【第六篇】现代文明前奏
第11章 文艺复兴（公元14世纪～16世纪）
第109讲：达·芬奇为什么投身于工程机械与技术发明？
01｜达·芬奇将力学融入绘画
达·芬奇的造诣不仅是人文与艺术领域，而是在工程师、工匠与数学思维融合的科学人。达·芬奇在手稿里分析绘画中重力的视觉呈现，针对如何表现战场的《艾仕本罕手稿》中，他甚至对灰尘的重力作用进行了剖析：
要呈现出炮火的烟雾，这些烟雾要与战马和战士激起的尘土相融合。在这一过程中，你要注意：尘土极轻，很容易漂浮起来与空气混为一体，但是它仍然有重量，还会落下来。因此，最轻的尘土所处的位置最高，可视度最低，颜色几乎与空气难以分辨。
烟雾与尘土飞扬的空气交融，当它们上升到一定高度时，会越来越像一团乌云；在乌云的顶端，烟雾比尘土要显眼得多。烟雾呈蓝色色调，尘土则保持其本色。在有光线投射的一侧，烟雾和尘土要远比另一侧亮。
图：《艾仕本罕手稿》
至于战士们，他们的人数越多，可视度就越低，光影对比也就越小。你应该给他们的脸与身体、炮手以及周围的空气和物体附上红光，而且这种红光要随距离的拉长而逐渐消退。处于你和光之间的人物，如果距离越远，在亮光的背景下他们就显得越暗；同时，如果人物与地面越近，尘土就越大，而且越厚，所以人物的可视度就越低。
如果你让马挣脱人群，就要制造出几团烟尘，几团烟尘之间的距离和马的步幅之间的距离相同：离马最远的一团烟尘应该最为模糊，又高又稀，四处散开；离马最近的一团烟尘最为清晰，体积最小，形状紧凑。
空气中到处都是四处飞散的箭，有些向上，有些落下，有些水平移动；从枪口射出的子弹留下一串烟雾的痕迹。处于前景中的人物，他们的头发、眉毛以及身体一些其他部分都会沾上尘土（这些浮尘总要有个去处）。征服者在奔跑，他们的头发和其他较轻的东西在风中飘动，眉毛低垂；他们应该奋力向前，上下肢的运动方向左右相反，也就是说，如果一个人迈开右脚时，那么他的左臂这时也要伸出去。如果有人跌倒，你应该在染血的泥潭里画出他被拖拽的痕迹，还要在泥浆状的地上画出被践踏过的士兵和战马的痕迹。画一匹战马，让它拖着主人的尸体，在灰尘和泥土中留下尸体被拖拽的痕迹。[1]
02｜对世界充满好奇
沃尔特·艾萨克森对达·芬奇笔记中的日程表情有独钟，他的好奇心就闪烁其中：
其中一张日程表记录了15世纪90年代他在米兰时，一天中想要学习的东西。“测绘米兰城和郊区”是第一项。这一项其实是为了之后的“绘制米兰城地图”做准备。我们通过日程表中的其他项目可以看出，列奥纳多一直在孜孜不倦地请教那些能满足他好奇心的人“请算术老师告诉你如何由三角形求得同等面积的正方形……请炮兵军十吉安尼诺讲解费拉拉塔墙壁的构造……询问本尼德托·波蒂纳里，他们在佛兰德斯冰上行走是怎么回事儿……找一位水力学老师告诉你如何用伦巴第人的方式修理船闸、运河和磨坊……找法国人乔瓦尼，他答应过给我讲解太阳的测量方式”。列奥纳多的好奇心就是这样永不满足。
日复一日，年复一年，列奥纳多不停地列出那些他必须学习和完成的任务，其中包括了我们大部分人从未驻足的细微观察。比如，“观察鹅掌：如果它总是张开或并拢，鹅是否就无法游弋了”，还有“天空为什么是监色的”，这都是我们太习以为常而从未深究的现象。再比如，“为什么水里的鱼比空中的鸟儿动作更加敏捷，难道不应该是相反的么？水可是比空气要重、要黏稠啊”！
其中最棒的问题看上去完全是突然的脑洞大开。比如，“描述啄木鸟的舌头”，这是他给自己留的作业。有谁会在某天突发奇想决定弄清楚啄木鸟的舌头是什么样子的呢？怎么才能知道呢？列奥纳多想知道这个问题的答案，并不是为了绘画的便利，也不是为了研究他感兴趣的鸟类飞行，只是因为了解啄木鸟的舌头是如此令他着迷。他想知道答案，只因为他是列奥纳多：不仅好奇与热情从未止息，而且永远对万事万物充满惊叹。[2]
03｜达·芬奇为什么投身于工程机械与技术发明？
15世纪70年代后期，列奥那多画了一系列战争器械的草图。这是他终生着迷于用于战斗或提供防卫的机械发明的开始，这些对国家领袖们会有很大吸引力，而列奥那多认为他们是潜在的赞助人。最早的一个例子是“梯子推斥器的设计”，以及一幅详细说明进攻者的梯子是如何在进攻时被破坏的插图。[3]
图：达芬奇研发的用于军事的弓弩机
图：达·芬奇的螺旋抽水机与水车手稿
图：达·芬奇设计的运河闸门的手稿及他设计的沿用至今的米兰河道锁
1482年，达·芬奇认为一个颇为理想的工作机会是在宫廷中谋得一席之地，或是为某位富有的赞助人效力，这位赞助人需得允许他以各种形式自由地展现自我。在他看来，最理想的职位莫过于宫廷工程师或建筑师，因为这样的工作性质主要是担任顾问，能为他留出充裕的时间来投身于个人兴趣之中。当达·芬奇于1482年抵达米兰时，发现这座城市的大小与佛罗伦萨相仿。米兰是一个极为富饶的城市，当时正由斯佛查家族实行独裁统治，该家族自1450年接替威斯康第（Visconti）家族以来，便一直是米兰的掌权者。[4]
达·芬奇来到米兰时准备向米兰宫廷介绍自己，从他现在很有名的一封信中看出来，他在其中列举了他认为自己所具有的才能，并简要叙述了他所能提供给的技术发明和价值。信是这样的：
最光荣的陛下：
您一直正确判断着那些自称是熟练的战争机械发明家们的经验，并且了解他们所说的机械和一般所用的并没有什么区别，我将不对其他人抱任何偏见地尽力向陛下您揭示我的秘密，在您方便的时候，我可以向您演示下面简单列举的所有机械。
我有一种很坚固但是很轻的桥梁模型，非常容易携带，这有利于追击敌人，或必要时摆脱敌人。我还有其他很坚固并能防火及抵御攻击的模型，很容易拆装。我也知道如何烧毁和摧毁敌人的桥梁。
在围城时我知道如何抽干护城河中的水，如何建造无数的桥梁、带顶的通道、云梯和用于此目的的其他此类机械。如果由于防护墙的高度和城堡的坚固或其规模，无法用爆炸的方式摧毁它时，我知道摧毁任何堡垒或要塞的方法，即使它们是建在岩石上的。
我还有很实用、容易搬运的投石炮的模型，我可以用它发射石弹使它们像雨一样落下，它们发出的烟雾将使敌人陷入恐怖和混乱，极大地伤害他们。
如果战斗是在海上发生，我有很多有效的、既可用于进攻、也可用于防守的机械，还可以抵御甚至是最厉害的炮火、火焰和炸药。
我知道如何使用小路和地下通道，在不发出噪音的情况下挖掘，辨别复杂的路径，到达指定地点，即使需要从护城河或河底穿过去。
我将制造带屏障的车辆，既安全又坚固，它们可以用炮火冲破敌人的阵地、消灭强大的部队；步兵可以跟随在它们之后，没有任何障碍，也不会受到损失。
如果需要，我可以制造设计精美和实用的大型火炮 投石炮和火焰投掷器，它们将不同于现在所使用的。
在火炮不能起作用的时候，我可以制造弹射器、投石器和trabocci以及其他很有效果的机械，它们不同于现在所使用的。简单地说，不管在何种场合，我都可以制造可用于进攻和防守的所有种类的机械。
在和平时代，我想我可以像其他人一样满足建筑设计方面的需求，不论是公共的还是私人建筑。我也可以将水从一个地方输送到另一个地方；我可以用大理石青铜和泥制作雕塑；我可以创作任何形式的绘画，以及任何人物的肖像画。另外我还能制作青铜马，那将成为纪念陛下父亲和斯佛查华丽宫殿不朽的光荣和永远的荣誉。
如果以上所说各种项目对某些人来说是不可能或不实际的话，我准备在您的花园或陛下认为合适的任何地方演示它们。
您谦卑的仆人
信中含有一些突出的特点需要更仔细地研究一下。首先是似乎对自己才能中的军事应用部分的过分依赖。最令人吃惊的是列奥那多对大规模毁灭性武器的热情：他的投石炮“可以发射石弹使它们像雨一样落下，它们发出的烟雾将使敌人陷人恐怖和混乱，极大地伤害他们”。还有车辆可以“消灭强大的部队”。所有这些和列奥那多素食主义和小鸟放生者的形象有些不太协调。
要了解列奥那多的个人生活和那个时代的环境，还要看到当时的道德标准。与15世纪的欧洲其他所有国家一样，米兰也靠武力生活着。作为一个富有的国家，它要想保持自己地位惟有维持一支装备良好、运用最新军事技术的军队。事实上，米兰到70年代时已成为意大利最重要的武器生产地。列奥那多当然了解这一点，他明白这可能是他进入宫廷的机会。
对于他个人涉及到这些项目，我们必须记住列奥那多生活在一个生命不值钱的年代，死亡无时不在影响到每个人的观念和态度。瘟疫、战争和饥荒使所有的人都深切地了解到人类生命的脆弱。痛苦和暴力死亡对于这个时代的人来说并不陌生。而且列奥那多知道声称自己是一位武器设计者将吸引人们对自己的注意。他厌恶战争这一点是毫无疑问的，他在后来的笔记中画了一些弱小人物被战争机器所压倒的素描，并在旁评论道:“残忍的荒诞剧”。但尽管如此，他知道要想在米兰的宫廷中站住脚，他必须出卖他的才干，最少要等到他的其他才能给“摩尔人”留下印象。[5]
人是环境的产物，这至少可以解释为什么达·芬奇花费大量精力研究机械、力学、抛射逻辑、数学等看似与绘画不直接相关的领域。常征在《火药改变世界》中梳理了达·芬奇美术技法的创新过程[6]：
第一条线索，大炮推动城防建筑变革，维特鲁威《建筑十书》重新流行，于是有阿尔贝蒂《建筑论》和马尔蒂尼军事工程手稿。
第二条线索，为了赢得宫廷订单，达·芬奇研究武器和城防规划。在没有被认可的情况下，一头继续各种商业创作，一头继续研究武器和城防规划。
第三条线索，受维特鲁威和马尔蒂尼启发，把算术、几何、代数力学通通自学了一遍。
第四条线索，数学和力学融入绘画以后，它会要求人体动态准确性，那就必须通过大量人体解剖来了解骨骼、肌肉、经络、血管与人体动作之间的力学关系。
第五条线索，与马尔蒂尼同行，达·芬奇深刻理解比例、数学、力学、人体解剖与绘画的关系，画出来就是《维特鲁威人》。
达·芬奇原话也能证明这一点：“绘画可以表现为哲学，因为它研究形体运动的瞬间感，哲学同样研究运动。”[7]亚里士多德说起过第一瞬间，但是没有瞬时速度，所以他对运动的瞬间感的认识是模糊的，也不具有普遍性。是托马斯·布雷德沃丁和牛津计算者第一次认识到了瞬时速度，从而使运动的瞬间感和瞬时性具有了普遍性，最终启发达·芬奇想到了人物绘画也应该表现身体动作的瞬间感，因为身体动作也是一种运动，也可以用数学来处理。
表：达·芬奇研究大炮、城防、比例、代数、解剖、力学
达·芬奇构想了一部名为《论鸟类》的四章节著作，其内容涵盖了空气阻力的探讨、鸟类及其羽毛结构的解剖学分析、飞行过程中羽毛的动态行为，以及尾部和翅膀的运动模式。然而，与达·芬奇的许多其他项目一样，这本书未能最终完成。尽管如此，他创作了一部名为《论鸟类飞行的手稿》的草稿，这是一部由18页纸张（正反两面均有内容）组成的简短手稿，纸张尺寸为8英寸乘6英寸。在这部手稿中，达·芬奇详尽地总结了自己十多年研究的成果。《手稿》不仅包含了精美的技术性插图和生动的鸟类飞翔描绘，还汇集了一系列以往从未在同一部研究作品中集中呈现过的精彩内容。现代鸟类学家和解剖学家对其中的内容仅作了有限的改进。达·芬奇将这一主题细分为多个研究领域，包括鸟类解剖学、翅膀与尾部运动的物理机制及其相互配合，以及他对飞行动力学的独到见解。他提供了许多重要且富有创新性的细节，并写道：“当鸟类拍打翅膀准备起飞时，它们会先抬起肩部，用翅膀顶部向身体方向扇动，以此压缩翅膀与鸟胸之间的空气，这种压力随后将鸟类提升起来。”他还进一步阐述道，当鸟类的重心面向风向，且风从鸟类飞行路径下方吹过时，鸟类会将脊背转向风的方向。如果下方的风力强于上方，鸟类可能会翻滚，除非它及时察觉并立即调整翅膀姿态，收缩翅膀下部的同时展开翅膀上部，以此恢复身体的平衡和飞行姿态。[8]
鸟在下压翅膀的时候，空气会被压缩，因此翅膀下面的气压高于上面变稀薄的空气的压力。“如果空气不能被压缩，鸟就无法在翅膀拍打空气的时候留在空中”，下压翅膀的时候，鸟会被空气向高处和前方推进，达·芬奇还意识到鸟施加给空气的压力与空气对鸟的反向压力相等。“看沉重的鹰如何用翅膀拍打空气，才能留在空气稀薄的高处。”他写道，然后又补充道，“物体施加给空气的力等于空气反作用于物体的力”，两百年后，牛顿对此提出了一个更完善的阐述，那就是他的第三运动定律：“每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。”[9]
人是时代的产物，当人所处的时代、环境和社会产生某种需求时，自然就会有人洞察出机遇，创造价值的产品和服务。
在文艺复兴时期的社会诉求，不仅仅是艺术和人文主义精神的凝结物，也存在大量的战争、冲突和国防的科技、技术诉求，达·芬奇既是一位卓越的艺术家和发明家，又是一位军事工程师和建筑师，他的复合型技能不仅是代表了文艺复兴时期的环境特质，也诠释了人是时代的产物的这一理念，创新同样是时代的产物。
图：达·芬奇自画像
参考资料
[1] [意]列奥纳多·达·芬奇：《达·芬奇手稿》，郑勤砚 译，化学工业出版社2019年版，第16-19页。
[2] [美]沃尔特·艾萨克森：《列奥纳多·达芬奇传：从凡人到天才的创造力密码》，汪冰 译，中信出版集团，2018，第XXI- XXII页。
[3] [英]麦克尔·怀特：《列奥那多·达·芬奇：第一个科学家》，阚小宁 译，生活·读书·新知三联书店2001年版，第95页。
[4] 参考资料：[英]麦克尔·怀特：《列奥那多·达·芬奇：第一个科学家》，阚小宁 译，生活·读书·新知三联书店2001年版，第113-114页。
[5] [英]麦克尔·怀特：《列奥那多·达·芬奇：第一个科学家》，阚小宁 译，生活·读书·新知三联书店2001年版，第118-122页。
[6] 常征：《火药改变世界》，华龄出版社2021年版，第165-166页。
[7] 赵敦华：《基督教哲学1500年》，人民出版社 2005 年版，第 559 页。
[8] 参考资料：[英]麦克尔·怀特：《列奥那多·达·芬奇：第一个科学家》，阚小宁 译，生活·读书·新知三联书店2001年版，第351页。
[9] [美]沃尔特·艾萨克森：《列奥纳多·达芬奇传：从凡人到天才的创造力密码》，汪冰 译，中信出版集团，2018，第185-186页。
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