И все же одиночка Леонардо, не используя ничего, кроме своей наблюдательности и дедуктивного мышления, пришел к такому же выводу о природе синего цвета у неба:
Я утверждаю, что синева, в которой мы видим воздух, не есть его собственный цвет, а порождается теплой влагой, испаряющейся мельчайшими и неощутимыми атомами.
Ей вслед ударяют солнечные лучи, и она становится светлой ниже той темноты безмерного мрака, которая прикрывает ее сверху в области огня.[101]
Изучение вопросов, связанных с атмосферой, и заметки Леонардо о форме облаков делают его подходящим кандидатом на звание первого в истории метеоролога.[102]
Леонардо бросил вызов классическим представлениям Платона и Аристотеля, согласно которым Солнце и Луна являются идеальными сферами. Рассуждая логически, он пришел к выводу, что пятна на поверхности Луны говорят о наличии на ней гор и впадин и, следовательно, Луна не может быть идеальной сферой.
Кроме того, внимательно наблюдая за Луной, он правильно предположил, что при появлении серебристого месяца темная часть лунного диска все равно видна наблюдателю на Земле, поскольку солнечный свет отражается от поверхности океанов и снежных шапок гор нашей планеты. Леонардо без всяких научных приборов пришел к умозаключению, что весь лунный диск просматривается из-за того, что от поверхности Луны отражается солнечный свет, ранее отразившийся от Земли. Учитель Кеплера Михаэль Мёстлин пришел к такому же выводу позже более чем на столетие.[103]
Многие историки науки отмечают, что, хотя Леонардо и не хватало знаний алгебры, его геометрические исследования и увлечение картографией привели к созданию очень точных по меркам того времени карт.
Фритьоф Капра рассказывает историю Анри Пуанкаре — математического гения, который на рубеже XIX–XX веков описал некоторые сложные геометрические принципы, заложив тем самым основы науки, которую назвал топология. Похожие мысли высказывал в XVII веке Готфрид Вильгельм Лейбниц, но он не довел их до логического завершения. Затем уже в XIX столетии наука взорвалась математическими идеями и другими важными событиями, предоставив Пуанкаре новую информацию, полезную для его расчетов. Знаменитый француз использовал элементы геометрии, которые могли повлиять на точность рисования карт.
Однако Капра обращает внимание, что на карте долины Вальдикьяна эпохи Возрождения, сделанной Леонардо, используется ловкий изобразительный прием, похожий на метод, описанный уравнениями Пуанкаре.
Илл. 15. Карта Вальдикьяны (ок. 1503–1504) (рисунок пером с акварелью и гуашью поверх мела). Леонардо да Винчи
Поразительное достижение Леонардо оставалось незамеченным на протяжении почти полтысячелетия. Карту, на которой были показаны водные ресурсы долины, он деформировал принципиально новым, хорошо продуманным способом, чтобы выделить важные детали в центре и в то же время немного сжать периферию. Такое искажение сделало карту более реалистичной и в то же время удобочитаемой. Пуанкаре не знал, что Леонардо 400 лет назад использовал в своей графике законы топологии.
По мнению Капры, несмотря на то, что Леонардо был плохо знаком со сложной математикой, он, будучи инженером и художником, использовал что-то вроде алгебраических вычислений в уме, чтобы рассчитать необходимые пропорции и нагрузки на точки опоры, рычаги и шкивы. В современной физике эта область называется статикой. Леонардо мог точно определить длину рычага, положение точки опоры, вес груза и пройденное расстояние, опираясь на свое художественное совершеннейшее чувство меры. Это неудивительно, так как Леонардо считал живопись наукой и использовал расчеты для определения точных пропорций объектов, чтобы достоверно их изображать.
Леонардо был совсем незнаком с алгеброй и тригонометрией. Тем не менее как военный специалист он мог определить траекторию полета ядер пушки и бомбарды без использования этих сложных областей математики.
Его исследование свойств жидкостей предвосхитило развитие направления в физике, называемого теорией хаоса (или теорией сложности). Швейцарец Леонард Эйлер впервые попытался описать турбулентность в математических формулах в 1755 году. Следующим физиком, занявшимся системными исследованиями водяных вихрей и их турбулентности, был Герман Гельмгольц. Это было через 350 лет после наблюдений Леонардо. Изучение гидро- и аэродинамики легло в основу теории хаоса. Очень редко бывает, что в учебниках упоминают первенство открытий Леонардо в этой важной области современной физики.
Интерес Леонардо к гидродинамике и скрупулезные наблюдения за тем, каким образом движется вода, привели его к одному из самых потрясающих открытий в области физики и, в частности, в оптике. Он изучал волновое движение воды, раскладывая на гладкой поверхности пруда зерна или соломенные стебли. Затем он бросал в пруд камень и наблюдал волны, затихающие по мере удаления от места падения камня, и покачивание соломы и зерен, продолжающих оставаться на своих местах.
Из Этого он заключил, что волны распространяются в воде так, что это не вызывает передвижения ее молекул (частиц). Это очень важное наблюдение легло в основу теории волн. Леонардо распространил результаты исследования водных волн на воздушную среду и предположил, что невидимые звуковые волны распространятся таким же образом. Он писал:
Как брошенный в воду камень становится центром и причиною различных: кругов, так же кругами распространяется и звук, порожденный в воздухе, так же и всякое помещенное в светлом воздухе тело распространяется кругами и наполняет окружающие части бесчисленными своими образами и все является во всем и все в каждой части.[104]
Затем Леонардо предположил, что и свет движется в пространстве и времени схожим образом; для эпохи, когда все считали, что свет распространяется мгновенно, это была смелая идея.
Спустя 200 лет Ньютон предположил, что свет состоит из маленьких частиц, которые он называл корпускулами, так что между крохотными частичками света есть маленькие промежутки темноты. После публикаций «Математических начал» его авторитет стал неоспорим, и долгое время взгляды Ньютона на природу света были безоговорочно приняты научным сообществом.
Однако за 200 лет до этого Леонардо пришел к совершенно другому выводу о природе света. Голландский физик Христиан Гюйгенс в 1690 году опубликовал труд, который был для ученых как гром среди ясного неба. Гюйгенс выступил против корпускулярной природы света, он считал, что свет представляет собой волну, и за эти свои выдающиеся, но оппозиционные в то время взгляды занял почетное место в истории науки. Хотя Гюйгенс доказал, что свет распространяется в пространстве как волна, предложенное им объяснение было неполным. Он не смог описать, что происходит, когда две волны накладываются друг на друга. Это явление, однако, ранее уже описал Леонардо.
В 1676 году датский астроном Олаф Рёмер показал, что свет распространяется в пространстве с конечной скоростью. Это открытие вслед за работой Гюйгенса опровергло еще одно господствовавшее драгоценное убеждение: в научной среде считали, что свет не имеет определенной скорости и, как только исходит из своего источника, в тот же момент оказывается в месте назначения. Расчеты Рёмера показали, что свету требуется определенное количество времени, чтобы пройти из одной точки в другую.
Томас Юнг в 1803 году опубликовал работу по волновой теории света, в которой точно так же, как это сделал в свое время Леонардо, перенес результаты, полученные при изучении водных волн, на световые волны. В серии экспериментов, похожих на те, что делал Леонардо, он убедительно показал, что свет распространяется во времени и пространстве, как волна. Историки науки свидетельствуют, что своими работами Гюйгенс, Рёмер и Юнг окончательно доказали волновую природу света.
