Реферат: Экспериментальные исследования в работах Леонардо да Винчи
Последние годы Леонардр провел беспокойно - жил в Риме и Флоренции, в конце концов, переехал во Францию под покровительство ФРАНЦИСКА I. В последние годы жизни мало рисовал, но активно занимался другими областями деятельности, посвящая себя научным экспериментам и скрупулезным наблюдениям за природой. Значительное число его дневников и чертежей, часть из которых храниться в Королевской Библиотеке в Виндзоре, свидетельствует о его неповторимом исследовательском уме и исключительном интеллекте.
Современники видели красивого, великолепно сложенного и сильного, всегда нарядного, учтивого, ровного, невозмутимого, а в старости величавого человека. По существу, облик и манеры Леонардо отвечали тому образцу поведения, который был принят в гуманистических кружках XV века, в частности в медичейской среде. Очевидно, не то светская, не то стоическая выдержка отчасти соответствовала врожденным психическим особенностям Леонардо, но таким он и хотел себя видеть, таким сделал себя совершенно сознательно. Анонимный биограф, пересказывая эпизод стычки Леонардо с Микеланджело, отмечает, что Леонардо не ответил на грубую выходку Микеланджело ни словом, ни движением, только сильно покраснел. Что бы тогда ни толковали, трудно представить себе другого ренессансного итальянца, который повел бы себя так на деле. Возрождение, скорей, ассоциируется у нас с неукротимым темпераментом. Выдержка Леонардо - отнюдь нетривиальная для его эпохи черта.
Возможно, не столько выдержка, сколько поглощенность новыми и новыми замыслами не давала Леонардо предаваться депрессии по поводу неудачи какого-либо из замыслов предыдущих. Так или иначе, нельзя не принять во внимание пусть скупые следы затаенного эмоционального бурления. Вспышки мрачности, полемическую резкость и презрительность, взаимоисключающие высказывания, замешательства и странности. Все это дает подсветку преобладающему фону, не лишая права говорить, о терпеливости, ясности, неуязвимом одиночестве Леонардова духа.
Объясняются ли странности Леонардо просто его напряженной гениальной одаренностью или какой-либо патологией, как их можно расценить в медицинском, психиатрическом смысле. Тот или иной тип нервной организации, так называемая норма или отступления от нее (определяемые к тому же по критериям, тесно связанным с нынешними социально-культурными условиями). При помощи психоаналитических средств, во всяком случае, нельзя объяснить конкретный культурный способ разрешения подобных коллизий. Исторически неповторимый духовный мир, созданный Леонардо, так же не выводим из медицинского анамнеза, как и миры, скажем, Гоголя, Достоевского, Ницше, Августина или Ньютона. Иное дело, что психосоматические факторы дают известные импульсы поведению индивида, но одни и те же импульсы в разных историко-культурных традициях и ситуациях приводят к совершенно разным результатам. Психофизиологическая компонента включается в качественно несходные структуры и, хотя и окрашивает их, но сама реализуется несходно.
Вот почему психические особенности Леонардо могут нас интересовать лишь постольку, поскольку они как-то соответствовали выполнению им особой роли в ренессансной культуре, способствовали тому, что именно он, Леонардо, сумел довести до крайности и выявить некоторые присущие этой культуре типологические черты. Мы не вправе совсем игнорировать чисто психическое индивидуальное устройство. Но мы также знаем, что история всегда с неожиданным хитроумием использует такие моменты, приглушая или расцвечивая их, обращая в конечном счете и здоровье, и болезнь, и всякие исторически нейтральные (бессодержательные) обстоятельства в материал для собственного творчества.
В нескончаемых спорах вокруг личности «загадочного гения», мне кажется, что наиболее научно значимой сама неопределенность, предварительность любых констатаций. Личность Леонардо расплывается перед нашим испытующим взглядом, ускользает от него, словно в ней совмещаются потенции многих и разных личностей. Это-то как раз и придает его облику присущую только ему выразительность и завершенность, так что Леонардо не спутаешь ни с кем во всем Возрождении и даже в мировой истории. Фрейд утверждал, что все страсти Леонардо превратил в одну страсть к исследованию. Однако этому противостоят не только пробивающиеся изредка на поверхность спонтанные проявления самой бурной ненависти и любви, но главным образом – сама форма Леонардовых записей и эскизов, от начала до конца не «объективная», не «научная», а эмоциональная и личностная. Верно то, что Леонардо производит впечатление человека, то и дело отходящего в сторону от себя, смотрящего на свои дела и волнения как на часть необъятного мира. Он не делает себя центром природы, он, скорее, расширяет свой дух настолько, что природа и его дух совпадают. Неудивительно, что мы не в силах настичь «истинную» сущность Леонардо ни в одном отдельном факте его биографии или готовом эмоциональном состоянии. Что бы ни думать о нем в житейски-психологическом плане, этот план хорошо соответствовал способу творческого мышления.
Вот почему трудность или даже невозможность ответа на вопрос, что за человек был Леонардо, не должны обескураживать. Конечно, простое заявление о «загадочности» и «непостижимости» ровно ничего не дает. Но это должен быть не итог реконструкции, а ее начало. Нулевой результат суждений о характере Леонардо - только кажущийся. Леонардо в каждый момент жизни сам создавал свою личность и нравственность. Отсутствие центрированности и окончательности в гениальнейшей из личностей Возрождения было необходимым условием ее исторически особой развертки и реализации, ее ослепительной человеческой полноты[1] .
2. Леонардо да Винчи в истории опытных наук
Со второй половины XV века рождается новое опытное естествознание. Ф. Энгельс так характеризовал этот период в истории науки: «Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учёности...»[2] . Среди этих титанов эпохи Возрождения Ф. Энгельс одними из первых называет Леонардо да Винчи, «который был не только великим живописцем, но и великим математиком, механиком и инженером, которому обязаны важными открытиями самые разнообразные отрасли физики…»[3] . Интересы среды, в которой вырастал Леонардо, были направлены к природе. Представители этой среды видели природу сквозь призму художественного, ремесленного, инженерного и строительного опыта, они угадывали в природе механические закономерности, еще не умея даже назвать их.
С тех пор, по мере того, как извлекаются из могилы всё новые и новые части рукописей, представляющих собой огромнейшую и оригинальнейшую энциклопедию, всё больше разрастается восторженное восхищение перед этим титаном, с единодушием, не имеющего примера в истории науки.
В этих рукописях и в бесчисленных заметках, записанных на отдельных листках и клочках бумаги, затрагиваются и разрабатываются самые разнообразнейшие отрасли знание; если мы возьмём только те из них, которые относятся к наукам в тесном смысле, то увидим, что это дивный ум занимался и анатомией, и зоологией, и ботаникой, и геологией, и палеонтологией, и химией, и астрономией, и географией, включая и физическую географию, и космографией, и топографией. В различных отраслях математики, как частной, так и прикладной, особенно же в теории перспективы, в механике, в гидравлике, в океанографии, а также в различных отраслях гражданского и военного строительства и в баллистике он был верховным авторитетом.
В области физико-математических и естественных наук нет ни одного уголка, в котором он не произвёл бы самостоятельных изысканий и в котором он не оказался бы предтечей будущих успехов. Его равно занимали как арифметика, так и гидростатика, как оптика, так и акустика, и магнетизм. Уже одного только этого было бы совершенно достаточно, чтобы вполне подтвердить данное ему название первого представителя новой эры.
Экспериментальные исследования данного времени в значительной мере связываются с именем Леонардо да Винчи. Исследователи его творчества полагают, что ничего существенно нового в развитие теоретической механики он не внес. Его сила заключалась в разнообразной экспериментальной деятельности. При этом важны оказывались не столько результаты экспериментов, сколько сама нацеленность на эксперимент как главный источник знания и технику постановки эксперимента. Важные эксперименты были поставлены им по проблемам падения тел, влиянию движения тела на силу удара, испытанию на разрыв, трению тел. В области исследования трения между твердыми поверхностями ему принадлежит заслуга выведения из поставленных им экспериментов закона трения, гласившего: "Каждым тяжелым телом побеждается сопротивление трения весу, равное четвертой части этого веса". Открытие этого закона было важным вкладом в развитие экспериментальной механики. Историки науки совершенно справедливо склонны важность открытия этого закона усматривать прежде всего в том, что впервые закон был открыт в результате физического эксперимента - и в этом смысле Леонардо значительно опережал свое время не столько результатами исследования, сколько пониманием задач, возникавших под влиянием бурного развития техники. Сама постановка подобных экспериментов, демонстрировавшая их огромные возможности, стимулировала интерес к экспериментальной физике.
Противопоставив схоластике опытное знание, Леонардо, таким образом, заложил основы экспериментального метода естествознания, открывающего широкие перспективы для использования математики. "Мудрость есть дело опыта" и “Нет достоверности в науках, не использующих математики" - эти провозглашенные им принципы являются двумя сторонами его метода. И в этом смысле Леонардо справедливо рассматривается как предшественник современного естествознания.
Использование своего метода позволило Леонардо сформулировать важные положения. Аристотелевская физика исходила из того, что движение для своего сохранения требует силы. Леонардо в противоположность этому свидетельствует, что всякое движение стремится к своему сохранению, т.е. движущееся тело движется до тех пор, пока в нем сохраняется сила его движения. Это утверждение уже означало существенное продвижение в понимании природы движения от Аристотелевских положений к открытию закона инерции – Леонардо устанавливает факт существования инерции, инерционного движения. Причиной движения является сила, причиной силы выступает движение. Сила рождается при внезапном увеличении тела (так при выстреле из пушки выталкивается ядро), а также путем скручивания и сгибания тел вопреки их естественному состоянию (на этом основано движение баллисты, лука). По мнению академика С.И. Вавилова, Леонардо является зачинателем фотометрии как точкой измерительной науки. Многочисленные опытные наблюдения Леонардо имели принципиально важное значение для последующих теоретических разработок (принцип суперпозиции, телескопический эффект и т.д.), но они не были использованы в полной мере его современниками. Тот факт, что его записи велись зашифрованным способом, а также то, что в рамках потребностей практики того времени многие его замыслы не могли быть реализованы, определили невостребованность его идей. Дж. Бернал охарактеризовал судьбу идей Леонардо: «Изучение бесчисленного множества механических аппаратов, предложенных и обрисованных Леонардо, начиная от прокатных станов до подвижных землеройных машин, раскрывает другой аспект трагедии его гения. Он мог изобретать машины чуть ли не для любой цели и рисовать их несравненно хорошо, однако почти ни одна из них и ни одна из наиболее важных не смогла бы работать, даже если бы он сумел найти достаточно денег, чтобы их сделать. Без количественного знания статики и динамики, без использования первичного двигателя вроде паровой машины инженер эпохи Возрождения фактически не мог даже выйти за пределы, установленные традиционной практикой. Заслуга его заключается не столько в том, что он сделал для развития машин, сколько во внушении образованному миру идеи о том, что действия природы могут быть объяснены с помощью механики»[4] .
Его ум, помимо универсального характера и глубины, поражает также своей необычной изобретательностью во всех областях, как в самых важных, так и в совершенно незначительных. Уже в юные годы Леонардо рисовал различные машины и набрасывал схемы гидротехнических сооружений на реке Арно. Для Леонардо искусство всегда было наукой. Заниматься искусством значило для него производить научные выкладки, наблюдения и опыты.
Известно, что Леонардо даВинчи был изобретателем многочисленных приборов, предназначенных для решений математических задач (пропорциональный циркуль, прибор для вычерчивания параболы, прибор для построения параболического зеркала и др.). В то же время о механике Леонардо утверждает: «Механикаесть рай математических наук, посредством неё достигают математического плода»[5] . Работы в области механики, которые проводил Леонардо, можно сгруппировать по следующим направлениям: законы падения тел; законы движения тела, брошенного под углом к горизонту; законыдвижения тела по наклонной плоскости; влияние трения на движение тел, теория простейших машин (рычаг, наклонная плоскость, блок); вопросы сложения сил; определение центра тяжести сил, вопросы связанные с сопротивлением материалов. Рассматривая движение тела, брошенного под угломк горизонту, он показал, что траекторией его движения должна быть парабола, таким образом, рассеял заблуждения Аристотеля. Много ценных мыслей высказано Леонардо да Винчи и о сохранении движения, то есть он вплотную подошел к закону сохранения энергии.
Леонардо приблизился к одной из самых основных идей механического объяснения природы – к идее однородности пространства. Для него характерно распространение законов, управляющих наземным миром, на подлунный мир. Эта тенденция впоследствии выстроилась и слилась с обратным процессом – распространением на космос законов земной механики – и была завершена в системе Ньютона.
Леонардо говорит об однородности вселенной, об отсутствии в ней центра, тем самым он лишает Землю ее привилегированного положения и приходит к относительности и взаимности движений небесных тел вокруг Земли. Таким образом, Леонардо да Винчи указывает на несостоятельность гелиоцентрической системы Птолемея. Леонардо принадлежит конструкцияметательных аппаратов множество других машин.
Очень характерно для механики Леонардо да Винчи стремление вникнуть в сущность колебательного движения. Он приблизился к современному определению понятия резонанса. В трудах по оптике, пожалуй, больше, чем в какой-либо другой области сказалось сочетание научного гения Леонардо да Винчи с дарованием художника. Несомненно, что Леонардо шел к вопросам оптики от живописи; теория света и теней, теория цвета привлекала его внимание, прежде всего как живописца. Но как физика его интересовала и природа сама по себе. Не случайно ему принадлежат плодотворные, прогрессивные для его времени, мысли об аналогии между распространением волн в воде и распространением света. Теория света и теней находила у Леонардо применение не только в живописи, но и в астрономии: толкуя свет Луны как отражение солнечных лучей от лунных морей бороздимых волнами. Леонардо проявлял особый интерес к законам распространения света и тьмы на волнующейся водной поверхности. Наблюдательность и острота физического мышления Леонардо позволили ему сделать интересные наблюдения и сформулировать ряд положений и задач.
«Наука живописи», высшей деятельности, на которую вообще способен человек, по мысли Леонардо, не является зеркальным механическим копированием природы. Это всегда творчество и изобретение, а следовать природе — значит подражать процессу её творчества. Историки науки объясняли этот своеобразный «позитивизм» Леонардо по-разному. Одни — тем, что, касаясь в творчестве научных проблем при их решении, он оставался только художником, выражающим все понятия в наглядных образах. Другие просто отказывали Леонардо в способностях к абстрактному, теоретическому мышлению. Нам же представляется на эту тему более интересной точка зрения Б. Г. Кузнецова, который объясняет эмпирическую направленность и образность мышления Леонардо психолого-историческими причинами.
Совершенно очевидно, подчеркивает Б.Г. Кузнецов, что способностями к теоретическому, абстрактному мышлению Леонардо обладал, и в самой высокой степени. Все дело в том, что в XV в. еще отсутствовали гносеологические универсалии, которые позволяли бы переносить связи и отношения между наблюдаемыми явлениями в мир теории и математических абстракций. Не было инвариантов научного мышления, которые были выработаны только в XVII столетии. В эпоху же Леонардо, считает Б.Г. Кузнецов, будущей науке прокладывали дорогу не схоластические декларации, исчерпавшие себя уже в средневековье, а перемещение центра тяжести в познании мира и человека на его сенсуальное (чувственное), эстетическое познание. Сенсуализм Леонардо не был декларацией, он следовал из его творческой практики и, в свою очередь, воплощался в этой практике, реализовываясь в живописи.
Яркий пример, иллюстрирующий образный строй понятий в мышлении Леонардо, предоставляют страницы его дневников и манускриптов, из которых видно, что чтение и понимание рукописи художника невозможно отделить от сопровождающих ее рисунков. Даже общие понятия, излагаемые в них, всегда приобретают форму рисунка, схемы. В текст вплетаются чертежи и наброски, а нередко текст служит лишь пояснением к рисунку, растворяется в нем, и доказательство идеи сводится к внимательному рассматриванию рисунка или чертежа.
Как в художественном, так и в техническом творчестве Леонардо форма была неразрывно связана с содержанием. Каждую свою новую техническую идею он обдумывал до мельчайших подробностей, проверял в действии, проводил многочисленные аналогии, что не могло не отразиться на форме его конструкций. Проектируя, например, летательную машину, он наблюдает полет птиц и летучих мышей, сравнивает перьевую и кожистую поверхность крыльев тех и других, рисует, строит модель и снова наблюдает и проверяет, подмечая тончайшие особенности согласования и движения частей. Не подозревая о существовании аэродинамических сил, он ищет аналогии в полете птицы; у нее заимствует внешнюю форму и форму движения.
Процесс работы Леонардо над изобретением был таким же, как у современного дизайнера: от первого чернового наброска, через тщательную проработку деталей в материале к построению действующей модели и новой ее проверке в действии. Моделирование было необходимым элементом его научной и технической деятельности; можно сказать, что без моделирования Леонардо не мыслил никакой технической конструкции или научного опыта.
Леонардо да Винчи создал подлинно научный метод изучения природы, и этот метод, в котором слиты непосредственная наблюдательность художника, точный расчет ученого и мастерство практика, нашел полное воплощение в его техническом творчестве и отразился на формах машин.
3. Уровень экспериментальных исследований Леонардо да Винчи
Уровень экспериментального исследования Леонардо да Винчи можно привести в сравнении, как это уже однажды сделал знаменитый учёный Гермон фон-Гельмогольц в одной из своих блестящих популярных бесед. Он сопоставляет два славных имени – Гёте и Леонардо да Винчи – как образцы высокоразвитого дара «художественной индукции», указывая, что обладатели такого дара не только достигали великого в искусстве, но оставляли глубокий след и в науке своего времени. И тот и другой посвятили много труда занятиям научным; известно, что у них мы находим предвосхищение двух самых плодотворных идей современного естествознания – идеи эволюции у Гёте и идеи сохранение энергии у Винчи.
Сопоставление этих двух гигантов, едва ли не единственных, в таком масштабе, совместителей художественного и научного творчества, нельзя не признать чрезвычайно метким. Но при общем сходстве, найдутся, как увидим и черты различия между двумя художниками, и притом такие, которые, на мой взгляд, дают Винчи, как научному деятелю, значительный перевес.