从达芬奇7000多页的笔记和手稿中，我们可以看到这位文艺复兴时期的天才是如何在解剖学、化石、鸟类、飞机、光学、植物学、地质学、水流、武器等领域做出不知疲倦而有趣的观察和假设的。他涉猎的广度和深度足以让现代人眩晕：他是怎么做到的？为什么能组合出这么全面的人才？与此同时，也有人想知道甚至质疑：达芬奇在其他领域的成就是否因为其绘画大师的名声而受到关注？他的各种探索和发明达到了多高？对后代有什么影响？达芬奇的光环越是多重和耀眼，他自己就越是神秘和难以捉摸。
要破译达芬奇多重身份的“密码”，可能需要先抛弃一些属于现代人的刻板印象。达芬奇生活在一个现代科学体系还远未建立的时代，学科之间的界限和壁垒并不存在。无论是水的流动，啄木鸟的舌头，心脏的结构还是永动机的可能性，在达芬奇眼里，他只是想探索所有让他感兴趣的东西，只是想找到“大自然的万千创造物”中蕴含的规律。
同样，达芬奇的观察和研究也不会符合现代科学的规范和评价体系。达芬奇没有接受过严格的教育。他是一个“实验的信徒”，用类比和演绎来接近他想要的答案。我们会看到他有很多超前的发现和记录，但其中往往存在艺术幻想和很多错误。他设计的飞机从来没有真正飞过，他理想中的城市也没有付诸实践。但是他的——这个足够伟大的发现，比如心脏的结构，心脏的瓣膜，并没有对科学史产生什么影响，只是在笔记中保持沉默，直到解剖学的大发展才追溯。
所以一切还是要追溯到列奥纳多本人和他的时代。“身份”是一个社会参照物，不足以概括一个完整的人。达芬奇在绘画以外领域的实验和发现，与他当时的地位和职责密切相关。他利用自己的才能为自己谋取职位和收入，比如为盛大庆典设计精致独特的设施，为米兰大教堂的穹顶设计献计献策。然而，更多的只是出于他无尽的好奇心。比如解剖学，原本是为了把握人体肌肉的形状来更好的描述，却深入到了身体内部的血液循环机制。而且，他的大部分研究从未正式发表或出版过。最终，正是这些东西让他成为了达芬奇，这些东西凌驾于一切身份之上。——好奇，观察，想象，享受这些过程。
飞机
一个
从大约1490年开始的20多年里，达芬奇以罕见的勤奋研究了鸟类飞行的可能性并设计了载人飞机。他画了500多张草图，写下了35000字的笔记。
为了了解鸟类飞行的科学，列奥纳多达芬奇讨论了重力和密度的概念，观察了鸟类翅膀上下扇动的速度，并将他的研究扩展到流体力学领域。他的一个重要观察是：“水不能像空气一样被压缩。”当鸟压下翅膀时，空气会被压缩，所以翅膀下的空气压力高于上面稀薄的空气。
通过解剖观察和物理分析，列奥纳多达芬奇认为建造一架有翼的载人飞机是可能的。他的第一个设计看起来像一个巨大的碗，有四个桨状的叶片，就像他之前观察到的蜻蜓翅膀一样。为了克服人类胸肌相对力量的不足，这种机器介于飞碟和健身房的“拷问室”之间。操作者需要全力以赴地驱动机器：用腿蹬踏板，用胳膊摇动齿轮和滑轮机构，用头驱动活塞，用肩膀拉绳子。
2
在同一个笔记本里，列奥纳多达芬奇用了7页纸画了一幅优雅的实验素描。实验中的翅膀像蝙蝠的翅膀，骨架细长。它身上覆盖的不是羽毛，而是皮肤。这个翅膀被固定在一块沉重的木板上。他特别说明，它应该有150磅重，大约是一般人的体重。还有一个杠杆系统连接到机翼来驱动它。
列奥纳多达芬奇对飞行器的兴趣可能始于他在庆典表演中的工作。从他早年在韦罗基奥的工作坊，到他晚年在法国的停留，他总是全身心地投入到这些表演中。他的第一只和最后一只机器鸟是用于宫廷娱乐的。
机械设备
一个
列奥纳多达芬奇对机械的兴趣与他对体育的迷恋密切相关。他喜欢按部就班地分析传动过程，因为把传动部件——棘轮、弹簧、齿轮、杠杆、转轴等结构3354一个个画出来，有助于他理解它们的功能和工程原理。
比如上面这张起重设备草图，色调很美，透视很完美。这台起重设备上有一个杠杆。来回摆动杠杆逐渐抬起齿轮，旋转的轮子最终抬起重物。这幅图展示了上下往复运动是如何转化为连续旋转的。图的左边是组装好的机器，右边是部件的分解图。
2
在他最优美细腻的机械草图中，很多都在探索如何让压缩的螺旋弹簧平稳释放，让弹簧驱动的运动保持一个恒定的速度，而不是越来越慢。达芬奇率先画出了解决这个问题的装置，他采用了他毕生着迷的螺旋机构。在一幅特别漂亮的素描中，一个斜齿轮以恒定的功率驱动一个轮子平稳地推动轴，同时保持圆柱形弹簧以恒定的速度释放。
三
达芬奇还发明了一种磨针装置，这本来可以为意大利的纺织业做出宝贵的贡献。这台机器用手转动一个转盘，转盘上附有一个小型研磨装置和一条抛光带。他认为这会让他变得富有。但不用说，列奥纳多从未实现过他的计划。对他来说，完成这个想法就足够了。
永动机和摩擦力
一个
“每一个运动都试图保持原来的状态，或者说，只要物体启动时获得的动量不变，每一个运动的物体都会保持运动状态。”列奥纳多达芬奇提出这一洞见时，距离牛顿诞生还有一个多世纪。他认为，如果所有阻碍一个物体运动的外力都能被消除，那么这个物体就可能处于永久状态。于是在16世纪90年代，达芬奇花了28页的笔记研究制造永动机的可能性。
他对液压永动机特别感兴趣。在一个设计中，他设想用水流来旋转一个叫阿基米德螺旋泵的螺旋管，旋转时可以把水向上输送，水往下流时再旋转螺旋管。但是，他质疑了一个问题：水下去的时候，能不能驱动螺杆泵把足够的水送上来，让这个循环继续下去？最后他得出了一个清晰正确的结论，这是不可能的。”流下的水永远无法从原来的水位提升自身的重量.”
2
达芬奇意识到阻碍永动机的原因是摩擦力。当一个系统与外界发生摩擦时，必然会失去动力。造成摩擦能量损失，阻碍运动继续进行。于是，他开始系统地研究摩擦力，终于有了一些深入的发现。他发现了摩擦力的三个决定因素之间的关系：物体的重量，斜坡的光滑度或粗糙度，斜坡的坡度。这些都是重要的科学发现，但是列奥纳多从来没有发表过。大约两百年后，法国科学仪器制造商纪尧姆阿蒙顿再次发现了这些定律。
达芬奇发现，通过给斜面添加润滑油，可以降低摩擦力，于是他成为最早在机器上设计润滑油添加点的工程师之一。他还设计了一种减少滚珠轴承和滚柱轴承摩擦的方法。他画了一种新型螺旋千斤顶，通过旋转一个大螺丝来推动重物。莱昂纳多达芬奇在支撑平面和齿轮之间放置了一些可以充当轴承的球。
军事装备
一个
达芬奇还设计了一个令人毛骨悚然的带有刀轮的战车，轮子上有突出的旋转叶片。这辆车还包含一个转轴装置，有四个叶片，可以放在车前，也可以拖在车后。他非常详细地画出了齿轮和车轴的传动系统。在一张有刀轮的战车图中，有两具尸体躺在疾驰的战车附近。他们的腿被刀砍断，四肢散落在地上。真的很恐怖。
2
达芬奇画了一些别出心裁的军事装备，比如可以打掉敌人攻城梯的装置。城堡里的守卫拉着一根巨大的杠杆，杠杆的另一端连接着木架，木架通过墙上的洞通到墙外。
三
列奥纳多想象中的另一件武器是巨大的弩。他为此画了三十多张草图，细致准确地画出了齿轮、蜗杆、轴、扳机等部件。当然，实际上卢多维科斯福尔扎公爵在战斗中并没有使用任何由他设计的大型武器装备，他未实现的设计可能更多的是想象而非现实。这个巨型弩终于在2002年的一个电视特别节目中制造出来了，可惜当代的工程师无法让它正常工作。
解剖
一个
达芬奇在佛罗伦萨当年轻画家时，学习人体解剖学主要是为了服务于自己的艺术，他在自己的笔记中重复了这一教导：“一个画家必须是一个优秀的解剖学家，这样他才能勾画出一个裸体的身体，并了解肌腱、神经、骨骼和肌肉的解剖结构。”
他感兴趣的东西，比如他的眼睛的运动，他微笑时嘴唇的运动，可能对他的艺术有益，但当有了胎儿在子宫里的发育，打喷嚏等原因时，很明显他求知的目的不再是为了手中的画笔。
2
从1508年到1513年，达芬奇开始了他的第二轮解剖学研究。这位年过五旬、风华正茂的画家解剖了一位百岁老人的尸体。在笔记的一页上，他画出了部分剥皮的尸体上的肌肉和血管。在这些照片的上方，他满怀敬意地画了一幅百岁老人的小画像。他面容安详，双眼紧闭。这是他死后不久的样子。
在寻找百岁老人死因的过程中，达芬奇有了一个重要的科学发现：他记录了导致动脉硬化的过程。“我发现死亡源于身体虚弱。虚弱是由于血液供应不足和向心脏及其下面器官供血的动脉出现问题。这些血管严重萎缩。”
三
达芬奇绘制了人体血液循环系统的详细示意图，其中心脏的大血管，以及与主动脉和腔静脉相连的逐渐缩小的分支静脉、动脉和毛细血管都画在了较大的空间内。
四
作为他所有解剖学研究和实践的一部分，达芬奇对人类心脏的研究是他最持久、最成功的科学探索。他最大的成就之一就是发现了主动脉瓣的工作模式。事实上，这是他所有解剖工作中的最高成就，这一发现直到近代才得到证实。它诞生于他对漩涡的了解和热爱。具体来说，达芬奇研究了从心脏通过三角形开口向上泵入主动脉根部的血流，主动脉是一种将血液从心脏输送到全身的大血管。血液被泵入主动脉后，产生的涡流使心脏和主动脉之间的三角形瓣膜扩张并覆盖开口。达芬奇发现，从上面施加压力，阀门无法正常关闭。
在20世纪60年代，由牛津大学的布莱恩拜尔豪斯领导的一个医学研究小组使用染料和射线照相术来观察血液流动。实验表明，瓣膜需要“一种流体动力控制机制，使瓣膜小叶远离主动脉壁，这样即使轻微的血液回流也能关闭瓣膜”。他们意识到这个机制就是达芬奇发现的主动脉根部的血液漩涡。外科医生舍温努兰说，“在达芬奇留给后人的所有奇迹中，这似乎是最非凡的一个。”
作者：李燕
编辑：徐跃东校对：赵琳
