“科学巨匠”达·芬奇500周年祭

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  1519年5月2日,享誉世界的达·芬奇去世。今年刚好是500周年。
  达·芬奇在成年后的半个世纪里,于科学、机械、医学、考古、建筑、军事、水利、地质、艺术等诸多方面,均颇有建树。而相比于他的艺术成就,达·芬奇的科学成就并不为世人所熟知,但这并不能掩盖他科学方面的造诣,甚至称他为“被艺术创作耽误的科学家”一点不为过。

一位现代世界的预言家


  提起列奥纳多 ·迪·皮耶罗·达·芬奇(意大利文原名Leonardo di ser Piero da Vinci),大多数人都会想到他的艺术成就。
  的确,作为文艺复兴时期欧洲艺术界的领军人物,他和米开朗基罗及拉斐尔被称为“意大利美术三杰”。他的作品《蒙娜丽莎》现在还是巴黎卢浮宫镇馆之宝,而《最后的晚餐》更是为许多艺术评论家津津乐道。小说家丹·布朗甚至还从中得到灵感,创作出著名小说《达·芬奇密码》。
  《达·芬奇的恶魔》则是由英美合拍的冒险剧,讲述达·芬奇在佛罗伦萨青年时代不为人知的秘密故事。剧中主人公像是一个生活在中世纪的超级英雄,融合了各种真实和戏说的历史故事。
  这世上最怕的就是“别人比你天赋异禀,还比你勤奋用功”。许多人忽略的是,达·芬奇在自然科学方面的成就,丝毫不亚于艺术成就,而且他还有着很先进的科学思想,以至于影响到文艺复兴后很多从事科学研究的人员,其中就包括后来的大科学家伽利略。
  事实上,达·芬奇是一位在科学、工程、创作方面都表现卓越的全能选手,是第一个真正思考人和世界运转机理的科学巨匠,是历史上有数的学识最渊博的巨人之一,是一位现代世界的预言家,其手稿被称为一部15世纪真正的科技百科全书。

达·芬奇的《维特鲁威人》素描

擺脱玄学,科学地假设


  达·芬奇在科学方面的贡献,首先是提倡理论联系实际。
  很长一段时间内,欧洲自然科学发展都处于停滞状态,这主要是因为当地科学研究奉行“参考文献”。研究人员并不关注现实问题,只是不停在各种所谓“权威文献”中寻找各种命题,然后加以研究。任何没有文献提到的问题,都会被斥为“伪命题”。
  同时,研究人员颇具“玄学化”的研究方式,也导致欧洲自然科学长期停滞不前。为表现出“高人一等”,很多研究人员将本已晦涩的理论,用富有宗教气息的话语修饰一遍,结果导致各种“成果”只能在非常小的圈子里流传。

  目前存世的达·芬奇手稿有6000多页,其中很多科学预见都已经被证实。

  达·芬奇利用自身影响力,批判这种情况。他指出“理论脱离实践是最大的不幸”,号召科研人员从毫无实际意义的研究中解放出来,多关注现实问题,不要在一堆空想条件的虚拟环境中假设各种并不存在的问题。他的这种思想,很快受到备受“权威”压迫的青年科研人员欢迎。英国哲学家培根后来更是在他的理论上加以总结,形成比较完整的自然科学研究方法论,从而奠定了欧洲近现代自然科学爆棚式发展的理论基础。
  达·芬奇对科学的另一贡献,是利用在现实生活中找到的科学灵感,形成比较合理的科学假设。达·芬奇毕业于意大利理工学院,受过比较系统的自然科学教育。他的科学假设严谨且贴近现实,具有很大的启发意义,其中比较典型的案例便是达·芬奇对人体的研究和思考。
  在达·芬奇时代,科学研究普遍基于玄学化的宗教理论,研究人员中也有着“一流人员研究理论,二流人员研究实践”的天然业务偏见。然而,达·芬奇利用多种手段躲过教会监视,亲自解剖过几十具尸体。通过解剖,他更加深刻地认识了人体构造,并非常精确地将人体内各种器官、骨骼、肌肉等描绘出来。
  在没有任何人体循环系统研究理论、数据及文献的年代,达·芬奇通过自己的解剖实践,逐渐形成对人体构造的成熟认知,并提出了各种医学理论。他指出人体器官可以进行替代,从而缓解甚至治愈一些器官衰竭引发的病症,并在此基础上设计出心脏修复方法。但受制于宗教学术权威、同行歧视,以及后人对学术论文、数据与核心期刊的疯狂崇拜,达·芬奇在医学领域的这一伟大发现,长期被认为是“没有数据和文献支撑的幻想”,直到2005年一名英国医生通过临床实践,证明达·芬奇所言心脏修复方法的正确性。
  可如果将达·芬奇解剖人体的行动简单理解为医学研究,那就大错特错。达·芬奇很早就意识到,自然科学学科间有很大相通性,机械学研究未来必定会出现“拟人化”趋势,而若要尽可能制造出类似人体灵活度的机械,就必须深刻理解人体。所以,他通过解剖深刻理解人体各种构造,同时也在研究人体运作原理。在此基础上,他提出制造“机械人”的可能,这成为机器人制造的雏形。
达·芬奇的飞行器手绘图
人体解剖图

  据一些非正式史料记载,达·芬奇曾利用简陋手段制造出一个“机械人”。据记载,他是利用齿轮作为动力装置,让机械人可以上下挥舞手臂;之后利用一个传动杆连接头部与动力装置,使机械人的下颌可以运动;另有一个装置,可以让机械人发出一些原始声音。

推动科学切实服务社会


  由于复杂的历史原因,虽然达·芬奇的很多大胆科学假设都没能在有生之年得到应用,但这并不能阻挡他将部分科学研究转化为切实服务于社会的成果。
  达·芬奇很早就开始关注水利建设在农业方面的作用。在那个农业生产还比较原始的时代,农业产量非常不稳定,遇到干旱经常会出现饥荒。达·芬奇为此专门研究如何修建人工运河,进而将原生河水引入灌溉农田。很幸运,他在亚诺河水利工程建设中得到实践机会。在他主持下,米兰至帕维亚之间修建起一条人工运河,然后以此为基础,形成一套比较完整的水利灌溉系统。其中许多关键工程,如水闸、水库及拦水坝等,都是达·芬奇亲自设计并指挥建造的。这套灌溉系统历经考验,成为当地农业生产的重要保障。
  此外,达·芬奇还通过研究地质变动,推动了地理学发展。他根据高山上发现远古海洋生物化石的现象,认为地壳在若干年间不停变动,水陆之间经常转换,间接证明地球应当更接近圆形。他利用诸多简陋科学仪器,推算出地球直径在7000英里左右。他的这些结论在当时并不为太多人知晓,但多年后,随着地理大发现时代来临,尤其是麦哲伦环球航行后,他的地理结论才被认为相当有预见性。
  达·芬奇科学方面的种种成就,并不如他的艺术方面的成就那般引人注目,其中很多甚至还在很长一段时间内遭到质疑。但他还是以非常原始的方式,认真将每一个科学发现记录为手稿。目前存世的达·芬奇手稿有6000多页,其中很多科学预见都已经被证实。
  达·芬奇用一生去证明:科学研究需要以实践为导向,即使“实践应以好的理论为基础”,理论脱离实践仍是最大的不幸。达·芬奇不仅为后人留下很多科学遗产,更重要的是他还留下正确探索科学世界的方法和精神,以至于后人在穷尽他的科学预见后不会迷失方向。这让他更难以被世人忘记。
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