達(dá)·芬奇的科學(xué)密碼（上）

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(shí)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?yàn)檫_(dá)·芬奇是一個(gè)文藝復(fù)興人。在文藝復(fù)興時(shí)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(diǎn)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(gè)很不錯(cuò)的計(jì)劃，就是難度太大，但是達(dá)芬奇還是能設(shè)法搞定。實(shí)際上幾乎可以說他就是一個(gè)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(jì)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?yàn)樗谑w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(dòng)、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(gè)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(shí)間將它們整理出來發(fā)表。而且，他有點(diǎn)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(shí)候，他的很多發(fā)明只有他自個(gè)兒知道。在他死后，他的檔案也就散落在世界各個(gè)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(gè)激動(dòng)人心而又動(dòng)蕩不安的年代長大。當(dāng)時(shí)意大利被分為五個(gè)地區(qū)，每一個(gè)地區(qū)有一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)半死。

達(dá)·芬奇是名同性戀者，在當(dāng)時(shí)那個(gè)時(shí)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(shí)期的藝術(shù)三杰。）

這個(gè)時(shí)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(diǎn)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(yùn)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(shí)在有點(diǎn)古怪——他的輪子朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。可能達(dá)·芬奇想給偷竊他構(gòu)想的人制造一個(gè)陷阱，可能它只不過是一個(gè)錯(cuò)誤，或者它根本就是一個(gè)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?yàn)樗莻€(gè)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(fèi)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(dòng)物的尸體）來探索物體表面之下的道理。另一個(gè)讓他癡迷的構(gòu)想征服天空也就是在此時(shí)誕生的。

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

達(dá)·芬奇的直升機(jī)設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)直升機(jī)設(shè)計(jì)——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(jì)是基于風(fēng)車原理。這些小玩具并不像達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)的那樣自身具備動(dòng)力，這就意味著，如果達(dá)·芬奇制造出一個(gè)能運(yùn)作的模型——他似乎的確制造了一個(gè)——那么，它就會成為世界上第一架有動(dòng)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(gè)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(gè)直升飛機(jī)草圖和一個(gè)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(shí)間里，他還是比較科學(xué)的，但當(dāng)他在思考飛行的時(shí)候，他總是會有那么一點(diǎn)天馬行空，因此他的一些發(fā)明并不怎么符合現(xiàn)實(shí)：比如說用翅膀替代劃槳的飛行器。這個(gè)飛行器需要的所有零件，重量加起來估計(jì)有三百公斤，而這都得靠一個(gè)人力轉(zhuǎn)動(dòng)手輪和踏動(dòng)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(yùn)作，尤其是因?yàn)樗芫鸬枚际切┍恐氐牟牧?。達(dá)·芬奇的主要問題是（這個(gè)問題同樣影響著他其他很多的發(fā)明）當(dāng)時(shí)沒有任何輕巧的動(dòng)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(dòng)力。他曾在其他一些發(fā)明中使用過河水的動(dòng)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(gè)驅(qū)動(dòng)飛行器的方法一盡管有點(diǎn)古怪。這個(gè)方法是飛行員轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(shí)候它就會帶動(dòng)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(gè)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?yàn)樯舷屡膭?dòng)翅膀才能夠飛行，就好像一個(gè)人在做擴(kuò)胸運(yùn)動(dòng)那樣。但實(shí)際上并非如此。因此，即使他能夠獲得很好的動(dòng)力來源，他的翅膀拍打式飛行器也無法飛上天空。