关于溶洞中的水

大英图书馆说明

这里，列奥纳多·达·芬奇对水如何来自溶洞的传统理论提出质疑，强调了传统理论所依据的假设条件的相反情况，即溶洞一直保持水满状态。这导致他不得不思考水侵蚀这一特定原因。

列奥纳多·达·芬奇挑战了里斯托罗·阿雷佐在《论地球的构成》中的观点，特别是其“地球内部水不断循环”的理论。主要问题是，如何解释山顶上出现的水？古代学者如普林尼这位长者和塞内加认为，最高的海洋比最高的山顶还要高。这一假设是在错误的地球几何模型基础上形成的，但是里斯托罗并没有提出质疑。然而里斯托罗相信：上升到山顶的水主要是经多孔的土地通过虹吸原理形成的。而列奥纳多·达·芬奇思考的却是土壤的密度及水渗透土壤的能力问题：夏天冰雪消融后，为什么水流没有冬天的水流大？除此之外，还有地球上岩层和土层的实际构成问题。

纵观这篇手稿，列奥纳多·达·芬奇对注满水的溶洞进行了探讨，这体现出他通过写作、阅读及直接观察，在地球地理方面的理解能力不断提高。随着他理解能力的提高，他的艺术观和科学世界观亦显得高深莫测。

列奥纳多的水研究

水对列奥纳多·达·芬奇有着强烈的吸引力。事实上，列奥纳多把水看作是宇宙万物的第一推动力，而研究水元素、土元素和气元素之中的运动规律，就能够了解和解开宇宙万物形成的奥秘。

他对于水的研究，更多是通过观察和思索完成的。从他各个时期的手稿草图和备忘录当中我们可以看到：有的时候列奥纳多手持笔记本在海边漫步，眼睛注视着海潮的时涨时落、海风激起的汹涌波涛以及在波涛当中流走的沙石；有的时候他耐心地俯察河流的波纹和漩涡，检查水流在河岸上的沉淀物；有的时候则是河流的闪光和倒影吸引了他，让他着迷。偶尔，他也会将一块石子投入水中，但是这也不是没有意义的举动，而是在将水波的扩展路线和空气中的声音传播路线进行对比。他甚至不畏艰险，从瀑布的一边攀爬到山谷之上、悬崖峭壁之上，追溯河流的源头。也就是在那里，他看到了无数岩层当中的海贝化石，这就将他的研究方向引到了另外一个层面，他的思路现在已经进入到地质领域了。

作为一个工程师，列奥纳多设计了城市的排水系统、喷泉和运河网；作为艺术家，他更愿意将这些山间蜿蜒的河流、一望无际的茫茫沼泽作为他绘画的背景。在他的艺术理论里，他认为画家既要绘出人的形象，又要绘制大自然生机旺盛的景色，而把人当作是宇宙万物的一个构成部分。作为一个未必虔诚的宗教人士，他对《圣经》当中记载的大洪水充满了崇敬，但更多的是怀疑。

他的关于水的论述，主要包含在两本书当中：一本是《论水的性质》，1517年，阿拉贡大主教前去安布伊斯拜访他的时候，在他的房间曾经看到过这部著作；另一本就是《哈默手稿》。

如果有人认为，水上升到山顶的过程，就像海绵一样将水从低处吸到高处，那么可以参照本书手稿六第五个案例。这个案例证明了水可以进入海绵、毛毡或其他蓬松多孔的物体，但是无法自己脱离开这些物体，也不会从这些蓬松的物体中落下——除非上述物体的出口比入口低。而且假如有人认为，太阳的热量能将山洞中的水，像从开阔的湖泊和大海中一样，变成水蒸气，生成云，将水提升到山顶，那么则会有人回答：假如热量是将河水从其源头提升到山顶的原因，那么气候比较热的国家的河流，应该比气候较冷的国家的河流更宽广、河水更为充沛。

但事实却并非如此。北部地区天寒地冻，相比温暖的南方地区，水量反而更为充沛，河流也更加密集。紧接着有人会说，夏天的时候太阳使山脉变得更温暖，水流理应比冬天的水流更大；此外，山脉比峡谷海拔高，更接近冷空气区。然而事实上，在北方地区，山脉几乎常年封冻在冰雪之下，却依然养育着无数的大江大河。

有人可能认为，这是通过自然热量蒸发产生的，热量将溶洞底部水中封闭的湿气蒸发，在溶洞的顶部冷却凝结形成水，就像凝结在蒸馏瓶顶部的水一样。但是溶洞的顶部一直处于干燥状态，就如我们在金属矿山的地下通道看到的那样。假如有人说湖泊上的山洞性质和矿山中的山洞性质不同，那么，首先必须承认，山洞中的水和蒸馏瓶中的水处在相同的环境。换句话说，都有将水通过蒸馏水形态凝结在蒸馏瓶顶部的通道。而且……

因此，这里我们可以得出结论如下：既不是由于从外部带入空气的原因，也不是热量从山顶加热的原因形成了水；通过同与有孔的容器m对比，说明热量可能通过孔将空气吸入，而不会通过裂缝提高比空气重的水的水位。这样必须承认：不是太阳的热量使水面升高，因为夏天热量比冬天更为充足；而且也不是空气凝结成了水，因为空气无法进入，同时空气凝结为水的过程也被阻断。假如承认在此中断后空气也被截断，水流便不可能再持续。

海平面的变化是由于受到地球中心或地球本身热量的影响。

如果将热炭放在容器的顶部n点，位于rs水面的水，会向n点上升。这一现象的发生不是因为热量提升了水位，而是因为进入容器的热量消耗了空气，使得空气变得不足，而且既然产生了真空，水面就会上升来填补。而且假如有人想说服自己说“水不是因为加热而上升”，那么可以在容器m上的p点钻个洞，你会发现无论上部热量如何，水面仍然保持原地不动。

因为水蒸气的散发一般都经过出口，假如在蒸馏过程中出口朝下，那么蒸馏过程必须倒过来。这就和那些认为“因为热量的缘故，将水蒸气蒸发到溶洞顶部，可以解释水为什么会到达山顶”的说法相反。这便证明了：水只会被引导到出口，也就是河流支脉的源头。事实上，在这种情况下，是空气从山洞的裂缝进入山洞，从上部对山洞加热，而不是因为底部的热量加热而使水面升高，从而形成河流源头的高山喷泉。

如果有人说：大量空气从溶洞裂缝进入到溶洞中空气稀薄的地方，自行变成水。那么回答是，空气如果通过单一导管而流出水，是无法持续地流出很多水来的，因为在此导管中，形成水的空气必须一次性通过导管进来，然后再一次性地将水通过导管导出。但是，经验对此却无法提供证据，故可以认定是不会发生的。