互动科普

据传说，伟大的意大利艺术家和发明家列奥纳多·达·芬奇在逝世时对人们说，“请告诉我是否一切全都完成了”。虽然历史学家对这一传说的细节表示怀疑，但是这句话却实实在在出现在列奥纳多的笔记本中，这就意味着他对自己在有生之年中未能完成更多的发明而感到遗憾。

列奥纳多在他67年(1452年-1519年)生涯中到底取得了多少成就，这个问题已在当代研究文艺复兴工程的学者中间旧事重提。当列奥纳多的手稿于19世纪头10年末首次发表时，读者对于稿页中写得满满的发明在后来的几百年中未被实施而感到大为吃惊。可是到了20世纪中叶，人们的看法却发生了改变。诸如Betrand Gille和Leonardo Olschki等历史学家指出，列奥纳多对早期文艺复兴工程手稿上的发明欠下了一大笔债，并且指出他只不过是一位缺乏独创性的人物。在他的更多的笔记本在20世纪60年代被发现并以《马德里手稿（Madridcodices）》为题发表之后，列奥纳多的名声又开始重新鹊起。该收藏品的最初编辑——意大利历史学家Ladislao Reti——和他的后继者Augusto Marioni，以及美国富翁收藏家和历史学家Bern Dibner全都在列奥纳多的原始设计和实验研究的笔记本中发现了一些例证。这些研究人员还提供证据证明当时的工匠曾将达·芬奇的一些设计思想融人到他们自已的项目设计中。

尽管如此，下面这个问题仍然存在：列奥纳多的一些十分重要的发明中的任何一个发明是否在他的有生之年中曾经从图纸转人生产。其中至少有一个发明看起来是这样的，那就是转轮点火机(wheel-lock)。

转轮点火机、枪托和枪管

转轮点火机是一种小型金属机构，它为点燃易燃化合物，特别是火药提供火花。现代形式的转轮点火机在大多数香烟打火机上都能看到。然而，在列奥纳多的时代，这种转轮点火机主要用在一个人便可携带和开枪射击的小型枪上，例如滑膛枪。这些枪由三个部件组成：常见的枪机、枪托和枪管。这种枪长长的圆形枪管装有火药和子弹，当击发该枪时枪管便将子弹发射出去。枪机位于枪管后面，而枪托则是枪的木制部件，它将枪的另外两个部件结合在一起。

转轮点火机的某些部件类似于门锁的部件：这种相似性可解释转轮点火机之所以被称为Wheel lock。转轮点火机由一个钢轮和装在钢轮轴上的连接钢轮和强力弹簧的链条组成。链条和弹簧一起将钢轮卷紧，使其处于击发准备状态。一旦钢轮被完全卷紧，则止动销(经常称之为击发阻铁)将钢轮固定到位，一直到拉动扳机使之释放为止。然后，随着钢轮开始旋转，它便与一块硬石磨擦，一般与黄铁矿石磨擦，该硬石由第二个弹簧紧紧地压在旋转着的钢轮上，在这一过程进行期间，内摩擦加热粉屑使之处于灼热状态。轮缘上部嵌人火药容器(称为火药池)，是通过火药池底部的一个细槽嵌入的。火花发出的热量使火药池内的一次装药着火。

虽然列奥纳多的若干遗留下的草图已使一些历史学家认为达·芬奇发明了转轮点火机，但是另一些历史学家却不同意这种看法。这些反对者认为，有文献记载的最早转轮点火机的生产出现于较远的北方，即现在的德国。这些研究人员断定，列奥纳多必定只是在听说过这些德国人的新装置之后，才绘制出他自己的转轮点火机的草图。

直到最近为止，可获得的有关该问题的证据仍然多少缺乏说服力。16世纪初的第一批德国转轮点火机例证，在时间上与列奥纳多的草图相当接近，并且关于这种转轮点火机所撰写出的参考文献，以及从这一时期遗留下来的极少数枪，也难于对此作出解释。然而，解决这一问题的一个新方法所提供的证据证明，该项发明应归功于列奥纳多，因为他在1493年或这一时间前后就开始了对转轮点火机的研究工作。

链条与凿刀

特别是，我从机械的观点对一些早期转轮点火机进行了分析，密切注意各个部件的形状。看来似乎达·芬奇利用了一些他在15世纪80年代和90年代所研制的其他机械装置上的部件——例如门锁和自行车——并且以一种全新的方式将它们装配在一起，制作出了这种转轮点火机。

首先让我们研究《大西洋手稿(Codex Atlanticus)》中的一页草图。该书是列奥纳多手稿的另一汇编本，现收藏于米兰。这一页草图(见图2)包含有转轮点火机中看到的那些类型的链条和弹簧草图。所有达·芬奇研究学者都认为，这些草图证明他知道这种装置。该页草图还包括有一些用于木刻的V形凿刀的图象，很明显列奥纳多努力设法使它适合于切削金属.

列奥纳多所绘制的凿刀尤其值得注意。这些凿刀的V形可能会沿看转轮的边缘产生出一种V型沟槽(类似于螺钉的螺纹)。早期转轮点火机的轮缘一般有若干这些沟槽。此外，这些轮缘通常还开凿第二组极狭窄的铿纹沟槽，这些沟槽横过轮缘周围的螺纹，井且以这样一种方式相互隔开，实际上形成了类似一种圆盘锯上那样一组微小细齿。初看上去，这种布置似乎非常复杂，因为每一个螺纹都可能同样不得不逐个地在火药池上雕刻出来。此外，这些交叉沟槽也可能对良好点火带来影响。

然而，当我试验某些模型转轮并且发现这种轮齿的确与一种锯片或旋转金属刀片上的锯齿一样时，这种设计的一些优点就变得十分明显。转轮实际上能够将其自身的沟槽切人装火药的金属盘的底部，以确保紧配合。这种紧密连接很关键，因为起爆药是极其细小的，如果枪受到撞击(比方说，当它由某位骑在马背上的人携带时)，那么火药可能通过转轮与火药池之间的任何缝隙逐渐消散掉。虽然这些15世纪锯的。速度缓慢——现代切削工具在几秒钟所能完成的工作，它们要花上若干小时才能完成——但是它们的精度与当代技术的精度相差不多。对于它们要保持较之0. 3毫米(0. 01英寸)更精密的误差并不困难。

在这次发现以前，首次使用转刀始于列奥纳多死后很久的16世纪40年代。可是看起来似乎也应将这些转刀的研制开发归功于列奥纳多——倘若考虑到引入这种刀具的现代铣床是当今世界上最重要的制造加工装置之一，这是一项相当了不起的成就。

虽然列奥纳多对弹簧、链条和凿刀的使用无疑证明他知道转轮点火机的部件，但是他何时将它们装配起来创制出这种装置仍是一个问题。1493年，列奥纳多曾雇用过Giulio Tedesco(也被称为德国人Jules)，他曾在列奥纳多的米兰画室中干过好几年的技师。研究学者并不准确知道Giulio离开米兰的时间，但是可能不晚于1500年。列奥纳多的评论表明Giulio的特长包括门锁和其他弹簧驱动机械装量，例如弩和剪切机。

参与设计的合作者

列奥纳多根据同一时候的房门或箱柜用的锁制作的图纸，包含有仔细地模仿转轮点火机零件形状的部件。这些相似部件暗示转轮点火机是由列奥纳多和Giulio在15世纪90年代中期一起工作所研制出的。此外，德国人Jules还可能在离开列奥纳多之后将转轮点火机的设计带回到他的祖国，这样就可能解释这一发明是如何于16世纪初到达北欧的。

历史学家Claude Blair先前在维多利亚和艾伯特博物馆工作，最近他揭示出另一个重要证据，证明达。芬奇发明了转轮点火机。Blair已证明，在意大利北部弗留利地区奇维达莱市，其转轮点火机的制造至少始于1510年，也可能在此若干年之前便开始了。列奥纳多曾一度在弗留利地区工作过，对城堡防御工事进行测绘的时间不晚于1500年，因而在时间上早于任何一位德国人对这种机械装置的发明权。

列奥纳多的发明优先权，已经不是在对转轮点火机来龙去脉的调查研究中所涉及到的唯一问题。我还了解到一些关于他可能如何借用现有机械装置以重新布置它们的部件，产生出新装置的过程。这种过程通过进一步考察他制作的门锁和自行车草图可能会了解得最为清楚。

为了克服箱柜和房门的强力关闭弹簧的压力而打开它们的锁，列奥纳多有时将它们设计成带有所谓的击发钥匙，这种钥匙与开启这种机械装置所需要的钥匙分开并用于压缩锁内弹簧。这些钥匙通常被制造成象一种翼形螺帽或蝶形螺帽一样的形状，常常在每一个翼中打孔穿眼。一些早期转轮点火机为扳上扳机也将这类钥匙固定到转轮上。列奥纳多的门锁与转轮点火觏之间的另一个相似之处在使弹簧保持受力状态的止动销中可以看到。在达·芬奇的草图中，用于(见图3)和转轮点火机的止动销是由在一侧带有一种有凹槽的三角形凸出物的杆和一个附加小销钉构成的。

列奥纳多还在15世纪90年代期间从事了自行车的设计工作。在他的自行车中的一些扁环节链和制动装置再一次在他的转轮点火机中出现。列奥纳多笔记本中发现的一幅自行车的原始草图已经被归功于他的学生之一，但却被认为它反映了达·芬奇在自行车及其零件芳面的早期研究工作。对于这幅草图还存在若干疑问——特别是在踏板、转向系统和传动链机械装置方面。

我在珀杜大学的一些原来的学生(EdWard Blessman，JimBryant和Kyle Datesman)和我已经对出自15世纪90年代由达·芬奇自己绘制的另外一些草图进行了解释，这些草图使我们能够为达·芬奇的自行车重新建造一个完善的转向系统。来自《马德里手稿(Codex Madrid)》的两页草图说明了一些转向部件和实验性传动链设计。此外，列奥纳多还绘制出看起来似乎是他的自行车用的几组倒轮制动装置，这些装置使自行车不用蹬踏板就能转动[见图4]。有重要意义的是，他的自行车用的传动链机构和制动弹簧都重新出现于他的早期转．轮点火机中。

转轮点火机的发明的确是一个重要的成就。早先的枪机——即火绳——依靠外部热源(例如炽热的余烬或点着的火柴)点燃火药。在推广使用转轮点火机之后，枪就能够随时保持立即行动状态而不被人发现，不必停下来点火柴。这种朝着更为方便的枪支的方向发展可能会永远改变这些武器在社会中所扮演的角色。

据当时一位德国作家Wilhelm Rem所作的最早报道，对于枪支走火的第一次记载——由于转轮点火机的发明而促发的一次事件发生于1515年德国康斯坦茨镇。一个名Nlaux Pfister的人找到一位妓女，“当她与他一起住在一个小房间时，他手里有一把装有弹药的枪，该枪按下枪机时便自动点火，使子弹射出。Pfister正在玩枪时枪走火了，子弹射穿了这位妓女的下巴。作为处罚，他必须为这位妇女支付医疗费用并在其余生中每年支付她一笔固定生活费。

由拦路抢劫的强盗和其他土匪所持有的转轮点火机的枪数量不断增加，导致官方颁布一些法令来管制转轮点火机的制造和买卖。但是所获得的证据证明，制枪工人和火器使用者都十分巧妙地避开了这些法规，井最终证明在枪支控制方面所作的努力都付之东流。一些实际因素，例如转轮点火机的枪的成本、可靠性和需求量，决定着这类装置的使用.

自从列奥纳多时代以来的几百年中，枪支制造业方面取得的进展影响到其他一些方面的发展;其中最值得注意的影响肯定是可互换零部件的批量生产工艺技术。从诸如将转轮安装到火药池之类的小改革开始，已经有了许多进展，至于任何事情是否全都完成这一列奥纳多疑问，实际上能够得到肯定的答复了。

图1列奥纳多·达·芬奇《大西洋手稿(CodexAtlanticus)》的一种转轮点火机的设计(见上图)展示了一个通过转轮轴中间的横截面图．为了使装有转点火机的枪作好射击准备，先将夹持一块黄铁矿石的虎钳搬下，然后将它与转轮摩擦，该转轮通过一个装在转论轴上的短短的扁环节链与擅针簧相连．当止动销(即击发阻铁)准备击发时，将该转轮锁定到位。当扣动扳机时，该止动销被释放，而转轮开始旋转并擦过黄铁矿石，产生出火花．

图2来自《大西洋手稿(Codex Atlanticus)))的革图展示了两种类型的转轮点火机部件:盘簧和一些扁环节链.从另一侧模糊的墨水渗出处可以看到.盘簧看起来似乎使列奥纳多颇感兴趣.因为它们比当时常见的所谓扁平板簧更大.在这页图的上方.达·芬奇绘制了一系列V型凿.其角度从右到左变得越来越大(左撇子列奥纳多·达'芬奇通常从右到左书写).这种凿刀的侧面视图(该系列凿的第二个，其V形落在该凿刀的底部表面上)出现于右下'时，在那里它看起来似乎正在一个圆一一可能是一个转轮点火机的转轮一一的边缘上切削.作者己使用一些类似的凿刀重新制作出在早期转轮点火机转轮的轮缘周围通常见到的沟槽(插图).

图3在《马德里手稿(Codex Madrid)》中所发现的门锁草图溯源至一位德国技师Giulio Tedesco与列奥纳多在米兰一起工作的时候。这些草图表明闭锁杆是专门设计来克服强力闭合弹簧的压力使插销保持开启状态。这些杆类似于转轮点火机上使用的击发阻铁(扣机)。两种类型的杆都带有凹槽三角形凸出物和一些更小、更短的突出销钉，这些销钉使处于准备击发状态的机构固定到位。

图4自行车零部件重现于列奥纳多的转轮点火机中.在本图(来自《马德里手稿》)上方的齿轮和链条，与在转轮点火机中连接输和击针簧的链条极为相似.作者原来的学生Kyle Datesman已将列奥纳多笔记本中绘制的若干其他部件——在紧靠此困的一页所示的转向系统和该草图底部所示的带式制动器一一制成实物拼装成一部自行车工作模型(上插图).这些带式制动嚣的作用就象现代倒轮制动器一样，不用蹬踏板就能让自行车转动，但也能让骑车人停下来.这些倒轮制动器的形状重现于早期转轮点火机中(下插图).