列奥纳多·达·芬奇(Leonardo da Vinci)不是在画一幅杰作，也不是在梦想飞行器，而是在思考引力的奥秘。这位文艺复兴时期的思想家认为自己既是一位艺术家，也是一位科学家。他花了无数时间探索“一个物体对另一个物体的吸引力”是如何影响鸟类的飞行和水的下落等事情的。
现在，加州理工学院的三位科学家发现，达芬奇在伽利略之前一个世纪，在牛顿把引力研究变成精确科学之前大约两个世纪，就曾做过详细的实验，试图阐明引力的本质。科学家们对他的引力思想和实验的研究发表在本月早些时候的《达芬奇》杂志上。
“没有什么能阻止他，”论文作者之一、加州理工学院航空学教授莫尔特扎·加里布(Morteza Gharib)在接受采访时说。“他的思想遥遥领先。它不能等到未来。”
康奈尔大学(Cornell University)物理学教授Z. Jane Wang曾研究过达芬奇的一些开创性分析，她说，这篇新论文揭示了一个人决心找到自然铁律，从而揭示下落物体的整体动力学。
王博士说，称这位博学者为艺术家“是不够的”。她补充说，更准确地说，他是文艺复兴时期的“典型”人物。文艺复兴不仅以艺术和文学的复兴为荣，还以科学和对自然的探索为荣。
长期以来，达芬奇一直以其技术上的独创性和多才多艺，以及他对飞行器和战车的草图而闻名。他还在地质学、光学、解剖学、工程学和流体动力学(探索流体行为的科学分支)方面取得了进展。
沃尔特·艾萨克森(Walter Isaacson)在他的达·芬奇传记中写道，作为一个大自然的近距离观察者，他非常关注鸟类在风中扭曲、转弯和机动时如何改变重心。他还说，达·芬奇意识到万有引力使海洋不会从地球上脱落。
加里布说，他是在研究《阿伦德尔抄本》(The Codex Arundel)的在线版本时得知达芬奇的重力实验的。《阿伦德尔抄本》是以一位英国收藏家阿伦德尔伯爵(Earl of Arundel)的名字命名的，他在17世纪初获得了这本书。达芬奇在1478年至1518年(也就是他去世前一年，26岁至66岁之间)创作了数百篇论文。这些文件现在保存在大英图书馆。该收藏包括他著名的镜子写作、图表、图纸和文本，涵盖了艺术和科学的一系列主题。
引起加里布注意的是143页顶部附近的一个他称之为“神秘三角形”的地方。它的奇特之处在于达芬奇的素描中有一个相邻的水罐，从壶嘴中喷出一系列圆圈，形成三角形的斜边。Gharib博士使用一个计算机程序来翻转三角形和相邻区域的反向书写。
突然，静止的画面似乎活了过来。“我能看到运动，”加里布回忆说。“我能看到他把东西倒出来。”这是一个顿悟的时刻，揭示了达芬奇早熟的实验。
重力的作用通常被认为是导致某物垂直下落的原因——无论是一个下落的球还是牛顿的伪苹果。在凝视达芬奇的画作时，加里布博士意识到，他已经成功地将重力的影响分成了两个部分，揭示了大自然通常被隐藏的一面。
第一个影响是自然向下的拉力。当拿水罐的人沿着与地面平行的直线移动水罐，沿途倒出沙子或其他东西时，就会增加第二个水罐。在这幅画中，列奥纳多用大写字母a标记了水罐运动的起始点，然后，为了显示下落的物质，他从三角形的顶端线添加了一系列垂直线，随着水罐离起点越来越远，这一系列直线就越来越长。它们不断增长的长度定义了斜边。
这种设置将重力隐藏的本质转化为可见的增量。Gharib博士说，投手实验揭示了重力是一种恒定的力，它会导致稳定的加速度——速度的稳定增加。莱昂纳多描述了随着时间的推移，罐子里的东西越来越少。他成功地解构了重力。
视频研究人员说，达芬奇在抄本中写道，他目睹了快速移动的云层，冰雹从云层中落下，他们认为这激发了实验的灵感。
加里布说，达芬奇的壮举“令人着迷的地方”在于，它让他估算出了一个自然常数——引力常数，在今天的物理学中用字母g表示。这个常数量化了引力的确切强度，从而确定了它能让一个物体加速的速度。
加里布博士说，尽管达芬奇500年前的实验装置很粗糙，但他能够将引力常数计算出的精度，与现代数值相差不到10%。
“这令人难以置信，”加里布博士说。“这就是达芬奇作品的美妙之处。”
研究人员说，伽利略和牛顿能够更好地解决引力问题，因为他们有更好的数学工具和更好的方法来精确测量物体下落的时间。
加里布博士同意王博士的观点，认为达·芬奇远不止是一位艺术家，并表示，如果有更多技术知识丰富的专家研究《阿伦德尔抄本》和其他资料，他作为先驱科学家的名声可能会飙升。艾萨克森在他的传记中写道，达·芬奇的笔记和涂鸦至今仍有7200多页。
加里布博士说，他犹豫着是否要更深入地研究《阿伦德尔抄本》，以免发现自己被吸引去只关注列奥纳多·达·芬奇的思想。“我就像一个在玩具店的孩子，”他说。“我连看都不敢看。”
他说，许多艺术史学家研究过《阿伦德尔抄本》，但科学家没有。“这是一本他们还没有看过的书，还没有花时间去探索，”他说。“还有很多其他的东西有待发现。”
