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波纹的形状

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:列奥纳多·达·芬奇通过视觉观察及实验后的思考,揭示了四大元素中空气、水和火三大元素之间的关系。他从对一碗水的水面波纹进行的简单观察开始讨论。关于元素的形状问题,我首先要反对那些轻易否定柏拉图观点的人们。以水元素为例,水元素的形状必然呈球形,这已经为水滴的实际情况所证实。当水流表面的流水线呈弯曲状或月牙形状时,这是浅水的标志。

大英图书馆说明

这里看似没有直接牵扯到地球本身的议题,但如果我们谨记四大元素对宏观理论的重要性,那么列奥纳多·达·芬奇在这里的思考就会越发显得清晰可见。

列奥纳多·达·芬奇通过视觉观察及实验后的思考,揭示了四大元素中空气、水和火三大元素之间的关系。他从对一碗水的水面波纹进行的简单观察开始讨论。这一页最后一个例子,关注的不是水而是空气。

列奥纳多·达·芬奇描述,烟像水一样,开始的时候运动速度快,然后逐渐变得很慢,因为“烟雾的温度变得越来越低,烟雾变得越来越沉。出现这种现象的原因是,大部分的烟雾通过部分烟雾之间的相互碰撞,有的部分凝结在一起,烟雾之间相互粘连,从而密度增大”。

在行文中,列奥纳多·达·芬奇明确地作了元素之间的对比,并在这里提到亚历山大里亚的希罗的蒸汽驱动旋转球实验——通过酒精灯散发的热量所产生的压力驱动模型来展示。他将这个实验和风力拍打山头作了对比,并在本页的底部画出图示。

这一讨论可能由三点形成一个整体:第一,列奥纳多·达·芬奇寻找不同的方法,描述两个变量之间的变化速度。他的量化方法是基于几何比率的变化,而不是绝对的测量单位。第二,空气和水的结构类比,隐藏的题目其实是四大元素。第三,他对悬浮在介质中的微粒运动的叙述是前所未有的,这个题目在现代流体力学上仍然是一个挑战。

元素的形状

列奥纳多·达·芬奇

关于元素的形状问题,我首先要反对那些轻易否定柏拉图观点的人们。他们认为,元素如果按照柏拉图所构想的形式互相包围着,那么就会在各元素的控件之间产生真空。我认为这是不正确的。我要证明这一点,必须先提出一些结论。元素尽管互相包围,但是各元素构成的空间并不相等,或者说大小并不相同。我们知道,水元素的空间从底部到顶端的变化非常明显,这是由于水元素所包围的土地(土元素)不仅仅具备柏拉图式的八角六面立方体的形状,而且是千变万化、千岩万壑的。这样水元素和土元素之间并没有产生真空,因为空气和水面、水面和高山峡谷之间都没有产生真空。如果谁还这样认为,认为元素之间存在真空,那真是愚蠢万分。

我还想谈一下柏拉图对于元素形状的构想的看法。他所构想的元素形状是不现实的。以水元素为例,水元素的形状必然呈球形,这已经为水滴的实际情况所证实。现在我们开始陈述一些概念和结论:越高的物体距离宇宙中心越远,越低的物体距离宇宙中心越近。如果没有一定的落差和倾斜的坡度,水不会自行流动。根据以上四个概念,我们互相结合起来,就能够证明水平面应该与宇宙中心是等距离的。当然我们在这里指的是大量的水,而不是小水滴,因为小水滴能够被吸引,就像能够被磁石吸引的铁屑一样。

各元素是统一的,没有轻重之别,真正的轻重只可能产生在元素的混合和比较当中。

为什么沉重的物体能够停留在一个地方?

这是因为有一定的支撑物,如果没有支撑物,沉重的物体就不能够停留在这个地方。

那么它会向什么地方移动?它会向地球重心跌落。为什么它不会选择另外一条路线?很简单,因为物体向地球重心移动只会选择最短的路线。那么物体怎么知道按照这条路线找到地球重心?这是因为它不会像其他物体一样自由行动,从来不会乱窜。

水元素被高高隆起的河岸和海岸阻挡住。因此,周围的空气直接包围住那片土地。如果水元素和土元素之间存在真空,那么,如果土地得不到必需的水分供应,就会荒芜,使得田野当中没有丰收的稻穗在摆动,牲口们也会因找不到新鲜的草场而濒临死亡,凶猛的狮子和豺狼等肉食动物也就没有了猎物,人们则挣扎在死亡线上,濒临灭绝。直到稀薄的空气也消失之后,火元素会迫近土元素,将土元素的表面烧成灰烬……那时,大地上的一切必将全部毁灭。

元素的形状

参考利昂·巴蒂斯塔·阿尔伯蒂的《在轮船上》,及佛朗帝奴斯所著的《水道疏通》。

十六项案例

  在洪水发生期间,如果那段河流流速较慢,堆积的东西就会较多。这是因为,水流所携带的最轻的物体,一旦受到极其微小的阻挠或干扰,便会停下来。相反,在主水流经过的地方,很少有杂质停留下来。在洪水泛滥的过程中,有的河床因为水流缓慢而被填满沉淀物,有的地方却不变,而有的地方则形成新的河床。潮水的起落也不总是很一致:热那亚的海滨就没有潮汐;威尼斯的潮水变化在2布拉乔奥的高度范围之内;英格兰和佛兰德斯之间的海域,潮水变化却超过18布拉乔奥。

穿过西西里海峡的水流特别强大。因为有很多河流通过这个海峡,将水倾泻进亚得里亚海。如何制定一个规则来计算出一条船每小时行驶多少英里?通过测量定位船弯来绕去的航行路线,便可以测量出船行驶的速度。船舶航行时在底部会形成一定角度,通过测量角度可以确定船行驶的速度。船舶航行时在底部形成的角度,可以用罗盘测量出底部对角的大小及两边,然后计算出来。

通过测量一股风的运动速度,不管风速是快还是慢,均可以计算出任何风速的变化。可以通过轮盘刻槽的方法来测量一股风的运动速度,也就是过轮——由一个人主管,这个人只管操作轮盘,按照点到点之间的变化,通过罗盘来记录速度。假如说:轮盘有100个齿,1圈旋转1个小时,可以观察到风在每小时9英里的速度下,过轮走了10个齿;在每小时4英里的情况下,到达第7个齿。那么,当旋转1圈100个齿,可以通过计算1小时内齿数的间隔时间,来计算船舶的时速变化。

当水下涡流冲击物体,涡流的方向会冲向河床。在涡流旋转的过程中,遇到上面掠过的阵流时,部分阵流开始按照涡流方向继续旋转,另一部分则会被涡流甩向相反的方向,撞击到水底。涡流前部的沙子顺着涡流斜坡降落到水底。像拍打物体的水一样,顶着物体a,顺着模型线ba降落,我认为物体立即旋转朝向底部d点降落,并撞击到d点。然后旋转向上运动,碰到上部在c点穿过的阵流。那么,碰撞后物体离开,像前面一样冲击向物体a,部分涡流沿着水流fe旋转,这样运动持续不断。

在水流中反弹出来的水流遇到原来的水流,水一般会变浅,因为在这一交汇点,会形成顶部尖尖的沙堆,沙堆两侧受到两个相反的运动力摩擦。当水流表面形成相同角度发出的众多直线小暗流,则说明河床并不是很深,这样的河床是因水流丢弃的泥沙在通过桥洞或类似的狭窄地段形成的。

当水流表面的流水线呈弯曲状或月牙形状时,这是浅水的标志。这是由大水流携带的泥沙汇入小水流后造成的,也就是说,流水越来越缓慢。这两股水流交汇后要么水流速度越来越慢,要么河道里的水越来越浅。当水流表面出现直线或某种微波曲线,但是几乎没有光泽或亮度,则说明那儿的水比较浅。这是由两股水流造成的,一股比另外一股速度慢,两股水流在沙洲上方分离,而在下方再次交汇。这样水流所携带的泥沙就会沉淀下来,因为在这两股水流的交汇地点,水流各自的单独运动会停止,泥沙会在这两股水流交汇的地方沉淀。

因为主流洪峰所带来的泥沙也可能导致在这一点出现水流迟缓的现象,洪峰过后,水流独自一点一点地从靠近自身的一侧将泥沙搬迁,而洪峰中部的残留物可能还保持在原地不动。河流中形成的水下沙丘形状各有千秋,大海中形成的暗礁也是千姿百态,如何才能从远方来判断这些暗礁和沙丘呢?

把河流从一个地方疏导到另外一个地方,应当一点一点地疏通,而不能使用蛮力强制改变水道。为达到这一目的,必须有序地在河中建筑一些伸入河流的水坝,然后再朝前方在下游建设另外一个水坝,以这种方式承建第三个、第四个、第五个等诸多水坝。水流会按照我们事先给流水分配好的方式流入疏导通道;或者通过这种方式,可以将水流从受到毁坏的地方疏导开,如在佛兰德斯那样,根据尼克洛蒂·佛佐理给我的指导所实施的那样。使用拦洪网应当可以修补水流冲击过的水坝。如下方图示中在可可梅里的岛屿那样。

鲁巴康特桥

在比斯提奇和卡内基安尼家族房产的下游

在朱斯蒂奇亚水坝上方

Ab是阿诺河中部可可梅里岛末端对面的沙岸

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