天才中的全才

一提到列奧納多·達(dá)·芬奇（Leonardo di ser Piero da Vinci，1452－1519），也許大家就會聯(lián)想到一個女人（蒙娜麗莎）和那個晚餐（最后的晚餐）。

事實上，除了繪畫，達(dá)·芬奇在音樂、建筑、數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)、天文學(xué)、氣象學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、發(fā)明、土木工程等領(lǐng)域都有顯著的成就，是人類歷史上罕見的天才、全才。

世人熟悉的達(dá)·芬奇形象基本上來自他的這幅著名的自畫像。

我們很有必要了解一下達(dá)·芬奇繪畫之外的淵博學(xué)識和深邃思想。

“太陽中心說”的早期提出者

達(dá)·芬奇對太陽、月亮、行星和星座的運(yùn)動進(jìn)行過廣泛的研究，認(rèn)為地球不是宇宙的中心，而只是一顆繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的行星，反對“地球中心說”，在太陽系的行星軌道中，地球的軌道比其他行星更接近一個圓形軌道，太陽是不運(yùn)動的，月亮自身也并不發(fā)光，只是反射了太陽的光輝。

他還明確地描述了月球的短期變化，如日食和月食的發(fā)生機(jī)制，以及彗星圍繞太陽的軌道。這些觀點的提出早于哥白尼“太陽中心說”40年，比開普勒提出的理論早了一百多年。達(dá)·芬奇還研究了星座的位置和運(yùn)動，甚至幻想利用太陽能。

達(dá)·芬奇的天文學(xué)研究成果雖然沒有像他的藝術(shù)作品那樣聞名于世，但是他的貢獻(xiàn)在天文學(xué)領(lǐng)域仍然被人們所贊賞和銘記。

“永動機(jī)”是不可能的

達(dá)·芬奇對物理學(xué)的觀察和實驗研究，在那個時代很具前瞻性。他的物理學(xué)貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在以下三個方面：

力學(xué)：達(dá)·芬奇對物體的運(yùn)動、加速度和慣性等方面進(jìn)行了深刻思考，他提出了拋體運(yùn)動的規(guī)律，并且發(fā)現(xiàn)了柔性物體的彎曲規(guī)律。此外，他還探討了物體在油和水中運(yùn)動的規(guī)律。

液體力學(xué)：達(dá)·芬奇對水的作用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，包括水流的渦旋、渦流和渦片等。他的這些研究成果，對于證明地球是球體而不是平面，是一個寶貴的物理學(xué)成果。

光學(xué)：達(dá)·芬奇在光學(xué)方面的研究不僅限于繪畫，在幾何光學(xué)方面進(jìn)行了重要的嘗試，探索了像的形成，特別是通過鏡面使目標(biāo)物體變小的原理。

他發(fā)現(xiàn)了液體壓力的概念，提出了連通器原理，他指出：在連通器內(nèi)，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(xiàn)了慣性原理，后來為伽利略的實驗所證明。他認(rèn)為一個拋射體最初是沿傾斜的直線上升，在引力和沖力的混合作用下作曲線位移，最后沖力耗盡，在引力的作用下作垂直下落運(yùn)動，這一發(fā)現(xiàn)使亞里士多德的落體學(xué)說產(chǎn)生了動搖，他指出了“永動機(jī)”作為能源的不可能性。

達(dá)·芬奇還預(yù)示了物質(zhì)的原子原理，形象生動地描述了原子能的威力：“那東西將從地底下爆起……使人在無聲的氣息中突然死去，城堡也遭到徹底毀壞，看起來在空中似乎有破壞力。”

達(dá)·芬奇的這些物理學(xué)成就為后來科學(xué)的進(jìn)一步探索提供了重要的理論和實驗基礎(chǔ)，對于推動人類知識的進(jìn)步，具有重要的歷史意義。

生理解剖學(xué)的始祖

在醫(yī)學(xué)方面，達(dá)·芬奇雖然并不是專業(yè)醫(yī)生，但他卻在解剖學(xué)和疾病治療方面做出了很多創(chuàng)新貢獻(xiàn)。

生理學(xué)：達(dá)·芬奇通過對尸體進(jìn)行詳細(xì)解剖，揭示人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，獲得了許多人體解剖和生理學(xué)上的重要發(fā)現(xiàn)。繪畫作品對人體細(xì)節(jié)的注重正源于此，如《維特魯威人》的素描，展示了對人體內(nèi)部神經(jīng)、骨骼和肌肉的非凡了解。

疾病治療：達(dá)·芬奇研究了許多疾病的治療方法，包括結(jié)石病、癌癥和傷口感染等的藥物和手術(shù)治療方法，并發(fā)明了一種治療癌癥的藥物。此外，達(dá)·芬奇還對創(chuàng)傷的治療和感染控制進(jìn)行了研究和嘗試。

解剖學(xué)：達(dá)·芬奇為解剖學(xué)的教育做出了重要的貢獻(xiàn)，他的標(biāo)志性繪畫作品、解剖筆記以及具有藝術(shù)風(fēng)格的手稿，成為了醫(yī)學(xué)的重要工具。

他發(fā)現(xiàn)了血液的功能，認(rèn)為血液對人體起著新陳代謝的作用。他說血液不斷地改造全身，把養(yǎng)料帶到身體需要的各個部分，再把體內(nèi)廢物帶走。達(dá)·芬奇研究過心臟，他發(fā)現(xiàn)心臟有四個腔，并畫出了心臟瓣膜，認(rèn)為老年人的死因之一是動脈硬化，而產(chǎn)生動脈硬化的原因是缺乏運(yùn)動。后來，英國的威廉·哈維證實和發(fā)展了達(dá)·芬奇的這些生理學(xué)成果。

由于在解剖學(xué)和生理學(xué)上取得的巨大成就，他也有了近代生理解剖學(xué)始祖的美譽(yù)。

建筑功能與美學(xué)的倡導(dǎo)者

在建筑方面，達(dá)·芬奇表現(xiàn)出卓越的才華。他設(shè)計過橋梁、教堂、圓屋頂建筑和城市下水道。在城市街道設(shè)計中，他將車馬道和人行道分開；設(shè)計城市建筑時，具體規(guī)定了房屋的高度和街道的寬度，米蘭的護(hù)城河就是他設(shè)計和建造的。

他的建筑作品，不僅有效地結(jié)合了藝術(shù)與科學(xué)，而且對當(dāng)今的建筑設(shè)計和工程方法有著深遠(yuǎn)的影響。

建筑設(shè)計：達(dá)·芬奇的建筑作品采用了自然比例和人體比例調(diào)整，以及創(chuàng)新的建材和構(gòu)造技術(shù)。他的建筑設(shè)計注重功能和美觀的統(tǒng)一，使空間在體積和形狀方面更加協(xié)調(diào)和對稱。而且，達(dá)·芬奇的建筑與環(huán)境相融合，以適應(yīng)當(dāng)?shù)鼐坝^和地形。

建筑材料：達(dá)·芬奇提倡使用創(chuàng)新材料，如鋸齒形石墨，用于改善建筑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防火性能，同時使建筑物在質(zhì)量和重量方面更加均衡。他也對建筑的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，提出精確的計算方法和構(gòu)造建議來增強(qiáng)建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。

都市規(guī)劃與景觀設(shè)計：達(dá)·芬奇倡導(dǎo)通過規(guī)劃、設(shè)計和改進(jìn)城市的公共場所，來促進(jìn)公共交流和社會發(fā)展。他強(qiáng)調(diào)空間和幾何的重要性，正是這些因素使得達(dá)·芬奇的都市規(guī)劃和景觀設(shè)計作品對當(dāng)今城市規(guī)劃理論有著深遠(yuǎn)的影響。

達(dá)·芬奇對水利學(xué)的研究比意大利的學(xué)者克斯鐵列早一個世紀(jì)。為了排除泥沙，他作了疏通亞諾河的施工計劃，他設(shè)計并親自主持修建了米蘭至帕維亞的運(yùn)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(nóng)田灌溉，推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。有些水利設(shè)施至今仍在發(fā)揮作用。

達(dá)·芬奇在建筑、水利領(lǐng)域的貢獻(xiàn)是無可置疑的，他的創(chuàng)新創(chuàng)造和智慧啟示激勵著后來的設(shè)計師們不斷尋求對建筑的功能與美學(xué)的統(tǒng)一。

包羅萬象的機(jī)械發(fā)明

達(dá)·芬奇在機(jī)械方面的發(fā)明更是包羅萬象，他將無數(shù)的奇思妙想呈現(xiàn)在世人面前。飛行機(jī)械、直升飛機(jī)、降落傘、機(jī)關(guān)槍、手榴彈、坦克車、潛水艇、雙層船殼戰(zhàn)艦、起重機(jī)、水下呼吸裝置、拉動裝置、發(fā)條傳動裝置、滾珠裝置、反向螺旋、差動螺旋、紡織物擴(kuò)張器、挖河機(jī)、起重機(jī)、照相機(jī)、加熱機(jī)、溫度計……都有他的杰作。

每個人都有對天空的渴望，達(dá)·芬奇同樣有著飛行的夢想，他一直致力于制造一種能夠飛行的機(jī)器，設(shè)計了多種翼型和機(jī)身結(jié)構(gòu)，包括蝙蝠翼、鳥類翅膀和橢圓形的機(jī)身。1483至1486年期間，達(dá)·芬奇繪制了一幅飛行器草圖。

在達(dá)·芬奇的設(shè)想中，這是一種依靠飛行員自身提供動力來驅(qū)動的飛行器。這位天才稱自己的設(shè)計為“撲翼飛機(jī)”，達(dá)·芬奇讓自己的飛機(jī)同時具備了推動力和提升力。看來，這位文藝復(fù)興時期的天才早在萊特兄弟之前就有可能開創(chuàng)人類飛行的歷史。事實上，這個最早的飛行器的機(jī)械設(shè)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(yīng)用的。直到今天，人們還將達(dá)·芬奇的設(shè)計視為直升機(jī)的先祖。

很早，達(dá)·芬奇就對當(dāng)時的四輪馬車不滿，在他的科學(xué)世界中，早就有了汽車的影子，點燃現(xiàn)代汽車發(fā)明靈感之火的可能就是這輛“達(dá)·芬奇汽車”。

歸于數(shù)學(xué)

達(dá)·芬奇的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不至此，但離不開的是，他熟練掌握代數(shù)、幾何、三角學(xué)等多個方面的數(shù)學(xué)知識，對于數(shù)學(xué)的應(yīng)用非常嫻熟。

達(dá)·芬奇在他的筆記本中曾寫道：繪畫科學(xué)開始于點，然后是線，第三個出現(xiàn)的是面，第四個是覆蓋著的立體。達(dá)·芬奇緊跟歐幾里得的腳步，形象地描述了零維的點、一維的線、二維的面和三維的空間，在評價數(shù)學(xué)時說：“在科學(xué)中，凡是和數(shù)學(xué)沒有聯(lián)系的地方，都是不可靠的。”

觀察畫作《最后的晚餐》的手稿，我們可能就會明白他的思考。

他認(rèn)為：和其他科學(xué)一樣，繪畫是一門科學(xué)，其基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)。在畫作和建筑設(shè)計中，他非常善于利用透視和黃金分割來達(dá)到美學(xué)上的完美統(tǒng)一。

在建筑設(shè)計上，同樣如此。位于意大利弗洛倫薩的圣母百花大教堂內(nèi)的一個穹頂，就出自達(dá)·芬奇之手。

為了建造這個穹頂，從1420年到1436年持續(xù)了16年的時間。這個大教堂高46米，直徑41米。最初，使用木框架和磚頭建造失敗，導(dǎo)致工程停滯多年。也就在這個時候，達(dá)·芬奇開始參與工程，他擔(dān)任穹頂計劃的主要工程師，在他的幫助下，穹頂?shù)慕ㄔ觳诺靡酝瓿桑蔀闅W洲建筑史的一個里程碑。

達(dá)·芬奇用自己的想象力和天賦，將數(shù)學(xué)與藝術(shù)、科學(xué)結(jié)合起來，創(chuàng)造出了眾多偉大的作品，他長達(dá)7000多頁的手稿（現(xiàn)存約5000多頁）至今仍在影響科學(xué)研究，他的手稿頁則被稱為一部15世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的百科全書。

（摘自微信公眾號“包彥禹老師”）