Если не раньше Коперника, то одновременно с ним и независимо от него он понял основные законы устройства вселенной. Он знал, что пространство беспредельно, что миры бесчисленны, что Земля — такое же светило, как и другие, и движется подобно им, что она «не находится ни в центре круга Солнца, ни в центре вселенной». Он установил, что «Солнце не движется»; это положение записано у него, как особенно важное, крупными буквами. Он имел правильное представление об истории Земли и о ее геологическом строении[17].
Он первый формулировал основные положения в области анатомии и физиологии растений. Он показал, как образуются жилки на листе, он научил определять возраст растения по числу концентрических кругов в поперечном разрезе ствола и объяснил, почему ось ствола асимметрична по отношению к этим кругам. Ему были известны явления гелиотропизма и геотропизма ветвей и листьев. Он знал, как влияют на жизнь растения воздух, солнце, вода, роса, почвенные соли. Наконец, он первый открыл связь, которая существует у живых существ между собою и с остальной природой, т. е. основной закон биологии. О его анатомических работах говорилось выше. В этой области он был настоящим пионером, и того ученого, который считается отцом научной анатомии, Везалия, теперь уже склонны обвинять в грандиозном плагиате у Леонардо.
Нет возможности перечислить все те изобретения, находящие применение в области различных научных дисциплин и в области техники, которые Леонардо делал попутно: все машины, приборы, аппараты крупных и малых размеров, начиная от осадных и противоосадных орудий и кончая мельчайшими измерительными приборами. О некоторых его изобретениях говорилось выше[18].
Все свои открытия Леонардо да Винчи проверял опытом. Ко всему тому, что он изучал, он приходил, подталкиваемый непосредственно или посредственно требованиями техники искусства. Все свои выводы подтверждал математикою. Таков был круг. Было строгое единство мысли и творчества.
Так как наук и искусство были для него нераздельны, то, чтобы найти и объяснение делу его жизни в социальных условиях его времени и установить связь этого дела с культурой Ренессанса, нужно остановиться и на итогах его художественного творчества[19].
Леонардо да Винчи обладал весьма солидной научной подготовкой. Он был, без сомнения, отличный математик, и, что весьма любопытно, он первый в Италии, а может быть и в Европе, ввел в употребление знаки + (плюс) и - (минус). Он искал квадратуру круга и убедился в невозможности решения этой задачи, то есть, выражаясь точнее, в несоизмеримости окружности круга с его диаметром. Отношение между этими величинами, говорит Леонардо, может быть выражено с желаемым приближением, но не абсолютно точно. Леонардо изобрел особый инструмент для черчения овалов и впервые определил центр, тяжести пирамиды. Изучение геометрии позволило ему впервые создать научную теорию перспективы, и он был одним из первых художников, писавших пейзажи, сколько-нибудь соответствующие действительности. Правда, у Леонардо пейзаж еще несамостоятелен, это декорация к исторической или к портретной живописи, но какой огромный шаг по сравнению с предшествующей эпохой и сколько тут ему помогла верная теория! «Перспектива,— говорит Леонардо,— есть руль живописи. Она разделяется на три части: 1) укорачивание линий и углов; 2) ослабление окраски предметов находящимся между глазом зрителя и предметами слоем воздуха; 3) ослабление контуров»[20].
Леонардо да Винчи стоит в начале этой линии, как самый яркий предвестник и выразитель этого нового поворота. Он лучше всех предчувствовал, как велик будет его охват. И многие из задач, которые этому математическому направлению суждено было решить, были уже им поставлены. Это тоже было его вкладом в культуру Возрождения.
Более других областей науки занимали Леонардо да Винчи различные отрасли механики. Было бы наивно думать, что все сообщаемое в его рукописях изобретено им: многое, очевидно, взято лишь в виде примера из тогдашней техники, и в этом отношении манускрипты Леонардо да Винчи превосходно иллюстрируют эпоху. Ученый также известен как гениальный усовершенствователь и изобретатель, одинаково сильный и в теории, и в практике.
Теоретические выводы Леонардо да Винчи в области механики поражают своей ясностью и обеспечивают ему почетное место в истории этой науки, в которой он является звеном, соединяющим Архимеда с Галилеем и Паскалем.
В университетах того времени механику изучали по Аристотелю. Аристотель, как известно, был далек от ясных представлений Архимеда, вполне обосновавшего теорию рычага. Аристотель смутно сознавал закон, высказанный гораздо позднее Галилеем и вполне научно обоснованный Д'Аламбером, по которому то, что выигрывается в скорости, теряется в силе, и наоборот; но в сочинениях Аристотеля закон этот только чуть-чуть угадывается, а именно сказано, что длинное плечо рычага «преодолевает большую тяжесть», потому что «более длинный радиус движется сильнее (следовало сказать, наоборот, движется медленнее), чем более короткий»[21].
Последователи Аристотеля перепутали даже то, что он сказал, и более всего им понравилась его «энтелехия» — нечто вроде современного понятия о потенциальной или скрытой энергии, но только весьма смутное, неопределенное и почти непонятное. Один из комментаторов Аристотеля, не будучи в состоянии перевести этот мудреный термин на латинский язык, в отчаянии обратился, наконец, к помощи дьявола. «Враг рода человеческого,— повествует он,— явился на мой зов, но сказал такую бессмыслицу, которая была еще темнее и непонятнее оригинала. Тогда я удовольствовался своим собственным переводом: perfectihabilia — совершенственность». В сущности, Аристотель подразумевал под энтелехией способность развивать движение, но, не обставив это понятие ни математическими, ни опытными данными, сделал его бесплодным[22].
Леонардо да Винчи стоял совершенно в стороне от школьных физических и механических теорий. Он внимательно изучил Архимеда, которого часто цитирует, и старался пойти далее. Нередко ему это удавалось. С замечательной ясностью излагает ученый-художник в общих, крупных чертах, теорию рычага, поясняя ее рисунками; не остановившись на этом, он дает чертежи, относящиеся к движению тел по наклонной плоскости, хотя, к сожалению, не поясняет их текстом. Из чертежей, однако, ясно, что Леонардо да Винчи на 80 лет опередил голландца Стевина и что он уже знал, в каком отношении находятся веса двух грузов, расположенных на двух смежных гранях треугольной призмы и соединенных между собою посредством нити, перекинутой через блок. Леонардо исследовал также задолго до Галилея продолжительность времени, необходимого для падения тела, спускающегося по наклонной плоскости и по различным кривым поверхностям или разрезам этих поверхностей, то есть линиям. Любопытно, что он предварил даже ошибку Галилея, который вместе с ним заблуждался, думая, что скорее всего тела падают, двигаясь по вогнутой стороне дуги круга, тогда как в действительности линия самого быстрого падения есть кривая более вытянутая, чем круг, и называемая циклоидой; эту кривую открыл уже в XVII веке Паскаль, но еще в XVIII столетии Вентури пытался доказать справедливость мнения Леонардо да Винчи и Галилея.
Еще более любопытны общие начала, или аксиомы, механики, которые пытается установить Леонардо. Многое здесь неясно и прямо неверно, но встречаются мысли, положительно изумляющие у писателя конца XV века. «Ни одно чувственно воспринимаемое тело,— говорит Леонардо,— не может двигаться само собою. Его приводит в движение некоторая внешняя причина, сила. Сила есть невидимая и бестелесная причина в том смысле, что не может изменяться ни по форме, ни по напряжению. Если тело движимо силой в данное время и проходит данное пространство, то та же сила может подвинуть его во вдвое меньшее время на вдвое меньшее пространство. Всякое тело оказывает сопротивление в направлении своего движения. (Здесь почти угадан Ньютонов закон действия, равного противодействию). Свободно падающее тело в каждый момент своего движения получает известное приращение скорости. Удар тел есть сила, действующая в течение весьма недолгого времени»[23].
Леонардо да Винчи, решительно отрицает возможность perpetuummobile, вечно движущегося без посторонней силы механизма. Он основывается на теоретических и опытных данных. По его теории, всякое отраженное движение слабее того, которое его произвело. Опыт показал ему, что шар, брошенный о землю, никогда (вследствие сопротивления воздуха и несовершенной упругости) не поднимается на ту высоту, с которой он брошен. Этот простой опыт убедил Леонардо в невозможности создать силу из ничего и расходовать работу без всякой потери на трение и т.п[24].
Как живо интересовали Леонардо да Винчи механические вопросы, видно из порою курьезных примечаний и восклицаний, которыми пестрят поля его рукописей. Иногда он, подобно Архимеду, готов воскликнуть «эврика!»; иногда, наоборот, недоволен своим объяснением и пишет: «falso! поп ё desso! errato!», а порою даже встречаются восклицания вроде «чертовщина!» О невозможности вечного движения он пишет: «Первоначальный импульс должен рано или поздно израсходоваться, а потому в конце концов движение механизма прекратится». Неудивительно после этого, что Леонардо да Винчи опередил Кулона в опытах над трением — одной из главных причин «ослабления» и прекращения движения. Опыты Леонардо да Винчи убедили его, что трение зависит от веса тела, движущегося по неровной поверхности. «На гладкой плоскости,— говорит Леонардо да Винчи,— трение равно четверти веса движущегося по ней тела». Это первая попытка определить так называемый коэффициент трения. Сверх того, Леонардо да Винчи как практический механик и инженер производил опыты над сопротивлением балок и других материалов разрыву, сжатию и сгибанию. Весьма любопытны его механические объяснения движения живых организмов, например ходьбы человека и бега лошади. Эти объяснения мало чем отличаются от современных. Леонардо да Винчи говорит, что во время движения и человек, и животное теряют положение равновесия, перемещая свой центр тяжести. «При восстановлении равновесия животное находится в состоянии покоя». Исходя из этих начал, он нарисовал чертежи «практического фехтования», которые подарил учителю этого искусства, Борри[25].