廖妍 張宇 楊東燃

摘 要：達(dá)·芬奇是意大利文藝復(fù)興時(shí)期多項(xiàng)領(lǐng)域的博學(xué)家，他不僅是文藝復(fù)興時(shí)期杰出的藝術(shù)家，在物理領(lǐng)域也有深入的研究.本文重點(diǎn)介紹他對(duì)力與運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)及研究方法的突破.

關(guān)鍵詞：達(dá)·芬奇;力與運(yùn)動(dòng);研究方法

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）03-0064-02

作者簡(jiǎn)介：廖妍（1986-），女，黑龍江綏化人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：高中物理學(xué)科教學(xué);

張宇（1973-），男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：高中物理學(xué)科教學(xué);

楊東燃（1992-），男，黑龍江雞西人，碩士，中學(xué)二級(jí)教師，研究方向;高中物理學(xué)科教學(xué).

1 人物簡(jiǎn)介

達(dá)·芬奇全名為萊昂納多·達(dá)·芬奇（1452-1519），是意大利文藝復(fù)興時(shí)期多項(xiàng)領(lǐng)域的博學(xué)家，除了是畫家，他還是雕刻家、建筑師、音樂家、數(shù)學(xué)家、工程師、發(fā)明家、解剖學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、制圖師、植物學(xué)家和作家.他無窮的好奇與創(chuàng)意使得他成為文藝復(fù)興時(shí)期典型的藝術(shù)家，與米開朗基羅和拉斐爾并稱“文藝復(fù)興三杰”.

在達(dá)·芬奇去世后，人們從他留下的13000頁筆記手稿中發(fā)現(xiàn)他在運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、波動(dòng)理論和光學(xué)等方面都有很有價(jià)值的貢獻(xiàn)，但因?yàn)槎喾N原因未被重視，沒有發(fā)揮其歷史作用.

2 研究時(shí)代背景

中世紀(jì)（Middle Ages）指從公元5世紀(jì)后期到公元15世紀(jì)中期，是歐洲HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E6%AC%A7%E6%B4%B2/145550"＼t"_blank"歷史三大傳統(tǒng)劃分（古典時(shí)代HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E5%8F%A4%E5%85%B8%E6%97%B6%E4%BB%A3/2798891"＼t"_blank"、中世紀(jì)、近現(xiàn)代）的一個(gè)中間時(shí)期.始于公元476年西羅馬帝國HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E8%A5%BF%E7%BD%97%E9%A9%AC%E5%B8%9D%E5%9B%BD/9542907"＼t"_blank"的滅亡，終于公元1453年東羅馬帝國HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E4%B8%9C%E7%BD%97%E9%A9%AC%E5%B8%9D%E5%9B%BD/7471260"＼t"_blank"的滅亡，最終融入文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E6%96%87%E8%89%BA%E5%A4%8D%E5%85%B4%E8%BF%90%E5%8A%A8/7068745"＼t"_blank"和大航海時(shí)代HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E8%88%AA%E6%B5%B7%E6%97%B6%E4%BB%A3/10391"＼t"_blank"（地理大發(fā)現(xiàn)HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E5%9C%B0%E7%90%86%E5%A4%A7%E5%8F%91%E7%8E%B0/1413768"＼t"_blank"）中.中世紀(jì)在歐洲歷史上是一個(gè)比較特殊的時(shí)期，從公元500-1000年，因?yàn)樯鐣?huì)的動(dòng)蕩，西歐處于一個(gè)科學(xué)發(fā)展的低潮期.在11、12世紀(jì)，通過猶太人的拉丁文翻譯運(yùn)動(dòng)，使得此前保存完好的科學(xué)成就傳入西歐，此后西歐的科學(xué)活動(dòng)逐漸活躍起來.由于此前古希臘科學(xué)文化的盛行，在12到14世紀(jì)，歐洲陸續(xù)建立了一批大學(xué)和學(xué)院.到15世紀(jì)初，遍布西歐各國已有近30所大學(xué).對(duì)于科學(xué)發(fā)展，中世紀(jì)后期與古希臘相比有兩個(gè)特點(diǎn)，一是亞里士多德學(xué)說在學(xué)術(shù)界和教育界居于主流地位;二是大學(xué)培養(yǎng)了一批學(xué)術(shù)精英.達(dá)·芬奇在這樣的社會(huì)背景下，也開始了自己對(duì)物理學(xué)的一些研究.

3 對(duì)力與運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)

在此之前，一些學(xué)者對(duì)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行了研究，亞里士多德在《物理學(xué)》一書中確立了一條動(dòng)力學(xué)原理：物體的運(yùn)動(dòng)總是推動(dòng)者一起的.這條原理引導(dǎo)著中世紀(jì)的學(xué)者們繼續(xù)探討各種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的原因[1].人們用“內(nèi)阻力”解釋所有“自然運(yùn)動(dòng)”，根據(jù)“內(nèi)阻力”，托馬斯·布雷德沃丁和薩克森的阿爾伯特也建立了自己的學(xué)說.關(guān)于拋體運(yùn)動(dòng)的原因，巴黎大學(xué)校長布里丹對(duì)于“沖力”的解釋代表了當(dāng)時(shí)人們的認(rèn)識(shí)，布里丹把沖力設(shè)想為由初始推動(dòng)者傳遞給拋體的動(dòng)力，沖力的強(qiáng)度用物體的速度和質(zhì)量來量度[2].這些研究無不對(duì)達(dá)·芬奇有著深遠(yuǎn)的影響，達(dá)·芬奇對(duì)力和運(yùn)動(dòng)也提出了自己的一些見解.

3.1 對(duì)力、重力、沖力概念進(jìn)行解釋

達(dá)·芬奇認(rèn)為力是一種精神能力，一種看不見的力量.我們現(xiàn)在都知道力的表現(xiàn)形式和作用效果，但是力沒有形狀和體積，在當(dāng)時(shí)要解釋清楚力的內(nèi)涵很困難.

對(duì)于重力，達(dá)·芬奇也給出了自己的見解，即力總是等于產(chǎn)生它的重量的大?。骸跋虻厍蛑行倪\(yùn)動(dòng)的重力稱為重量，每個(gè)重力都沿著宇宙的中心線，從各處指向宇宙中心”.在當(dāng)時(shí)，人們認(rèn)為地球是宇宙的中心，在達(dá)·芬奇看來重力是物體在趨向地球中心表現(xiàn)出來的形式[2].

達(dá)·芬奇對(duì)沖力的認(rèn)識(shí)與中世紀(jì)以布里丹為代表的沖力學(xué)派的觀點(diǎn)相似.他認(rèn)為沖力是被推動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)延續(xù)的原因，推動(dòng)者向運(yùn)動(dòng)者傳遞的運(yùn)動(dòng)效果就是沖力.

3.2 對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分類，初現(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成與分解思想

達(dá)·芬奇按照運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜程度將運(yùn)動(dòng)分為簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，他所說的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)實(shí)際上就是平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng).

3.3 對(duì)運(yùn)動(dòng)原因進(jìn)行探討，體現(xiàn)力的合成分解思想

在此之前，亞里士多德提出力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.達(dá)·芬奇也認(rèn)為沒有力就沒有運(yùn)動(dòng)，他當(dāng)時(shí)已經(jīng)提出了力的合成和分解的思想.他也用自己的觀點(diǎn)解釋了幾根繩子系一重物的現(xiàn)象.他認(rèn)為：（1）每段繩子平均分配物體的重力;（2）每根繩子的傾斜角相同，他們承受的重量也相同.

3.4 闡明力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

達(dá)·芬奇繼承了亞里士多德的觀點(diǎn)，并有所改進(jìn).他認(rèn)為推動(dòng)物體的力不能太小，否則不能推動(dòng)物體.他意識(shí)到了摩擦力的存在，他還指出摩擦作用的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān).

4 理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，突破原有研究方法

由于達(dá)·芬奇沒有受過系統(tǒng)的學(xué)校教育，是自學(xué)成才.因此他的研究更注重經(jīng)驗(yàn)，具有明顯的工匠傳統(tǒng).在此之前，學(xué)者們研究問題以思辨為主導(dǎo).而達(dá)·芬奇在研究方法上實(shí)現(xiàn)突破，多次通過理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，進(jìn)行物理問題的研究.

實(shí)驗(yàn)1：在關(guān)于運(yùn)動(dòng)原因探討時(shí)，做了幾根繩子懸掛物體的實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)2：研究碰撞現(xiàn)象時(shí)，曾做過玻璃球撞擊石頭的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)過程如下：用一個(gè)小玻璃球撞擊表面已被打磨光滑的石頭.讓一人拿著一根長木棒，并用不同的顏色將木棒從頭至尾標(biāo)上刻度，你站在某一位置觀察球每次反彈的最高點(diǎn)在標(biāo)尺上對(duì)應(yīng)什么顏色，并對(duì)他們進(jìn)行記錄[2].

實(shí)驗(yàn)3：在自由落體運(yùn)動(dòng)的研究中，所做實(shí)驗(yàn)如下：將大小相同、質(zhì)量相等的兩只球，一個(gè)放在另一個(gè)上方一定高度處，他們同時(shí)下落.

達(dá)·芬奇除了在力學(xué)方面有深入的研究，他對(duì)波動(dòng)現(xiàn)象、光學(xué)現(xiàn)象等方面也有著全面深入的研究.他對(duì)研究的熱愛、對(duì)物理問題的鉆研精神，值得我們學(xué)習(xí).

參考文獻(xiàn)：

[1]愛德華·格蘭特著，郝劉祥譯.中世紀(jì)的物理科學(xué)思想[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2000.

[2]胡化凱.物理學(xué)史二十講[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

[3]李遠(yuǎn)俊.中學(xué)物理教學(xué)中引入物理學(xué)史的作用研究[D].重慶：西南師范大學(xué)，2002.

[4]魯斌.折射定律的發(fā)展及其教學(xué)內(nèi)涵[J].中學(xué)物理，2020，38（15）：60-65.

（收稿日期：2020-12-04）