Машина для шлифовки зеркал
В 1468 году мастерской Андреа Вероккио заказали для завершения проекта архитектора Брунеллески исполнить золоченый шар с крестом, который должны были установить на вершине купола Санта-Мария-дель-Фьоре. Диаметр медного шара был около двух метров, весила конструкция более двух тонн. Инженерная задача не из легких – сначала надо было сварить сферу, потом поднять ее над куполом и припаять. Когда сфера была готова (а на ее изготовление ушло несколько лет), ее подняли на купол с помощью подъемного крана и в течение трех дней приваривали при помощи вогнутых зеркал. Это был первый сложный проект, в котором участвовал Леонардо.
В его записях, относящихся к тому времени, сохранился проект машины для шлифовки зеркал. Машина, чертеж которой сохранился в бумагах Леонардо, довольно проста по своей конструкции. Однако и здесь Леонардо применяет свой любимый принцип – один привод для нескольких механизмов, которые работают взаимосвязано.
В машине Леонардо человек вращает ручку и приводит в движение большой шлифовальный камень. Чтобы привести камень в движение, придется попотеть – во время шлифовки возникает солидная сила трения. При этом с помощью знакомой нам цевочной передачи через зубчатое колесо и два дисковых барабана с пальцами вращалась деревянная форма, в которой был установлен шлифуемый камень для параболического зеркала. Таким образом, по мере вращения абразивного колеса поворачивалась форма, и камень постепенно обрабатывался. Такая работа была очень долгой. Порой процесс продолжался несколько дней.
В мастерской Вероккио Леонардо научился живописи и конструированию машин, ваянию и методам отливки. Многое, что привлекло его внимание в юные годы, занимало его потом до конца жизни. Как будто зерна, брошенные в годы его юности во Флоренции, прорастали потом годы и годы в его душе…
Множество изобретений, машин и механизмов, даже просто перечислить которые невозможно…
В записях Леонардо есть чертеж поршня в цилиндре – возможно, он первым его изобрел. Он придумал ружье, стреляющее с помощью пара, механизм для забивки свай, прибор для измерения скорости ветра, разводной ключ, гидравлическую турбину, редуктор, раздвижную лестницу, механизм для выгрузки рыбы из рыбачьих шаланд (не построен до сих пор)…
Вот некоторые из них…
На рисунке да Винчи сохранилось подробное изображение цепи, которую используют в современных цепных передачах, в том числе в велосипедах. Неизвестно, где планировал Леонардо применить этот механизм, на практике такая передача была использована впервые в 1832 году.
У механизмов во времена Леонардо зачастую возникали две проблемы. Первая – это проблема прочности: дерево – не сталь, а почти все машины да Винчи изготавливались из дерева. Вторая проблема: как справиться с силой трения. Попробуйте прокатиться на санках с деревянными полозьями, а затем – на санках с металлическими (алюминиевыми или стальными), и вы сразу заметите, что санки с металлическими полозьями (или обитыми металлом) едут быстрее. Все дело в том, что сила трения, которая препятствует движению, зависит от материала. И у стали коэффициент трения скольжения гораздо ниже, нежели у дерева. Эту информацию вы можете найти в любом учебнике или в Интернете. А во времена Леонардо мало кто исследовал подобные проблемы. Изучая этот вопрос, да Винчи делает очередное открытие – у разных тел разное трение. Он замечает также, что сила трения меняется от угла наклона поверхности, по которой перемещается груз. Сейчас в каждом учебнике по физике (в том разделе, что относится к механике) можно найти картинку с изображением груза на наклонной плоскости и распределение сил в зависимости от угла наклона. Но во времена Леонардо не преподавали физику в школе.
Леонардо да Винчи. Рисунок шарикоподшипника
Разумеется, вы знаете, что тащить волоком груз гораздо труднее, чем катить. Это потому, что коэффициент трения качения меньше коэффициента трения скольжения (чтобы понять, почему так происходит, надо рассмотреть суть происходящих процессов). Так, для дерева по дереву – это разница в десять раз. А вот современный шарикоподшипник даст выигрыш уже в тысячу раз. Но знать это далеко не значит – придумать, как справиться с проблемой.
А вот Леонардо придумал, что делать: он изобрел шарикоподшипник. Благодаря такому изобретению он легко мог поворачивать огромный груз на большой платформе. Скорее всего, этот механизм понадобился ему для поворота механизмов сцены на очередном празднике.
Леонардо не любил долго спать. По его мнению, сон – это младший брат смерти. Чтобы просыпаться в назначенное время, он придумал оригинальный будильник: струя воды медленно течет из верхнего сосуда в нижний. Когда нижний сосуд наполняется, то сдвигает рычаг, который подбрасывает ноги спящего человека вверх. После чего тот поднимается и приступает к своим занятиям.
Достаточно простое, но оригинальное изобретение. Дрель может сверлить дерево и бурить землю. Ра ботала она следующим образом: при вращении верхнего рычага сверло погружалось в землю, а при вращении нижнего поднималось, не вращаясь, и поднимало грунт на поверхность.
Совместная печать рисунка и изображения[54]
Поразительно, как Леонардо в любой области, какой он начинал интересоваться, тут же придумывал нечто новое. В его времена печатные листы текста набирались отдельно и от дельно печатались иллюстрации-гравюры. В 1505 году да Винчи придумал способ, благодаря которому можно соединить на одном листе и рисунок, и текст. Однако изобретение не было внедрено. Только в конце XVIII века (то есть почти триста лет спустя) поэт, английский художник и гравер Уильям Блейк придумал, как внедрить подобный метод печати.
И конечно же, вечный двигатель
Средневековая наука годами искала конструкцию вечного двигателя.
Мечта получать больше, нежели затратил, заставляла ученых долгое время проектировать машины, которые, как они надеялись, могли бы совершать работу, не получая при этом энергию извне.[55]
Пробовал создать нечто подобное и Леонардо. В его записях сохранилось несколько схем, с помощью которых да Винчи пытался реализовать схему вечного движения. Как и любая другая конструкция вечного двигателя, схемы Леонардо тоже не могут работать. Даже его гению неподвластно создать то, что противоречит законам физики.
В итоге Мастер осознал, что создание вечного движения невозможно. Рано или поздно потери из-за трения заставят любой механизм остановиться, если он будет работать без дополнительной энергии извне.
«Я понял, что одна из самых бессмысленных и неосуществимых иллюзий человечества – это поиск непрерывного движения, которое кое-кто называет вечным колесом», – написал Леонардо.
Увы, еще много лет после него люди тратили время и силы на создание того, чего в принципе быть не может.
По меркам пятнадцатого века, Леонардо прожил долгую жизнь, но отпущенного срока ему не хватило, чтобы составить из своих записей полноценные научные книги и издать их. Модель для его самой знаменитой скульптуры погибла, а лучшая фреска находится в плачевном состоянии. И все же он был и остается величайшим гением человечества. Потому что, обращаясь к его творчеству, глядя на его картины или рассматривая рисунки его изобретений, мы не можем не ощущать всего величия, всей грандиозности его личности, его удивительной жажды знаний, его неистребимого желания докопаться до истины, и создавать, и творить, и познавать…
Посмертная история трудов Леонардо
Согласно завещанию Леонардо да Винчи все бумаги, книги и инструменты достались его ученику Франческо Мельци. Почти сорок лет Леонардо заносил в свои записные книжки схемы и рисунки изобретений, расчеты, научные гипотезы. Рисунки сопровождали все его записи. После смерти Мастера его архив составлял около 13 000 страниц (из них сохранилась примерно половина).
Мельци перевез архив из Амбуаза, где скончался Леонардо, в небольшой городок близ Милана под названием Ваприо. Здесь у его семьи было поместье, и здесь Франческо прожил долгие годы до самой смерти. Он прекрасно понимал, что Учитель оставил ему великое сокровище, но совершенно не представлял, что с этим сокровищем делать. Мельци был обычным человеком и, к сожалению, не смог разобрать и систематизировать архив. Через тридцать лет после смерти Леонардо, в 1566 году, Джорджо Вазари, занятый написанием огромного труда «Жизнеописания наиболее знаменитых живописцев, ваятелей и зодчих», посетил Ломбардию и побывал в гостях у Франческо Мельци. Престарелый ученик Леонардо с охотой продемонстрировал гостю свои сокровища. Вазари смог лишь полюбоваться на удивительные рукописи великого Мастера, еще раз восхититься Леонардо как рисовальщиком. Кстати, Вазари в своей книге сообщает, что обладает рисунком Леонардо, сделанным серебряным карандашом. Из всех обширных текстов Мельци составил «Трактат о живописи» – сам, будучи живописцем и учеником Леонардо, сумел выбрать из загадочной тайнописи наиболее понятные ему куски. Мельци, разумеется, знал тайну почерка Леонардо. О том, что Леонардо писал справа налево зеркальным почерком упоминает и Вазари. При этом он сообщает, что записи Леонардо напоминают каракули. Однако Мельци не сумел издать составленного им трактата – было сделано лишь несколько рукописных копий. В печать «Трактат о живописи» попал через 80 лет после смерти Мельци сильно искаженным и сокращенным, его напечатали в Париже с иллюстрациями Никола Пуссена.
