水流是地球的血脉

大英图书馆说明

这一页抬头名为“概念”，包含了列奥纳多·达·芬奇以哲学问卷形式进行水利研究的思维方法。这些方法包括基本原理“水流位置如果没有降低，便不会自行流动”，以及四大元素层之间的关系，地球本身与动物血液循环系统的类比（宏观和微观的类比）。列奥纳多·达·芬奇在此页手稿中，使用这一关于不同地方水运动的基本公理，在其观察的微观细节及普通水层之间，建立起实体关联。

在这一页上，列奥纳多·达·芬奇提出了一个矛盾问题：关于水向山下流动的原理，同地球内部水的运动相背离。这一矛盾以人体的血液循环进行类比来做出解释，这一循环理论在当时是人们所不能完全理解的。一旦水流恢复在地球表面的自然流动，那么，基本规则便开始生效。“当水流从地球破裂的经脉中喷涌而出，便会立即遵循与其他比空气重的物质同样的规则，总是向低处流动。向下流动的坡度越大，水流速度越快；水流经过的底部坡度越小，则水流速度越慢。”

列奥纳多·达·芬奇在对日常活动范围内特定条件下的水的观察，与他所努力研究的宏观框架下的水的运动之间，架起了一座桥梁。在手稿四十七，他通过几何证明架起了这座桥梁。在建立这座桥梁之后，他可以拓展实际应用并进一步发挥。

水元素的中心和地球重心

受制于四元素学说的影响，达·芬奇认为地球自下到上分别由土元素、水元素、火元素和气元素构成，四元素处在一个同心圆上，拥有着共同的圆心，这就是宇宙中心。尽管是这样，达·芬奇仍然敏锐地观察到，地球上陆地地形的变化、水泊的不对称存在，势必会造成土元素和水元素——尤其是水元素的中心——可能会跟宇宙中心有一定的偏差，这不得不说是在四元素学说上突破了一大步。

但是如果他的水元素的中心偏差学说是尖锐的，那么接下来他所列举的例子便称得上是大胆而且让人吃惊的。他用他匪夷所思的想象力说道：如果在地球的球体上贯穿钻探一口井，那么这个半球上的水就会流入其中，但是绝对不会从另外一个半球上流淌出来；而另外一个半球上的水也会灌入其中，两个半球的水会在中心点相遇、抵消并达到平衡。为了证明他的推测的完美性，他接下来认为，如果一个半球上的水平面偏低，那么相应多余的水会填充在峡谷当中，以达到双方水的完美平衡。

达·芬奇这个大胆并令人吃惊的想法，是为了证明水元素的中心。不过他无论如何也不会想到，自己这个事实上已经找到了地球重力中心的想法有多么伟大——后世最早发现并提出重力中心的牛顿，比他整整晚了200年。

二十九项案例

  如何疏通河流以达到对附近的农田有利的目的，或是改善各种不利因素？怎样通过频繁地维护堤坝来遏制河流的冲击？但是维护堤坝对旁边的近邻地并没有什么好处，因为水流会经常漫过堤坝，淹没田地。如果将毁坏田园的河流，疏通成很多小水流，不知是否管用？或者是将许多小溪流合成为一条河流才有用？如何排出沼泽的水，使沼泽变得干涸？如何阻止水流流入沼泽？水元素是否呈完美的球形？

假如水本身存在于空气之间，可以想象水呈现出的球面：球面南端热气腾腾，空气特别稀薄，且轻飘飘的；球面北部冰天雪地，空气稠密；而东西之间则呈现出质量均匀的状态。

为什么尼罗河夏季洪水泛滥，而水源却来自干燥炎热的国度？水流从堤坝降落到底部的过程中是如何运动的？在冲击点周围转向流入水力较小的水流，准备向冲过来的水流妥协。当反射水流从受到冲击的底部反射出来，碰到障碍物，不得不绕道而行；水流再次交汇后，会给上次所冲击的障碍物带来很大的破坏。水流运动总呈现出漩涡状，将漩涡上的物体一点一点地消损。因为在亢奋之中，水流裹挟更多的物质，如泥沙及砾石，这些泥沙、砾石不断被冲击摩擦，流水可以将任何阻碍它们前行的障碍物消磨殆尽。

障碍物将涡流一刀劈开，涡流在障碍物后方重新团聚，然后朝着受到冲击的障碍物回旋。而这一迂回运动继续前进，像旋转的陀螺直达水面，总是顺着水流缓缓而下。这样，在流水落下的地方，河水不再盘踞不前，除非这些地方呈台阶形状，一排排有序地排列在一起，一个台阶紧挨着另一个台阶。概念：水流冲击力越小，水越浅。概念：水流冲击力越大，对物体造成的损坏程度越大；而阶梯状的台阶则是解决这一问题的最好办法。这一点可以在后续的论证中看到。概念：水流流速越快，水流越强，冲击力越大。概念：水流越慢，冲击力越小。

水的流速越快，扔进水流的重物漂浮越久。水流流速越慢，对比水重的物体所形成的阻力就越小。

水流坡度越小，从底部冲击坑到突起之间的距离越大；这既符合横向冲击坑发生的情况，也适合底部冲击坑纵向发生的情况。概念：将水推向静止的空气和将空气推向静止的水效果相同。冲向静止空气的水浪，在冲击空气后降落。水浪的前锋在冲击到河床后，冲上水面，在顶部出现新月形状。新月形状的两角朝向河床的方向，那么，水浪之间的间隔中较深的地方，是在水浪两个最高点的中间位置。水浪之间的间隔中较浅的地方，出现在水浪低点的中部位置。

水浪有三种：第一种是水流因碰到河流中间的障碍物而形成的；第二种是从河岸反射出来的水运动中形成的；第三种是河岸反射出来的水流在水流中部同另外一股水流相互碰撞而形成的。水波有两种：一种是因风而形成，这种水波在前行的方向上破碎并从顶部毁灭；第二种包括河流的水波，在向前运动的方向从顶部毁灭。还有单浪和混合浪之分：单浪是在水的运动中，因河岸反射运动而形成的；混合浪由多条单浪形成，后面的浪在河水水流的中部同前面的浪结合，成为水流中最大的浪。