Михаил Филиппов - Леонардо да Винчи. Как художник, ученый и философ
Удар тел есть сила, действующая в течение весьма недолгого времени».
Определение, годное даже до настоящего времени!
Леонардо решительно отрицает возможность perpetuum mobile, вечно движущегося без посторонней силы механизма. Он основывается на теоретических и опытных данных. По его теории, всякое отраженное движение слабее того, которое его произвело. Опыт показал ему, что шар, брошенный о землю, никогда (вследствие сопротивления воздуха и несовершенной упругости) не поднимается на ту высоту, с которой он брошен. Этот простой опыт убедил Леонардо в невозможности создать силу из ничего и расходовать работу без всякой потери на трение и т. п.
Как живо интересовали Леонардо механические вопросы, видно из порою курьезных примечаний и восклицаний, которыми пестрят поля его рукописей. Иногда он, подобно Архимеду, готов воскликнуть «эврика!»; иногда, наоборот, недоволен своим объяснением и пишет: «falso! non è desso! errato!», а порою даже встречаются восклицания вроде «чертовщина!» О невозможности вечного движения он пишет: «Первоначальный импульс должен рано или поздно израсходоваться, а потому в конце концов движение механизма прекратится». Неудивительно после этого, что Леонардо опередил Кулона в опытах над трением – одной из главных причин «ослабления» и прекращения движения. Опыты Леонардо убедили его, что трение зависит от веса тела, движущегося по неровной поверхности. «На гладкой плоскости, – говорит Леонардо, – трение равно четверти веса движущегося по ней тела». Это первая попытка определить так называемый коэффициент трения. Сверх того, Леонардо, как практический механик и инженер производил опыты над сопротивлением балок и других материалов разрыву, сжатию и сгибанию. Весьма любопытны его механические объяснения движения живых организмов, например ходьбы человека и бега лошади. Эти объяснения мало чем отличаются от современных. Леонардо говорит, что во время движения и человек, и животное теряют положение равновесия, перемещая свой центр тяжести. «При восстановлении равновесия животное находится в состоянии покоя». Исходя из этих начал, Леонардо нарисовал чертежи «практического фехтования», которые подарил учителю этого искусства, Борри.
Не менее замечательны работы Леонардо да Винчи в области гидростатики и гидродинамики. Почти все механизмы, придуманные им, были забыты недальновидными современниками и ближайшим потомством; но его гидравлические сооружения как в Италии, так и во Франции не могли не обратить всеобщего внимания, и сочинения Леонардо по гидравлике весьма часто упоминались последующими авторами. Правда, ученый-художник не сумел выработать тех основных начал гидростатики, которые впоследствии были найдены Паскалем; но он весьма близко подошел к ним, не уступая в ясности своих воззрений Галилею.
Он, например, знал уже, что в двух сообщающихся сосудах жидкость стоит на одинаковом уровне, если плотность ее одинакова. При этом Леонардо дает рисунок, из которого видно, что он знал или угадывал закон, гласящий, что давление жидкости на дно не зависит от формы сосуда.
Он знал также, что менее плотная, например, нагретая, жидкость должна подняться выше, чем сообщающаяся с ней более плотная жидкость, и на этом основал свою теорию морских течений: по мнению Леонардо, у экватора вода стоит выше, чем в умеренных широтах, и вследствие нарушения равновесия происходят течения. Леонардо пытался измерить скорость истечения воды из сифона. Его занимала также теория водоворота. Имея довольно ясное понятие о центробежной силе, он заметил, что «вода, движущаяся в водовороте, движется так, что те из частиц, которые ближе к центру, имеют большую вращательную скорость. Это – поразительное явление, потому что, например, частицы колеса, вращающегося вокруг оси, имеют тем меньшую (линейную) скорость, чем они ближе к центру: в водовороте мы видим как раз обратное. Впрочем, если бы вода вращалась подобно колесу, то не могло бы существовать внутри водоворота пустого пространства, а на самом деле водоворот представляет как бы насос».
Еще более отчетливы и замечательны воззрения Леонардо на волнообразное движение. Чтобы пояснить характер этого движения, он употребляет сравнение, впоследствии перешедшее в сотни учебников и встречающееся даже в лекциях Тиндаля. «Волна, – говорит он, – есть следствие удара, отраженного водою. Движение волны весьма подобно тому движению, которое производит ветер, когда он колеблет колосья: в этом случае мы также видим движение волн, хотя стебли вовсе не движутся вперед на такое расстояние и с такою скоростью». «Часто, – говорит Леонардо, – волны движутся быстрее ветра. Это происходит оттого, что импульс был получен, когда ветер был сильнее, чем в данное время. Скорость волны не может измениться мгновенно». Чтобы пояснить движение частиц воды, Леонардо начинает с классического опыта новейших физиков, то есть бросает камень, производя круги на поверхности воды. Он дает чертеж таких концентрических кругов, затем бросает два камня, получает две системы кругов и задается вопросом, что произойдет, когда обе системы встретятся? «Отразятся ли волны под равными углами? – спрашивает Леонардо и прибавляет. – Это великолепнейший (bellissimo) вопрос». Затем он говорит: «Таким же образом можно объяснить движение звуковых волн. Волны воздуха удаляются кругообразно от места своего происхождения, один круг встречает другой и проходит далее, но центр постоянно остается на прежнем месте».
Этих выписок достаточно, чтобы убедиться в гениальности человека, в конце XV века положившего основание волнообразной теории движения, которая получила полное признание лишь в XIX столетии.
В области практической физики Леонардо также выказал замечательную изобретательность. Так, задолго до Соссюра, он соорудил весьма остроумный гигрометр. На вертикальном циферблате находится род стрелки или весов с двумя шариками равного веса, из которых один из воска, другой из ваты. В сырую погоду вата притягивает воду, становится тяжелее и перетягивает воск, вследствие чего рычаг подвигается, и по количеству пройденных им делений можно судить о степени влажности воздуха.
Кроме того, Леонардо изобретал разные насосы, стекла для усиления света ламп, водолазные шлемы. Он первый в Италии изобрел плавательный пояс. Особенно занимало его воздухоплавание. Еще в детстве Леонардо был страстным любителем птиц, и в одной из своих рукописей он замечает: «Птицы меня радовали в самом раннем детстве, и, когда я был еще в колыбели, меня, говорят, посетил однажды большой коршун, не причинив мне зла». Находясь во Флоренции, Леонардо часто покупал множество птиц с единственной целью выпустить их на волю. При этом он постоянно изучал полет птиц и занимался анатомией птичьего тела. Некоторые из сооруженных Леонардо для подражания полету птиц механизмов доказывают глубокое знание им анатомии. Всего любопытнее, что Леонардо еще в XV столетии изобрел парашют (зонтик в 12 локтей, как он выражается) и производил опыты с маленькими шариками и призмами из тончайшего воска, которые надувал теплым воздухом, заставляя их таким образом летать.
