“科學(xué)巨匠”達·芬奇500周年祭

張屹　郭丹

1519年5月2日，享譽世界的達·芬奇去世。今年剛好是500周年。

達·芬奇在成年后的半個世紀(jì)里，于科學(xué)、機械、醫(yī)學(xué)、考古、建筑、軍事、水利、地質(zhì)、藝術(shù)等諸多方面，均頗有建樹。而相比于他的藝術(shù)成就，達·芬奇的科學(xué)成就并不為世人所熟知，但這并不能掩蓋他科學(xué)方面的造詣，甚至稱他為“被藝術(shù)創(chuàng)作耽誤的科學(xué)家”一點不為過。

一位現(xiàn)代世界的預(yù)言家

提起列奧納多 ·迪·皮耶羅·達·芬奇（意大利文原名Leonardo di ser Piero da Vinci），大多數(shù)人都會想到他的藝術(shù)成就。

的確，作為文藝復(fù)興時期歐洲藝術(shù)界的領(lǐng)軍人物，他和米開朗基羅及拉斐爾被稱為“意大利美術(shù)三杰”。他的作品《蒙娜麗莎》現(xiàn)在還是巴黎盧浮宮鎮(zhèn)館之寶，而《最后的晚餐》更是為許多藝術(shù)評論家津津樂道。小說家丹·布朗甚至還從中得到靈感，創(chuàng)作出著名小說《達·芬奇密碼》。

《達·芬奇的惡魔》則是由英美合拍的冒險劇，講述達·芬奇在佛羅倫薩青年時代不為人知的秘密故事。劇中主人公像是一個生活在中世紀(jì)的超級英雄，融合了各種真實和戲說的歷史故事。

這世上最怕的就是“別人比你天賦異稟，還比你勤奮用功”。許多人忽略的是，達·芬奇在自然科學(xué)方面的成就，絲毫不亞于藝術(shù)成就，而且他還有著很先進的科學(xué)思想，以至于影響到文藝復(fù)興后很多從事科學(xué)研究的人員，其中就包括后來的大科學(xué)家伽利略。

事實上，達·芬奇是一位在科學(xué)、工程、創(chuàng)作方面都表現(xiàn)卓越的全能選手，是第一個真正思考人和世界運轉(zhuǎn)機理的科學(xué)巨匠，是歷史上有數(shù)的學(xué)識最淵博的巨人之一，是一位現(xiàn)代世界的預(yù)言家，其手稿被稱為一部15世紀(jì)真正的科技百科全書。

達·芬奇的《維特魯威人》素描

擺脫玄學(xué)，科學(xué)地假設(shè)

達·芬奇在科學(xué)方面的貢獻，首先是提倡理論聯(lián)系實際。

很長一段時間內(nèi)，歐洲自然科學(xué)發(fā)展都處于停滯狀態(tài)，這主要是因為當(dāng)?shù)乜茖W(xué)研究奉行“參考文獻”。研究人員并不關(guān)注現(xiàn)實問題，只是不停在各種所謂“權(quán)威文獻”中尋找各種命題，然后加以研究。任何沒有文獻提到的問題，都會被斥為“偽命題”。

同時，研究人員頗具“玄學(xué)化”的研究方式，也導(dǎo)致歐洲自然科學(xué)長期停滯不前。為表現(xiàn)出“高人一等”，很多研究人員將本已晦澀的理論，用富有宗教氣息的話語修飾一遍，結(jié)果導(dǎo)致各種“成果”只能在非常小的圈子里流傳。

目前存世的達·芬奇手稿有6000多頁，其中很多科學(xué)預(yù)見都已經(jīng)被證實。

達·芬奇利用自身影響力，批判這種情況。他指出“理論脫離實踐是最大的不幸”，號召科研人員從毫無實際意義的研究中解放出來，多關(guān)注現(xiàn)實問題，不要在一堆空想條件的虛擬環(huán)境中假設(shè)各種并不存在的問題。他的這種思想，很快受到備受“權(quán)威”壓迫的青年科研人員歡迎。英國哲學(xué)家培根后來更是在他的理論上加以總結(jié)，形成比較完整的自然科學(xué)研究方法論，從而奠定了歐洲近現(xiàn)代自然科學(xué)爆棚式發(fā)展的理論基礎(chǔ)。

達·芬奇對科學(xué)的另一貢獻，是利用在現(xiàn)實生活中找到的科學(xué)靈感，形成比較合理的科學(xué)假設(shè)。達·芬奇畢業(yè)于意大利理工學(xué)院，受過比較系統(tǒng)的自然科學(xué)教育。他的科學(xué)假設(shè)嚴(yán)謹(jǐn)且貼近現(xiàn)實，具有很大的啟發(fā)意義，其中比較典型的案例便是達·芬奇對人體的研究和思考。

在達·芬奇時代，科學(xué)研究普遍基于玄學(xué)化的宗教理論，研究人員中也有著“一流人員研究理論，二流人員研究實踐”的天然業(yè)務(wù)偏見。然而，達·芬奇利用多種手段躲過教會監(jiān)視，親自解剖過幾十具尸體。通過解剖，他更加深刻地認(rèn)識了人體構(gòu)造，并非常精確地將人體內(nèi)各種器官、骨骼、肌肉等描繪出來。

在沒有任何人體循環(huán)系統(tǒng)研究理論、數(shù)據(jù)及文獻的年代，達·芬奇通過自己的解剖實踐，逐漸形成對人體構(gòu)造的成熟認(rèn)知，并提出了各種醫(yī)學(xué)理論。他指出人體器官可以進行替代，從而緩解甚至治愈一些器官衰竭引發(fā)的病癥，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計出心臟修復(fù)方法。但受制于宗教學(xué)術(shù)權(quán)威、同行歧視，以及后人對學(xué)術(shù)論文、數(shù)據(jù)與核心期刊的瘋狂崇拜，達·芬奇在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的這一偉大發(fā)現(xiàn)，長期被認(rèn)為是“沒有數(shù)據(jù)和文獻支撐的幻想”，直到2005年一名英國醫(yī)生通過臨床實踐，證明達·芬奇所言心臟修復(fù)方法的正確性。

可如果將達·芬奇解剖人體的行動簡單理解為醫(yī)學(xué)研究，那就大錯特錯。達·芬奇很早就意識到，自然科學(xué)學(xué)科間有很大相通性，機械學(xué)研究未來必定會出現(xiàn)“擬人化”趨勢，而若要盡可能制造出類似人體靈活度的機械，就必須深刻理解人體。所以，他通過解剖深刻理解人體各種構(gòu)造，同時也在研究人體運作原理。在此基礎(chǔ)上，他提出制造“機械人”的可能，這成為機器人制造的雛形。

達·芬奇的飛行器手繪圖

人體解剖圖

據(jù)一些非正式史料記載，達·芬奇曾利用簡陋手段制造出一個“機械人”。據(jù)記載，他是利用齒輪作為動力裝置，讓機械人可以上下?lián)]舞手臂;之后利用一個傳動桿連接頭部與動力裝置，使機械人的下頜可以運動;另有一個裝置，可以讓機械人發(fā)出一些原始聲音。

推動科學(xué)切實服務(wù)社會

由于復(fù)雜的歷史原因，雖然達·芬奇的很多大膽科學(xué)假設(shè)都沒能在有生之年得到應(yīng)用，但這并不能阻擋他將部分科學(xué)研究轉(zhuǎn)化為切實服務(wù)于社會的成果。

達·芬奇很早就開始關(guān)注水利建設(shè)在農(nóng)業(yè)方面的作用。在那個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還比較原始的時代，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量非常不穩(wěn)定，遇到干旱經(jīng)常會出現(xiàn)饑荒。達·芬奇為此專門研究如何修建人工運河，進而將原生河水引入灌溉農(nóng)田。很幸運，他在亞諾河水利工程建設(shè)中得到實踐機會。在他主持下，米蘭至帕維亞之間修建起一條人工運河，然后以此為基礎(chǔ)，形成一套比較完整的水利灌溉系統(tǒng)。其中許多關(guān)鍵工程，如水閘、水庫及攔水壩等，都是達·芬奇親自設(shè)計并指揮建造的。這套灌溉系統(tǒng)歷經(jīng)考驗，成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要保障。

此外，達·芬奇還通過研究地質(zhì)變動，推動了地理學(xué)發(fā)展。他根據(jù)高山上發(fā)現(xiàn)遠古海洋生物化石的現(xiàn)象，認(rèn)為地殼在若干年間不停變動，水陸之間經(jīng)常轉(zhuǎn)換，間接證明地球應(yīng)當(dāng)更接近圓形。他利用諸多簡陋科學(xué)儀器，推算出地球直徑在7000英里左右。他的這些結(jié)論在當(dāng)時并不為太多人知曉，但多年后，隨著地理大發(fā)現(xiàn)時代來臨，尤其是麥哲倫環(huán)球航行后，他的地理結(jié)論才被認(rèn)為相當(dāng)有預(yù)見性。

達·芬奇科學(xué)方面的種種成就，并不如他的藝術(shù)方面的成就那般引人注目，其中很多甚至還在很長一段時間內(nèi)遭到質(zhì)疑。但他還是以非常原始的方式，認(rèn)真將每一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)記錄為手稿。目前存世的達·芬奇手稿有6000多頁，其中很多科學(xué)預(yù)見都已經(jīng)被證實。

達·芬奇用一生去證明：科學(xué)研究需要以實踐為導(dǎo)向，即使“實踐應(yīng)以好的理論為基礎(chǔ)”，理論脫離實踐仍是最大的不幸。達·芬奇不僅為后人留下很多科學(xué)遺產(chǎn)，更重要的是他還留下正確探索科學(xué)世界的方法和精神，以至于后人在窮盡他的科學(xué)預(yù)見后不會迷失方向。這讓他更難以被世人忘記。