空气不能推动物体的运动

大英图书馆说明

在这一页，有关运动的分析继续讨论了古希腊人从物理上总结出的经典问题。

这也延续了列奥纳多·达·芬奇关于“物体穿过空气的运动方式”的讨论。在前面手稿十七中，这个问题是：紧随抛出物体后面形成的真空，空气会立即填补上去，那么这些填补的空气是否沿着抛物线推动了抛物体？这一力的概念出现在亚里士多德的物理理论中。列奥纳多·达·芬奇意图推翻亚里士多德的理论——运动的起因是因为介质之间的原因：“在物体脱离其原动力的作用后，如何证明空气不能推动移动的物体？”

他的第一个证据确立了这种情况下障碍物消除的条件，如从假设的源头获得力的子弹。射入皮革水囊中的子弹，不会立即失去其运动状态，但如果空气是其唯一动力源，子弹则会失去运动状态。然而，子弹在穿过水囊后还会运行相当一段距离。因此，不是空气给子弹提供了能量。

第二个论据反驳“子弹受到后方填补空缺的空气或水的推动”。列奥纳多·达·芬奇写道，子弹前的空气实际上比子弹后的空气受到的压力更大。

随后他提出第三个也是最后一个解释：“一种没有例外的途径：‘原动力的能量完全从原动力上消失，并转移到其推动的物体上，在穿过空气的过程中，不断将自身的能量消耗，空气总是在运动物体前部受到挤压。’”对列奥纳多·达·芬奇来说，促进抛体运动的动作发生在物体飞行开始的瞬间，物体在飞行的过程中动力逐渐减弱。列奥纳多·达·芬奇这一次不再修正其反对方的观点，而是将问题直接提出来。通过类似条件下对水运动的直接观察，类推出“风的运动是没有必要由其他的力来推动的”。

子弹迫使空气离开自己的路径，将空气挤开。子弹后方不断形成真空，飞行过程中不是由离后方最近的空气来填补空间，也不是前部挤开的空气来填补：“为填补运动物体离开后所造成的真空，稀薄的空气快速运动，比起运动物体前部不断受到挤压的空气运动来说，力度要小很多。”这个分析是正确的。列奥纳多·达·芬奇强调：“运动物体的运动，不是依赖原动力造成的空气波而运动。”

然后他首先提出反方的辩论：“在运动物体前部逃逸的空气不断增加，这部分逃逸的空气跟运动物体后方那部分为恢复稀薄空气而紧紧相随的空气一起，为运动物体的运动提供动力支持。”意思是说，空气的运动，只是使抛射物体向前运动。但是列奥纳多·达·芬奇已经说明空气的运动是因为子弹的推动，而不是其自身的运动，将这一最后的讨论降低为逻辑上的困惑。他指出：“不可能在同一时间点，原动力推动运动物体前进，运动物体也推动原动力前进。”

列奥纳多·达·芬奇用少量几个简洁的词语，对抛物体运动做出的正确解释，相对于他花费于对长期存在的传统观点的辩论之精力而言，还是次要的。

达·芬奇的空气动力学研究

1490年，列奥纳多在个人手稿中开始记录他的空气动力学理论和思想。作为一个狂热的鸟类与自然观察员，他相信鸟儿扇动自己的翅膀飞翔，并认为同样的原理可以运用在人造飞行器上。后来，他正确地得出了结论：扇动的翅膀创造了向前运动，使空气通过鸟的翅膀产生升力。基于研究结果，他设计了几个由人工提供肌肉力量的、目的是要复制鸟的翅膀的飞行器。但是，这些设计最终都未能离开绘图板。此外，他还设计了第一架直升机和降落伞。

列奥纳多注意到的另一个现象，被证明是空气动力学的有用研究。他注意到，在河流当中，同样的径流量，在流速更快的时候，可以搬运更大重量的物体。为了达到这个目的，可以通过收缩河流的河道来实现。一条河流的运载能力的数值计算，是将河流的面积和水流速度相乘（面积×速度=常数）。这也是现代空气动力学的一个基本原则。

列奥纳多还指出，空气动力学的结果，同物体在水流中按照固定的速度运动的结果相同，或者同水流按照相同速度穿过物体的结果相同。这个原理来源于风道原理。例如，在静止的空气中，物体以每小时10英里的速度前进，同风以每小时10英里的风速吹动静止的物体所形成的空气动力学效果相同。同时他得出结论，直接拖拉物体的拉力同物体的面积成正比。物体的面积越大，拉力越大。另外，列奥纳多指出，流线型化设计的好处，在于可以减少物体的拉力。

然而，列奥纳多的手稿直到几个世纪后才被发现。他的思想一直不为人知，直到19世纪。

关于月球

我认为，月亮自身不会发光，但却发亮，必然需要其他星球产生的光来照亮。假如是这样，月亮则具有球面镜的性质；而且如果月亮是球形，发出的光应为锥形。如果这个圆锥以太阳为基础，圆锥的顶角在月球的中心，圆锥被月球表面切断，只呈现出这个圆锥在月球表面的那一部分。

通过肉眼观察，月球看起来似乎只是露在圆锥外部的那部分大小。我们顺着月光观察，经验表明，眼睛所观察到的正好是相反的效果。出现这种情况是因为，在月球转动的时候，通过转动给我们显示出来整个月球在发光。这种情况明确向我们展示出，月球球体有超过一半的球面被照亮。

但是假如月球像一个反光的镜子，这种情况便不会发生。因此，由于这个原因，通过本章第五个议题，我们不得不承认，月球的表面沟壑纵横。而这种粗糙的表面仅仅存在于风所吹动的液体表面，如我们在大海中观察到的状况一样，用肉眼观察细浪反射出来的阳光，并一步一步向远处移动，当超过40英里以后，这些发亮的光波会变得越来越大，呈现出一片光波。

因此，我们可以得出结论，月球发亮的部分是水，如果月球上的水没有运动，则亮度不可能达到同样的程度。但是风将水面吹得波浪翻滚，通过这些水的运动，水面会布满波浪。而每一条波浪都会接收到阳光，无穷无尽、难以计数的波浪将太阳光线无数次地反射出来。这样反射出的太阳光线会像太阳一样明亮，通过观察可以看到，当水面平静的时候，水面反射到观察者眼睛中的光线和太阳本身的光线一样熠熠生辉。

但是阴影也同波浪一样无穷无尽，这些阴影分散在波浪之间。阴影的影像和波浪上面太阳的投影混杂在一起。而且每一条阴影都会掺杂着一个发光的投影，这样这些阴影便遮掩了发光光线，使得光线变弱，正如我们可以通过月光清楚看到的情况一样。当月球上的大海被大风激荡，形成滔天巨浪，波浪越高，光线的变化频率越小，扩大的阴影部分同波浪上稀疏的太阳影像越是混合在一起。因此，月亮变得光线暗淡。

但是当月球在其运动圆周中运动到大约在我们半球中心的位置，月球水面上的每一条波浪不但在波浪之间的暗槽中间反射出阳光，也在波浪的波峰上反射出阳光。因此月光显得比任何时候都明亮，因为光线的发光部分增加了一倍。同时，当月球转动，短时间内月球显得特别明亮，因为远离月球的太阳，将阳光洒在波浪的波峰之上，当这些波峰相互距离很近、看起来似乎一个碰着一个的时候，观察者的眼睛仅从一边看，就无法看到波浪之间的暗槽部分，暗槽部分所混合着的发光投影是传递不到观察者眼睛中的。因此，月亮的光线显得更加强烈。而且这也被证明过，发光的物体可以掩盖住其他所有部分的真实面目。

通过这种方式，就可以观察到并能够确切识别出尘土落下的精确高度，因为尘土在落下时也不会改变其位置。

为测量出船每个小时能航行多少英里，可以做一个这样的装置：装置在水平轮上同这个轮子一起运动，调整推动轮子运动的平衡器，可以使轮子运转一个小时。这样可以观察到在一个小时之内这个轮子转动了多少圈。轮子转动1圈可能是5布拉乔奥，而1英里转了600圈。而且，玻璃内部必须打上油或肥皂，这样漏斗上落下的尘土才不会粘到轮子上，尘土落下的位置将成为一个标记。

假设观察者的眼睛看到太阳在水浪上的所有影像为ab，太阳的直径是通过观察者眼睛在地球表面区分日夜的环形上各个极点的位置来确定的。