ридумывает новые конфигурации башен, предлагает идею гофрированных стен. Но его проекты – в который раз – так и остаются на бумаге.
Однако вскоре от укреплений замка его отвлекло новое поручение. Отныне он занимается осушением и орошением земель в окрестностях Милана – такой вот мастер на все руки.
Эксперименты по устойчивости конструкций
Мышление Леонардо напоминало полноводный поток. Казалось, он постоянно переходит от одного вопроса к другому. Начиная заниматься проектированием купола, он тут же задумывается, как он будет строиться. В записных книжках Мастера сохранились планы ведения строительных работ (в подробных рисунках, как это он делал обычно, предпочитая наглядные изображения описаниям).
При этом Леонардо начинает заниматься опытами, исследуя устойчивость стоек и колонн связанных систем, то есть как будут работать несколько опор вместе. Также он исследует силы распора в арках и сводах, занимается изучением формы изгиба балок с различной длиной пролета. Но, что является вообще уникальным для его времени, он определяет устойчивость и критические нагрузки как для одиночных балок, так и для связанных систем стоек. Эти исследования привели его к совершенно справедливым выводам, что «каждый связанный с другими столб несет в восемь раз больше, чем если бы он стоял от дельно».
Фактически Леонардо заложил основы новой науки – теории сооружений.
И это в эпоху, когда все великие архитектуры фактически на ощупь подбирали необходимые параметры своих зданий.
Леонардо да Винчи. Эскиз собора. Фрагмент страницы из Парижского манускрипта
Именно во время работы над куполом Миланского собора Леонардо создает эскизы сооружений нового типа – в его рисунках сохранились эскизы отдельно стоящих купольных храмов, которые больше напоминают соборы времен барокко. В средневековом городе не было больших пространств – в замкнутых границах тесных оборонительных стен архитекторы просто не мог ли себе этого позволить. Жилые дома и церкви теснились на узких улочках, и те же готические соборы всегда были плотно окружены домами, так что оставалась видимой только верхняя часть храма. Новое время требовало новых решений – отныне соборы и дворцы будут строиться на открытом пространстве, на площадях или на перекрестках. Причем эти улицы должны быть широкими и прямыми, а не кривыми и узкими улочками Средневековья.
Город, который больше не заперт в кольце крепостных стен, открытый новый город, появляется на рисунках Леонардо.
«Здание должно быть обозримым со всех сторон, чтобы показывать свою истинную форму», – писал Мастер.
Впрочем, эти рисунки Леонардо, на которых в аксонометрии[36] изображены проекты соборов, порой настолько вычурных, что их скорее можно отнести к эпохе барокко или к образцам русской архитектуры, нежели к проектам Ренессанса. Леонардо никогда не планировал строить эти здания – он просто придумывал, экспериментировал с формой, искал новые сочетания универсальных геометрических фигур – круга и квадрата.
Иногда кажется, что он и не стремился увидеть свои проекты в камне, – ему хватало того, что эти необычные соборы и дворцы существовали в его воображении.
Часть четвертаяУдивительная жизнь ученого Леонардо да Винчи
Наука во времена Леонардо
Какой была наука пять веков назад? Хороший вопрос, на который не так-то просто ответить.
Нам, людям XXI века, трудно представить мир без автомобилей и самолетов, электричества и телефонов, телевидения и компьютеров. Мы уже с раннего детства знаем, что наша Земля вращается вокруг своей оси, а еще вокруг Солнца, и что Солнце – это звезда, одна из многих и многих в нашей Галактике. Мы знаем, что вещи вокруг нас состоят из атомов, как еще много-много лет назад предположил древнегреческий ученый Демокрит. Но теперь это не предположение, а научно подтвержденный факт, потому что человек сумел превратить одно вещество в другое не с помощью алхимии (что в принципе невозможно), а с помощью ядерных реакций.
А что знали люди во времена Леонардо об устройстве мира?
Это было время, когда наука буквально просыпалась после долгой спячки, в которой пребывала в течение почти тысячи лет. Все, чего достигли ученые Древней Греции в познании мира; все, что обобщили римские энциклопедисты в своих сочинениях, оставалось фактически неизменным на протяжении Средних веков.
В астрономии полтора тысячелетия господствовала теория Клавдия Птолемея, созданная в первом веке нашей эры! Птолемей поместил Землю в центр Вселенной и заставил Солнце вращаться вокруг нее. То, что его система позволяла делать точные астрономические расчеты, на века затормозило дальнейшее развитие астрономии как науки.[37]
Геометрия осталась примерно там же, где ее оставили греки, – «Начала» Евклида были практически единственным учебником в этой области. К арифметике арабы добавили понятие нуля и заимствованные в Индии цифры, появилась алгебра, линейные и квадратные уравнения, которые рассматривались в арабских трактатах по «алгебре и альмукабале». Несмотря на появление нескольких оригинальных работ, математика все равно находилась в зачаточном состоянии и была пригодна разве что для расчетов прибыли в лавках. Не существовало математического аппарата для описаний функций, не говоря о дифференциальном и интегральном исчислении.
Медицина (и анатомия в том числе) все еще опиралась на учение Галена, римского врача греческого происхождения, который в свое время служил при дворе императора Марка Аврелия и создал теорию, на которой более тысячи лет базировалась потом медицина.
Однако именно во времена Леонардо (вернее, незадолго до него) наука вновь сдвинулась с мертвой точки, начались исследования, критическое осмысление накопленных знаний, представления о мире стали меняться, и, чем дальше, тем быстрее. Как уже говорилось, эпоха Возрождения ознаменовалась появлением печатных книг. Это дало огромный толчок к развитию научной мысли – книги можно было издавать десятками, сотнями экземпляров. К тому же, изучая чьи-то труды по печатным книгам, ученые могли давать ссылки на страницы, содержащие необходимые данные.
Рассказывая о науке в XVI веке, когда начал свой путь Леонардо, мы можем сказать, что мир науки походил на плохо освещенный коридор, с множеством плотно закрытых дверей. Большинство людей двигалось по этому коридору, вообще не замечая дверей и видя только неровные стены. Но удивительный ум Леонардо отмечал их все. Он как будто видел бьющий из-за запертых дверей свет. Он открывал эти удивительные двери по очереди, оглядывал открывавшиеся ему дали и описывал то, что видел, и не только описывал, но и зарисовывал. При этом он зачастую не шел дальше, не переступал порог, но то, что он угадывал, стоя на пороге, что ухватывал его воистину орлиный взгляд, до сих пор потрясает воображение тех, кто изучает его записи и рисунки.
Первый ученый Леонардо
Всю жизнь Мастер испытывал поразительное любопытство, он жаждал – именно жаждал – знать, как же все устроено, как движется, как может двигаться. Он искал законы и причины всего на свете, нащупывал взаимосвязи, пронизывающие наш мир. Эта страсть заставляла его отказываться от прибыльных заказов в пользу исследований и научных опытов, которые зачастую не приносили материального достатка.
Так что мы можем сказать об ученом Леонардо? Прежде всего, да Винчи – создатель научного метода. Да-да, ни много ни мало, он создал науку, как познавать мир.
Так что же такое научный метод?
Это определенный способ получения знаний о природных явлениях. Его можно разбить на несколько шагов.
Шаг первый: наблюдение за природными явлениями и их регистрация (сбор данных).
Шаг второй: создание научной модели на основании полученных данных так, чтобы они не противоречили друг другу. Если есть возможность, то полученная модель обосновывается с помощью математических выкладок.
Шаг третий: созданная модель проверяется новыми наблюдениями и научными экспериментами. Их результаты должны давать один и тот же результат независимо от количества экспериментов (допускаются лишь научно обоснованные погрешности). Простой пример: если у вас в квартире сделана исправная проводка и подведено напряжение, а в светильник вкручена исправная лампочка, то при включении выключателя она загорится всегда. Если лампочка не загорается, значит, одно из условий вашего «эксперимента» нарушено.
Шаг четвертый: проверенная и подтвержденная многократными опытами модель становится научной теорией.
Разумеется, такая последовательность не всегда соблюдается. Некоторые открытия делаются случайно в буквальном смысле слова, а порой гипотезы приходят ученым на ум после одного-двух наблюдений. Однако исключения лишь подтверждают правила.
Случается так, что эмпирические данные заставляют отказаться от признанной и давно используемой научной теории и отныне рассматривать ее как частый случай более общей теории. Практически всегда новые данные заставляют ограничить область применения существующих научных теорий. Дело в том, что все явления взаимосвязаны. И чтобы объяснить какое-то явление полностью, надо познать всё на свете и создать теорию, которая включала бы в себя все законы природы, что, как вы понимаете, невозможно. В итоге любая научная теория описывает лишь определенный «участок». Сами научные работы всегда остаются как бы незавершенными – точь-в-точь как работы Леонардо. Этот процесс непрерывен: раз за разом устаревшие теории сменяются новыми, более совершенными. Но пройдет время, и они тоже устареют, им на смену придут иные…
Так что в итоге мы вынуждены признать: все научные модели в той или иной степени ограниченны и относительны. Фактически ученые создают некую сеть взаимосвязанных научных моделей, которые позволяют давать ответы в той или иной области и двигаться вперед по пути познания мира.