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同热那亚人谈大海

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:用撞击到海岸的卷浪图例讨论,使列奥纳多·达·芬奇总结出:如果不首先确定重力的概念,则无法描述水的运动是如何产生及消亡的。这个例子来自希罗,列奥纳多·达·芬奇从他那里汲取了大量的实验和机械方面的知识。列奥纳多·达·芬奇描述了拍打海岸的水浪的反射运动。

大英图书馆说明

列奥纳多·达·芬奇在这一页顶部标注出:“在这八页中有730项关于水的结论。”这一信息提示学者,这几页构成了列奥纳多·达·芬奇关于水的论述的中心。而且毫无疑问,这一页手稿当中有着他最曼妙的文字和由文字描述的运动或者静止图画,水平不在他其他的传世画作之下。

用撞击到海岸的卷浪图例讨论,使列奥纳多·达·芬奇总结出:如果不首先确定重力的概念,则无法描述水的运动是如何产生及消亡的。确实,在牛顿之前的重力概念,是将四大元素的宏、微观类比理论紧密地联系在一起的,这对列奥纳多·达·芬奇来说确实是个难题。

他通过“在装满葡萄酒的容器中注水,但容器中始终保持一定量的酒”的讨论,来描述亚里士多德的连续数量概念,因为“酒可以被分割为无限个单位,酒的这一连续数量被分割到无限个小时内流出;而且因为无限在时间概念上意味着没有终点,因此酒被分成无休无止的计数单位。”这个例子来自希罗,列奥纳多·达·芬奇从他那里汲取了大量的实验和机械方面的知识。

列奥纳多·达·芬奇描述了拍打海岸的水浪的反射运动。海浪在拍打海岸后又被弹回到大海,因此海浪也是另一个连续数量的例子。这比1673年克里斯蒂安·惠更斯首次记录这一科学解释还要早。列奥纳多·达·芬奇观察到的水浪和云中的环形运动,继承了古老的分子融合理论。古希腊哲学家柏拉图在《提马亚斯》中曾对圆周运动作过相当卓越的论述,基本上可以代表基本原动力(地球原动力)所形成的宇宙协调性或动态平衡。

在这一页的结尾,列奥纳多·达·芬奇得出一个很矛盾的结论,这个结论又否定了月亮对潮汐的影响:“大海的潮汐千变万化,但却不是由月球引起的。……假设这里是月球,那么月球在一天的1/4时间(即6个小时)内将海水移动9 162/3英里……而在这段时间里也几乎看不到海水运动。因此潮汐不是月球所引发的,而是由于地球吸纳所引起的。”

二十三项案例

水具有黏结性及相互之间的凝聚力,这一点从量很少的水中即可清楚地观察到。在水滴从其他的水中自动脱落的过程中,降落以前,水滴会尽可能地拉长,随着水滴的重量不断增加,勉强维系水滴的黏结力逐渐被克服,突然黏结力屈服、分裂,进而与水滴脱离,黏结部分向上缩回,和其重力自然运动的方向正好相反,并且不再从那里移开。直到又一次因为重力原因,形成新的水滴将其拉下。

从这一议题中,可以总结出两个结论:第一,水滴同所连接的水一样,具有黏结力及纹理结构;第二,由于拉力的作用,水的黏结性遭到破坏,延展到分裂处的部分被剩余的水吸上去,就像磁铁吸铁块那样。同样的情况可以通过毛毡吸水观察到,大量的水可以通过毛毡流出容器,而少量的水通过卷起的毛毡被吸回容器,水量大的水将水量小的水吸回去。

有人可能会提出水的黏结性证据,并将其按照比例拓展开,这样:假如一滴水为两个米粒大小,受到另外一滴一个米粒大容积的水支撑,那么多大容积的水可以支撑住一磅水?而以这种方式推断,我们会越来越接近事实。沙子比水重,而假如在空气中等量的水从沙子中分离出来,沙子形成一条连续不断的线,水也形成一条连续不断的直线,无疑沙子的运动速度比水的运动速度慢。这是因为水的较低部分把同其连接的较高部分的水拉下来,而结果,水自身形成一个整体,在空气之上,水的重量凝聚在一起,下方的空气被打开,给水的降落让出一条路来。

然而沙子却没有发生类似的现象。因为沙子本身各自独立,相当松散,整体的数量和单一沙粒是以同一速度降落,而全部沙子重量均相等。那么我们可以得出这样的结论:当水从空气中降落,水的连续降落随着其重量逐步增加,速度会逐渐增加,因为水会逐渐成为一个凝聚而连续的数量。让和水等重的沙子从和水一样的高度降落,其速度却只是中等大小沙粒的那个重量所需要的速度,因为较大沙粒比中等沙粒的速度快,而较小沙粒的速度较慢。

假如水本身具有黏结性且相互之间有联合的趋势,水从虹吸管流出,虹吸管的四周被空气环绕,但水从虹吸管出来后相互之间并没有吸引。而经验告诉我们,除非虹吸管的水出口比管子的入口低,从入口持续流到管子出口的水绝不会将高处容器的水引走。水在空气中降落,上面的水将下面的水向下压,如果上部的水没有以相同的或者是比较快的流速流下,或者如果下面的水流速过快,那么上下的水就会相互脱离。

水通过空气降落为什么会相互分离?因为水所通过的空气将水分开。通过空气连续降落过程中被分割开的水,具有水膜的黏结力,黏结力从一个分离的数量延伸到另一个,并将水连接起来。作为连续数量,全部体积的水通过空气降落,在降落的过程中必然是相等的运动速度。一旦有的水运动速度较快,就可能会从较慢的那部分水中脱离;一旦速度较慢,水就会被较快的后来者成倍增加重量。

水所承载的物体的重量等于排出的水的重量。在相同的坡度,水越是靠近底部,水的运动速度越慢。用手按圆周方向搅动容器中的水,水在快速运动中会形成漩涡,漩涡的中部最深。根据手在容器中位置的不同,手靠近容器的中心点或者靠近水面较大的圆圈,所形成的漩涡也截然不同。

如果手在装满水的容器中来回快速运动,所形成的水运动会很奇怪,而且水面高度也毫无规则。在椭圆形的容器中,如果做漩涡运动,水会出现什么情况?如果容器为多边形,水在做漩涡运动时,又会出现什么情况?紧贴在容器底部的水是如何运动的?贴近容器壁的水又是如何运动的?当水被倒入容器,发生音乐般美妙的声音时,水又是如何在容器中某一点“着陆”的?

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