Леонардо да Винчи

25.09.15.

Иоганн Гутенберг

Гутенберг не изобрёл печатный станок – печатные прессы наподобие винтовых прессов для отжима вина, применяемые для оттиска страниц книг с деревянных клише, были известны и до него – в Китае, в Корее и в Европе. Заслуга Гутенберга заключается в другом. Уроженец немецкого Майнца в середине XV века сделал нечто большее, чем просто печатный пресс – он изобрёл книгопечатание как технологию. Иоганн Гутенберг догадался использовать для печати формы, собираемые каждый раз из отдельных металлических литер. Так что форму для страницы любой книги можно было создать за несколько минут из заранее отлитых и хранящихся в типографской кассе литер. Помимо этого, Гутенберг разработал и сплав для изготовления литер – из олова, свинца и сурьмы, а также водостойкие чернила, но главной его заслугой стало именно изобретение технологии создания изменяющихся, легко собираемых и универсальных печатных форм. Впервые изготовление печатной формы стало занимать меньше времени, чем банальное переписывание страницы вручную. Устойчивость формы к износу сделала печать единственным эффективным способом.

Леонардо да Винчи

Творчество Леонардо да Винчи (1452-1519), не скованное схоластической наукой, не подавляемое господством авторитетов, шло по пути развивающейся техники.

Леонардо был незнатного происхождения. Это помешало ему в пору ранней юности познакомиться с объемистыми латинскими трудами, но зато помогло не застрять на долгих, скучных и туманных рассуждениях о книгах Аристотеля и побудило к непосредственному наблюдению природы, ее изучению и подражанию ей. Леонардо осознает, насколько его понимание мира, достигнутое опытом, более надежно и более правильно, чем почерпнутое из книг понимание ученых того времени:

«Хотя я и не умею так, как они, цитировать авторов, я буду цитировать гораздо более достойную вещь - опыт, наставника из наставников. Они ходят напыщенные и чванные, разряженные и разукрашенные, и не своими, а чужими трудами, а мне в моих собственных трудах отказывают, и если они меня, изобретателя, презирают, то насколько больше следует порицать их самих - не изобретателей, а лишь трубадуров и пересказчиков чужих трудов».

И Леонардо действительно был «изобретателем», т. е. инженером, и, пожалуй, был прав Фельдгауз, назвав его величайшим инженером из всех, кого знала история. Но глубина его мышления толкала его к переходу от чистой техники к обобщениям, от непосредственных применений, характерных для техники всех времен, к применениям отдаленным, характерным для науки. Историки техники насчитывают сотни изобретений Леонардо, рассеянных по его тетрадям в виде чертежей, иногда с короткими выразительными ремарками, но часто без единого слова пояснения, как если бы стремительный полет фантазии изобретателя не позволял ему останавливаться на словесных разъяснениях. Часто чертежи повторяются, уже описанные приспособления модифицируются и совершенствуются, причем подчас это происходит через многие годы, что свидетельствует о серьезном отношении конструктора, а не о переменчивых капризах художника. Упомянем некоторые наиболее известные изобретения Леонардо: приспособления для преобразования и передачи движения (например, стальные цепные передачи, и сейчас применяемые в велосипедах); простые и переплетенные ременные передачи; различного вида сцепления (конические, спиральные, ступенчатые); роликовые опоры для уменьшения трения; двойное соединение, называемое теперь «кардановым» и применяемое в автомобилях; различные станки (например, точный станок для автоматического нанесения насечки или молотобойная машина для формовки слитков золота); приспособление (приписывавшееся Челлини) для улучшения четкости чеканки монет; скамья для опытов над трением; подвеска осей на расположенных вокруг нее подвижных колесах для уменьшения трения при вращении (это приспособление, вновь изобретенное Атвудом в конце XVIII века, привело к современным шариковым и роликовым подшипникам); приспособление для опытной проверки сопротивления металлических нитей растяжению; многочисленные ткацкие машины (например, стригальная, сучильная, чесальная); механический ткацкий станок и прядильная машина для шерсти; боевые машины для ведения войны («жесточайшего помешательства», как он ее называл); различные замысловатые музыкальные инструменты.

В старинной науке гидравлике Леонардо был большим мастером и принимал участие в мелиорации Ломеллины, в устройстве гидросооружений в Наваре, проводил исследования по осушению Понтийских болот, проектировал отвод русла реки Арно у Пизанского моста, рассматривал гидроустройства на Адде и на Мартезанском канале. И в этой области он дал ряд изобретений. Леонардо спроектировал землечерпалки, во всем сходные с современными; он придумал механические средства прорытия каналов и обеспечения их судоходности за счет усовершенствования шлюзов. И действительно, он заменил в шлюзах, известных уже в его время, примитивную, несовершенную, легко приходящую в негодность, перегородку расположенными под углом двойными воротами, в которых само давление воды используется для улучшения смыкания створок. Он ввел систему щитов, управляющих размерами отверстий для наполнения шлюза и освобождения его от воды.

Переходя от практической гидравлики к теоретической, заметим, что Леонардо знал принцип сообщающихся сосудов для жидкостей различной плотности и основной закон гидростатики, известный теперь под названием «закона Паскаля», который, согласно Дюэму, стал известен французскому философу от Леонардо через Джован Баттисту Бенедетти и Марино Мерсенна. Леонардо создал теорию движения волн на море. Более того, расширяя эту теорию с помощью выдвинутой им наиболее универсальной физической концепции - «движение есть причина всего живого», - он, предваряя время, видел в волновом движении наиболее естественное движение. Согласно Леонардо, свет, звук, цвет, запах, магнетизм и даже мысль распространяются волнами.

Вопрос о центрах тяжести находится на стыке математики, прикладной и теоретической механики. Труды Аристотеля, Архимеда и Герона сохранены для всего средневековья арабскими и западными комментаторами, которые анализировали, критиковали, модифицировали и дополняли эти труды. Леонард, безусловно, был знаком со многими трудами по механике, что следует из немногочисленных приводимых им цитат и из более многочисленных выписок и заметок без указания источников. Помимо книг Аристотеля, Архимеда и Герона, он знал работы Евклида (или приписываемые ему труды), Табита бен-Курра (826-901), таинственного Иордана Неморария, Биаджо Пелакани (Биаджо из Пармы), знаменитого профессора университетов Павии, Падуи и Болоньи, умершего в Парме в 1416 году. Прямо или косвенно соприкасался с кинематическими и динамическими теориями оксфордской и особенно парижской школ.

Открыл по-видимому в результате размышлений об устойчивости и различных наклонных башен в Италии (Пиза, Болонья), теорему, которая теперь называется «теоремой об опорном многоугольнике»: тело, опирающееся на горизонтальную плоскость, остается в равновесии, если основание вертикали, проведённой из центра тяжести, попадает внутрь площади опоры.

В применении результатов науки к технике Леонардо первым попытался дать теорию арки – «крепости, создаваемой двумя слабостями, ибо арка здания состоит из двух четвертей круга, каждая из этих четвертей круга весьма слаба, сама по себе стремится упасть, но так как одна препятствует падению другой, то слабости обеих четвертей превращаются в крепость одного целого».

Он первый занялся вопросами сопротивления балок растяжению и сжатию, первый стал изучать механизм трения и заметил его влияние на условия равновесия.

В области динамики Леонардо впервые поставил и частично разрешил ряд вопросов. Занятия артиллерией натолкнули его на изучение полёта и удара пушечного ядра; он впервые задался вопросом, как летят ядра, выбрасываемые под разными углами, и какова сила удара. Впервые поставил Леонардо вопрос об ударе упругих шаров и для ряда случаев пришёл к вполне правильному решению.

Весьма замечательны работы Леонардо над проблемой трения. Он первый ввёл самое понятие коэффициента трения и вполне правильно выяснил причины, определяющие величину этого коэффициента.