Человек, опередивший время

Леонардо да Винчи - один из титанов Возрождения, художник, скульптор, философ, экспериментатор. Для него искусство и наука были связаны неразрывно. Его изобретения безраздельно принадлежат как прошлому и настоящему, так и будущему человечества. Своими техническими находками Леонардо обогатил практически все области современной ему науки. Он жил, опережая время, и если хотя бы малая часть того, что он изобрел, была воплощена в жизнь, то история Европы, а возможно и мира, была бы другой: уже в 15 веке мы разъезжали бы на автомобилях и пересекали бы моря на подводных лодках.

Влияние Леонардо на последующее развитие науки является предметом споров, так как указывают, что его рукописи были неизвестными до опубликования работы Дж. Б. Вентуры в 1797 году. Оппоненты этой точки зрения считают, что идеи Леонардо да Винчи распространялись устным путем или по его рукописям. Ряд идей Леонардо содержатся в трудах Николо Тартальи (1499—1552), Иеронима Кардана (1501—1576) и Джован Батисты Бенедетти (1530—1590).

В настоящее время известны 10 манускриптов, которые можно объединить одним названием — «Кодексы Леонардо да Винчи». Да Винчи начал делать записи о своих изобретениях в виде рисунков, сопровождающихся подробными комментариями, в «Кодексах» в 37 лет и продолжал вести их почти до самой своей смерти. От десятков до сотен изобретений Леонардо содержатся в виде чертежей в этих тетрадях. Чертежи иногда повторяются, модифицируются и совершенствуются. Леонардо сам не опубликовал ни одной строчки. Он излагал свои мысли в чрезвычайно сжатой форме, а записи вел зашифровано.

Изобретатель писал левой рукой и очень мелкими буковками, да еще и справа налево. Но и этого мало — он все буквы переворачивал в зеркальном изображении. Он говорил загадками, сыпал метафорическими пророчествами, обожал составлять ребусы. Леонардо не подписывал своих произведений, но на них есть опознавательные знаки. Например, если вглядываться в картины, можно обнаружить символическую взлетающую птицу. И таких знаков, было немало…

Систематическое изучение и публикация его работ началось только во второй половине XIX века. В этой работе принимали участие ученые разных стран.

Это может показаться просто невероятным, но многое из того, чем и сегодня активно пользуются люди, появилось благодаря гению Леонардо да Винчи. Его многочисленные изобретения используются даже спустя века после его рождения. Человека, которого большинство людей знают, как величайшего художника, можно смело назвать крупнейшей фигурой среди инженеров XV—XVI вв. Именно он ещё в 15-ом веке положил начало робототехнике и палентологии, придумал вертолёт, контактные линзы и многое другое. В нашем обзоре о некоторых изобретениях и открытиях, появлению которых человечество обязано великому Леонардо.

Гидравлика и гидростатика

Леонардо да Винчи занимался практической гидравликой, участвуя в ряде гидротехнических работ своего времени. Он принимал участие в мелиорации Ломеллины, устройстве гидросооружений в Наваре, проектировал отвод русла реки Арно у Пизанского моста, изучал проблему осушения Понтийских работ, занимался гидроустройствами на Адде и Мартезанском канале.

При проведении гидротехнических работ Леонардо да Винчи сделал ряд изобретений. Он спроектировал похожие на современные землечерпалки, создал механические средства для прорытия каналов, усовершенствовал шлюзы с целью сделать каналы судоходными, а именно ввел систему щитов, управляющих размерами отверстий для наполнения и освобождения от воды шлюза. В области теоретической гидростатики, Леонардо знал принцип сообщающихся сосудов для жидкостей различной плотности, а также знал основной принцип гидростатики, ныне известный как закон Паскаля.

Леонардо стал автором теории движения волн на море и высказал идею, что волновое движение лежит в основе ряда физических явлений. Согласно «Истории физики» Марио Льоцци, Леонардо высказывал идеи, что свет, звук, цвет, запах, магнетизм распространяются волнами.

Палеонтология и геология

Не случайно Леонардо да Винчи причисляется к основоположникам палеонтологии, - еще в 15 веке он описал некоторые из первых современных представлений о палеонтологии. Да Винчи утверждал, что окаменелости, которые находят на вершинах гор, опровергают библейские представления о всемирном потопе. Он, возможно, был первым человеком, который сделал запись об открытии редкого ископаемого, которым стал "палеодиктион", выглядящий, как шестиугольные окаменелые соты. До сих пор ученые пытаются выяснить, что это такое. Леонардо да Винчи заметил, что различные слои горных пород и окаменелостей могут простираться на большие расстояния, и что эти слои были образованы в разное время: «...Ракушечные грунты в Ломбардии находятся на четырех различных уровнях, и, следовательно, они образованы в разное время». Почти триста лет спустя данное открытие легло в основу принципов современной стратиграфии и геологического картирования.

Робототехника

В конце 15-го века Леонардо спроектировал то, что считается первым человекоподобным роботом. Автомат имел сложную серию шкивов и пружинных механизмов, что позволяло ему поднимать свои руки и двигать ими. Он также разработал несколько механических львов, которые могли самостоятельно ходить, используя механизмы, подобные часовым, на многие десятилетия опередившими свое время.

Статика и динамика

Занимаясь перспективой применительно к живописи, Леонардо перешел к проблемам геометрии и механики.

Леонардо продолжил исследования центров тяжести плоских и объемных фигур, начатые древнегреческими мыслителями Архимедом и Геронам. Об их идеях Леонардо мог узнать через схоластов и по работам Альберта Саксонского.

Леонардо приписывают, что он предугадал принцип инерции и предвосхитил третий закон Ньютона.

Занимаясь проблемами статики, Леонардо расширил понятие момента силы по отношению к точке, открыл для частных случаев теорему о разложении моментов и применил ее для решения задачи о сложении и разложении сил. Знал условия равновесия тела, опирающегося на наклонную плоскость. Изучая проблему устойчивости наклонных башен, открыл теорему об опорном многоугольнике: тело опирающееся на горизонтальную плоскость, остается в равновесии, если основание вертикали, проведенное из центра тяжести, попадает внутрь площади опоры. Пытался создать теорию арки, а также занимался проблемами сопротивления балок растяжению и сжатию, анализировал механизм трения и установил его влияние на равновесие тел. Леонардо приписывают, что он предугадал принцип инерции, также в ряде своих высказываний в «Атлантическом кодексе» предвосхитил третий закон Ньютона о равенстве действия и противодействия.

Он установил, что воздух имеет вес и даже пытался измерять атмосферное давление.

Полет

Леонардо да Винчи интересовался полетом на протяжении более чем двух десятилетий, с 1490 по 1513 год. Его дерзновенной мечтой, без сомнения, был полет человека. Одной из самых первых (и самых известных) зарисовок на эту тему является схема устройства, которое в наше время принято считать прототипом вертолета. Леонардо предлагал сделать из тонкого льна, пропитанного крахмалом, воздушный винт диаметром 5 метров. Он должен был приводиться в движение четырьмя людьми, вращающими рычаги по кругу. Современные специалисты утверждают, что мускульной силы четырех человек не хватило бы для поднятия данного устройства в воздух (тем более что даже в случае подъема эта конструкция стала бы вращаться вокруг своей оси), однако если бы в качестве «двигателя» использовалась, например, мощная пружина, такой «вертолет» был бы способен на полет - пускай и кратковременный.

В 2013 году команда канадских инженеров создала вертолет на педалях, основанный на идее Леонардо.

Вскоре Леонардо охладел к винтовым летательным аппаратам и переключил внимание на механизм полета, который успешно работал уже миллионы лет, - крыло птицы. Леонардо да Винчи был убежден, что «человек, преодолевающий сопротивление воздуха с помощью больших искусственных крыльев, может подняться в воздух». Убежденный в своей правоте, он начал разрабатывать аппарат, приводимый в движение только силой мышц человека, и позволяющий ему парить в воздухе как птица. Существует множество рисунков такого летательного аппарата, придуманного Леонардо. Одни из них изображают лежащего человека, который собирается взлететь с помощью механизмов, присоединенных к крыльям; другие - движение вперед при помощи более совершенной системы винтов и шкива. Есть и рисунки человека, расположенного вертикально в летательном корабле, на педали которого он нажимал руками и ногами. Позже, находясь во Фьезоле, он разработал конструкцию планера, прикреплявшегося к спине человека так, чтобы последний мог балансировать в полете. Основная, самая широкая часть крыльев была неподвижна, однако их окончания могли изгибаться при помощи тросов и изменять направление полета. Чертеж устройства, которое сам Леонардо описывал так: «Если у вас есть достаточно льняной ткани, сшитой в пирамиду с основанием в 12 ярдов (примерно 7 м 20 см), то вы сможете прыгать с любой высоты без всякого вреда для своего тела», - оказался пророческим.

Эта запись была сделана в промежутке между 1483 и 1486 годом.

Несколько веков спустя такое устройство получило название «парашют» (от греческого para - «против» и французского «chute» - падение). Первые спуски с парашютом совершили французы - инженер Веранцио (с крыши высокой башни в 1617 году) и воздухоплаватель Гарнеран (с воздушного шара в 1797 году). Эту идею Леонардо довел до логического конца лишь русский изобретатель Котельников, создавший в 1911 году первый ранцевый спасательный парашют, крепившийся к спине пилота.

В 2008 году 36-летний швейцарец на военно-воздушной базе Пайерн в кантоне Во совершил уникальный прыжок с парашютом, воссозданным по описаниям и рисункам великого Леонардо да Винчи, датированным 1485 годом. Он рискнул прыгнуть из вертолета с высоты 650 метров.

"В проект да Винчи мы внесли одно изменение - отказались от жесткой конструкции пирамиды", - сообщил один из авторов проекта Патрик Герн. "Но даже несмотря на это, парашютом – в отличие от современных моделей – практически невозможно управлять в воздухе. Тем не менее посадка на взлетно-посадочной полосе аэродрома в Пайерне прошла успешно", - отметил он.

Акваланг и дайвинг

Жак Кусто считается отцом подводного плавания, но Леонардо думал о гидрокостюмах уже в начале 16-го века. Он предложил плавающий пробковый буй, который будет удерживать над водой тростниковую трубку, по которой будет поступать воздух к водолазу. Он также придумал кожаный мешок, в котором мог бы удерживаться воздух для водолаза.

Оптика

Являясь художником, Леонардо да Винчи интересовался теорией оптики. До Леонардо существовала только геометрическая оптика.

Он первый дал научное объяснение природы зрения и функций глаза. Он же первым делает попытку переноса естественнонаучного знания в оптике в прикладную область, дает описание камеры-обскуры и сам использовал ее в теории зрения, предложил очки для наблюдения Луны, установил, что глаза видят объемные тела по-разному, занимался параболическими зеркалами. Первым предположил, что пепельный свет Луны является светом, который сначала отражен от Земли, а потом от Луны.

Телескоп

Хотя Леонардо, вероятно, на самом деле никогда не создавал телескопов, он определенно осознал потенциал линз и зеркал в том, чтобы рассматривать небесные тела с земли. В одной из его записных книжек есть инструкции по созданию того, что звучит очень похоже на зеркальный телескоп: "Для того, чтобы наблюдать природу планет, нужно сделать на крыше вогнутое зеркало. Изображение, отражаемое основанием зеркала, покажет поверхность планеты в сильном увеличении". Да Винчи предложил первую схему телескопа с двумя линзами.

Контактные линзы

Леонардо да Винчи не только старался дать объяснение природе зрения и строению глаза, но и пытался решить вопрос об улучшении зрения. Недостатки глаза (близорукость и дальнозоркость) он рекомендовал исправлять искусственными стеклянными линзами — очками.

В 1509 году Леонардо набросал модель того, как можно изменить оптическую силу глаза. Если подержать лицо в миске воды, то некоторое время можно видеть более четко. Он предположил, что линзы с налитой в них водой могут улучшить зрение. Первые же линзы создали только в 19 веке.

Художественная перспектива

Живописец эпохи Возрождения был одержим оптикой и перспективой. Он развил художественную технику, при которой более далекие вещи выглядят более размытыми, и популяризировал ее в живописи эпохи Возрождения. Леонардо разработал многие художественные приемы, такие как светотень, контраст между светом и тенью и сфумато - смешивание масляных красок, чтобы размыть границы между цветами в картине.

Анатомия

В своих анатомических исследованиях Леонардо да Винчи обобщив результаты вскрытий, в заложил основы современной научной иллюстрации, сделав ряд детализированных рисунков всевозможных органов, мышц и систем человеческого тела. Организм человека Леонардо охарактеризовал как образец «природной механики». Открыл и описал ряд костей и нервов, изучал проблемы эмбриологии и сравнительной анатомии.

В рисунках Леонардо большое внимание обращает на суставы позвонков — лишнее подтверждение желания исследовать двигательные функции человека. Поражает точная передача строения позвоночника — сравнимая с данными КТ- и МРТ-исследований. Леонардо первый определил точное число позвонков и первый наиболее точно воспроизвел форму позвоночного столба. Отдельно изображены шейный отдел позвоночника, первый шейный позвонок — атлант (atlas), второй - осевой (axis) и третий. Схематично представлен спинной мозг, а также один из нервов каудальной группы.

Стоматология

Леонардо был первым человеком, который изобразил правильную структуру зубов в полости рта, подробно описав их количество и корневую структуру.

Кардиохирургия

Да Винчи - автор трактата о сердце. Он был одержим исследованием сердца. За свою жизнь художник препарировал десятки человеческих сердец, чтобы выяснить, как они работают. За столетие до открытия того, что сердце перекачивает кровь по всему телу, Леонардо понял его жизненно важное значение для системы циркуляции крови. Он был первым человеком, который описал болезни коронарной артерии, и первым, кто описал сердце, как мышцу

Акушерство

Да Винчи первым изобразил положение плода.

Многие из рисунков женской анатомии, сделанные Леонардо, ошибочно предполагают сходство между репродуктивными органами человека и коровы. Но он был первым, кто изобразил положение плода в матке женщины, что заложило основу для лучшего понимания беременности и родов

Витрувианский человек

Этот рисунок, сделанный Леонардо Да Винчи примерно в 1490-1492 годах, как иллюстрация для книги, посвященной трудам Витрувия, является одним из самых узнаваемых рисунков в мире.

В сопроводительных записях Леонардо да Винчи указал, что рисунок был создан для изучения пропорций (мужского) человеческого тела, как оно описано в трактатах античного римского архитектора Витрувия (Vitruvius), который написал следующее о человеческом теле:

«Природа распорядилась в строении человеческого тела следующими пропорциями:
длина четырёх пальцев равна длине ладони,
четыре ладони равны стопе,
шесть ладоней составляют один локоть,
четыре локтя - рост человека.
Четыре локтя равны шагу, а двадцать четыре ладони равны росту человека.
Если вы расставите ноги так, чтобы расстояние между ними равнялось 1/14 человеческого роста, и поднимите руки таким образом, чтобы средние пальцы оказались на уровне макушки,
то центральной точкой тела, равноудаленной от всех конечностей, будет ваш пупок.
Пространство между расставленными ногами и полом образует равносторонний треугольник.
Длина вытянутых рук будет равна росту.
Расстояние от корней волос до кончика подбородка равно одной десятой человеческого роста.
Расстояние от верхней части груди до макушки составляет 1/6 роста.
Расстояние же от верхней части груди до корней волос - 1/7.
Расстояние от сосков до макушки составляет ровно четверть роста.
Наибольшая ширина плеч - восьмая часть роста.
Расстояние от локтя до кончиков пальцев - 1/5 роста, от локтя до подмышечной ямки - 1/8.
Длина всей руки - это 1/10 роста.
Начало гениталий находится как раз посредине тела.
Стопа - 1/7 часть роста.
Расстояние от мыска ноги до коленной чашечки равно четверти роста, а расстояние от коленной чашечки до начала гениталий также равно четверти роста.
Расстояние от кончика подбородка до носа и от корней волос до бровей будет одинаково и, подобно длине уха, равно 1/3 лица.»

Марио Льоцци, автор книги «История физики», среди наиболее известных изобретений Леонардо да Винчи отмечает: приспособления для преобразования и передачи движения (в частности, стальные цепные передачи, используемые в велосипедах); простые и переплетенные ременные передачи, разнообразные сцепления (конические, спиральные, ступенчатые); роликовые опоры для уменьшения трения, двойное соединение (сейчас известно под названием карданового и применяется в автомобилях); разнообразные станки: например, станок для автоматического нанесения насечки, машина для формовки слитков золота, механический ткацкий станок и прядильная машина, ткацкие машины (стригальная, сучильная, чесальная); подвеска осей на расположенных вокруг подвижных колесах для уменьшения трения при вращении — предшественник шариковых и роликовых подшипников; приспособление для проверки сопротивления металлических нитей растяжению; боевые машины для ведения войны; новые музыкальные инструменты; машина для чеканки монет более высокой четкости. При жизни Леонардо получил признание изобретенный им колесцовый замок для пистолета (заводившийся ключом).

Леонардо в ряде книг относят к основателям экспериментального научного метода, хотя эксперименты ставились естествоиспытателями с глубокой древности. Он говорил, что «знание — дочь опыта» и утверждал что поскольку знание начинается с чувств, то нужно ограничивать рассуждение опытом. По Леонардо вся природа пронизана математическими законами, что роднит его с Галилеем, выдвинувшим программу математизации научного знания.

Жажда знаний сделалась для Леонардо самым великим искушением. Он испытывал величайшее уважение к знаниям. А одну из записей в его дневнике можно считать напутствием потомкам: «И может быть терпения не хватит у тебя, и ты не будешь прилежен. Обладал ли я этим всем или нет — об этом дадут ответ 120 мною составленных книг, причем не мешали мне ни корысть, ни нерадение, а только время. Прощай».

Статья написана по материалам сайтов:leovinci.ru, novate.ru