達文西與水利科學

文/張文亮(台灣大學農業工程學系教授)

前言:達文西不僅畫「最後的晚餐」、「蒙娜麗莎」,他也是觀察水利的天才。

     

        一個會種花的人,其實沒有什麼可誇的,野地的花沒有人照顧也長得很美。一個會教書的人,也沒有什麼好驕傲的,達文西(Leonardo Da Vinci, 一四五二∼一五一九)根本沒有受什麼高等教育,卻是歷史上最博學的人。達文西十五歲就離家到佛羅倫斯(Florence)跟菲沙里(Giorgio Vasari)學畫,他可能連中學都沒唸過,卻是文藝復興時期最傑出的美術家、雕刻家、建築師、工程師、科學家、解剖學家。不朽的名畫「最後的晚餐(The Last Supper)」、「蒙娜麗莎(Mona Lisa)」都是出自他手。

         最早的汽車設計、飛翔的機翼結構、戰車的內部設計、雲梯的組合、城堡要塞的建造,他都留下設計圖,有一堆的後人想封他「軍事工程學之父」、「機械工程學的先鋒」、「土木水利工程學的先河」……而他竟然沒有在大學裡唸過這些科系。上帝讓達文西這種天才存在,至少是要讓驕傲的大學教授們知道,上帝能夠從義大利的一個小鄉鎮裡,興起一個不需要受什麼教育的人,讓你永遠追不上他的成就。

         達文西的一生裡大約寫有七千張各種知識的手記,達文西死前,將這些沒有發表的手記贈送給他的朋友梅勒吉(Francerco Melzi)。梅勒吉從其中抽出幾張與藝術比較有關的,其他的分成十多份連賣帶送的分給他人,以致現在許多達文西的科學手記都不知道花落何處?不過當年梅勒吉的愚昧行為,可以讓五百年後的驕傲科學家少丟一點臉。人類文明上有不少珍貴的記錄,被後來的人當成沒用的筆記紙處置掉,例如巴哈的「馬太受難曲」是韓德爾在菜市場的包裝紙上救回來的,達文西有些科學手稿是在二百七十年後,義大利的物理學家文特利(Giovanni Batista Venturi, 一七四六∼一八二二)揀回來的,才喚醒世人的注意,原來那個畫「蒙娜麗莎」的人,也畫過「天上的雨水怎麼下」、「水的渦轉運動」、「火成岩與火山」、「河川的水源與地下水」……等。

         達文西的科學手記中,目前所揀回的部分,最多是敘述地球上水的運動。達文西有關水流的敘述都是來自他精確的觀察,但是他沒有做實驗,以至於他的手記大都是定性的說明,而非定量的描述。這雖然不算是嚴謹的科學成果,但他在觀察後所獲知的大量知識,仍是令人佩服的。

         例如他在手記上敘述「河川水流的流速大小與坡度有關」、「水面流速比水底的流速快,但是渠道漸漸變窄時,水底的流速反較水面的流速快,(所以河流在流過橋墩時,河川斷面縮小,橋墩後面的水底流速加快,產生底床的沖刷)」,「水的移動與熱有關」、「河川的水源是山區的地下水流出的」、「海水的鹽份高,是因為水份蒸發後鹽份留下,但是鹽份不會繼續升高,因為鹽份升至某一個限度,就會沈澱」、「由河床不同石頭顆粒的大小,可以判斷流速」、「水具有腐蝕的能力,但也具有帶動機械運轉的能力」,……等,這些敘述不僅正確,而且是他以前的科學家所未曾提出的見解。達文西是名符其實的「水利工程學之父」。

         也許有人會哀嘆,達文西已經發現這麼多了,如今我還能夠發現什麼呢?建議你去逛逛舊書攤吧。尤其注意埋在書堆中的殘章破紙,也許你也能發現一些失傳多年的珍貴手稿。