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达·芬奇的科学密码(上)

2019-12-25

奇闻怪事 2019年12期
关键词:芬奇降落伞飞行器

莱奥纳多·达·芬奇在五百年前发明了潜艇,滑翔机和坦克。然后……一六二零年制造出第一艘潜艇;一八九一年第一具载人滑翔机飞上天空:一九一零年代,第一批坦克投入使用。

确实如此。达·芬奇的发明大多已经遗失,而不得不在几百年以后从头再来,这是因为达·芬奇是一个文艺复兴人。在文艺复兴时期,充满奇妙创意的古希腊手稿都被带到意大利,所有人都兴奋不已,一夜之间,他们都投身于各种艺术,以及有点古怪的科学之中。要成为一位文艺复兴人,你得涉足所有学科——因此,在理想的情况下,人们并不特别精通于科学,写作或者花式游泳——他们得精通所有一切。

精通一切是个很不错的计划,就是难度太大,但是达芬奇还是能设法搞定。实际上几乎可以说他就是一个文艺复兴人:他是至今为止最伟大的画家之一——他能够绘制地图;他会雕刻;他观察天象;他用自己发明并制造的乐器谱曲演奏:他研究岩石:他设计建筑——甚至规划城镇;他描绘植物和化石;他剖开人体而没有让他滴出一滴血……(没关系,只不过是尸体。但也很了不起,因为他在尸体的心脏和大脑注入蜡液,因此能够制作出好看的人体标本)。

达·芬奇还相当英俊、好动、视力极佳,而且身强力壮——据说他会单手将马蹄铁折断。他心地也十分善良,是个素食者,会买下笼中的鸟儿然后将它放生。

当然,他还是一位发明家。作为一位文艺复兴人,这意味着达·芬奇十分忙碌。他做了大量的笔记,全是些令人啧啧称奇的创意和伶俐巧妙的图解,但他从来没有时间将它们整理出来发表。而且,他有点担心人们会窃取他的创意,或者利用它们来互相残杀。另外,他总是不断地在旅行,所以在他活着的时候,他的很多发明只有他自个儿知道。在他死后,他的档案也就散落在世界各个角落,大多数落在艺术家们手里,于是他更具科学性的作品就没能受到重视。至今这种情况仍在继续有关达·芬奇的书籍都倾向于只介绍他的艺术才华。

传奇开始

公元一四五二年,达·芬奇诞生于托斯卡纳区的文西村附近。我们不太了解他的早期生活,但我们知道他在一个激动人心而又动荡不安的年代长大。当时意大利被分为五个地区,每一个地区有一个大城市管辖:罗马、佛洛伦萨、米兰、威尼斯和那不勒斯。这些地区大都是由残忍的家族统治——达·芬奇为其中两个家族工作,分别是柏格斯以及梅迪西斯。尽管他们基本上都很可怕,但却喜欢艺术。另外,每个家族之间总是频频争斗,与土耳其、法国也是彼此战斗频繁,因此他们喜欢艺术家,也喜欢制造武器的人。达·芬奇两样都行,所以他们更是十分喜欢他。

在一开始,达·芬奇在艺术方面要比在科学方面更为投入。一四六九年,他被带到著名艺术家维洛奇欧的工作室。据说达·芬奇帮助这位大师画了一幅肖像画的头部,令维洛奇欧惭愧得几乎想退休。还有一次,他画了一只怪物,挂在一个黑漆漆的房间里,并用一束光照着它,结果把他的父亲吓了个半死。

达·芬奇是名同性恋者,在当时那个时代,同性恋还被视作是一种罪恶,甚至会执行火刑处死。他在一四七六年被匿名控告为同性恋者,尽管后来罪名没有成立,这也成为不久之后他离开佛洛伦萨前往米兰的原因之一。(后来被证明是同性恋者的还有米开朗基罗·博那罗蒂和拉斐尔·桑齐奥,他们被后世尊为文艺复兴时期的艺术三杰。)

这个时期,他已经对科学和工程产生了与艺术同等的兴趣,于是他写了一封信给米兰的统治者鲁德维克斯·佛查,列举自己能做出来的所有奇迹似的发明,那些发明能够帮助他打赢所有将开始的战争——譬如固若金汤的桥梁和投掷石块的机器,他提到了他还会一点画画,所以毫无疑问他被接受了。在一四八二年,路德维克雇用他来……弹竖琴。幸运的是,他竖琴弹得同样好

成为一名竖琴家并不妨碍达·芬奇从事发明,他平静的生活也没能阻止他构思众多战争武器。这些发明并没有制造出来,即便是有,也极少,更别说是被使用了——有些过于昂贵,有些过于先进,还有些则过于古怪。坦克就实在有点古怪——他的轮子朝反方向转动。可能达·芬奇想给偷窃他构想的人制造一个陷阱,可能它只不过是一个错误,或者它根本就是一个玩笑。

值得一提的是:在达·芬奇所有的笔记中,字母都是反过来写的(别人要借助镜子才能读出他写的东西)。一些人说这是他保护自己创意的一种手段,还有人说这是因为他是个左撇子。

征服天空

在一开始,达·芬奇的发明只不过是脑袋中的构想,他并没有考虑许多细节——他还没费什么心思想过这背后的科学问题。但从一四八零年开始,他以解剖尸体(特别是动物的尸体)来探索物体表面之下的道理。另一个让他痴迷的构想征服天空也就是在此时诞生的。

达·芬奇的降落伞和他的很多发明一样,是个伟大的构想,而且它被真正展示过如何运作。(尽管它需要一点改善,才能正确运作——降落伞需要在顶部开一个洞,否则它会在降落的时候剧烈晃动。

达·芬奇的直升机设计是他为数不多的真正有影响力的发明之一:尽管被遗忘了好几个世纪,但它的确激发了伊果西科斯基的灵感,后者在一九四零年代制造了第一架成功的直升机。但它并不是第一个直升机设计——早在一三二五年,就存在一些类似的小玩具了,尽管它们的设计是基于风车原理。这些小玩具并不像达·芬奇设计的那样自身具备动力,这就意味着,如果达·芬奇制造出一个能运作的模型——他似乎的确制造了一个——那么,它就会成为世界上第一架有动力的飞行器。但是,和降落伞一样,用它来飞行并不是什么好玩的事;基座会朝着螺旋桨相反的方向旋转。(现代直升机如果尾部没有一个辅助推进器的话,也会发生相同的情况。)

达·芬奇只画了一个直升飞机草图和一个降落伞草图,但他却画了很多其他飞行器的草图——大多数都和他研究的鸟一样有着能拍打的翅膀。在达·芬奇进行发明的大多数时间里,他还是比较科学的,但当他在思考飞行的时候,他总是会有那么一点天马行空,因此他的一些发明并不怎么符合现实:比如说用翅膀替代划桨的飞行器。这个飞行器需要的所有零件,重量加起来估计有三百公斤,而这都得靠一个人力转动手轮和踏动脚板来离开地面,看来速度得非常非常快才行。

遗憾的是,达·芬奇的飞行器没有什么机会运作,尤其是因为它所能攫得都是些笨重的材料。达·芬奇的主要问题是(这个问题同样影响着他其他很多的发明)当时没有任何轻巧的动力来源一没有发电机,没有汽油引擎,没有燃料电池。他所能拥有的只有人类的肌肉,马的力量,以及非常原始的蒸汽动力。他曾在其他一些发明中使用过河水的动力,可是河水不太适合于飞行,马匹也不太合适(它老是吃掉放在艙室里的杂志)。

达·芬奇还是想出了一个驱动飞行器的方法一尽管有点古怪。这个方法是飞行员转动一个手轮——把很有力量的弓弯曲,就像一把十字弩那样。当松开弓的时候它就会带动翅膀,使它们进行短暂的拍打。然后机器就会坠落,除非飞行员能够迅速地再一次拉进那把弓(而且不断重复)。

达·芬奇飞行器的另一个问题是,尽管他做过很多对于鸟的研究,他还是误解了它们飞行的基本原理——他以为鸟是因为上下拍动翅膀才能够飞行,就好像一个人在做扩胸运动那样。但实际上并非如此。因此,即使他能够获得很好的动力来源,他的翅膀拍打式飞行器也无法飞上天空。

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