水是如何升上山頂?shù)?/h1>
大英圖書館說明
這一頁,可能是列奧納多·達(dá)·芬奇最后寫地球中水循環(huán)的問題。他分析了水上升到山頂?shù)膬煞N解釋。水像進(jìn)入多孔的海綿體那樣被吸上去。在地球的溶洞中,水可能吸收太陽熱量而蒸發(fā)形成水蒸氣,和因?yàn)樘枱崃啃纬傻厍蛏系陌自茦O為相似。利用主流氣候條件及溫度差別,推導(dǎo)第二個(gè)論點(diǎn),他最終否定了這一點(diǎn)。論證過程引導(dǎo)他做了蒸餾實(shí)驗(yàn)作為類比,這同里斯托羅·阿雷佐做的實(shí)驗(yàn)有一定的聯(lián)系。同時(shí),列奧納多·達(dá)·芬奇建立了“地球中心產(chǎn)生的熱量可以影響海平面變化”的理論。他想象出地球形狀的玻璃蒸餾器,用來解釋為何水的凝結(jié)是一個(gè)顛倒的過程。
接著列奧納多·達(dá)·芬奇在蒸餾描述中設(shè)了一個(gè)謎。顛倒的長頸瓶圖以及隨后的試驗(yàn),描述了在顛倒?fàn)钊萜鲀?nèi)部的水面上放置燒炭所產(chǎn)生的結(jié)果。這一試驗(yàn)古老的版本,原本為亞歷山大里亞的希羅[1]所描繪:燃燒消耗掉容器中的空氣,水面升高。然而,列奧納多·達(dá)·芬奇把燒炭放在容器的頂部,而不是內(nèi)部,并繪制出相關(guān)的試驗(yàn)圖。盡管有所不同,但他精確敘述了“是真空的作用使得水面升高,而不是熱量”的原因。
他將特定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際生活中,并辯稱在開闊的情況下,山體一側(cè)必然有孔作為水的出口,使用熱量從上部加熱不能使水面上升,而只能將空氣吸入:“而且假如有人想說服自己說‘水不是因?yàn)榧訜岫仙?,那么可以在容器m上的p點(diǎn)鉆個(gè)洞,你會(huì)發(fā)現(xiàn)無論上部熱量如何,水面仍然保持原地不動(dòng)。”
達(dá)·芬奇蒸餾器
達(dá)·芬奇蒸餾器
蒸餾器通過木炭進(jìn)行加熱,使得爐底的水被蒸發(fā),水蒸氣進(jìn)入到左右兩個(gè)玻璃器皿當(dāng)中之后,遇冷凝結(jié),成為水滴,然后水滴隨著倒置的導(dǎo)管流出。達(dá)·芬奇的設(shè)計(jì)已經(jīng)具備了完善的設(shè)計(jì)原理,事實(shí)上,在達(dá)·芬奇的設(shè)計(jì)之后,歐洲在19世紀(jì)才出現(xiàn)了真正的蒸餾器。
大氣層的顏色
我認(rèn)為,我們看到的大氣層的藍(lán)色不是大氣本身的顏色,而是由水蒸氣蒸發(fā)成極其細(xì)小、幾乎感覺不到的微粒,然后它們吸收太陽光線,對比籠罩在其上的幽深黑暗的云層背景,產(chǎn)生的光芒。這種現(xiàn)象是可以觀察到的,因?yàn)槲易约阂姷竭^。任何從橫亙在法國和意大利邊境的阿爾卑斯山脈的頂峰蒙博索下來的人,都會(huì)有幸欣賞到這一景象。山下潺潺流淌著四條河流,各自流向不同的方向,幾乎灌溉了整個(gè)歐洲,而且?guī)缀鯖]有任何山脈的底部能處在如此高的海拔上。
這座山的山頂如此雄偉高大,以至于幾乎穿透所有的云層。那兒幾乎不下雪,唯有冰雹降落。夏天的時(shí)候,云層在最高處徜徉,冰雹兀自堆積。如果沒有云層在那兒云展云舒,那里可能早已成為層層冰雹累積起來的巨大冰山了。不過這種概率也是幾百年難得一見。在七月的中旬,我看到過這厚厚的冰層。頭頂?shù)奶炜找黄岷?,照射在山上的陽光要比在山下平原上看到的陽光?qiáng)烈得多。因?yàn)樵谏巾敽吞栔g,僅有相對稀薄的大氣。
對于大氣的顏色,再舉個(gè)例子。燃燒枯木,從煙窗冒出的煙,在黑暗的天空,用肉眼觀察,顯得特別藍(lán);但是隨著煙霧緩緩升高,在隱隱發(fā)光的大氣中,煙霧立即呈現(xiàn)出灰白色;這些煙霧很快消散,因?yàn)檫b遠(yuǎn)的地方不再有黑色的背景。但是在隱隱發(fā)光的大氣中卻有。然而,如果燃燒綠色的新木,則不會(huì)呈現(xiàn)出藍(lán)色。因?yàn)?,?dāng)煙霧不再透明,煙霧中含有很多水分,于是便形成厚厚的云層,像固體一樣,接納一定的光線,出現(xiàn)明顯的倒影。
大氣層也是如此,過多的水分呈現(xiàn)出白色,氣溫升高產(chǎn)生的少許水分,使大氣層呈現(xiàn)出黑色或者黑藍(lán)色,這足以確定大氣層的顏色。也可能有人會(huì)說,假如大氣層本來的顏色為透明的藍(lán)色,那么在肉眼和燃燒體之間,大氣層越厚,就可能顯示出越深的藍(lán)色陰影。因?yàn)?,通過藍(lán)色或者天藍(lán)色玻璃觀察,玻璃厚度越大,觀察到的顏色越深。
在這種條件下,大氣層表現(xiàn)正好相反。當(dāng)存在于眼睛和燃燒體之間的空氣密度越大,則觀察到的大氣越白,這一現(xiàn)象在地平線處尤為明顯。同樣,存在于眼睛和燃燒體之間的空氣密度越小,大氣層反倒顯得越藍(lán);即使我們站在低凹的平原上,根據(jù)我上面的敘述,大氣因?yàn)轭w粒吸收到太陽發(fā)光的光線,會(huì)呈現(xiàn)出藍(lán)色。
我們還可以觀察到,在黑暗的房間,灰塵顆粒和煙霧顆粒在通過墻縫射進(jìn)暗室的陽光下的區(qū)別。一種看起來發(fā)灰,而另一種極其細(xì)小的顆粒煙霧,則呈現(xiàn)出一種特別漂亮別致的藍(lán)色。觀察遠(yuǎn)處綿延不斷的大山陰暗的山陰,眼睛和山陰之間的大氣顯得特別藍(lán)。群山受光部分,顏色和本身的顏色出入不大。但為了觀察到這一現(xiàn)象最后的證據(jù),應(yīng)在觀察板上涂上各種各樣的顏色,包括一種非常漂亮的黑色,和一層薄薄透明的白色,透明的白色應(yīng)該涂在所有顏色之上。然后不會(huì)看到白色的光澤,而是在黑色上呈現(xiàn)出一種非常漂亮的藍(lán)色,然而白色應(yīng)當(dāng)涂抹得特別薄,而且必須研磨得特別細(xì)。
【注釋】
[1]希羅(公元10—70年),古希臘數(shù)學(xué)家,居住于埃及托勒密王朝時(shí)期的亞歷山大里亞,被認(rèn)為是古代最偉大的實(shí)驗(yàn)家,曾發(fā)明了一種叫“汽轉(zhuǎn)球”的蒸汽機(jī)?!幷咦?/p>
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