1452年4月15日：一位科學先驅的誕生——達文西

1452年4月15日：一位科學先驅的誕生——達文西
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯

1994 年，億萬巨富比爾‧蓋茲（Bill Gates）花了史上天價3千萬美元買下了達文西（Leonardo da Vinci）的手稿《萊斯特抄本》（Codex Leicester）。身為「文藝復興人」的縮影，達文西主要以他的藝術名作如「最後的晚餐」和「蒙娜麗莎」聞名於世。直到20世紀，修道士於 1960 年代在他的老家發掘出他的手抄本原稿，並加以修復，裏面的筆記和註記全都是左撇子達文西以左手反向由右向左書寫，難以解讀，只能藉著鏡子才能辨識，但此抄本卻鞏固了他在當時是最偉大科學家之一的地位。

Credit:American Museum of Natural History Library

達文西誕生於 1452 年 4 月 15 日，是佛羅倫斯公證人Ser Piero d’Antonio 的私生子，由父親撫養長大，接受當時一般的正規教育包括閱讀、寫作和算術。當他快到青春期，展現出潛在的藝術天分時，他就到佛羅倫斯知名的 Andrea del Verrochio 工作室當學徒，學習繪畫、雕刻以及有用的工藝與機械技巧，例如研磨、調色、基本的幾何透視和黏土與青銅的使用。當他於 1472 年被接納加入畫家協會時，他除了追求藝術外，也已經開始畫幫浦、武器和其他精巧機器的草圖。

他一生都在追求這兩種興趣，求取平衡，雖然兩方面的成就不同，但都很成功。1482 年，達文西到米蘭公爵 Ludovico Sforza 處工作。但出乎意料的是，他謀得此職位是靠著推銷他的工程技術和設計精進的武器與防禦工事的計畫，並非靠他的藝術家技巧。

公爵讓他忙著繪畫、雕刻、並設計繁雜精美的宮廷慶典和兵器，但是達文西仍設法研讀《歐基理得》（Euclid）、Battista Alberti 有關建築的書籍、和 Piero della Francesca 有關繪畫的《透視法》（On Perspective），繼續研究幾何學。據說他由於忙著鑽研幾何學，常忽略了作畫。

在這其間，達文西真正的成就都是在科學方面的。他僅靠著機械的方法就設計出幾個讓圓形和正方形面積相同的作法，並於 1498 年寫了一本力學初級理論的書。他同時在他的 Codex Atlanticus（1490）中預見建造望遠鏡的可能性，在手卷中他寫著「製造眼鏡來看放大的月亮」，雖然這樣的裝置在往後的 100 年內都無法實現。至 1513 年，他更延伸此基本概念，想像出將單一星球的影像投射到凹鏡上的方法，凹鏡的反射就可以將星球表面放大。

1499 年，法國軍隊入侵米蘭，公爵被打敗，所以停止雇用達文西。由於少了有錢的贊助人，達文西因此先到 Mantua，再到威尼斯，最後抵達佛羅倫斯，專心研究數學和繪畫。1503 年，佛羅倫斯被包圍，達文西因此策劃了一個龐大的計畫，欲將比薩後面的 Arno 河改道；他還計畫建運河，使佛羅倫斯有管道和河流相通。他的觀察經常附有對所分析物體或現象的精確繪圖，並加註解，所以他的一生中累積了無數卷這樣的筆記，詳細記錄了上自天文，下至化石形成、植物成長、光作用的研究。

正如當時許多藝術家與醫生一般，達文西也致力於解剖屍體的工作。因為 15 世紀的義大利缺乏冷藏設備，也沒有甲醛，所以他必須儘速處理，用以研究人體解剖學，這也對他的藝術產生影響。但是他的科學家本質也讓他對於人體四肢的結構，其與神經和關節的依存關係，以及頸部脊椎、小器官、毛細管的功能深感興趣。他同時還被齒輪和槓桿所吸引，這些都是他許多機器草圖的重心，包括早期腳踏車、直昇機、起重機、自動旋轉烤肉叉、自動車，以及像彈弓、飛彈、多管機關槍、手榴彈、追擊炮或甚至現代坦克前身等武器的原型。

他對當時是動力主要來源的水很著迷，導致他設計出先進的水車、蒸汽動力大砲，以及測量大氣濕度的儀器。他也構想出漂浮的雪鞋，讓人在水中行走；可漂浮的救生用具；在水底攻擊船隻，使其沈沒的裝置；「不會沈的」雙殼船，以及清理海灣和運河的挖泥船。1513 年，他的健康逐漸走下坡，於是搬到羅馬居住。三年後，他擔任法國法蘭西斯國王（一個超級崇拜者）的首席畫家、建築師和技師。

1519 年 5 月 2 日，達文西病逝於法國可陸克斯（Cloux），享年67歲。達文西在他的時代是一個異數，他強調直接觀察、反覆測試的科學研究方法，而這一直到 19 世紀都是研究科學的主要原則，例如，他進行鳥飛翔的系統研究，並試圖應用此相同的原則在他所設計的飛行機器上。就此而論，達文西可說在不科學、高度迷信的中世紀對於科學問題時常以哲學而非科學方式來解決，和後來世代的經驗主義間建立起溝通的橋樑。