Леонардо да-Винчи | ТМ 1933-02/03

Доцент М. КАЦ

«Леонардо да-Винчи был не только великим художником, но и великим математиком, механиком и инженером, которому обязаны важными открытиями самые разнообразные отрасли физики».

Энгельс

1

Родился Леонардо в Италии в семье флорентийского нотариуса Пьеро да-Винчи в 1452 г. Мать его была крестьянкой из Анкиано.

Молодой Леонардо увлекается живописью и поступает в мастерскую к одному из видных мастеров Флоренции — Вероккио. Он учится и работает вместе с Перруджино и Лоренцо ди-Креди. Однако талант Леонардо превосходит не только его соучеников, но и самого учителя.

К сожалению, почти все первые произведения Леонардо или утрачены или трудно доказать их достоверность. Такова судьба его трудов не только в области искусства, но и в области техники. Важнейшие его труды и научные трактаты бесследно исчезли, литературное наследство разрознено по всем частям света.

Первое художественное произведение Леонардо представляет собой рисунок пером, изображающий горный пейзаж. Помечен он 1473 г. Леонардо тогда было 21 год.

Разворачивая гениальные художественные полотна перед жаждущей роскоши торговой аристократией, Леонардо много работает и над разрешением различных научных и технических проблем, прокладывающих путь на столетия вперед.

Художественный путь Леонардо весьма часто перерезается различными грандиозными инженерными проектами. Так, например, Леонардо предлагает соединить каналам Флоренцию с Пизой, помимо этого он доказывает возможность поднять без малейшего сотрясения флорентийский баптистерий с целью возвысить под ним фундамент. Это его предложение имеет огромное значение даже для нашей новейшей строительной техники. Совсем недавно, как дело высокого строительного искусства, обсуждался у нас проект подобного же перенесения Сухаревской башни.

В 1481 г. Леонардо да-Винчи переезжает из Флоренции в Милан, куда он попадает в самый разгар могущества Людовика Моро, под покровительство которого он и становится. Вначале Леонардо принимают как талантливого скрипача, затем мы видим его в роли основателя Миланской академии наук. Одновременно он работает и как инженер, и как живописец, и как ваятель. Характерно, что открытие академии наук связано с именем Леонардо. Это показывает, насколько вся его деятельность тесно переплеталась с интересами господствующего в то время класса, разбивающего путы феодализма и в поисках новых производительных сил покровительствующего развитию естественных наук.

Леонардо чрезвычайно интересовался во многих своих работах принципом автоматизма. Самодвижущие аппараты являются механизмами довольно древнего происхождения. Уже у римлян, арабов и греков автоматы разного рода являлись нередко принадлежностью обстановки богатых домов. Правда, автоматические аппараты древности служили главным образом в качестве предметов увеселения. «Великий Леонардо вынужден был изготовить для одного из королевских праздников, в Милане автоматического льва, который делал несколько шагов, разрывал себе грудь и обнажал скрывавшиеся там лилии» (Бессонов). Такова жестокая действительность этой эпохи, — великий инженер и мыслитель вынужден выступать в роли жалкого шута, делающего чудесные автоматы на забаву богатеев.

Однако «гений Леонардо прорывал иногда тесные рамки, поставленные его временем. В некоторых своих работах он сумел поднять применение принципа автоматизма на более высокую основу, по сравнению со своими предшественниками в этой области. Так, например Леонардо делает самодвижущийся часовой механизм. Интересно отметить, что Леонардо потрудился и над усовершенствованием самих часов. Именно ему первому принадлежит открытие принципа сочетания маятника с равномерной задержкой зубчатой передачи. Ему же принадлежит идея применения центробежного маятника в машинах.

Здесь нашло себе воплощение то своеобразное сочетание науки с ремеслом, которое Маркс отмечает, как наиболее характерный признак средневековой техники.

Опыты Леонардо и других ученых не являются непосредственно факторами развития промышленной техники, но зато они, как указывал Маркс, оказали большое влияние на творческую фантазию английских изобретателей, применивших этот принцип автоматизма к развитию производительных сил капитализма.

Особенно большое внимание уделяет Леонардо инженерному искусству в 1490 г., не переставая вместе с тем поражать современников своими художественными произведениями. Так в черновике одного письма, в котором Леонардо предлагает свои услуги, он подчеркивает свои таланты не в области живописи или скульптуры, а в области военной инженерии. Одновременно он занимается серьезно вопросами света и тени и начинает свое сочинение на эту тему. В этом же году он работает над знаменитой картиной «Мадонна в гроте».

После падения своего покровителя Людовика Моро Леонардо покидает Милан и переезжает в Мантуа. В 1497 г. он занимается устройством судоходного канала в Мартезиане и проведением канализации в Гичино. Леонардо дает, между прочим, интересные проекты землечерпательных машин. Землечерпалка захватывает землю большими горстями и зажимает ее во время подъема в большом кулаке. Около 1500 г. Леонардо удалось сконструировать землечерпалку с четырьмя колесами, которые, вращаясь, автоматически выбирали землю.

Землечерпательная машина

2

В августе 1502 г. Леонардо поступает на службу к Цезарю Борджиа, поручившему ему ведение фортификационных работ и украшение монументами новой столицы Романьи Чезены. Бурные дни борьбы королевской власти с дворянством, война Милана с Францией — все это заставляет Леонардо, связавшего свою судьбу с этими событиями, много работать над вопросами военно-инженерного искусства и делает его одним из крупнейших инженеров того времени. В работах Леонардо мы находим следующее описание паровой пушки:

«Архитронито есть машина из тонкой меди и бросает ядра из железа с большим шумом и большой силой. Ее употребляют следующим образом: третья часть инструмента находится внутри большой массы горящего угля, и когда она им хорошо нагреется, завинчивают винт, который находится над водяным резервуаром. Когда винт ввинчен вниз, он открывает проход вниз, и после того, как вода вытекла, она течет в нагретую часть инструмента и внезапно превращается в пар, так что, невидимому, происходит чудо — такая видна сила и слышен шум. Она бросает ядра, весящие один талант на шесть стадий расстояния.

3

В 1503 г. мы снова встречаем Леонардо в родной ему Флоренции, где он принимает участие в собрании флорентийских художников, посвященном обсуждению вопроса о постановке «Давида» Микель Анджело. Вместе с Микель Анджело Леонардо получает от флорентийского правительстве поручение — украсить зал заседания республиканского совета в палате Веккио картинами на темы из флорентийской истории. В 1503—1506 гг. он пишет свой шедевр «Джиоконду».

В 1506 г. непоседливый и мятежный Леонардо снова отправляется в Милан, где проводит четыре года, пользуясь покровительством Людовика XII. Здесь он снова занимается Мартезианским каналом и одновременно работает над серьезной гидротехнической проблемой замены орошения из рек — орошением из артезианских колодцев.

Вместе с пятью учениками в 1512 г. шестидесятилетний Леонардо направляется в Рим, где его ждет холодный и неприветливый прием. Здесь он не может найти себе работы, ему дают понять, что смотрят на него как на «живописца французского короля». И только после ходатайства его друзей папа Лев X дал ему небольшой заказ. Однако и сам Леонардо работает в этой обстановке без всякого настроения, и верный себе изобретает какие-то новые краски, какой-то новый зеленый лак. На этом художественная деятельность его в Риме и закончилась. Леонардо забросил живопись и занялся исключительно научной работой.

Автопортрет Леонардо да-Винчи

Но вот, к великой радости Леонардо, французы вновь в 1515 г. занимают Милан. Леонардо уже 63 года. Однако он все бросает и спешит в Павию. И в декабре 1515 г. Леонардо в последний раз видит Милан. Во Франции французский король представляет ему замок Клу в Турене. В этом замке он прожил в полном уединении, еще четыре года. До самой смерти Леонардо не перестает заниматься научной работой, заканчивая одновременно и живописные работы. В 1519 г. умер Леонардо да-Винчи, один из самых замечательных людей этой эпохи.

4

Огромное литературное и научное наследство, оставленное Леонардо в 120 записных книжках, фактически разбазарено почти по всем странам света, а многое и совсем утеряно. Наследником явился его друг Франческо Мельци, потомки которого не поняли ценности доставшихся им книг и дали их растащить чуть ли не по листочкам. Но даже дошедшие до нас труды Леонардо дают ясное представление о необычайной мощи этого художественного и научного гения, о плодотворности и разносторонности его талантов. Известен, например его «Атлантический кодекс», в котором изложены изобретения Леонардо в деле военно-инженерного искусства. Здесь же приведены и различные рассуждения, изречения, анекдоты, басни, аллегории и афоризмы.

Часть различных рукописей Леонардо хранится сейчас в Парижской библиотеке. Они имеют не меньшее значение для науки, чем «Атлантический кодекс». Мы встречаем в них разработку самых разнообразных вопросов геометрии, алгебры, высшей математики, гидравлики, физики, механики, оптики, астрономии и геологии. Занятия оптикой и астрономией, тесно связанных между собой, не могли не интересовать Леонардо, понимавшего, что бурное развитие мировой торговли поставит вопрос о широком применении этих наук в мореплавании. И наконец потрясающие для того времени выводы Коперника о вращении земли и строении солнечной системы, естественно, приковали внимание к этим наукам такого серьезного ученого, каким был Леонардо.

Отдельная тетрадь посвящена трактату «О полете птиц». Леонардо чрезвычайно много занимался изобретением различных летательных машин.

Ученые и естествоиспытатели того времени, наблюдая, как легко парят в выси и развивают огромную скорость птицы, не раз задумывались над возможностью соорудить какие-то особые крылья, способные поднять и носить человека в воздухе. Леонардо настолько хорошо изучил полет птиц, что написал свой прекрасный трактат «О полете птиц», не утративший своего значения еще до сих пор. В дни десятилетия советской авиации необходимо вспомнить и о Леонардо, как об одном из первых конструкторов летательных машин, построенных на основе тщательного изучения законов природы. Придумывая всевозможные аппараты для поднятия человека в воздух, Леонардо приходит к изобретению вертикального воздушного винта или так называемого геликоптера.

Летательная машина

Вот что он пишет о своем изобретении:

«Наружный край должен быть сделан из железной проволоки толщиной, как шнурок, и от окружности до середины должно быть восемь локтей. Я нахожу, что если этот аппарат выполнить хорошо, именно оформить, как винт, и сделать из накрахмаленного полотна, и быстро вращать, то этот винт сделает себе гайку в воздухе и поднимется в высоту».

В рукописях Леонардо встречается большое количество рисунков с изображением летающих птиц и других животных, а также разнообразных летательных машин для человека. Здесь же мы встречаем подробное описание летательных аппаратов и советы, как управлять этими машинами, где лучше всего производить пробные полеты и как предохранить себя при падении.

В Виндзорской библиотеке хранится рукопись Леонардо «Трактат по анатомии».

К сожалению, как раз важнейшие труды Леонардо по механике утеряны. До нас не дошли такие интереснейшие сочинения как «Книга о движении», «Рассуждение об ударе», «Части машин», «Книга о тяжести», «Книга о моменте силы». Но даже сохранившееся его литературное наследство показывает, что смелый ум Леонардо решал некоторые теоретические задачи, осуществление на практике которых оказалось под силу только технике наших дней. Он знает, что при свободном падении тел скорости растут в арифметической прогрессии, он дает кривую, по какой должна двигаться точка для того, чтобы наблюдателю, находящемуся на вращающейся земле, она казалась движущейся по прямой.

Леонардо разрабатывает теорию движения тел и сопротивления среды. В одной из своих рукописей он пишет:

«Трения тел столь различны, сколь различна скользкость трущихся тел. Тела, которые более выглажены с поверхности, имеют меньшее трение. Всякое тело сопротивляется, предполагая ровную плоскость и полированную поверхность, с силой, равной четверти его веса. Если полированное тело должно проходить по полированной наклонной плоскости с четвертью своей тяжести, то оно само собою склонно к движению по этому наклону. Трение какого-нибудь тела с различными боковыми поверхностями причиняет одинаковое сопротивление, все равно на какой стороне оно лежит, лишь бы только это была плоскость, по которой оно трется».

Это рассуждение Леонардо интересно, во-первых, потому, что правильно определяет коэфициент трения в 0,25 веса, и, во-вторых, потому, что здесь Леонардо высказывает теорию, разработанную и примененную на практике добрую сотню лет спустя, ибо еще в XVII в. не имели ясного представления о законах трения. Вот что пишет об этом Маркс:

«Уже в XVII в. была сделана попытка приводить в движение два бегуна (подвижных жернова) и два же постава посредством одного водяного колеса. Но увеличение размеров передаточного механизма вступило в конфликт с недостаточной силой воды, и это было одним из тех обстоятельств, которые побудили к более точному исследованию законов трения».

Следовательно, еще в XVII в. в Англии не знали того, о чем в XVI в. писал Леонардо да-Винчи. Научная мысль в механике молчит до Леонардо чуть ли не 1000 лет, и даже строители великолепных построек средневековья находят свои формы чисто эмпирически.

Леонардо изучает и вырабатывает теорию о прочности материалов. Ему было уже известно, что «сопротивление балки пропорционально третьей степени ее длины; пока не перейден предел упругости, прогиб балки пропорционален грузу».

Следовательно, перед нами законченный ученый, не довольствующийся только практическими наблюдениями, но умеющий обобщать и создавать теории.

«Должно сначала изучить теорию, — говорит он, — а затем практическое применение».

Или дальше:

Приверженный к практике без теории подобен вступившему на корабль без руля и без компаса, у него нет уверенности в правильности пути, по которому он идет. Практика всегда должна покоиться на верной теории». Многое из того, что нам оставил Леонардо

в своих чертежах, появляется лишь в XIX столетии, и очень многое из того, что вновь открыто сейчас, находим мы в его сочинениях. Таковы, например его винтовые колеса, в которых он, между прочим, проводит идею глобоидального червяка, машина для распиловки камней, зубчатые колеса.

Весьма интересна сконструированная Леонардо машина для насечки пил. Принцип ее покоится на ударном движении падающего молотка (зубила-насечки), приводимого в движение зубчатой передачей с помощью подвешенного на блок груза. И в этой машине Леонардо предвосхитил технику современности. Многие рассуждения Леонардо об изнашивании зубьев и характере зацепления мы встречаем в курсах машиностроения, написанных 300 лет спустя.

Машина для насечки пил

Чрезвычайно интересным механизмом по своей простоте является приспособление, изобретенное Леонардо, для превращения качательного движения в непрерывно вращательное.

Леонардо занимается также изучением роли махового колеса. Например, он пишет:

«Так как колесо, приведенное в сильное движение, которое покинул двигатель, еще много оборотов делает само собой, то если двигатель продолжает вращать с вышеназванной скоростью, это поддержание скорости происходит с малой затратой силы. И отсюда я заключаю, что, если желательно только поддержать движение, мотор имеет мало труда, тем более что колесо двигается по природе».

Насколько серьезно стояла в XV в. проблема махового колеса можно судить хотя бы из того, что изучению принципов и использования маховика уделяют большое внимание наиболее крупные инженеры и ученые того времени: Мариано, Агрикола, Лорини, Стради, Рамелли, Веранжио и др.

Интересно отметить, что такой, казалось бы, вполне современный механизм, как поворотный кран, который является неотъемлемой частью наших новостроек, был хорошо известен Леонардо да-Винчи.

Поворотный кран

Он придумывает также весьма остроумный и занятный гидравлический будильник. Леонардо описывает это свое изобретение следующие образом:

«Это часы для тех, кто экономит свое время, и действуют следующим образом. Когда водяная воронка даст натечь в сосуд столько воды, сколько помещается в противоположной чаше весов, то эта последняя, приподнимаясь, изливает свою воду в первый сосуд, который, так как вес воды в нем удвоился, с силой приподымают ноли спящего. Он просыпается и отправляется по своим делам».

Гидравлический будильник

Около 1500 г. Леонардо создает проект лесопильной мельницы с автоматической подачей дерева при помощи вальцов. Более чем через 300 лет американцы совершают буквально переворот в лесопильном деле, применяя конструкцию Леонардо к рамам паровых лесопилок. Одна из наиболее совершенных сверлильных машин того времени принадлежит Леонардо. Он изобретает вначале горизонтальную сверлильную машину, снабженную автоматически централизующим аппаратом, который одновременно удерживает подлежащий обработке предмет и вместе с тем автоматически придает ему необходимое для работы положение.

Не проходит мимо него и развитие токарного станка. Он соединяет одну из осей токарного станка с ножным приводом, снабженным маховым колесом, и ставить у него приспособление, которое в современном токарном станке носит название планшайбы. В его станке впервые был осуществлен принцип непрерывной ротации поступательного движения в то время, как в более ранних станках вращение было попеременным — то в одну, то в другую сторону. В кустарных мастерских станок Леонардо без особых изменений дожил вплоть до наших дней.

С его именем связано также и самое раннее употребление прокатного стана. Еще в 1495 г. Леонардо создал изумительный по своему совершенству проект прокатного стана с турбинным двигателем для прокатки орудийных полос...

5

Подводя итог тому огромному вкладу, который сделал Леонардо да-Винчи в науку и технику, мы можем сказать, что он был изобретателем по меньшей мере следующих машин, приспособлений и орудий: летательной машины и парашюта, усовершенствованных пушек и ружей, паровых машин средневековья (сверлильная машина), подъемных приспособлений, машин для рытья канав, шлюзов, воздуходувных приспособлений, центрофуг для откачивания, токарного станка с ножным приводом, вальцовочного стана и проволочного станка с водяной турбиной, машины для насечки напильников, винтовой обрезной машины, первого быстроработающего печатного станка и голландской мельницы. Он ввел применение маятника, сконструировал первый измеритель силы ветра и коробку для компаса, разработал конструкцию кораблей с лопастными винтами, изобрел водяной велосипед, водяные коньки, первый спасательный и водолазный аппарат, воздушный и водяной пропеллер, машину для массовой шлифовки иголок (производительностью до 480 тыс. иголок в день), распределитель пряжи для прядильной машины, канатную машину и многое другое.

Но можем ли мы все же подобно буржуазным ученым и биографам говорить о Леонардо да-Винчи, как о каком-то непонятном «чуде природы», в голове которого зародились сами собой все его гениальные идеи, изобретения. Нет, ни в коем случае. Мы видели уже, что те или иные работы Леонардо были тесно связаны с его практической деятельностью при дворах различных властелинов, на службе деспотичных правительств подымающейся торговой буржуазии. Леонардо был крупный инженер и трезвый ученый.

«Никакое человеческое исследование не может быть названо истинной наукой, если оно математически не выражено», — говорил он. И «кто пренебрегает высшей точностью математики, тот питается заблуждениями».

Он не верил и в «перпетуум мобиле» (машина вечного движения), как не верил и в алхимию. «О -вы, искатели вечного движения, как много пустых планов создали вы в своих исканиях! Присоединитесь к искателям золота!» —  писал он.

Леонардо да-Винчи рос и работал не на голом месте. В его время работало весьма много крупных ученых, философов и исследователей. Леонардо блестяще использовал труды своих древних предшественников, развивая и углубляя их, отвечая интересам торгового капитала XV в.

В бурную и замечательную эпоху жил Леонардо. Это было время великого переворота, когда феодализм отступал под натиском торгового капитала, когда трещали устои и рушились основы отживающего строя средневековья. Это — эпоха второй половины XV в. Немцы называют ее реформацией, французы — ренессансом, итальянцы — квин-квеченто. Вместе с тем в эту эпоху появляются первые красные знамена отцов современного пролетариата «с требованием общности имущества на устах» (Энгельс).

Фридрих Энгельс следующими словами описывает время, в которое жил Леонардо да-Винчи:

«Это был величайший прогрессивный переворот, пережитый до того человечеством. Эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страстности и характеру, по многосторонности и учености» (Энгельс).

И одним из величайших людей, выполнявших социальный заказ этой эпохи, явился Леонардо да-Винчи.