Не менее замечательны работы Леонардо да Винчи в области гидростатики и гидродинамики. Почти все механизмы, придуманные им, были забыты недальновидными современниками и ближайшим потомством; но его гидравлические сооружения как в Италии, так и во Франции не могли не обратить всеобщего внимания, и сочинения Леонардо да Винчи по гидравлике весьма часто упоминались последующими авторами. Правда, ученый-художник не сумел выработать тех основных начал гидростатики, которые впоследствии были найдены Паскалем; но он весьма близко подошел к ним, не уступая в ясности своих воззрений Галилею.
Он, например, знал уже, что в двух сообщающихся сосудах жидкость стоит на одинаковом уровне, если плотность ее одинакова. При этом Леонардо да Винчи дает рисунок, из которого видно, что он знал или угадывал закон, гласящий, что давление жидкости на дно не зависит от формы сосуда.
Он знал также, что менее плотная, например нагретая, жидкость должна подняться выше, чем сообщающаяся с ней более плотная жидкость, и на этом основал свою теорию морских течений: по мнению Леонардо да Винчи, у экватора вода стоит выше, чем в умеренных широтах, и вследствие нарушения равновесия происходят течения. Леонардо да Винчи пытался измерить скорость истечения воды из сифона. Его занимала также теория водоворота. Имея довольно ясное понятие о центробежной силе, он заметил, что «вода, движущаяся в водовороте, движется так, что те из частиц, которые ближе к центру, имеют большую вращательную скорость. Это — поразительное явление, потому что, например, частицы колеса, вращающегося вокруг оси, имеют тем меньшую (линейную) скорость, чем они ближе к центру: в водовороте мы видим как раз обратное. Впрочем, если бы вода вращалась подобно колесу, то не могло бы существовать внутри водоворота пустого пространства, а на самом деле водоворот представляет как бы насос»[26].
Еще более отчетливы и замечательны воззрения Леонардо да Винчи на волнообразное движение. Чтобы пояснить характер этого движения, он употребляет сравнение, впоследствии перешедшее в сотни учебников и встречающееся даже в лекциях Тиндаля. «Волна,— говорит он,— есть следствие удара, отраженного водою. Движение волны весьма подобно тому движению, которое производит ветер, когда он колеблет колосья: в этом случае мы также видим движение волн, хотя стебли вовсе не движутся вперед на такое расстояние и с такою скоростью». «Часто, — говорит Леонардо да Винчи, — волны движутся быстрее ветра. Это происходит оттого, что импульс был получен, когда ветер был сильнее, чем в данное время. Скорость волны не может измениться мгновенно». Чтобы пояснить движение частиц воды, Леонардо да Винчи начинает с классического опыта новейших физиков, то есть бросает камень, производя круги на поверхности воды. Он дает чертеж таких концентрических кругов, затем бросает два камня, получает две системы кругов и задается вопросом, что произойдет, когда обе системы встретятся? «Отразятся ли волны под равными углами? — спрашивает Леонардо и прибавляет.— Это великолепнейший (bellissimo) вопрос». Затем он говорит: «Таким же образом можно объяснить движение звуковых волн. Волны воздуха удаляются кругообразно от места своего происхождения, один круг встречает другой и проходит далее, но центр постоянно остается на прежнем месте»[27].
Этих выписок достаточно, чтобы убедиться в гениальности человека, в конце XV века положившего основание волнообразной теории движения, которая получила полное признание лишь в XIX столетии[28].
В области практической физики ученый также выказал замечательную изобретательность. Так, задолго до Соссюра, он соорудил весьма остроумный гигрометр. На вертикальном циферблате находится род стрелки или весов с двумя шариками равного веса, из которых один из воска, другой из ваты. В сырую погоду вата притягивает воду, становится тяжелее и перетягивает воск, вследствие чего рычаг подвигается, и по количеству пройденных им делений можно судить о степени влажности воздуха.
Ученый изобретал разные насосы, стекла для усиления света ламп, водолазные шлемы. Он первый в Италии изобрел плавательный пояс. Особенно занимало его воздухоплавание. Еще в детстве Леонардо да Винчи был страстным любителем птиц, и в одной из своих рукописей он замечает: «Птицы меня радовали в самом раннем детстве, и, когда я был еще в колыбели, меня, говорят, посетил однажды большой коршун, не причинив мне зла». Находясь во Флоренции, он часто покупал множество птиц с единственной целью выпустить их на волю. При этом он постоянно изучал полет птиц и занимался анатомией птичьего тела. Некоторые из сооруженных Леонардо да Винчи для подражания полету птиц механизмов доказывают глубокое знание им анатомии. Всего любопытнее, что он еще в XV столетии изобрел парашют (зонтик в 12 локтей, как он выражается) и производил опыты с маленькими шариками и призмами из тончайшего воска, которые надувал теплым воздухом, заставляя их таким образом летать.
Еще Роберт Чарльз Вентури утверждал, что Леонардо да Винчи раньше Кардано (1550 год) и Порты (1558 год) изобрел камеру-обскуру. Теперь это вполне доказано благодаря исследованиям Гроте, который нашел у да Винчи соответствующие рисунки и описания. Леонардо да Винчи стоял на шаг от изобретения телескопа: он утверждал, что если устроить снаряд, в котором лучи получат такой же ход, как внутри нашего глаза, то это даст возможность увеличивать видимые нами небесные тела. В другом месте Леонардо да Винчи говорит, что человеческий глаз обладает «кристаллической сферой, которая посылает уму явления». Ученый-художник соорудил даже «искусственный глаз», с целью показать ход лучей внутри нашего глаза. Он знал явление, смущавшее даже новейших физиков, а именно так называемую иррадиацию, в силу которой белый предмет на черном поле кажется большим, чем равный ему по величине черный на белом поле. Леонардо да Винчи объясняет это явление тем, что когда свет исходит от более яркой поверхности, то влияние, оказываемое им на сетчатую оболочку, распространяется на более широком пространстве, захватывая соседние нервы, а не только те, на которые непосредственно действует переданное хрусталиком изображение. Объяснение в высшей степени остроумное. Леонардо пользовался знанием законов иррадиации не только в своем трактате о живописи, но и в некоторых картинах, например в «MadonnadeH'angello». Явление полутени было в совершенстве изучено Леонардо, и он постоянно пользовался им в живописи. Что касается теории цветов, то он исходил из того положения, что «белый цвет есть причина всех цветов» и что наиболее гармонирующими между собою должны считаться цвета радуги. Любопытны некоторые его отрывочные замечания: «Голубой цвет,— говорит он, как бы предугадывая новейшие теории цвета небесного свода,— происходит от соединения чистейшего белого с парами воздуха». Леонардо насчитывал в радуге не семь цветов, а восемь: тонкий глаз художника ясно различал то, что смешивается обыкновенным зрением.
В области прикладной физики весьма интересна изобретенная Леонардо паровая пушка. Действие ее состояло в том, что в сильно нагретую камеру вводилась теплая вода, мгновенно превращавшаяся в пары, которые своим давлением вытесняли ядро. Кроме того, он изобрел вертел, вращавшийся посредством токов теплого воздуха.
В качестве военного инженера Леонардо много занимался металлургией, причем замечательно, что он не верил в тогдашнюю алхимию. Приведя мнение одного алхимика, что ртуть есть будто бы семя всех металлов, Леонардо замечает: «Это сомнительно, потому что такой взгляд противоречит бесконечному разнообразию природы».
Не менее замечательны размышления Леонардо по вопросам физической астрономии и геологии. Он говорит, например, что мерцание звезд есть явление субъективное, зависящее от свойств нашего глаза; он знает, что Луна светит не собственным, а отраженным от Солнца светом, и считает, что для жителей Луны Земля показалась бы таким же светилом и что Земля, в свою очередь, освещает Луну. Он является одним из первых основателей геологии, развивая «нептуническую» теорию и утверждая, что находимые в горах ископаемые раковины были некогда отложены морем, Леонардо да Винчи смеется над господствовавшим тогда учением, будто эти раковины выросли под влиянием звезд. «Покажите мне теперь,— говорит он,— такое место в горах, где бы звезды могли фабриковать раковины разного возраста, разных форм и видов»[29]. Вентури полагает, что геологические теории Леонардо да Винчи были главной причиной, которая заставляла многих современников считать его почти еретиком.
О географических познаниях ученого лучше всего свидетельствует тот факт, что в Лондонском музее хранится начерченная им по указаниям известного Америго Веспуччи первая карта Америки.
Как художник, создавший множество этюдов листьев и деревьев, Леонардо да Винчи интересовался ботаникой и высказал весьма любопытные мысли об образовании древесных колец, о расположении ветвей и листьев и т.п. Он же первый изобрел способ отпечатывания листьев со всеми их тонкими жилками — искусство, вновь открытое в нашем столетии.
Нельзя обойти молчанием различные военные изобретения Леонардо да Винчи, уже было упомянуто о его паровой пушке, которая гораздо более, чем паровые игрушки древних греков и римлян, может считаться предшественницей машины Уатта. Теперь вполне уместно еще раз обратиться к знаменитому письму, в котором ученый-художник сам себя рекомендовал миланскому герцогу Лодовико Моро, и рассмотреть это письмо как памятник, относящийся к истории военного искусства и техники. В одном из «пунктов» своего письма к Лодовико Моро Леонардо пишет: «Я умею сооружать особые орудия, которые бросают град снарядов, распространяющих сверх того густой дым, вносящий смятение в ряды врагов». Чертежи, которые дает Леонардо в своих манускриптах, поясняют его мысль. В этих чертежах встречаются самые разнообразные формы разрывных снарядов и снарядов, снабженных трубками, извергающими пламя и дым при помощи пороха, смолы и серы, заключенных внутри снарядов. Изобретательность Леонардо да Винчи в этой области почти неисчерпаема, и, если только он не преувеличивает, некоторые из его бомб разбрасывали осколки в районе не менее ста локтей[30].