达芬奇为何未被纳入科学家行列

列奥纳多?达?芬奇,这位文艺复兴时期的 “全能天才”,以其在绘画、雕塑、工程领域的卓越成就成为人类文明史上的璀璨巨星。《蒙娜丽莎》《最后的晚餐》至今仍是艺术殿堂的巅峰之作,他设计的飞行器、桥梁图纸更是展现出超越时代的想象力。然而,当人们梳理达芬奇的私人笔记时,他在力学、光学、声学、热学与流体力学等科学领域的天才洞见也令科学史学家们震惊。

在《阿伦德尔手稿》中,他记录了让不同重量的铅球从塔顶同时下落,发现“它们几乎同时触地”,并写下“加速度是时间的函数”。这比伽利略正式提出匀加速运动早了大约100年。

在《莱斯特手稿》里,他用“impeto”(冲力)描述物体保持运动的内在倾向,并写道:“若无空气阻力,运动将永恒持续。”这已经是非常接近惯性定律的文字表述了。

他最早定量测量滑动摩擦,在《福斯特手稿Ⅲ》中列出不同材料组合的摩擦系数表,发现“摩擦阻力与正压力成正比”,比阿蒙顿-库仑定律早两个世纪。通过斜面实验,他提出了“摩擦角”的概念。

在《特里武尔齐亚诺手稿》中,他将琴弦振动与水面波纹相类比,发现“频率决定音高”,并首次记录“共振破坏桥梁”的实例。

他画下大量桥墩后涡街图,描述“涡旋成对出现、交替脱落”,被现代流体力学视为最早的卡门涡街记录。

通过解剖牛眼,他证实视网膜成像倒置,并推测大脑会自动“翻转”图像。

上述这些发现中任何一项都足以让达芬奇在科学发展史中留下浓墨重彩的一笔,但是,在主流科学史著作中,几乎找不到达芬奇的名字和他划时代的发现。这又是为什么呢?

问题出在时间身上,达芬奇那至少6000多页的私人笔记被世人逐渐发现并破解是在他身后200多年的事情了,那时,科学发展已经迈出了关键的一步,包括惯性定律、加速度定律在内的牛顿力学三定律被广泛接受,近代物理学体系已经在科学界确立了主导地位,并且开始在众多领域成功的应用。达芬奇的研究成果错失了传播的时间窗口,当人们看到达芬奇的手稿时,除了感叹他的天才头脑以外,已经难以从这些发现中找到继续前行的灵感和线索了。达芬奇的重要发现和卓越洞见未能对科学发展产生直接影响,自然也无法嵌入科学思维演进的逻辑链条。

达芬奇确实错过了进入科学家殿堂的时机,有人对此感到不解,一个取得如此科学成就的人怎么就不能算作科学家呢。

首先,达芬奇从未主动想要发表或公开自己的研究成果。这一点从他的手稿的编写就可以看出来,他采用“镜像文字”这种类似密码的形式书写自己的笔记,他的手稿无目录、无标题,并且页码零散。这种做法显示达芬奇从未准备将自己的发现公之于众,很明显,他这样做的目的是防止别人窥视。这是艺术家和手工业者在面临行业竞争时自我保护心态的表现,“独门绝技不可外传”的想法与科学传统背道而驰,公开自己研究成果,并且接受质疑、进行交流是科学研究者必须遵循的准则。所有秘而不宣或遮遮掩掩的东西都没有科学价值。

另外,达芬奇对自然现象的研究具有非常明确的实用目的。从其手稿的文字旁注、图纸标题、账目清单、委托人通信,以及同时代人留下的合同、工资单、宫廷账簿等资料中,我们可以看到他进行光学研究直接服务于透视绘画,而研究落体加速度,是为了改进炮弹轨迹。

1502–1503年在切塞纳,连续6页笔记记录测量河流横断面、流速等数据,旁边的注释则是“为波吉亚家族开运河”;

1508–1513 年在罗马,笔记突然密集研究解剖心脏瓣膜。那段时间,他在教皇医官马西亚诺·马利亚诺手下做“解剖示范”,目的是改进老年教皇的循环系统诊断。

由此可知,达芬奇对自然的好奇是真实的,但是涉及到“为何研究”时,几乎总是 “为了更好地绘画、建造、设计,以赢得委托、解决雇主当下的技术难题。”

达芬奇对自然现象观察的敏锐和细致是常人难以企及的,并且在研究过程中他已经运用了类似近代物理学实验的方法,被誉为“科学史之父”的乔治·萨顿在《科学史导论》中这样评价达芬奇:“在科学上,达芬奇是一个巨细靡遗的观察家,能以极精细的描绘手法表示一个现象。”他在《科学史研究》中进一步评价达芬奇的贡献,他写到:“达·芬奇的科学是实验的而非数学的;它是质而非量的科学。”;“他不仅是一个观察者;他还是大胆的概括者,只是这些概括被囚禁在私人笔记本里。”

萨顿还假设“若达芬奇拥有印刷术与代数语言,也许就能与伽利略分享荣耀。”萨顿的意思是达芬奇的科学价值被历史条件所遮蔽。就个人才华而言,达芬奇完全可以与伽利略、牛顿、爱因斯坦这些公认的科学巨匠比肩。但是,从他手稿中显示的实用目的可以做出判断,他永远不可能成为伟大的科学家。他专注自然现象并不是为了探寻其背后的客观法则,而是为了帮助他改进设计方案或者提高绘画水平。在研究过程中,他确实采用了一些科学的方法,但是当他认为已经可以解决实际问题,能够圆满完成雇主的委托时,研究活动就结束了。那些高明的论断只是天才头脑的直觉,不是逻辑演绎的结论。因此,他的研究只是看起来像是参与了科学活动的某些环节,但这只是巧合。

如何评价达芬奇,是否赋予他科学家的身份,涉及到一个标准的问题,那就是“判断一位历史人物是否为科学家,关键不在于他取得了什么成果,而在于他是“为何而做”以及“如何去做”。

相信纷繁复杂的自然现象背后,存在着可以被人类认知的客观规律,并且以探索自然规律为自己的使命,是科学家的精神基石。哥白尼提出日心说,源于对 “天体运行是否存在统一秩序” 的执着探索。开普勒耗费10年心血,计算火星轨道,是源于他对数学和谐性的痴迷,他相信数学上简单的定律是所有自然现象的基础。这与达芬奇为了赢得委托、解决雇主当下的技术难题的实用目的大相径庭,完全不可相提并论。

主动将自己的研究成果公开是科学家的基本责任,科学家不仅要公开自己的结论,实验步骤、观测数据,以及逻辑推理细节和数学验算过程都必须原原本本的公之于众。17 世纪英国皇家学会成立时就提出 “不占有知识,不保密发现” 的宗旨,牛顿在《自然哲学的数学原理》中详细阐述万有引力的推导过程,达尔文在《物种起源》中公开自己的观察记录与思考轨迹。“公开性” 始终是科学传统的核心准则,正是科学家们公开的讨论、交流,相互验证、相互启发,科学才能沿着思维演进的逻辑链条逐渐逼近终极目标。达芬奇刻意隐藏研究成果的做法于科学的精神背道而驰,当科学革命在 17 世纪如火如荼地展开时,他的手稿仍在密室中沉睡,既未参与当时的学术辩论,也没能为同时代的研究者提供任何启示,自然也无法在科学史上占据一席之地。

今天,达·芬奇成为科学史与科学哲学持续对话的经典个案。科学史家已不再争论他是不是科学家,而是把他当作“边界案例”,从实证主义看他像“先驱”,从观念史看他像“局外人”,从社会学看他像“错失者”,从实践转向看他像“实验巨匠”。正是这种多重折射,使达·芬奇成了一面镜子,让各派学说照出自己的“科学”标准,也从广阔的历史长河中映出真正的科学先驱。

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