對一件東西的愛好是由知識産生的，知識愈準确，愛好也就愈強烈。—達·芬奇
達·芬奇出生于15世紀歐洲文藝複興時期的意大利，被譽為“人類曆史上絕無僅有的全才”，他的繪畫傑作《蒙娜麗莎》《最後的晚餐》《岩間聖母》等作品已經成為人類追求美和藝術的代名詞。但很少有人知道，達·芬奇還是一位思想深邃的發明家、建築工程師以及天文學家。他擅長雕刻、音樂、發明、建築，通曉數學、生理、物理、天文、地質等學科，既多才多藝，又勤奮多産。他全部的科研成果都保存在約6000多頁的手稿中，愛因斯坦認為，達·芬奇的科研成果如果在那時就發表的話，當時歐洲的科技進展可以在原有基礎上提前30年到50年。
達·芬奇的飛翔夢
從觀察湍流到設計引水裝置
1466年，15歲的達·芬奇來到佛羅倫薩，拜著名雕刻家韋羅基奧為師。他曾做過下水道工程師，這份不太體面的工作并沒有讓他喪失進取心和創造力。在重建和翻修下水道時，他通過仔細觀察和記錄，畫出了著名的湍流圖。這張看似雜亂的圖稿體現了達·芬奇驚人的洞察力和創造力，這是人類第一次對水的流動規律進行系統性地探索。
湍流是個迷霧般的難題，500多年後，現代科學才用計算機模拟出湍流的幾個基本模型。此時的科學家驚訝地發現，這竟然和多年前達·芬奇用肉眼觀測并繪制的手稿有着驚人的相似。
1482年，達·芬奇開始為宮廷工作。通過對水流的仔細研究，他設計了很多引水裝置，包括最著名的米蘭護城河。合理的引水裝置和精妙的結構讓米蘭城逃過了好幾次火災和戰火的侵襲。
從水的流動到空氣的流動
這種針對流體力學的研究奠定了達·芬奇在飛行裝置方面的理論基礎。達·芬奇從小就對風筝懷有濃厚的興趣,他在筆記中曾提及兒童時期是如何以極高的興緻觀看風筝飛行的，正是這種熱愛促使他以科學的态度對待飛行問題。他認為研究鳥的飛行是揭開飛行之迷的正确方法。
為了觀察鳥的飛行，達·芬奇經常去佛羅倫薩的市場上買一籃子鳥，然後到一個開闊的地方打開籠子将鳥放飛，借以觀察鳥是如何起飛及扇動翅膀的。這一舉動雖然令賣鳥的小商販們非常高興，但其他人看到這一場景都感覺很奇怪。達·芬奇對旁人的嘲笑并不在意，他還是一遍又一遍将鳥放出去，不斷觀察翅膀的動作。經過大量的研究，他發現，除了研究飛鳥本身以外，還應當研究鳥的飛行環境。他說：“為了理解鳥類在空氣中運動的真正科學，必須首先研究風的科學。”
至此，他已經認識到研究風力或空氣動力對航空科學的重要意義。同時加上之前在米蘭工作時對水流的研究，他發現空氣和水一樣，隻要能控制其流動的方向，就能産生可利用的動能。所以他認為空氣動力學知識可以通過對水動力學的研究間接獲得。這兩個觀點在後來的科學研究中都被認為很有現實意義。
達·芬奇繪制了大量手稿，對鳥的飛行原理、飛行控制、鳥身體的各部分在飛行中的功能、空氣的特性等都進行了詳細的觀察與分析，得出的結論中有許多是正确的，其中甚至包含了200年後牛頓正式提出的作用與反作用定律。
達·芬奇的手稿幾乎都是圖文參半，這有助于理解相對難懂的文字
從研究飛行到設計飛行器
19世紀中葉，人們在意大利米蘭圖書館中找到了31歲的達·芬奇在1483年寫的劄記中的一張飛行器草圖，草圖标明:“這架飛行器的升力是由旋轉着的螺旋槳産生的。”
在草圖旁邊，達·芬奇寫道：“螺旋槳的骨架應該用像細繩子那樣極細的鐵絲制成，從圓周到中心的距離應該等于8肘（1肘約等于60厘米）。如果想把這種裝置造好，要用結實的帆制作（帆上的孔眼都用澱粉糊細緻地塗過）。那麼我想：當螺旋槳迅速旋轉時，它将在空中畫出一條旋轉的軌迹，并向上升起。若你用一根寬而薄的尺子劈開空氣，你就會相信這一點了，這時你的手會感到來自尺子側面的壓力……最後，帆布應該固定在用長而細的蘆草稈制成的骨架上。這個模型的軸和上緊的金屬彈簧相連，如果彈簧松開，它就會使螺旋槳轉動起來。”
這架飛行器旋翼直徑接近5米，屬于比較大型的飛行裝置，因此達·芬奇設想在中間的基座上站立4個人，以驅動螺旋槳旋轉。由于達·芬奇非常明确地闡述了它的升空原理，他是人類曆史上以飛行為目的制造過第一架直升機模型的人。但由于無法克服旋翼與機身的扭轉力，以及無法創造足夠的動力，這架飛行器遺憾地無法飛上藍天。但達·芬奇仍被航空史學家看作是直升機的發明者，這項發明也被認為對現代航空學做出了切實的貢獻。
從畫出手稿到寫出論文
達·芬奇并沒有就此放棄飛行的夢想，他正确地推論出是空氣流過鳥的翅膀才産生了升力，而且氣流流經的速度越快，升力就越大。他還花費大量時間研究和解剖鳥類的翅膀。1505年，53歲的達·芬奇終于完成論文《論鳥的飛行》，這是人類曆史上第一篇航空論文。論文中詳細介紹了他的許多發現，也闡述了鳥飛行的三個原理。其中第一原理是持續飛行原理，或叫空氣的升力原理。他認為，鳥的翅膀在扇動時，翅膀下的空氣被壓縮，從而在翅膀上下形成一個壓力差，這個壓力差就是升力。
但是，達·芬奇顯然受到了前人的影響，錯誤地堅持認為人隻有模仿鳥兒才能飛行，從而把之後的研究重點放在了撲翼機上，希望通過撲打機翼來獲得升力。雖然達·芬奇從未制造出一架可以遨翔于藍天的飛行裝置，但他為航空發展提出的許多主張依然是人類航空事業的一筆巨大财富。
達·芬奇的機械夢
機械魔力引發興趣
年輕的達·芬奇在佛羅倫薩學習期間，經常去聖母瑪麗亞大教堂做幫工。這座龐大的建築用到了各式各樣神奇的機械系統。有一次，達·芬奇在觀看工匠們安裝教堂穹頂燈塔上的巨型銅球時，親眼目睹了三速提升機等機械裝置的效率，深感其中的神奇。
還有一次，一批來自錫耶納的工程師設計了一種外形像船的河道淤泥挖掘機，用來清除淺水口的沙礫和淤泥，還有一種能夠提高裝載量又加快行駛速度的槳葉船。這些工程師的發明讓達·芬奇對機械的力量産生了巨大的興趣，也開始了他對機械設計的探索。
連發火炮解決射速難題
在達·芬奇生活的時代，火炮剛剛問世，還處于老式的前裝炮時代。煩瑣的裝填過程使得它的射速很慢，經常贻誤戰機。調整射角的方法大多是墊上沉重的木楔子，如果要調整射擊方向，甚至還得移動炮位。達·芬奇設計的連發火炮已在不同程度上化解了這些難題。
這個火炮被設計成最多三排、12管，可以通過炮管翻轉的形式連續射擊36次，并把炮管扇形排列，解決了射界的問題。他還設計出了扇形齒輪，射角可在100多度的範圍内快速調整。最後，用雙頭絲杠來調節火炮的射角。這樣超前的理念解決了當時火炮面臨的很多限制，而後人直到19世紀末才基本解決了這些問題。
近似坦克的裝甲車
根據《世界坦克發展史》記載，達·芬奇是世界上最先設計坦克的發明家。他手稿中的這款坦克擁有多方位的運動能力，并且圍繞其周長部署了360度射程範圍的火炮。整個車身用金屬闆加固，能夠防禦當時大部分火炮的攻擊。遺憾的是這個發明并沒有進入實用階段，原因是驅動力不足。達·芬奇的原方案是用八個人合力驅動齒輪，可惜相對于龐大的車身和重量，人力很難完成。他自己這樣描述這輛龐然大物：“我可以制造裝甲車，它可以憑借攜帶的火炮的威力進入敵軍範圍，并且沒有任何一隊士兵可以突破它。它安全而無懈可擊，步兵可以緊随其後快速前進而不受傷害。”人們後來才發現，這個理念幾乎與現代坦克的作戰原理、戰場定位如出一轍。
他的武器暗藏玄機
作為一名機械發明家，達·芬奇還設計了很多革命性的武器，比如戰鬥馬車、攻城車、投石機、集束炸彈，甚至簡單的機器人裝置和降落傘。
有趣的是，在達·芬奇的這些發明中，大都暗藏着一個非常簡單、明顯卻又可以糾正的缺陷。這些缺陷光看手稿看不出來，隻有在制造和使用的過程中才會暴露出來。有人曾按他的手稿制作了幾種武器，奇怪的是每當軍方人員進行測試時，武器的毛病就立刻顯現出來：比如坦克的齒輪部分剛好裝反了，滑翔機也有缺陷—如果按照達·芬奇的說明書去操縱滑翔機，你會發現他的指示和你應該做的正好相反，結果就是滑翔機一頭栽到了地上—這些武器都各有毛病，在首次試驗時無一能正常工作。
後人相信這絕不是因為達·芬奇搞錯了其中的原理，而是因為他是一名和平主義者，令他感到進退兩難的是，當時他必須為軍閥工作。他很清楚自己的發明将被用于軍事目的，成為戰場上的殺人武器，因此才留下了這些小小的“毛病”，以避免那些心急的戰争狂人制造更多的殺戮。
近代科學的偉大先驅
雖然達·芬奇在他有生之年設計了如此多的設備，但我們隻能說他是近代科學的探索者和偉大先驅。他是一名偉大的藝術家，卻不能稱為科學家，因為文藝複興時期還沒有産生嚴格意義上的現代科學（對現代科學的探索要等到17世紀由牛頓等科學家開啟）。達·芬奇的大多數創作雖然隻停留在了設計稿階段，但人們對他的崇敬并不是因為他的這些手稿，而是他令人驚歎的想象力和對科學真理的執着探索。他将新奇甚至荒誕的想法具化為一張張設計圖并堅持研究，才是他最偉大的印記。
人們永遠記住了這位偉人，因為他讓全人類堅信：想象力才是人類發展的原動力。這才是他真正的偉大之處，也是人類不斷探索前路和追求新知的證言。