蒙娜麗莎的微笑，迷人而神秘，直到今天還有人在破解其中之謎。只是破解這個(gè)謎談何容易，要知道制造這個(gè)謎的人，曾經(jīng)自己就破解了許多自然科學(xué)之謎。他就是達·芬奇。近日，達·芬奇發(fā)明的自行車(chē)來(lái)到北京，一個(gè)科學(xué)天才與他當年的設想再次讓我們仰望了一下。
事實(shí)上，達·芬奇在天馬行空中，一直將奇思妙想寫(xiě)在手稿上，直到去世也沒(méi)有發(fā)表。然而，“科學(xué)家達·芬奇”的稱(chēng)號對達·芬奇來(lái)說(shuō)是當之無(wú)愧的，有人甚至評價(jià)為世界十大科學(xué)家之首。
達·芬奇科學(xué)成就：
天文學(xué)
達·芬奇對傳統的“地球中心說(shuō)”持否定的觀(guān)點(diǎn)。他認為地球不是太陽(yáng)系的中心，更不是宇宙的中心，而只是一顆繞太陽(yáng)運轉的行星，太陽(yáng)本身是不運動(dòng)的。達·芬奇還認為月亮自身并不發(fā)光，它只是反射太陽(yáng)的光輝。他的這些觀(guān)點(diǎn)的提出早于哥白尼“太陽(yáng)中心說(shuō)”。甚至在當時(shí)，達·芬奇就幻想利用太陽(yáng)能了。
物理學(xué)
達·芬奇重新發(fā)現了液體壓力的概念，提出了連通器原理。他指出：在連通器內，同一液體的液面高度是相同的，不同液體的液面高度不同，液體的高度與密度成反比。他發(fā)現了慣性原理，后來(lái)為伽利略的實(shí)驗所證明。他認為一個(gè)拋射體最初是沿傾斜的直線(xiàn)上升，在引力和沖力的混合作用下作曲線(xiàn)位移，最后沖力耗盡，在引力的作用下作垂直下落運動(dòng)。他的這一發(fā)現使亞里士多德的落體學(xué)說(shuō)產(chǎn)生了動(dòng)搖。他發(fā)展了杠桿原理，除推導出作用力與臂長(cháng)關(guān)系外，還算出了速度與臂長(cháng)的關(guān)系。他指出了“永動(dòng)機”作為能源的不可能性。
建筑
在建筑方面，達·芬奇表現出卓越的才華。他設計過(guò)橋梁、教堂、圓屋頂建筑和城市下水道。在城市街道設計中，他將車(chē)馬道和人行道分開(kāi)；設計城市建筑時(shí)，具體規定了房屋的高度和街道的寬度。米蘭的護城河就是他設計和建造的。
水利工程
達·芬奇對水利學(xué)的研究比意大利的學(xué)者克斯鐵列早一個(gè)世紀。為了排除泥沙，他作了疏通亞諾河的施工計劃。他設計并親自主持修建了米蘭至帕維亞的運河灌溉工程。由他經(jīng)手建造的一些水庫、水閘、攔水壩便利了農田灌溉，推動(dòng)了農業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。有些水利設施至今仍在發(fā)揮作用。
軍事和機械
發(fā)明了飛行機械、直升機、降落傘、機關(guān)槍、手榴彈、坦克車(chē)、潛水艇、雙層船、殼戰艦、起重機等等。
地質(zhì)學(xué)
達·芬奇根據高山上有海中動(dòng)物化石的事實(shí)推斷出地殼有過(guò)變動(dòng)，指出地球上洪水的痕跡是海陸變遷的證明，這個(gè)思想與300年后赫頓在地質(zhì)學(xué)方面的發(fā)現頗為近似。并且在麥哲倫環(huán)球航行之前，他就計算出地球的直徑為7000余英里。
他是直升機之祖
這位文藝復興時(shí)期的天才早在萊特兄弟之前就有可能開(kāi)創(chuàng )人類(lèi)飛行的歷史。
“如果他當初發(fā)表了他的著(zhù)作的話(huà)，科學(xué)一定會(huì )一下就跳到一百年以后的局面。猜測這種情況對人類(lèi)的學(xué)術(shù)與社會(huì )的進(jìn)步，當然是毫無(wú)用處的，但是我們可以萬(wàn)無(wú)一失地說(shuō)，如果真有這種情況發(fā)生的話(huà)，人類(lèi)的學(xué)術(shù)和社會(huì )的演變一定都會(huì )大不相同，”科學(xué)史家丹皮爾津津樂(lè )道的這位科學(xué)巨人正是達·芬奇。
事實(shí)上，達·芬奇時(shí)代的人們也與前人一樣，有著(zhù)飛行的夢(mèng)想。在佛羅倫薩呆了一段時(shí)間后，達·芬奇又來(lái)到米蘭。1483至1486年期間，達·芬奇繪制了一幅飛行器草圖。
在達·芬奇的設想中，這是一種依靠飛行員自身提供動(dòng)力來(lái)驅動(dòng)的飛行器。這位天才稱(chēng)自己的設計為“撲翼飛機”，達·芬奇讓自己的飛機同時(shí)具備了推動(dòng)力和提升力。
讓我們姑且根據達·芬奇畫(huà)的草圖來(lái)還原出這架飛機。飛機的外形由木頭、帆布等當時(shí)的材料制成，在飛行器兩側是一雙膜狀的翅膀，結構和形狀酷似蝙蝠或翼龍，這雙翅膀展翼可以達到11米。飛行員背負著(zhù)這個(gè)巨大的飛行器，通過(guò)不停地踩動(dòng)一個(gè)動(dòng)力滑輪來(lái)驅動(dòng)，而這個(gè)推動(dòng)力又通過(guò)手搖曲軸得到放大，同時(shí)向提升裝置提供動(dòng)力。
設計出這款飛機時(shí)，達·芬奇心中一直有個(gè)理念：只要力量足夠就可以飛行?？磥?lái)，這位文藝復興時(shí)期的天才早在萊特兄弟之前就有可能開(kāi)創(chuàng )人類(lèi)飛行的歷史。事實(shí)上，這個(gè)最早的飛行器的機械設計十分完美，但是，由于人自身所提供的動(dòng)力和飛行器本身的自重相比不成比例，是無(wú)法實(shí)際應用的。事實(shí)上，達·芬奇稱(chēng)自己的發(fā)明也是提供一個(gè)直升動(dòng)力，而不是真正能工作的飛機。直到今天，人們還將達·芬奇的設計視為直升機的先祖。
他設計出初級機器人
更為奇妙的是，達·芬奇還設計了一套方法以做心臟修復手術(shù)。
達·芬奇曾自稱(chēng)自己沒(méi)有受過(guò)書(shū)本教育，大自然才是他真正的老師。而認識自然，認識自己。這位文藝復興時(shí)期的天才不遺余力地履行著(zhù)。為了認識人類(lèi)自身，達·芬奇親自解剖了幾十具尸體，對人體骨骼、肌肉、關(guān)節以及內臟器官進(jìn)行了精確了解和繪制。
在多次解剖后，達·芬奇發(fā)現了血液對人體所起到的新陳代謝作用，血液把營(yíng)養帶到身體的各個(gè)部分，又把廢物從各部分帶走。在具體的解剖觀(guān)察中，達·芬奇發(fā)現了心臟由4個(gè)腔組成并畫(huà)出了心臟瓣膜圖。
事實(shí)上，當年達·芬奇連人體循環(huán)系統工作機理的一點(diǎn)概念都沒(méi)有。更為神奇的是，2005年，一名英國外科醫生還利用達·芬奇設計的方法做心臟修復手術(shù)。不過(guò)，解剖學(xué)的研究在當時(shí)并沒(méi)有給達·芬奇帶來(lái)聲譽(yù)，而是遭到了無(wú)數的誹謗。
不過(guò)，就是對人體的這種深入了解，達·芬奇在手稿中甚至繪制了西方文明世界的第一款人形機器人。
達·芬奇賦予了這個(gè)機器人以木頭、皮革和金屬的外殼。而如何讓機器人動(dòng)起來(lái)，才是讓達·芬奇大傷腦筋的。在達·芬奇的構想中，他想到了用下部的齒輪作為驅動(dòng)裝置。由此通過(guò)兩個(gè)機械桿的齒輪再與胸部的一個(gè)圓盤(pán)齒輪咬合，機器人的胳膊就可以揮舞，坐或者站立。更絕的是，再通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)桿與頭部相連，頭部就可以轉動(dòng)甚至可以開(kāi)合下頜。而一旦配備了自動(dòng)鼓裝置后，這個(gè)機器人甚至還可以發(fā)出聲音。
原來(lái)，500多年前，就已經(jīng)有了機器人的雛形。
他本可讓文明提前一百年
點(diǎn)燃現代汽車(chē)發(fā)明靈感之火的正是這輛“達·芬奇汽車(chē)”。
最酷的事實(shí)是達·芬奇長(cháng)達7000多頁(yè)的手稿(現存約5000多頁(yè))至今仍在影響科學(xué)研究，他就是一位現代世界的預言家，而他的手稿頁(yè)被稱(chēng)為一部15世紀科學(xué)技術(shù)的真正百科全書(shū)。
很早，達·芬奇就對當時(shí)的四輪馬車(chē)不滿(mǎn)。在他的科學(xué)世界中，早就有了汽車(chē)的影子。事實(shí)上，點(diǎn)燃現代汽車(chē)發(fā)明靈感之火的正是這輛“達·芬奇汽車(chē)”。
既然是汽車(chē)就要考慮動(dòng)力問(wèn)題，達·芬奇在汽車(chē)中部安裝了兩根彈簧以解決這個(gè)問(wèn)題。人力轉動(dòng)車(chē)的后輪使得各個(gè)齒輪相互咬合，彈簧繃緊就產(chǎn)生了力，再通過(guò)杠桿作用將力傳遞到輪子上。
那么怎么控制車(chē)速呢？達·芬奇也想到了。他在車(chē)身上安裝了一個(gè)圓盤(pán)裝置，圓盤(pán)表面設置了很多方形的木塊，和每個(gè)輪子連接的鐵桿另一端與圓盤(pán)相接，這就是用于控制車(chē)速的裝置。圓盤(pán)扇放置的木塊數量越多，與鐵桿之間的摩擦就會(huì )越大，阻力也越大，輪子的運轉速度越慢，行駛的距離越長(cháng)。
當然，達·芬奇也想到了剎車(chē)裝置。位于齒輪之間有一個(gè)木塊，拉動(dòng)繩索將木塊卡在齒輪之間，車(chē)就可以停止。不過(guò)，這輛汽車(chē)不能載人，因為僅靠彈簧的動(dòng)力根本無(wú)法行駛很長(cháng)的距離。
同時(shí)，達·芬奇還將彈簧巧妙地運用在了鐘表設計上。后來(lái)大型鐘表采用的原理，就是出自達·芬奇的設想。只是在這個(gè)設想中，彈簧的彈力被物體的重力所代替，物體向下的重力通過(guò)眾多齒輪咬合作用被均勻傳遞，鐘表便得以保持勻速運動(dòng)。
此外，挖河機、潛水機、起重機、照相機、加熱機、溫度計……達·芬奇曾有過(guò)無(wú)數的發(fā)明設計。而這些發(fā)明足足可以讓我們的世界科學(xué)文明進(jìn)程提前100年。
對機械世界癡迷不已
水下呼吸裝置、發(fā)條傳動(dòng)裝置，滾珠裝置、反向螺旋、紡織物擴張器……
水下呼吸裝置、拉動(dòng)裝置,發(fā)條傳動(dòng)裝置、滾珠裝置、反向螺旋、差動(dòng)螺旋、紡織物擴張器……達·芬奇將他無(wú)數的奇思妙想呈現在世人面前。故事的開(kāi)頭不得不說(shuō)起達·芬奇初到佛羅倫薩學(xué)畫(huà)的經(jīng)歷。事實(shí)上，這段經(jīng)歷開(kāi)啟了藝術(shù)家達·芬奇的大門(mén)，也開(kāi)啟了科學(xué)家達·芬奇的大門(mén)。
1460年，達·芬奇隨父親來(lái)到佛羅倫薩，開(kāi)始了他的學(xué)徒生涯，同時(shí)開(kāi)始學(xué)畫(huà)。學(xué)畫(huà)的達·芬奇參與安裝佛羅倫薩圣母瑪麗亞大教堂穹頂燈塔上巨型銅球，由此接觸并感受到了各式各樣機械系統的神奇。
佛羅倫薩圣母瑪麗亞大教堂是文藝復興建筑的開(kāi)端。達·芬奇在安裝穹頂燈塔上巨型銅球時(shí)，親眼目睹了三速提升機等機械裝置的效率，深感其中的神奇。由此，布魯內萊斯基的機械系統設計理念對達·芬奇產(chǎn)生了很大影響。當時(shí)一批“錫耶納工程師”對達·芬奇的科學(xué)世界也產(chǎn)生了重要影響。
而錫耶納的工程師們設計的一種外形像船的河道淤泥挖掘機，用來(lái)清除淺水狂口的沙礫和淤泥，還有一種能夠提高裝載量又加快行駛速度的槳葉船，這些錫耶納工程師的發(fā)明，讓達·芬奇對機械的魔力產(chǎn)生了巨大的興趣。
從此，達·芬奇對機械世界癡迷不已。
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