莱昂纳多·达·芬奇

关键点：

1965年，在西班牙国家图书馆搜寻西班牙民谣时，朱利叶斯·皮卡斯博士偶然发现了两部列奥纳多·达·芬奇手稿的收藏。
马德里手稿，马德里手稿i和马德里手稿ii，涵盖了几何、地图、导航、音乐和力学等主题。马德里手稿i中包含了一台计算机的图形。
米兰著名达·芬奇专家罗贝托·瓜泰利博士制作了列奥纳多·达·芬奇模型以及其他几位发明家的模型的复制品。
引起争议的是，瓜泰利的一款达·芬奇模型与ibm一起展示，被称为计算机。然而，经过辩论后，它被撤下，因为对它到底是计算机还是比例机的争议。

列奥纳多·达·芬奇是典型的文艺复兴时期的多才多艺的人。

列奥纳多·达·芬奇的素描

（与意大利米兰的silvio hénin先生的专业建议一起创建）

列奥纳多·达·芬奇（参见列奥纳多·达·芬奇的传记）可能是有史以来最具多样才能的人。他是杰出的画家、工程师、解剖学家、建筑师、雕塑家、音乐家等等。在他的一生中，列奥纳多创作了成千上万页的完美插图的笔记、素描和设计。这些页面中的一部分（仅仅是将近13000页原始页面的一半），就像他的艺术作品一样令人印象深刻和创新，幸存至今。它们现在被收集在20本笔记本中（被称为手稿），共约6000页。这些手稿装饰着许多博物馆的展览（唯一一本私人拥有的手稿是莱斯特手稿，只有36页，于1994年被比尔·盖茨以3080万美元购买）。

其中一些文档曾经彻底失落，直到最近几十年才重新发现！1965年2月，波士顿浪漫语言教授朱利叶斯·皮卡斯博士在马德里的西班牙国家图书馆（biblioteca nacional de españa）工作时，他在寻找中世纪西班牙民谣和吟游诗人时，偶然发现了两个未知的列奥纳多手稿收藏品，这些手稿装订在红色摩洛哥皮革中，西班牙图书馆员知道这些手稿，但尚未描述（公务员称这些手稿“并没有丢失，只是错放了”，因为目录中有错误）。

这些手稿是16世纪意大利雕塑家波米奥·莱奥尼（1533-1608）的收藏品，他将其带到西班牙，以向西班牙国王费利佩二世赠送。然而出于某种原因，莱奥尼将收藏保留在自己的家中，他去世后，收藏被分为几个部分，其中一部分送到了英国、法国、意大利，但只有少数留在西班牙，并于1642年赠送给费利佩四世国王，后来成为马德里的皇家图书馆（后来的西班牙国家图书馆）的一部分。这些手稿（近700页，涉及建筑、几何学、音乐、力学、导航和地图等主题）现在被称为马德里手稿或马德里手稿i和马德里手稿ii

codex madrid i（共由192页组成，尺寸为21/15厘米）是一本机械工程师的乐趣论文，充满了完美绘制和布局的小工具、齿轮和发明。这是莱昂纳多于1493年在米兰城堡为公爵吕多维科·伊尔·莫罗（ludovico il moro）服务时编写的。codex madrid i并不是在莱昂纳多死后才被整理出来（这正是codex atlanticus的杂项内容所发生的情况，它是莱昂纳多手稿最大的收藏）。实际上，是莱昂纳多自己将它整理在一起，并且它几乎完整保存下来，只有16页被撕掉并似乎丢失了。codex madrid i可以称为文艺复兴机械学史上第一部最完整的论文，在其中有一幅机械的草图，非常可能是为计算目的而设计的。

codex madrid i包含了一款计算机的草图。

由于图中的下部的草图是描绘一个多轮滑轮机构，因此codex madrid i的第36页背面（verso）对我们来说并不感兴趣。

图中的齿轮如下编号：小齿轮用1编号，大齿轮用10编号（请注意，在这种情况下，莱昂纳多像在他的许多文稿中一样，从右到左书写，写成了左右对称）。

图下的文本使用了莱昂纳多奇特的15世纪意大利语言，同样是左右对称的，而且并不提供太多信息- questo modo è ssimile a cquello delle lieve che qui è a risscontro in pari numero di asste. e non ci fo altro divario sennonchè quessto, per essere fatto con rote dentate colle sue rochette, esso ha continuatione nel suo moto, della qual cosa lo sstrumento delle lieve senplici n’è privato。

莱昂纳多的语言从来都不容易理解，因为它确实相当神秘，他的文稿更像是私人笔记，而不是对读者清晰的解释。对图下文本的大致翻译是：“这种方式类似于杠杆的方式，但不同之处在于它由带有齿轮和小齿轮的组成，它可以连续移动，而杠杆则不能。”

米兰的意大利工程师罗伯托·a·瓜泰利（1904-1993）是著名的莱昂纳多达·芬奇专家，他从1930年代初开始专门建造莱昂纳多机器的工作复制品。当这些复制品在1930年代后期展出时，意大利独裁者墨索里尼对此感到非常满意，他决定资助一个旅行展览来给全世界留下深刻的印象。

罗伯托·瓜泰利博士正在展示他的一个模型（达·芬奇的磨坊）。

1940年，当第二次世界大战爆发时，瓜特利和他的展览在美国。他被迫带着他的模型逃往日本，但战后返回美国。不久之后，瓜特利开始重建他的模型（最初的收藏在二战期间被摧毁），并用四个助手（包括他的继子约瑟夫·米拉贝拉）创造了许多新的复制品（不仅是列奥纳多的机器，还有其他主要的计算设备，如帕斯卡（pascal）的pascalene ，戈特弗里德·莱布尼茨（gottfried leibniz）的阶梯计算器（stepped reckoner），赫尔曼·霍勒里斯（herman hollerith）的制表机和查尔斯·巴贝奇（charles babbage）的差分引擎）。

1951年，ibm总裁托马斯·沃森（thomas watson sr.）看到了瓜特利的收藏品，并认识到他的天赋，因此买下了这些藏品，并雇佣他为ibm重建更多模型，随后ibm作为企业赞助的展览巡回展出。ibm为瓜特利提供了一个工作室，并组织了他的复制品的巡回展览（见上图，瓜特利正在展示他的一台模型），这些复制品在博物馆、学校、办公室、实验室、画廊等地展出。

1967年，在马德里手稿被发现后不久，瓜特利前往麻省理工学院（mit）的图书馆，检查了手稿的副本。当他看到上面提到的草图时，他记得在大西洋手稿中看到了类似的图纸。实际上，大西洋手稿中包含了很多齿轮传动，例如下图所示。

这是大西洋手稿第01r矩形（前）的一部分。

左边和中间的图纸是测距仪，这是用来测量距离的装置，已经有很多世纪的历史（第一个测距仪似乎是亚历山大的海伦描绘的，他使用了一个齿轮传动的模拟转轮列（每当一个轮子完成一次旋转时，下一个轮子转动十分之一圈，从而记录下进位），而右边的图纸是一个比例机制。列奥纳多当然不是齿轮和测距仪的发明者，他至少了解了维特鲁威斯的基本研究著作，这本著作是关于公元前15年的建筑学。在这本著作的第十卷第九章中，描述了一个带有齿轮和进位机制的测距仪。

将上述两个图纸放在一起，瓜特利博士于1968年建造了一个列奥纳多的计算装置的假设复制品（见下图）。它在ibm的展览中展出。

复制品旁边的文字说：

计算装置：作为今天复杂计算器的一个早期版本，列奥纳多的装置通过它的13个数字注册轮保持了一个恒定的十比一的比率。对于第一个手柄的每一次完整旋转，个位数轮子会稍微转动以注册一个从零到九的新数字。与十比一的比率一致，第一个手柄的第十次旋转使得个位数轮子完成第一次旋转并且注册零，进而驱动小数点轮子从零到一。每一个额外的表示百、千等的轮子都按照相同的比率操作。对列奥纳多的原始草图进行了一些细微的改进，以便更清楚地展示每个13个轮子如何能够独立操作并且保持十比一的比率。列奥纳多的草图上展示了一些重物来证明该机器的平衡性。

一年后，关于复制品的争议越来越大，于是在马萨诸塞理工学院举行了一次有趣的学术审判，以确定复制品的可靠性。

在场的人包括i. bernard cohen（1914-2003），哈佛大学科学史教授 – ibm收藏品的顾问，以及bern dibner博士（1897-1988） – 工程师、实业家和科学技术史学家。

反对者声称，列奥纳多的绘图不是一台计算器，而是一台比例机。第一个轴的一次旋转将导致第二个轴的10次旋转，最后一个轴的旋转次数为10的13次方。而且，这样一台机器无法建造，因为会产生巨大的摩擦。guatelli博士设法建造了一个复制品，但与我们相比，15世纪的技术非常原始，所以无法建造一台可工作的机器。

据称，guatelli博士凭借自己的直觉和想象超越了列奥纳多的陈述

投票结果是平局，但ibm决定将有争议的复制品从展示中移除。

看起来反对者是正确的，因为这样的机械在几个世纪前非常流行。例如，在著名的百科全书《theatrum machinarum》中可以看到类似的机械（参见下方图像），该书是jacob leupold的作品。

jacob leupold的《theatrum machinarum》中的一页

来自米兰的silvio hénin先生（其他意大利发明家的历史调查的作者，如torchi和gonnella），也认为guatelli几乎肯定是错误的。hénin先生非常友好地给出了他对这个问题的专业意见：
与杠杆系统相比，leonardo可能正在研究齿轮传动的特性；两者都可以增加力量（扭矩），但只有齿轮可以产生连续的运动。事实上，在同一页中，还展示了一个复合滑轮系统，它具有与齿轮传动相同的力量倍增属性，这证明了leonardo的研究。
我只能补充几点：
  1. leonardo的图纸上没有显示齿轮上的编号（计算器必须要有）。
  2. 没有显示设置操作数的方法（这是必须的）。
  3. 没有显示在精确离散位置停止齿轮的方法（例如棘轮）（这是必须的）。
  4. 在两端显示了两个重物（在计算器中是无用的）。
  5. 在十五世纪使用十三位小数进行计算是荒唐的。

底线是：即使leonardo的机制是为计算目的而设计的，它可能并没有被建造，并且对机械计算设备的进一步发展没有影响。