Леонардо Да Винчи понял суть гравитации на столетия раньше Эйнштейна — ученые повторили его эксперимент

AG Media
16 февраля 2023 г. · 9 минут чтения

Леонардо Да Винчи исследовал гравитацию за столетия до Эйнштейна. Инженерам Калифорнийского технологического института удалось воссоздать его эксперимент.

В 1907 году Альберт Эйнштейн рассказал миру, что гравитация и ускорение — это одно и тоже. Он назвал это принципом эквивалентности, и вскоре эта открывающая глаза концепция расцвела в ошеломляющую теорию общей теории относительности. Но прежде Эйнштейн вдохновился открытием Исааком Ньютоном в 1687 году универсального закона гравитационного тяготения, утверждающего, что каждый объект во Вселенной притягивает друг друга с силой, связанной с их массами и обратно пропорциональной квадрату расстояния, разделяющего их, а также формулировкой закона свободного падения Галилео Галилея 1604 года, в котором говорится, что без сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым ускорением.

Наброски из записей да Винчи, демонстрирующие его эксперимент с падением частиц. Изображение предоставлено Калифорнийским технологическим институтом

Однако, инженерам Калифорнийского технологического института удалось увидеть новую захватывающую сюжетную линию истории гравитационных размышлений человечества, скажем больше — она имеет отношение к гению эпохи Возрождения, Леонардо да Винчи.

Оказывается, в конце 15-го — начале 16-го века Да Винчи не только писал такие потрясающие шедевры, как «Тайная вечеря» и «Мона Лиза», но и проводил собственные эксперименты с гравитацией. В течение многих лет в своих блокнотах на староитальянском языке он записывал уравнения и рисовал чертежи о неуловимой силе притяжения. По словам ученых Да Винчи делал записи своим фирменным зеркальным почерком. Вероятно, он писал все задом наперед в целях секретности. Да Винчи был художником, архитектором, изобретателем, анатомом, инженером и ученым. Будучи самоучкой, он исписал десятки секретных тетрадей творческими и анатомическими заметками. Помимо подробных зарисовок анатомии человека, в его записных книжках есть чертежи велосипедов, вертолетов, танков и самолетов. Из 13 000 тех рисунков, которые позже были собраны в рукописи, на сегодняшний день сохранилось менее трети.

Визуальная демонстрация опыта, показывающая частицы, образующие равносторонний треугольник в эксперименте да Винчи.

Инженер Калифорнийского технологического института Мори Гариб ломал голову над оцифрованными записными книжками Леонардо да Винчи, чтобы поделиться ими со своими студентами. Именно тогда Гариб заметил несколько небольших набросков треугольников, геометрия которых, казалось, определялась песчинками, высыпанными из кувшина. В дальнейшем выяснилось, что Леонардо да Винчи пытался изучать природу гравитации, а маленькие треугольники были его попыткой установить связь между гравитацией и ускорением — задолго до того, как Исаак Ньютон придумал свои законы движения, и за столетия до того, как Альберт Эйнштейн продемонстрировал принцип эквивалентности с его общей теорией относительности. Гариб даже смог воссоздать современную версию эксперимента.

Гариб и его коллеги опубликовали свое исследование в журнале Leonardo, отметив, что, согласно современным расчетам, модель Леонардо да Винчи дает значение гравитационной постоянной (G) с точностью до 97%. Что делает открытие еще более удивительным, так это то, что Леонардо сделал все это без средств точного хронометража и без исчисления, которое Ньютон изобрел для разработки закона всемирного тяготения в 1660-х годах.

«Что привлекло мое внимание, так это то, что Леонардо написал «Equatione di Moti» «эквивалентность движений» на гипотенузе одного из своих нарисованных треугольников. Было очень интересно, что Леонардо имел в виду под этой фразой», — говорит Гариб. Гариб и другие эксперты обнаружили, что Да Винчи описывал воду или песок, высыпаемые из кувшина при движении по прямой траектории, параллельной земле. Из записей Да Винчи видно, что он понимал, что частицы будут ускоряться вниз, и что, как только они покинут кувшин, это ускорение будет продолжаться за счет гравитации. Если бы кувшин двигался с постоянной скоростью, линия, прочерченная падающими частицами, была бы вертикальной, предполагал да Винчи, но если бы он ускорялся с постоянной скоростью, то частицы образовали бы прямую, но наклонную линию, которая образует гипотенузу стороны треугольника.

Да Винчи заметил, если кувшин ускоряется, чтобы выпустить капли с той же скоростью, с какой гравитация ускоряет их по направлению к земле, получается равносторонний треугольник — первый намек на действующий принцип эквивалентности.

«Мы не знаем, проводил ли да Винчи дальнейшие эксперименты или исследовал ли это направление более глубоко», — говорит Гариб. Но тот факт, что он это делал в начале 1500-х годов — показывает, насколько далеко зашло его мышление.

Да Винчи попытался представить свои наблюдения в виде уравнения, но в итоге отказался от этой идеи. Ученые запустили симуляцию его эксперимента, что позволило им увидеть, где Да Винчи сбился с пути. «Мы не знаем, проводил ли Леонардо да Винчи дальнейшие эксперименты и насколько глубоко ему удалось исследовать этот вопрос. Но тот факт, что он так глубоко интересовался гравитацией в начале 1500-х годов говорит о том, насколько глубоко эта идея проникла в его сознание»», — говорит Мортеза Гариб.