Новые уроки от Леонардо

Данное эссе является адаптированным вариантом выступления Фритьофа Капры, в котором он обсуждает некоторые выводы, изложенные в его последней книге « Учимся у Леонардо: расшифровка записных книжек гения » (2013: издательство Berrett-Koehler).

Леонардо да Винчи, великий гений эпохи Возрождения, разработал и воплотил в жизнь уникальный синтез искусства, науки и техники, который не только чрезвычайно интересен по своей концепции, но и весьма актуален для нашего времени.

Поскольку мы осознаем, что наши науки и технологии все больше сужаются в своей направленности, становясь неспособными понять наши многогранные проблемы с междисциплинарной точки зрения, нам срочно необходимы наука и технологии, которые бы чтили и уважали единство всей жизни, признавали фундаментальную взаимозависимость всех природных явлений и воссоединяли нас с живой Землей. Сегодня нам нужен именно тот синтез, который Леонардо наметил 500 лет назад.

Наука о живых формах

В основе синтеза Леонардо лежит его многолетнее стремление понять природу живых форм. Он неоднократно утверждал, что живопись включает в себя изучение природных форм, качеств, и подчеркивал тесную связь между художественным изображением этих форм и интеллектуальным пониманием их внутренней природы и лежащих в их основе принципов. Для того чтобы писать картины с живыми формами природы, Леонардо считал необходимым научное понимание их внутренней природы и лежащих в их основе принципов, а для анализа форм природы ему требовалось художественное мастерство, позволяющее их изобразить. Его наука не может быть понята без его искусства, как и его искусство без науки.

В поисках секрета жизни

Меня всегда восхищал гений Леонардо да Винчи, и последние десять лет я посвятил изучению его научных трудов по факсимильным изданиям его знаменитых записных книжек. В своей новой книге я подробно рассматриваю основные направления научной работы Леонардо — гидродинамику, геологию, ботанику, механику, науку о полёте и анатомию. Большинство его удивительных открытий и достижений в этих областях практически неизвестны широкой публике.

В результате моих исследований всех разделов науки Леонардо да Винчи я пришел к выводу, что на самом фундаментальном уровне Леонардо всегда стремился понять природу жизни. Мой главный тезис заключается в том, что наука Леонардо да Винчи — это наука о живых формах, радикально отличающаяся от механистической науки Галилео, Декарта и Ньютона, возникшей 200 лет спустя.

Это часто ускользало от внимания более ранних комментаторов, поскольку до недавнего времени природа жизни определялась биологами только с точки зрения клеток и молекул, к которым Леонардо, живший за два столетия до изобретения микроскопа, не имел доступа. Но сегодня на переднем крае науки появляется новое системное понимание жизни — понимание с точки зрения метаболических процессов и закономерностей их организации; и именно эти явления Леонардо исследовал на протяжении всей своей жизни, как в макрокосме Земли, так и в микрокосме человеческого тела.

В макрокосме основными темами научных исследований Леонардо да Винчи были движение воды, геологические формы и преобразования Земли, а также ботаническое разнообразие и особенности роста растений. В микрокосме его основное внимание было сосредоточено на человеческом теле — его красоте и пропорциях, механике движений, а также понимании природы и происхождения жизни. Позвольте мне вкратце рассказать о его достижениях в этих разнообразных научных областях.

Движение воды

Леонардо был очарован водой во всех её проявлениях. Он признавал её фундаментальную роль как среды жизни и жизненно важной жидкости, как матрицы всех органических форм: «Это расширение и жидкость всех живых тел, — писал он. — Без неё ничто не сохраняет свою первоначальную форму». Это представление о важнейшей роли воды в биологической жизни полностью подтверждается современной наукой. Сегодня мы знаем не только то, что всем живым организмам необходима вода для транспортировки питательных веществ к их тканям, но и то, что жизнь на Земле зародилась в воде, и что на протяжении миллиардов лет все клетки, составляющие живые организмы, продолжали процветать и эволюционировать в водной среде. Таким образом, Леонардо был совершенно прав, рассматривая воду как носитель и матрицу жизни.

На протяжении всей своей жизни Леонардо изучал движение и течение жидкости, зарисовывал и анализировал её волны и вихри. Он экспериментировал не только с водой, но и исследовал потоки крови, вина, масла и даже песка и зерен. Он первым сформулировал основные принципы течения и признал, что они одинаковы для всех жидкостей. Эти наблюдения утвердили Леонардо да Винчи в качестве пионера в дисциплине, известной сегодня как гидродинамика.

Рукописи Леонардо полны изысканных рисунков спиралевидных вихрей и других турбулентных явлений в воде и воздухе, которые до сих пор никогда не анализировались подробно, поскольку физика турбулентных потоков, как известно, чрезвычайно сложна. В этой книге я представляю углубленный анализ рисунков Леонардо, изображающих турбулентные потоки, основанный на обширных обсуждениях с Уго Пиомелли, профессором гидродинамики в Университете Куинс в Канаде, который очень любезно помог мне проанализировать все рисунки и описания турбулентных потоков Леонардо.

Живая Земля

Леонардо считал воду главным фактором в формировании земной поверхности. Это понимание непрерывного взаимодействия воды и горных пород побудило его к проведению обширных геологических исследований, которые легли в основу фантастических скальных образований, так часто появляющихся на темных фонах его картин. Его геологические наблюдения поражают не только своей высокой точностью, но и тем, что они привели его к формулированию общих принципов, которые были заново открыты лишь столетия спустя и до сих пор используются геологами.

Леонардо первым выдвинул гипотезу о том, что формы Земли являются результатом медленных процессов, происходивших на протяжении длительных эпох, которые мы сейчас называем геологическим временем.

С этой точки зрения Леонардо опередил свое время на столетия. Геологи осознали огромную продолжительность геологического времени лишь в начале XIX века благодаря работам Чарльза Лайелла, которого часто считают отцом современной геологии.

Леонардо также первым обнаружил складки горных пород. Его описания того, как породы формируются в течение чрезвычайно длительных периодов времени в слоях осадконакопления, а затем деформируются и складываются под воздействием мощных геологических сил, близки к эволюционной перспективе. Он пришел к этой точке зрения за 300 лет до Чарльза Дарвина, который также черпал вдохновение для эволюционной мысли в геологии.

Рост растений

В записной книжке Леонардо содержится множество рисунков деревьев и цветущих растений, многие из которых являются шедеврами детальной ботанической иллюстрации. Эти рисунки первоначально создавались как эскизы для картин, но вскоре превратились в настоящие научные исследования закономерностей метаболизма и роста, лежащих в основе всех ботанических форм. Леонардо уделял особое внимание питанию растений солнечным светом и водой, а также транспортировке сока по тканям растений.

Он правильно различал отмерший внешний слой коры дерева и живую внутреннюю кору, известную ботаникам как флоэма, которую он очень метко назвал «оболочкой, расположенной между корой и древесиной». Он также первым признал, что возраст дерева соответствует количеству годичных колец в поперечном сечении его ствола, и — что еще более примечательно — что ширина годичного кольца является показателем климата в соответствующий год. Как и во многих других областях, Леонардо развил свои ботанические идеи далеко за пределы круга своих современников, утвердившись в качестве первого великого теоретика в ботанике.

Человеческое тело в движении

Всякий раз, когда Леонардо исследовал формы природы в макрокосме, он также искал сходства в закономерностях и процессах в человеческом теле. Чтобы изучить органические формы тела, он препарировал многочисленные трупы людей и животных, исследовал их кости, суставы, мышцы и нервы, изображая их с невиданной ранее точностью и ясностью. Леонардо продемонстрировал в бесчисленных подробных и потрясающих рисунках, как нервы, мышцы, сухожилия и кости работают вместе, чтобы двигать телом.

В отличие от Декарта, Леонардо никогда не рассматривал тело как машину, хотя был блестящим инженером, сконструировавшим бесчисленное количество машин и механических устройств. Он ясно понимал, что анатомия животных и человека включает в себя механические функции. «Природа не может наделить животных движением без механических инструментов», — объяснял он, но это не означало для него, что живые организмы являются машинами. Это лишь подразумевало, что для понимания движений животного тела ему необходимо изучить принципы механики. Действительно, он считал это самой «благородной» ролью этой отрасли науки.

Элементы механики

Чтобы детально понять, как «механические инструменты» природы взаимодействуют, приводя тело в движение, Леонардо погрузился в длительные исследования проблем, связанных с весами, силами и движениями — разделами механики, известными сегодня как статика, динамика и кинематика. Изучая элементарные принципы механики в контексте движений человеческого тела, он также применял их при проектировании многочисленных новых машин, и по мере роста его увлечения наукой механики он исследовал все более сложные темы, предвосхищая абстрактные принципы, которые на столетия опережали его время.

К ним относятся его понимание относительности движения, открытие принципа, известного теперь как третий закон движения Ньютона, интуитивное понимание сохранения энергии и — что, пожалуй, наиболее примечательно — предвосхищение закона рассеяния энергии, второго закона термодинамики. Хотя существует множество книг о машиностроении Леонардо, до сих пор нет ни одной, посвященной его теоретической механике. В самой длинной главе этой книги я предлагаю углубленный анализ этой важной области науки Леонардо.

Наука о полёте

Из текстов, сопровождающих анатомические рисунки Леонардо, мы знаем, что он рассматривал человеческое тело как животное, подобно современным биологам; поэтому неудивительно, что он сравнивал движения человека с движениями различных животных. Больше всего его завораживал полет птиц. Он послужил источником вдохновения для одной из главных страстей его жизни — мечты о полете.

Мечта летать, как птица, стара как само человечество. Но никто не преследовал её с такой интенсивностью, настойчивостью и преданностью скрупулёзным исследованиям, как Леонардо да Винчи. Его наука о полёте охватывала множество дисциплин — от аэродинамики до анатомии человека, анатомии птиц и машиностроения.

В главе, посвященной науке о полете Леонардо да Винчи, я подробно анализирую его рисунки и труды по этой теме и прихожу к выводу, что он ясно понимал происхождение аэродинамической подъемной силы, полностью осознавал основные особенности как парящего, так и машущего полета, и первым признал принцип аэродинамической трубы — что тело, движущееся в неподвижном воздухе, эквивалентно потоку воздуха над неподвижным телом. Это делает Леонардо да Винчи одним из великих пионеров аэродинамики.

В своих многочисленных проектах летательных аппаратов Леонардо пытался имитировать сложные движения птиц — взмахи крыльями и планирование. Многие из этих проектов основывались на надежных аэродинамических принципах, и лишь вес доступных в эпоху Возрождения материалов мешал ему создавать жизнеспособные модели.

Тайна жизни

Как я уже упоминал, главной объединяющей темой исследований Леонардо да Винчи макро- и микрокосма было его неустанное стремление понять природу жизни. Это стремление достигло кульминации в анатомических исследованиях, которые он проводил в Милане и Риме, когда ему было за шестьдесят, особенно в изучении сердца — органа, который на протяжении веков служил главным символом человеческого существования и эмоциональной жизни. Он не только понял и изобразил сердце так, как никто до него, но и заметил тонкости в его работе, которые веками оставались недоступными для медицинских исследователей.

В последнее десятилетие своей жизни Леонардо глубоко заинтересовался еще одним аспектом тайны жизни — ее происхождением в процессах размножения и эмбрионального развития. В своих эмбриологических исследованиях он с поразительной детализацией описал жизненные процессы плода в утробе матери, включая его питание через пуповину. Эмбриологические рисунки Леонардо — это изящные и трогательные откровения о тайнах, окружающих происхождение жизни.

Леонардо прекрасно понимал, что в конечном итоге природа и происхождение жизни останутся загадкой, каким бы блестящим ни был его научный ум. «Природа полна бесконечных причин, которые никогда не встречались в опыте», — заявлял он в возрасте около сорока лет, и с возрастом его чувство тайны усиливалось. Почти все фигуры на его последних картинах имеют улыбку, выражающую нечто невыразимое, часто в сочетании с указывающим пальцем. «Тайна для Леонардо, — писал известный искусствовед Кеннет Кларк, — была тенью, улыбкой и пальцем, указывающим в темноту».