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历史上第一位科学巨匠

——捕捉达芬奇的科学思想

上海航宇科普中心胡鑫川

世界名作《蒙娜丽莎》的作者是达芬奇，而写过鸟翼运动的《鸟类飞行》，并于1493年首次设计出一个飞行器的航空先知是达芬奇，若看过《达芬奇密码》电影的都知道发明达芬奇密码筒的是达芬奇，而500多年前设计世界第一款穿盔甲的人形机器人也是达芬奇……

确实是同一个达芬奇，他的全名为列奥纳多·迪·皮耶罗·达·芬奇 (意大利文原名：Leonardo di ser Piero da Vinci)。他是欧洲文艺复兴时期最负盛名的天才科学家、美术家、雕塑家、建筑家、工程师、数学家、发明家、天文学家、文艺理论家、大哲学家、诗人、物理学家、地理学家、植物学家、水利学家、遗迹学家、设计师、制图师、音乐家、生理学家……他是人类历史上绝无仅有的全才。爱因斯坦断定，达芬奇的科研成果如果在当时发表的话，科技可以提前50年，而科学史学家丹皮尔则认为“科学一定会就跳到一百年以后”的。

可能是《蒙娜丽莎》遮挡了人们对其科学成就上的认知，但作为历史上第一位科学巨匠的科学成就和所深藏的科学思想，在其后的500多年岁月中却现出耀人的光芒。

热爱自然，具有向大自然探究的独特能力

达芬奇对于自然是发自内心的热爱，大自然不但是他伟大作品灵感的来源，也是他探究科学形成正确方法的源泉。他认为自然界的任何事物都是科学的一部分，向大自然学习，到自然界中寻求知识和真理，从而形成了用批判性地观察所有自然现象的独特能力。

达芬奇是历史上第一位伟大的风景画家，他认为画家不仅依靠感官去认识世界，而且还要运用理性去揭露自然界的规律，用透视学、光影学、人体解剖学等科学方法指导创作，和丰富的想象力相结合来反映和超越自然万物的形态，这就是达芬奇向大自然探究和传播真和美最有力的科学手段。

他一生对大自然的敬畏和尊崇，也源于他想表现对水的深思和理解的渴望。

在《哈默手稿》中，达芬奇记载了自己对地球物理和水文大量观察的结果，只有72页手稿中就有57页是直接关于水的内容，成为对大自然观察研究的重要科学文献造福世人。

观察实践和推理的科学指导成为近代科学的思想基础

达芬奇使用观察、实践和推理方式理解宇宙的科学方法在自然科学方面作出了巨大的贡献，将科学与实践、理性与经验辩证地统一起来，提供一种全新的科学方法和实践观，成为100年后意大利物理学家伽利略创立近代科学的思想基础，也为哥白尼、伽利略、开普勒、牛顿、爱因斯坦等人的发明创造引领了道路。

他认为试验是认识自然的最佳方式，由于着迷飞行现象，达芬奇不断地观察鸟类的飞行，作了鸟类飞行的详细研究；以极精细的描述表示现象，在脑海中设计发明和完善思路，提出“飞鸟就是一整套按照数学法则工作的机器”，并总结得出了飞行器的构造图。而他的飞行理论在20世纪航空大发展过程中一一得到验证为正确。

奠基众多领域发现的科学成就潜于他的现代科学思想

达芬奇强烈的求知欲养成了自主和自律，而好奇心则催生了无限的创造空间。他能在性质极不相同的众多学科中奠基许多发现，并揭示出之间的内在联系，如：以科学的方式为人类发明飞行器的先驱，发明了有翼滑翔机、螺旋桨；设计新式交通工具发明自驱式汽车等；设计威力强大的工程机械发明旋转浮桥等；设计各种各样的水力机械，要去发现蕴藏在水中的能量，还发明了水下呼吸器、水泵等；认识到光的波动性，并发现了300年后被称为“多普勒效应”的物理现象；解剖实验发现视觉信号通过眼睛与大脑联系的途径，发现人体神经系统的结构；是第一个认为可以通过研究自然的过去获取地质和地理知识的人，提出板块结构论；“维特鲁威人”被认为是世界上最公认的人体之一；理解太阳与地球上生物生命活动的关系，力图寻求两者之间的逻辑联系；绘制机械图，设计“水力发动的磨粉机、漂洗机、装填机和水力驱动引擎”、“飞行器”的草图；想象着建造一座更加有效的城市，一座他自豪地称之为“家”的理想城市……

达芬奇之所以伟大，不是因为他发明了某件神奇的机器，而是在于他在众多领域上的不断自主求索创新的精神。

科学和艺术融为一体的科学思想和方法

艺术和科学是人类在精神领域最高层次的探索活动，它们在两个不同的领域独立行进，达芬奇发现了其深刻的内在联系，并使这种结合完美地体现出来，这一贡献为世界的科学带来了前所未有的革命，即解放思想，追求科学。

看看达芬奇的画作包罗万象，研究范围无所不及，而这些过程很多直到今天还是一团又一团的谜，看来对科学如此痴迷的画家就只有达芬奇了。《最后的晚餐》是达芬奇科学与艺术结成的最好见证：选择完全不同先前的构图和壁画新创作方法，运用数学和几何学等手段展现强烈的戏剧冲突；通过科学的透视法使观者与画幅在同一视线的水平面；解剖学的运用使细节处理更是达到极致，包括人物肢体动作和情绪使13个人物具有全新的生命力。