達芬奇為何未被納入科學家行列

列奧納多?達?芬奇,這位文藝復興時期的 “全能天才”,以其在繪畫、雕塑、工程領域的卓越成就成為人類文明史上的璀璨巨星?!睹赡塞惿贰蹲詈蟮耐聿汀分两袢允撬囆g殿堂的巔峰之作,他設計的飛行器、橋梁圖紙更是展現(xiàn)出超越時代的想象力。然而,當人們梳理達芬奇的私人筆記時,他在力學、光學、聲學、熱學與流體力學等科學領域的天才洞見也令科學史學家們震驚。

在《阿倫德爾手稿》中,他記錄了讓不同重量的鉛球從塔頂同時下落,發(fā)現(xiàn)“它們幾乎同時觸地”,并寫下“加速度是時間的函數(shù)”。這比伽利略正式提出勻加速運動早了大約100年。

在《萊斯特手稿》里,他用“impeto”(沖力)描述物體保持運動的內(nèi)在傾向,并寫道:“若無空氣阻力,運動將永恒持續(xù)。”這已經(jīng)是非常接近慣性定律的文字表述了。

他最早定量測量滑動摩擦,在《福斯特手稿Ⅲ》中列出不同材料組合的摩擦系數(shù)表,發(fā)現(xiàn)“摩擦阻力與正壓力成正比”,比阿蒙頓-庫侖定律早兩個世紀。通過斜面實驗,他提出了“摩擦角”的概念。

在《特里武爾齊亞諾手稿》中,他將琴弦振動與水面波紋相類比,發(fā)現(xiàn)“頻率決定音高”,并首次記錄“共振破壞橋梁”的實例。

他畫下大量橋墩后渦街圖,描述“渦旋成對出現(xiàn)、交替脫落”,被現(xiàn)代流體力學視為最早的卡門渦街記錄。

通過解剖牛眼,他證實視網(wǎng)膜成像倒置,并推測大腦會自動“翻轉”圖像。

上述這些發(fā)現(xiàn)中任何一項都足以讓達芬奇在科學發(fā)展史中留下濃墨重彩的一筆,但是,在主流科學史著作中,幾乎找不到達芬奇的名字和他劃時代的發(fā)現(xiàn)。這又是為什么呢?

問題出在時間身上,達芬奇那至少6000多頁的私人筆記被世人逐漸發(fā)現(xiàn)并破解是在他身后200多年的事情了,那時,科學發(fā)展已經(jīng)邁出了關鍵的一步,包括慣性定律、加速度定律在內(nèi)的牛頓力學三定律被廣泛接受,近代物理學體系已經(jīng)在科學界確立了主導地位,并且開始在眾多領域成功的應用。達芬奇的研究成果錯失了傳播的時間窗口,當人們看到達芬奇的手稿時,除了感嘆他的天才頭腦以外,已經(jīng)難以從這些發(fā)現(xiàn)中找到繼續(xù)前行的靈感和線索了。達芬奇的重要發(fā)現(xiàn)和卓越洞見未能對科學發(fā)展產(chǎn)生直接影響,自然也無法嵌入科學思維演進的邏輯鏈條。

達芬奇確實錯過了進入科學家殿堂的時機,有人對此感到不解,一個取得如此科學成就的人怎么就不能算作科學家呢。

首先,達芬奇從未主動想要發(fā)表或公開自己的研究成果。這一點從他的手稿的編寫就可以看出來,他采用“鏡像文字”這種類似密碼的形式書寫自己的筆記,他的手稿無目錄、無標題,并且頁碼零散。這種做法顯示達芬奇從未準備將自己的發(fā)現(xiàn)公之于眾,很明顯,他這樣做的目的是防止別人窺視。這是藝術家和手工業(yè)者在面臨行業(yè)競爭時自我保護心態(tài)的表現(xiàn),“獨門絕技不可外傳”的想法與科學傳統(tǒng)背道而馳,公開自己研究成果,并且接受質(zhì)疑、進行交流是科學研究者必須遵循的準則。所有秘而不宣或遮遮掩掩的東西都沒有科學價值。

另外,達芬奇對自然現(xiàn)象的研究具有非常明確的實用目的。從其手稿的文字旁注、圖紙標題、賬目清單、委托人通信,以及同時代人留下的合同、工資單、宮廷賬簿等資料中,我們可以看到他進行光學研究直接服務于透視繪畫,而研究落體加速度,是為了改進炮彈軌跡。

1502–1503年在切塞納,連續(xù)6頁筆記記錄測量河流橫斷面、流速等數(shù)據(jù),旁邊的注釋則是“為波吉亞家族開運河”;

1508–1513 年在羅馬,筆記突然密集研究解剖心臟瓣膜。那段時間,他在教皇醫(yī)官馬西亞諾·馬利亞諾手下做“解剖示范”,目的是改進老年教皇的循環(huán)系統(tǒng)診斷。

由此可知,達芬奇對自然的好奇是真實的,但是涉及到“為何研究”時,幾乎總是 “為了更好地繪畫、建造、設計,以贏得委托、解決雇主當下的技術難題。”

達芬奇對自然現(xiàn)象觀察的敏銳和細致是常人難以企及的,并且在研究過程中他已經(jīng)運用了類似近代物理學實驗的方法,被譽為“科學史之父”的喬治·薩頓在《科學史導論》中這樣評價達芬奇:“在科學上,達芬奇是一個巨細靡遺的觀察家,能以極精細的描繪手法表示一個現(xiàn)象?!彼凇犊茖W史研究》中進一步評價達芬奇的貢獻,他寫到:“達·芬奇的科學是實驗的而非數(shù)學的;它是質(zhì)而非量的科學?!?;“他不僅是一個觀察者;他還是大膽的概括者,只是這些概括被囚禁在私人筆記本里?!?/p>

薩頓還假設“若達芬奇擁有印刷術與代數(shù)語言,也許就能與伽利略分享榮耀?!彼_頓的意思是達芬奇的科學價值被歷史條件所遮蔽。就個人才華而言,達芬奇完全可以與伽利略、牛頓、愛因斯坦這些公認的科學巨匠比肩。但是,從他手稿中顯示的實用目的可以做出判斷,他永遠不可能成為偉大的科學家。他專注自然現(xiàn)象并不是為了探尋其背后的客觀法則,而是為了幫助他改進設計方案或者提高繪畫水平。在研究過程中,他確實采用了一些科學的方法,但是當他認為已經(jīng)可以解決實際問題,能夠圓滿完成雇主的委托時,研究活動就結束了。那些高明的論斷只是天才頭腦的直覺,不是邏輯演繹的結論。因此,他的研究只是看起來像是參與了科學活動的某些環(huán)節(jié),但這只是巧合。

如何評價達芬奇,是否賦予他科學家的身份,涉及到一個標準的問題,那就是“判斷一位歷史人物是否為科學家,關鍵不在于他取得了什么成果,而在于他是“為何而做”以及“如何去做”。

相信紛繁復雜的自然現(xiàn)象背后,存在著可以被人類認知的客觀規(guī)律,并且以探索自然規(guī)律為自己的使命,是科學家的精神基石。哥白尼提出日心說,源于對 “天體運行是否存在統(tǒng)一秩序” 的執(zhí)著探索。開普勒耗費10年心血,計算火星軌道,是源于他對數(shù)學和諧性的癡迷,他相信數(shù)學上簡單的定律是所有自然現(xiàn)象的基礎。這與達芬奇為了贏得委托、解決雇主當下的技術難題的實用目的大相徑庭,完全不可相提并論。

主動將自己的研究成果公開是科學家的基本責任,科學家不僅要公開自己的結論,實驗步驟、觀測數(shù)據(jù),以及邏輯推理細節(jié)和數(shù)學驗算過程都必須原原本本的公之于眾。17 世紀英國皇家學會成立時就提出 “不占有知識,不保密發(fā)現(xiàn)” 的宗旨,牛頓在《自然哲學的數(shù)學原理》中詳細闡述萬有引力的推導過程,達爾文在《物種起源》中公開自己的觀察記錄與思考軌跡?!肮_性” 始終是科學傳統(tǒng)的核心準則,正是科學家們公開的討論、交流,相互驗證、相互啟發(fā),科學才能沿著思維演進的邏輯鏈條逐漸逼近終極目標。達芬奇刻意隱藏研究成果的做法于科學的精神背道而馳,當科學革命在 17 世紀如火如荼地展開時,他的手稿仍在密室中沉睡,既未參與當時的學術辯論,也沒能為同時代的研究者提供任何啟示,自然也無法在科學史上占據(jù)一席之地。

今天,達·芬奇成為科學史與科學哲學持續(xù)對話的經(jīng)典個案??茖W史家已不再爭論他是不是科學家,而是把他當作“邊界案例”,從實證主義看他像“先驅(qū)”,從觀念史看他像“局外人”,從社會學看他像“錯失者”,從實踐轉向看他像“實驗巨匠”。正是這種多重折射,使達·芬奇成了一面鏡子,讓各派學說照出自己的“科學”標準,也從廣闊的歷史長河中映出真正的科學先驅(qū)。

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