行器

        萊奧納多·達(dá)·芬奇在五百年前發(fā)明了潛艇,滑翔機(jī)和坦克。然后……一六二零年制造出第一艘潛艇;一八九一年第一具載人滑翔機(jī)飛上天空:一九一零年代,第一批坦克投入使用。

        確實如此。達(dá)·芬奇的發(fā)明大多已經(jīng)遺失,而不得不在幾百年以后從頭再來,這是因為達(dá)·芬奇是一個文藝復(fù)興人。在文藝復(fù)興時期,充滿奇妙創(chuàng)意的古希臘手稿都被帶到意大利,所有人都興奮不已,一夜之間,他們都投身于各種藝術(shù),以及有點古怪的科學(xué)之中。要成為一位文藝復(fù)興人,你得涉足所有學(xué)科——因此,在理想的情況下,人們并不特別精通于科學(xué),寫作或者花式游泳——他們得精通所有一切。

        精通一切是個很不錯的計劃,就是難度太大,但是達(dá)芬奇還是能設(shè)法搞定。實際上幾乎可以說他就是一個文藝復(fù)興人:他是至今為止最偉大的畫家之一——他能夠繪制地圖;他會雕刻;他觀察天象;他用自己發(fā)明并制造的樂器譜曲演奏:他研究巖石:他設(shè)計建筑——甚至規(guī)劃城鎮(zhèn);他描繪植物和化石;他剖開人體而沒有讓他滴出一滴血……(沒關(guān)系,只不過是尸體。但也很了不起,因為他在尸體的心臟和大腦注入蠟液,因此能夠制作出好看的人體標(biāo)本)。

        達(dá)·芬奇還相當(dāng)英俊、好動、視力極佳,而且身強(qiáng)力壯——據(jù)說他會單手將馬蹄鐵折斷。他心地也十分善良,是個素食者,會買下籠中的鳥兒然后將它放生。

        當(dāng)然,他還是一位發(fā)明家。作為一位文藝復(fù)興人,這意味著達(dá)·芬奇十分忙碌。他做了大量的筆記,全是些令人嘖嘖稱奇的創(chuàng)意和伶俐巧妙的圖解,但他從來沒有時間將它們整理出來發(fā)表。而且,他有點擔(dān)心人們會竊取他的創(chuàng)意,或者利用它們來互相殘殺。另外,他總是不斷地在旅行,所以在他活著的時候,他的很多發(fā)明只有他自個兒知道。在他死后,他的檔案也就散落在世界各個角落,大多數(shù)落在藝術(shù)家們手里,于是他更具科學(xué)性的作品就沒能受到重視。至今這種情況仍在繼續(xù)有關(guān)達(dá)·芬奇的書籍都傾向于只介紹他的藝術(shù)才華。

        傳奇開始

        公元一四五二年,達(dá)·芬奇誕生于托斯卡納區(qū)的文西村附近。我們不太了解他的早期生活,但我們知道他在一個激動人心而又動蕩不安的年代長大。當(dāng)時意大利被分為五個地區(qū),每一個地區(qū)有一個大城市管轄:羅馬、佛洛倫薩、米蘭、威尼斯和那不勒斯。這些地區(qū)大都是由殘忍的家族統(tǒng)治——達(dá)·芬奇為其中兩個家族工作,分別是柏格斯以及梅迪西斯。盡管他們基本上都很可怕,但卻喜歡藝術(shù)。另外,每個家族之間總是頻頻爭斗,與土耳其、法國也是彼此戰(zhàn)斗頻繁,因此他們喜歡藝術(shù)家,也喜歡制造武器的人。達(dá)·芬奇兩樣都行,所以他們更是十分喜歡他。

        在一開始,達(dá)·芬奇在藝術(shù)方面要比在科學(xué)方面更為投入。一四六九年,他被帶到著名藝術(shù)家維洛奇歐的工作室。據(jù)說達(dá)·芬奇幫助這位大師畫了一幅肖像畫的頭部,令維洛奇歐慚愧得幾乎想退休。還有一次,他畫了一只怪物,掛在一個黑漆漆的房間里,并用一束光照著它,結(jié)果把他的父親嚇了個半死。

        達(dá)·芬奇是名同性戀者,在當(dāng)時那個時代,同性戀還被視作是一種罪惡,甚至?xí)?zhí)行火刑處死。他在一四七六年被匿名控告為同性戀者,盡管后來罪名沒有成立,這也成為不久之后他離開佛洛倫薩前往米蘭的原因之一。(后來被證明是同性戀者的還有米開朗基羅·博那羅蒂和拉斐爾·桑齊奧,他們被后世尊為文藝復(fù)興時期的藝術(shù)三杰。)

        這個時期,他已經(jīng)對科學(xué)和工程產(chǎn)生了與藝術(shù)同等的興趣,于是他寫了一封信給米蘭的統(tǒng)治者魯?shù)戮S克斯·佛查,列舉自己能做出來的所有奇跡似的發(fā)明,那些發(fā)明能夠幫助他打贏所有將開始的戰(zhàn)爭——譬如固若金湯的橋梁和投擲石塊的機(jī)器,他提到了他還會一點畫畫,所以毫無疑問他被接受了。在一四八二年,路德維克雇用他來……彈豎琴。幸運的是,他豎琴彈得同樣好

        成為一名豎琴家并不妨礙達(dá)·芬奇從事發(fā)明,他平靜的生活也沒能阻止他構(gòu)思眾多戰(zhàn)爭武器。這些發(fā)明并沒有制造出來,即便是有,也極少,更別說是被使用了——有些過于昂貴,有些過于先進(jìn),還有些則過于古怪。坦克就實在有點古怪——他的輪子朝反方向轉(zhuǎn)動??赡苓_(dá)·芬奇想給偷竊他構(gòu)想的人制造一個陷阱,可能它只不過是一個錯誤,或者它根本就是一個玩笑。

        值得一提的是:在達(dá)·芬奇所有的筆記中,字母都是反過來寫的(別人要借助鏡子才能讀出他寫的東西)。一些人說這是他保護(hù)自己創(chuàng)意的一種手段,還有人說這是因為他是個左撇子。

        征服天空

        在一開始,達(dá)·芬奇的發(fā)明只不過是腦袋中的構(gòu)想,他并沒有考慮許多細(xì)節(jié)——他還沒費什么心思想過這背后的科學(xué)問題。但從一四八零年開始,他以解剖尸體(特別是動物的尸體)來探索物體表面之下的道理。另一個讓他癡迷的構(gòu)想征服天空也就是在此時誕生的。

        達(dá)·芬奇的降落傘和他的很多發(fā)明一樣,是個偉大的構(gòu)想,而且它被真正展示過如何運作。(盡管它需要一點改善,才能正確運作——降落傘需要在頂部開一個洞,否則它會在降落的時候劇烈晃動。

        達(dá)·芬奇的直升機(jī)設(shè)計是他為數(shù)不多的真正有影響力的發(fā)明之一:盡管被遺忘了好幾個世紀(jì),但它的確激發(fā)了伊果西科斯基的靈感,后者在一九四零年代制造了第一架成功的直升機(jī)。但它并不是第一個直升機(jī)設(shè)計——早在一三二五年,就存在一些類似的小玩具了,盡管它們的設(shè)計是基于風(fēng)車原理。這些小玩具并不像達(dá)·芬奇設(shè)計的那樣自身具備動力,這就意味著,如果達(dá)·芬奇制造出一個能運作的模型——他似乎的確制造了一個——那么,它就會成為世界上第一架有動力的飛行器。但是,和降落傘一樣,用它來飛行并不是什么好玩的事;基座會朝著螺旋槳相反的方向旋轉(zhuǎn)。(現(xiàn)代直升機(jī)如果尾部沒有一個輔助推進(jìn)器的話,也會發(fā)生相同的情況。)

        達(dá)·芬奇只畫了一個直升飛機(jī)草圖和一個降落傘草圖,但他卻畫了很多其他飛行器的草圖——大多數(shù)都和他研究的鳥一樣有著能拍打的翅膀。在達(dá)·芬奇進(jìn)行發(fā)明的大多數(shù)時間里,他還是比較科學(xué)的,但當(dāng)他在思考飛行的時候,他總是會有那么一點天馬行空,因此他的一些發(fā)明并不怎么符合現(xiàn)實:比如說用翅膀替代劃槳的飛行器。這個飛行器需要的所有零件,重量加起來估計有三百公斤,而這都得靠一個人力轉(zhuǎn)動手輪和踏動腳板來離開地面,看來速度得非常非??觳判?。

        遺憾的是,達(dá)·芬奇的飛行器沒有什么機(jī)會運作,尤其是因為它所能攫得都是些笨重的材料。達(dá)·芬奇的主要問題是(這個問題同樣影響著他其他很多的發(fā)明)當(dāng)時沒有任何輕巧的動力來源一沒有發(fā)電機(jī),沒有汽油引擎,沒有燃料電池。他所能擁有的只有人類的肌肉,馬的力量,以及非常原始的蒸汽動力。他曾在其他一些發(fā)明中使用過河水的動力,可是河水不太適合于飛行,馬匹也不太合適(它老是吃掉放在艙室里的雜志)。

        達(dá)·芬奇還是想出了一個驅(qū)動飛行器的方法一盡管有點古怪。這個方法是飛行員轉(zhuǎn)動一個手輪——把很有力量的弓彎曲,就像一把十字弩那樣。當(dāng)松開弓的時候它就會帶動翅膀,使它們進(jìn)行短暫的拍打。然后機(jī)器就會墜落,除非飛行員能夠迅速地再一次拉進(jìn)那把弓(而且不斷重復(fù))。

        達(dá)·芬奇飛行器的另一個問題是,盡管他做過很多對于鳥的研究,他還是誤解了它們飛行的基本原理——他以為鳥是因為上下拍動翅膀才能夠飛行,就好像一個人在做擴(kuò)胸運動那樣。但實際上并非如此。因此,即使他能夠獲得很好的動力來源,他的翅膀拍打式飛行器也無法飛上天空。

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