Реферат: Наш современник Леонардо

С. Транковский.

Художник, скульптор, инженер, ученый и философ, Леонардо оставил потомкам десятки живописных шедевров - картин и фресок, сотни набросков и эскизов, свыше семи тысяч страниц рукописей, чертежей и технических рисунков - плоды своих творческих поисков.

Леонардо жил и творил в период Возрождения - эпоху возвращения к идеалам гуманизма, основанным на воззрениях античных мыслителей. Их портретами и макетами технических устройств, сделанных по эскизам Леонардо, и открывается экспозиция. Основу выставки составляют экспонаты, привезенные из Национального музея науки и технологии им. Леонардо да Винчи (г. Милан, Италия), - инженерные конструкции и механизмы, построенные в наше время также по эскизам Леонардо. На стенах залов помещены суждения Леонардо о науке и жизни, о технике и природе, о Вселенной и человеке. Часть этих высказываний приведена ниже.

После открытия выставки в помещении музея прошла международная научная конференция "Творческое наследие Леонардо да Винчи". На ней отмечалось, что многие изобретения и технические идеи мастера были осуществлены лишь в последнее столетие. Научное наследие Леонардо стало доступно для изучения только в конце XVIII века, но записи разрознены, а многие и утеряны. Некоторые заметки до сих пор не удалось расшифровать: Леонардо использовал неразборчивое "зеркальное" письмо, сокращая слова. А кое-что пока остается неразгаданной тайной, ждущей своих исследователей.

"...Живопись - наука и законная дочь природы..."

Родился Леонардо в местечке Винчи близ Флоренции, в семье богатого нотариуса по имени Пьеро. Заметив выдающиеся способности сына к живописи, отец отдал его в обучение к известному итальянскому художнику и скульптору Андреа дель Верроккьо (копию памятника кондотьеру Бартоломео Коллеони, выполненного Верроккьо для Венеции, можно видеть в московском Музее изобразительных искусств им. А. С. Пушкина). Под его руководством мастерство Леонардо быстро растет. Бесчисленные эскизы и наброски, говорящие об острой наблюдательности молодого художника, фиксируют мимику, жесты, позы и движения людей в различных эмоциональных состояниях, соответствующих композиционному замыслу. В эти годы им были написаны всемирно известные полотна - "Благовещение" (ок. 1472) и так называемая "Мадонна Бенуа" (1478). Тогда же (1475) он делает карандашный рисунок долины Арно - первую полностью пейзажную работу эпохи Возрождения. А подружившись с астрономом Паоло Тосканелли, хранителем флорентийской библиотеки, Леонардо начинает интересоваться наукой и техникой.

"Я хочу создавать чудеса"

В 1481 или 1482 году Леонардо приглашают на службу в Милан, к правителю города Лодовико Сфорца, с поручением основать академию художеств. В качестве учебного пособия для слушателей академии Леонардо пишет "Трактат о перспективе" - вступление к циклу работ о живописи, о пропорциях человеческого тела и его движениях, о передаче светотени. На то же время приходится его творческий расцвет как художника - достаточно упомянуть хотя бы фреску "Тайная вечеря" (1495), и занятий живописью Леонардо не оставляет до конца своей жизни. Последние его рисунки пером и карандашом, изображающие катастрофические природные катаклизмы, датируются 1514-1516 годами. В 1500 году Леонардо покидает Милан, и остаток своих дней проводит в непрестанных переездах. Но именно в Милане он начинает работать в качестве военного инженера, архитектора, гидротехника, создателя множества механизмов, инженерных сооружений и технических устройств. К этому периоду жизни да Винчи относятся заметки по строительной механике, теории построения сводов и арок. Проницательными наблюдениями и остроумными техническими находками Леонардо обогатил практически все области современной ему науки. Очень немногое из изобретенного им удалось претворить в жизнь. Часть выдающихся конструкторских догадок намного опередили свое время, оказавшись невостребо ванными. Это детально проработанные эскизы и подводной лодки, и мягкого водолазного скафандра с ластами, и бронированной боевой машины, металлургических печей, печатного станка, и парашюта, непосредственно связанного с воплощением давней мечты человечества о полете.

Одна из наиболее интересных страниц многогранного технического творчества Леонардо - изучение возможности полета человека на аппарате тяжелее воздуха. Он стал первым исследователем, вплотную занявшимся этим вопросом. В его записях есть формулировки баланса сил, возникающих при горизонтальном полете аппарата, способа управления им путем изменения геометрии крыла, принципа возрастания его устойчивости при понижении центра тяжести.

Конструкции летательных машин Леонардо да Винчи создавал, опираясь на исследования механизма полета птиц. Он считал, что "птица - действующий по математическим законам инструмент, сделать который в человеческой власти, со всеми движениями его, но не со столькими же возможностями..." Поэтому и конструировать он стал орнитоптер - самолет с машущими крыльями, приводимыми в движение человеком. В рукописях Леонардо есть десятки изображений разнообразных его конструкций, имеющих целый ряд интересных инженерных решений. Это и поворотное хвостовое оперение, управляемое движением головы пилота (именно так на ряде современных боевых вертолетов наводят на цель ствольное оружие), и убирающиеся лестницы, по которым поднимается на борт летчик (шасси на легких, медленно летящих самолетах не складывают и сейчас - неужели Леонардо учитывал сопротивление воздуха при полете?), и обтекаемый корпус аппарата в форме лодки (возможно, единственного в то время предмета с наименьшим сопротивлением движению в сплошной среде). Понимая, что мускульных усилий человека для полета не хватит, конструктор повышает мощность взмахов крыла, применяя двигатель.

В XV веке знали только два механических двигателя - ветряной и водяной, до изобретения портативной паровой машины и двигателя внутреннего сгорания оставалось более трех веков. Поэтому Леонардо заложил в устройство своего летательного аппарата механизм с наибольшей удельной мощностью (отношением полной мощности механизма к его массе) - натянутый лук, то есть пружину. Этот же двигатель присутствует и во многих других его конструкциях - крепостных арбалетах, катапульте, самодвижущейся тележке. По мысли изобретателя, объединенные усилия мускулов пилота и натянутого лука поднимут аппарат в воздух, а уж в горизонтальном полете пилот обойдется своими силами.

Однако орнитоптер, который Леонардо долго (до 1505 года) пытался создать, подняться в воздух не может в принципе: даже объединенной мощности пружинного двигателя и мышц человека для этого недостаточно (что поняли только сравнительно недавно). Но и Леонардо в конце концов осознал бесперспективность идеи машущего полета и начал разрабатывать аппарат с неподвижными крыльями, управлять которым предполагалось перемещением небольших элементов крыла. Аналогичную схему имеют и современные планеры, первые полеты на которых начались только в конце XIX века.

Еще один проект летательного аппарата с вертикальным взлетом - прообраз вертолета - тоже остался на бумаге. Однако он интересен тем, что конструктор использовал подъемную силу винта, который, правда, должны были раскручивать вручную несколько человек. Сегодня неработоспособность всех этих конструкций очевидна, но тогда Леонардо в мыслях поднимался на них в воздух, и поднимался высоко: для полетов в тумане и в облаках, без ориентиров, он создал прибор, измеряющий крен аппарата, - прообраз современного авиагоризонта. А для измерения силы ветра сконструировал устройство, которое практически без изменений применяется на современных метеостанциях.

Поразительно количество устройств и механизмов, спроектированных Леонардо. Здесь и шагомер, и одометр (устройство для измерения расстояния, пройденного экипажем), и механическая пила с вертикальным полотном. Токарный станок с педальным приводом он снабдил - возможно, впервые - массивным маховым колесом, которое обеспечивало равномерное вращение. К вертелу для жарения мяса в очаге он приделал передачу от крыльчатки, установленной в дымовой трубе. Чем сильнее горит огонь, тем быстрее вращается вертел, не давая мясу подгорать, - прекрасный пример устройства с обратной связью. Печатный станок Леонардо дополнил устройством для автоматической подачи листов бумаги. Он сконструировал калориметр для измерения объема пара, полученного при кипячении определенного количества воды. Основной его частью был поршень, движущийся в цилиндре, - тоже, вероятно, первое механическое устройство такого рода.

"Пусть не читает меня... Тот, кто не математик"

Особое внимание уделял Леонардо да Винчи механике - "рае математических наук", как он ее называл, видя в ней ключ к тайнам мироздания. Он проводил чисто научные исследования, экспериментально определяя коэффициенты трения скольжения и качения, и пришел к идее шарикового подшипника. В его эскизах представлены весьма сложные и разнообразные варианты зубчатых передач, начиная от простейшей, так называемой цевочной, где зубьями колес служат цилиндрические шпеньки (она до сих пор применяется в недорогих устройствах, например в механических будильниках), до весьма сложной глобоидной червячной, в которой поверхность ведущего элемента (винта или червяка) имеет вогнутую форму и охватывает ведомую шестерню под большим углом. Леонардо начертил эскизы устройств для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот; сконструировал коническую и спиральную передачи; придумал роликовую цепь, которая и сегодня применяется в велосипедах, мотоциклах и множестве других механизмов. Конструирование сложных машин и их элементов привело Леонардо к созданию основ теории передаточных механизмов - пространственных и плоских зубчатых зацеплений, передач с гибкими звеньями и с переменными скоростями вращения. Оно послужило фундаментом, на котором спустя века выросла классическая инженерная механика.

Занимаясь вопросами гидравлики, Леонардо впервые исследовал внутреннее течение жидкости, наблюдая за поведением зернышек проса в ней сквозь стеклянную стенку, и, видимо, был первым, кто обнаружил и зарисовал турбулентные вихри, возникающие "от препятствия, помещенного внутри потока" (1508-1514). Сегодня аналогичный способ - с крупинками пластика вместо проса - широко применяется для изучения различных гидродинамических эффектов. Почти за 200 лет до Торричелли Леонардо пытался получить вакуум в опрокинутых колбах, вставленных в чаши с водой. При помощи диаграмм он показывает, как "...потоки воды двух каналов, сталкиваясь один с другим, объединялись и поворачивали под прямым углом...", и дает конкретные рекомендации по строительству дамб и укреплению берегов рек. Леонардо заметил и качественно описал многие явления гидродинамики значительно раньше Ньютона и Бернулли.

С давних времен наиболее гармоничным и приятным для глаза считалось соотношение пропорций предмета (скажем, длины фасада здания и его высоты), равное 1,6180..... Эта величина появляется при решении многих геометрических задач, она была известна уже Евклиду. Но Леонардо да Винчи дал ей название, знакомое даже тем, кто не знает математики, - "золотое сечение".

"Создания людей будут причиной их смерти..."

История человечества, к сожалению, во многом сводится к истории войн, которые оно вело.

Не остался в стороне от создания оружия и Леонардо. Он конструирует катапульты и крепостные арбалеты, действующие за счет упругости деревянных или стальных пружин (все того же лука). Но уже изобретен порох, и в германии действует первый пороховой завод (1340). Меняется военная тактика: высокие крепостные стены, которые нелегко было взять штурмом, не могут устоять против артиллерии. Леонардо проектирует укрепление нового типа - с прочными стенами и орудийными площадками на них. Одновременно он конструирует орудия, которые заряжаются не с дула, а с казенной части, многоствольную артиллерию залпового огня, разрывные бомбы, снаряженные картечью, удлиненные снаряды, снабженные стабилизатором и пороховым ускорителем. Среди его эскизов - боевая бронированная машина, круглая в плане, вооруженная артиллерией. Для уничтожения неприятельских кораблей он предлагает создать подводную мину, которую ввинчивает в днище судна экипаж подводной лодки или водолаз. Впервые подобная мина была применена во время войны между Севером и Югом в США (1860-е годы), а водолазы-диверсанты появились только во время Второй мировой войны.

"Надобно понять, что такое человек, что такое жизнь..."

Леонардо да Винчи был человеком Возрождения в самом полном смысле этого слова. Диапазон его интересов огромен и отнюдь не исчерпывается профессиональными занятиями живописью и механикой. Он изучал строение человеческого тела и сам занимался анатомированием; оставил подробные рисунки мышц, костей и внутренних органов; впервые исследовал и описал клапан правого желудочка сердца. В области ботаники ему принадлежит открытие гео- и гелиотропизма растений, а его зарисовки могут служить иллюстрациями к учебникам.

Леонардо был знаком с действием вогнутых зеркал и линз и, возможно, планировал построить обсерваторию, записав: "Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну". Он ясно понимал, что наша планета - не центр мироздания, ее размеры в масштабах Вселенной ничтожны, а звезды на самом деле значительно больше Земли и число их огромно: "Подумай теперь, на что похожа наша звезда с такого большого расстояния, и представь, сколько звезд может находиться между нами со всех сторон во всем темном пространстве". Он знал, что глаз проецирует на сетчатку перевернутое изображение, и сконструировал камеру-обскуру, чтобы наглядно показать это. Леонардо открыл закон отражения света, описав его словами, знакомыми со школы. А игру цвета в пятнах масла на воде и на крыльях птиц и бабочек он объяснял преломлением света (до открытия явления интерференции Ньютоном оставалась не одна сотня лет).

Значительный вклад внес Леонардо в геологию. Исследуя морские отложения и окаменелости в различных слоях осадочных пород гор Италии, он пришел к выводу, что там когда-то было морское дно, причем море неоднократно наступало и уходило. Эти выводы противоречили учению церкви о "втором дне творения", когда земля раз и навсегда была отделена от суши. Леонардо да Винчи вряд ли был атеистом, но к служителям церкви относился с большой долей иронии и скептицизма: "Много будет таких, кто оставит занятия, и труды, и бедность жизни, и владения, и пойдет жить в богатстве и торжественных зданиях, доказывая, что это и есть способ подружиться с Богом".

Очень близко подошел Леонардо к понятию инерции, известному ныне в виде Первого закона Ньютона (который когда-то назывался принципом Леонардо). Он писал: "Движение стремится к сохранению, или движущиеся тела продолжают двигаться до тех пор, пока в них продолжает действовать сила движителя - начального импульса. Ничто не может двигаться само собой, движение вызвано действием чего-то другого. Этим другим служит сила". Отсюда исследователь делает вывод: построить "вечный двигатель", устройство, работающее само по себе, без воздействия внешней силы, без притока энергии извне, невозможно. "О искатели вечного движения, сколько пустых проектов создали вы в подобных поисках! Прочь идите вместе с делателями золота!" Французская Академия наук пришла к этому выводу и прекратила рассматривать проекты "вечных двигателей" только в XIX веке, но "искатели вечного движения" не угомонились и сегодня…

Леонардо да Винчи умер во Франции. Лишенный покровительства высоких особ, в бедности и одиночестве, разочарованный и угнетенный. Его проекты, чертежи и записи оказались никому не нужны. Да и сам он не стремился их обнародовать. Картины разошлись по свету, не оцененные в должной мере: гениальная "Джоконда", например, украшала ванную комнату какого-то из аристократа Европы. В одной из последних записей он вопрошает себя: "Скажи мне, сделано ли тобою что-нибудь хоть когда-нибудь?.. Сделано ли что-нибудь? Сделано ли?.."

Время ответило на этот вопрос. Сделано было много. Настолько много, что сегодня, спустя пять с половиной веков, творческое наследие Леонардо да Винчи изучают, его научно-технические и художественные традиции, этические и эстетические принципы служат примером в деле воспитания и образования. В этом смысле Леонардо да Винчи - наш современник, и он останется современником для грядущих поколений.

Мысли Леонардо да Винчи

* Кто спорит, ссылаясь на авторитет, тот применяет скорее не ум свой, а память. .

* Хорошая ученость родилась от хорошего дарования, и так как надобно более хвалить причину, нежели следствие, больше будешь ты хвалить хорошее дарование без учености, чем хорошую ученость без дарования. .

* И хотя природа начинается с причины и заканчивается опытом, нам надобно идти путем обратным, то есть начинать с опыта и с ним изыскивать причину. .

* Опыт не ошибается, ошибаются только суждения наши, которые ждут от него вещей, не находящихся в его власти… Оставьте опыт в покое и обратите жалобы свои на собственное невежество, которое заставляет вас быть поспешными….

* Тот, кто порицает высшую точность математики, кормится за счет путаницы и никогда не отступится от уловок софистических наук, порождающих бесконечную болтовню. .

* Никакой достоверности нет в науках там, где нельзя приложить ни одной из математических наук, и в том, что не имеет связи с математикой. .

* Две слабости, опираясь одна на другую, рождают силу. Так половина мира, опираясь на другую, делается устойчивой. .

* Счастливы будут склоняющие свой слух к словам мертвых: читать хорошие произведения и соблюдать их. .

* Люди будут разговаривать друг с другом из самых отдаленных стран и друг другу отвечать.