達·芬奇的科學(xué)密碼（上）

萊奧納多·達·芬奇在五百年前發(fā)明了潛艇，滑翔機和坦克。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飛上天空：一九一零年代，第一批坦克投入使用。

確實如此。達·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，這是因為達·芬奇是一個文藝復(fù)興人。在文藝復(fù)興時期，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。

精通一切是個很不錯的計劃，就是難度太大，但是達芬奇還是能設(shè)法搞定。實際上幾乎可以說他就是一個文藝復(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，因為他在尸體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·芬奇還相當(dāng)英俊、好動、視力極佳，而且身強力壯——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·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，但他從來沒有時間將它們整理出來發(fā)表。而且，他有點擔(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，所以在他活著的時候，他的很多發(fā)明只有他自個兒知道。在他死后，他的檔案也就散落在世界各個角落，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·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·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激動人心而又動蕩不安的年代長大。當(dāng)時意大利被分為五個地區(qū)，每一個地區(qū)有一個大城市管轄：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·芬奇為其中兩個家族工作，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·芬奇兩樣都行，所以他們更是十分喜歡他。

在一開始，達·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·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半死。

達·芬奇是名同性戀者，在當(dāng)時那個時代，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)興時期的藝術(shù)三杰。）

這個時期，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器，他提到了他還會一點畫畫，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。幸運的是，他豎琴彈得同樣好

成為一名豎琴家并不妨礙達·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，還有些則過于古怪。坦克就實在有點古怪——他的輪子朝反方向轉(zhuǎn)動。可能達·芬奇想給偷竊他構(gòu)想的人制造一個陷阱，可能它只不過是一個錯誤，或者它根本就是一個玩笑。

值得一提的是：在達·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自己創(chuàng)意的一種手段，還有人說這是因為他是個左撇子。

征服天空

在一開始，達·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節(jié)——他還沒費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（特別是動物的尸體）來探索物體表面之下的道理。另一個讓他癡迷的構(gòu)想征服天空也就是在此時誕生的。

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

達·芬奇的直升機設(shè)計是他為數(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。但它并不是第一個直升機設(shè)計——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)計是基于風(fēng)車原理。這些小玩具并不像達·芬奇設(shè)計的那樣自身具備動力，這就意味著，如果達·芬奇制造出一個能運作的模型——他似乎的確制造了一個——那么，它就會成為世界上第一架有動力的飛行器。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)代直升機如果尾部沒有一個輔助推進器的話，也會發(fā)生相同的情況。）

達·芬奇只畫了一個直升飛機草圖和一個降落傘草圖，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·芬奇進行發(fā)明的大多數(shù)時間里，他還是比較科學(xué)的，但當(dāng)他在思考飛行的時候，他總是會有那么一點天馬行空，因此他的一些發(fā)明并不怎么符合現(xiàn)實：比如說用翅膀替代劃槳的飛行器。這個飛行器需要的所有零件，重量加起來估計有三百公斤，而這都得靠一個人力轉(zhuǎn)動手輪和踏動腳板來離開地面，看來速度得非常非常快才行。

遺憾的是，達·芬奇的飛行器沒有什么機會運作，尤其是因為它所能攫得都是些笨重的材料。達·芬奇的主要問題是（這個問題同樣影響著他其他很多的發(fā)明）當(dāng)時沒有任何輕巧的動力來源一沒有發(fā)電機，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力。他曾在其他一些發(fā)明中使用過河水的動力，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·芬奇還是想出了一個驅(qū)動飛行器的方法一盡管有點古怪。這個方法是飛行員轉(zhuǎn)動一個手輪——把很有力量的弓彎曲，就像一把十字弩那樣。當(dāng)松開弓的時候它就會帶動翅膀，使它們進行短暫的拍打。然后機器就會墜落，除非飛行員能夠迅速地再一次拉進那把弓（而且不斷重復(fù)）。

達·芬奇飛行器的另一個問題是，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——他以為鳥是因為上下拍動翅膀才能夠飛行，就好像一個人在做擴胸運動那樣。但實際上并非如此。因此，即使他能夠獲得很好的動力來源，他的翅膀拍打式飛行器也無法飛上天空。