達·芬奇：地球上最后一個通才

譯/李健亞

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。只是破解這個謎談何容易，要知道制造這個謎的人，曾經自己就破解了許多自然科學之謎，他就是達·芬奇。近日，達·芬奇發明的自行車來到北京，一個科學天才與他當年的設想再次讓我們仰望了一下。

事實上，達·芬奇在天馬行空中，一直將奇思妙想寫在手稿上，直到去世也沒有發表。然而，“科學家達·芬奇”的稱號對達·芬奇來說是當之無愧的，有人甚至評價為世界十大科學家之首。

對機械世界癡迷不已

水下呼吸裝置、拉動裝置，發條傳動裝置、滾珠裝置、反向螺旋、差動螺旋、紡織物擴張器……達·芬奇將他無數的奇思妙想呈現在世人面前。故事的開頭不得不說起達·芬奇初到佛羅倫薩學畫的經歷。事實上，這段經歷開啟了藝術家達·芬奇的大門，也開啟了科學家達·芬奇的大門。

1460年，達·芬奇隨父親來到佛羅倫薩，開始了他的學徒生涯，同時開始學畫。學畫的達·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端。達·芬奇在安裝穹頂燈塔上巨型銅球時，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·芬奇產生了很大影響。當時一批“錫耶納工程師”對達·芬奇的科學世界也產生了重要影響。

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明，讓達·芬奇對機械的魔力產生了巨大的興趣。

從此，達·芬奇對機械世界癡迷不已。

他是直升機之祖

這位文藝復興時期的天才早在萊特兄弟之前就有可能開創人類飛行的歷史。

“如果他當初發表了他的著作的話，科學一定會一下就跳到一百年以后的局面。猜測這種情況對人類的學術與社會的進步，當然是毫無用處的，但是我們可以萬無一失地說，如果真有這種情況發生的話，人類的學術和社會的演變一定都會大不相同，”科學史家丹皮爾津津樂道的這位科學巨人正是達·芬奇。

事實上，達·芬奇時代的人們也與前人一樣，有著飛行的夢想。在佛羅倫薩呆了一段時間后，達·芬奇又來到米蘭。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力來驅動的飛行器。這位天才稱自己的設計為“撲翼飛機”，達·芬奇讓自己的飛機同時具備了推動力和提升力。

讓我們姑且根據達·芬奇畫的草圖來還原出這架飛機。飛機的外形由木頭、帆布等當時的材料制成，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。飛行員背負著這個巨大的飛行器，通過不停地踩動一個動力滑輪來驅動，而這個推動力又通過手搖曲軸得到放大，同時向提升裝置提供動力。

設計出這款飛機時，達·芬奇心中一直有個理念：只要力量足夠就可以飛行。看來，這位文藝復興時期的天才早在萊特兄弟之前就有可能開創人類飛行的歷史。事實上，這個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力和飛行器本身的自重相比不成比例，是無法實際應用的。事實上，達·芬奇稱自己的發明也是提供一個直升動力，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。

達·芬奇曾自稱自己沒有受過書本教育，大自然才是他真正的老師。而認識自然，認識自己。這位文藝復興時期的天才不遺余力地履行著。為了認識人類自身，達·芬奇親自解剖了幾十具尸體，對人體骨骼、肌肉、關節以及內臟器官進行了精確了解和繪制。

在多次解剖后，達·芬奇發現了血液對人體所起到的新陳代謝作用，血液把營養帶到身體的各個部分，又把廢物從各部分帶走。在具體的解剖觀察中，達·芬奇發現了心臟由4個腔組成并畫出了心臟瓣膜圖。

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。事實上，當年達·芬奇連人體循環系統工作機理的一點概念都沒有。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。不過，解剖學的研究在當時并沒有給達·芬奇帶來聲譽，而是遭到了無數的誹謗。

不過，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·芬奇賦予了這個機器人以木頭、皮革和金屬的外殼。而如何讓機器人動起來，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裝置。由此通過兩個機械桿的齒輪再與胸部的一個圓盤齒輪咬合，機器人的胳膊就可以揮舞，坐或者站立。更絕的是，再通過一個傳動桿與頭部相連，頭部就可以轉動甚至可以開合下頜。而一旦配備了自動鼓裝置后，這個機器人甚至還可以發出聲音。

原來，500多年前，就已經有了機器人的雛形。

他本可讓文明提前一百年

最酷的事實是達·芬奇長達7000多頁的手稿（現存約5000多頁）至今仍在影響科學研究，他就是一位現代世界的預言家，而他的手稿頁被稱為一部15世紀科學技術的真正百科全書。

很早，達·芬奇就對當時的四輪馬車不滿。在他的科學世界中，早就有了汽車的影子。事實上，點燃現代汽車發明靈感之火的正是這輛“達·芬奇汽車”。

既然是汽車就要考慮動力問題，達·芬奇在汽車中部安裝了兩根彈簧以解決這個問題。人力轉動車的后輪使得各個齒輪相互咬合，彈簧繃緊就產生了力，再通過杠桿作用將力傳遞到輪子上。

那么怎么控制車速呢？達·芬奇也想到了。他在車身上安裝了一個圓盤裝置，圓盤表面設置了很多方形的木塊，和每個輪子連接的鐵桿另一端與圓盤相接，這就是用于控制車速的裝置。圓盤扇放置的木塊數量越多，與鐵桿之間的摩擦就會越大，阻力也越大，輪子的運轉速度越慢，行駛的距離越長。

當然，達·芬奇也想到了剎車裝置。位于齒輪之間有一個木塊，拉動繩索將木塊卡在齒輪之間，車就可以停止。不過，這輛汽車不能載人，因為僅靠彈簧的動力根本無法行駛很長的距離。

同時，達·芬奇還將彈簧巧妙地運用在了鐘表設計上。后來大型鐘表采用的原理，就是出自達·芬奇的設想。只是在這個設想中，彈簧的彈力被物體的重力所代替，物體向下的重力通過眾多齒輪咬合作用被均勻傳遞，鐘表便得以保持勻速運動。

此外，挖河機、潛水機、起重機、照相機、加熱機、溫度計……達·芬奇曾有過無數的發明設計。而這些發明足足可以讓我們的世界科學文明進程提前100年。