回眸丨图说“最会画画的科学家”达·芬奇

达·芬奇

1452–1519年

世人提到达·芬奇，皆知他是一位艺术巨匠，其绘画作品《蒙娜丽莎》可谓是世界艺术宝库中的珍品。

事实上，除了绘画，达·芬奇在音乐、建筑、数学、几何学、解剖学、生理学、动物学、植物学、天文学、气象学、地质学、地理学、物理学、光学、力学、土木工程等领域都有显著的成就，可以说是一位“最会画画的科学家”。‍‍‍‍

1519年5月2日，达·芬奇去世，享年67岁。

今天，让我们通过这位百科全书式天才的手稿，感受他的智慧与才华。

天文学

“太阳中心说”的早期提出者

达·芬奇对传统的“地球中心说”持否定的观点。他认为，地球不是宇宙的中心，而只是一颗绕太阳运转的行星，太阳是不运动的，月亮自身也并不发光，只是反射了太阳的光辉。

他还明确地描述了月球的短期变化、如日食和月食的发生机制，以及彗星围绕太阳运动。这些观点的提出早于哥白尼“太阳中心说”40年，比开普勒提出的理论早了100多年，达·芬奇还研究了星座的位置和运动，甚至幻想利用太阳能。

达·芬奇的天文学研究成果虽然没有像他的艺术作品那样闻名于世，但是他的贡献在天文学领域仍然被人们所赞赏和铭记。

物理学

“永动机”是不可能的

达·芬奇曾参与设计永动机，但后来发现物体运动时“对空气的压力等于空气作用于其上的力”，这其实近似于200年后的牛顿第三运动定律（每个作用力都有大小相等、方向相反的反作用力）。这一原理的发现也让达·芬奇意识到，永动机模型是无法实现的。

医学

生理解剖学的始祖

达·芬奇通过对尸体进行详细解剖，揭示人体内部结构。如“维特鲁威人”的素描，展示了他对人体内部神经、骨骼和肌肉的非凡了解。

他的标志性绘画作品、解剖笔记以及具有艺术风格的手稿，成为了医学研究的重要工具。

达·芬奇发现了血液的功能，认为血液对人体起着新陈代谢的作用。他说血液不断地改造全身，把养料输送到身体需要的各个部分，再带走体内的废物。

在对心脏的研究中，达·芬奇发现心脏有四个腔室，并画出了心脏瓣膜。他还提出，老年人的死因之一是动脉硬化，而缺乏运动是导致动脉硬化的原因。后来，英国的威廉 · 哈维证实和发展了达·芬奇的这些生理学成果。

由于在解剖学和生理学上取得的巨大成就，达·芬奇有了近代生理解剖学始祖的美誉。

光学

隐形眼镜理论创始人

1508年的某一天，达·芬奇突发奇想，他把脑袋伸进盛满水的半圆形鱼缸里，发现鱼缸底部原本看不清的物体，竟然变清晰了。这一偶然发现证实了，在玻璃缸的内表面和角膜的外表面之间存在一个连续的光学作用。

随后，达·芬奇绘制了一个假设的隐形眼镜形的草图，他也被称为隐形眼镜理论的创始人。

建筑学

圆形平面教堂的先驱

达·芬奇是早期尝试设计圆形平面教堂的人 。 从设计图中 可以看到，他设想了一个巨大的穹隆位于建筑 中央， 周围 的辅助空间 围绕这个中心空间，形成了一个清晰且有序的空间布局。 可惜的是， 这个 设计并 没有实际投入建设。

不过，意大利佛罗伦萨圣母百花大教堂内的一个穹顶，就出自达·芬奇之手。

为了建造这个穹顶，人们从1420年开始，一直持续到1436年，总共用了16年的时间。这座大教堂高达46米，直径为41米。最初，人们尝试使用木框架和砖头进行建造，但失败了，导致工程停滞了多年。

就在这时，达·芬奇开始参与这个工程，担任了穹顶计划的主要工程师。正是在他的帮助下，穹顶的建造才得以完成。

最终，这座大教堂成为欧洲建筑史上的一座里程碑。

机械工程学

直升机的先祖

达·芬奇一直致力于制造一种能够飞行的机器，他设计了多种翼型和机身结构，包括蝙蝠翼、鸟类翅膀和椭圆形的机身。

1483至1486年间，达·芬奇绘制了一幅飞行器草图，设想了一种依靠飞行员自身提供动力来驱动的飞行器。他将其命名为“扑翼飞机”，这个名称反映了他的设计理念，即飞行器同时具备推动力和提升力，以模拟鸟类翅膀的扑动动作。

事实上，这个最早的飞行器机械设计十分完美。但是，由于人自身所提供的动力和飞行器本身的自重相比不成比例，无法实际应用。

直到今天，人们还将达·芬奇的设计视为直升机的先祖。

水利工程学

亲自主持修建灌溉工程

达·芬奇对水利学的研究比意大利的学者克斯铁列早了一个世纪。为了排除泥沙，他制定了疏通亚诺河的施工计划。此外，他还设计并亲自主持修建了米兰至帕维亚的运河灌溉工程。

由他经手建造的一些水库、水闸、拦水坝，不仅便利了农田灌溉，还推动了农业生产的发展。有些水利设施至今仍在发挥作用 。

达·芬奇在建筑、水利领域的贡献是无可置疑的，他的创新创造和智慧启示激励着后来的设计师们不断寻求对建筑的功能与美学的统一。

数学

使用加减符号第一人

达·芬奇的手稿中充满了各种数学公式和几何图形，他还第一次在数学上使用了加减符号。他认为，和其它科学一样，绘画是一门科学，其基础是数学。

在他众多的艺术作品中，我们都可以见到数学的应用。其中最著名的要数有着黄金分割面容的《蒙娜丽莎》。

达·芬奇还与会计学鼻祖、意大利数学家卢卡·帕乔利共同完成了《算术集成》。在这本书中，达·芬奇用手绘的插图形象直观地解释了帕乔利的数学法则，使复杂的理论变得易于理解。

参考资料：

1.“中国科学院数学与系统科学研究院”公众号.天才中的全才——列奥纳多·达·芬奇

2.“赛先生”公众号.穿越500年的发明，达·芬奇都忙了些啥？

3.“gooood谷德设计网”公众号.合辑 | 从文艺复兴至现代：停留在图纸上的伟大幻想

4.“武汉科学技术馆”公众号.看看他们，谁说艺术家都是数理化学渣？！

制作：北京市科协融媒体中心

记者：吴洣麓