迷失在三角测量中:莱昂纳多·达·芬奇的数学失误

荷兰数学家和雕塑家里纳斯·罗洛夫斯揭示了达芬奇的一幅几何图画中存在一个错误

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艺术家、发明家和哲学家莱昂纳多·达·芬奇(1452-1519)毫无疑问是一位天才。然而,也存在一些批评。在他的著作《1434:一支伟大的中国舰队航行到意大利并点燃文艺复兴之年》(威廉·莫罗出版社,2008年)中,英国作家和退役潜艇指挥官加文·门齐斯声称达芬奇的大部分想法都抄袭自中国人。门齐斯的理论在科学界受到了冷遇。此外,达芬奇的才华难道不是毋庸置疑的吗?当然,但荷兰数学家和艺术家里纳斯·罗洛夫斯确实在文艺复兴时期的人的一幅画作(右图)中发现了一个错误。

线索可以在卢卡·帕乔利的肖像(下图)中找到,他是一位数学家,与他同时代的达芬奇一样,曾在米兰公爵的宫廷工作。左上角用绳子悬挂的多面体被称为截角菱形立方八面体:一个具有等边三角形的多面体,它始终被正方形包围。莱昂纳多在帕乔利的书中单独绘制了它。

金字塔中的错误


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在星形图形(下图)中也可以找到截角菱形立方八面体,至少如果我们把一个尖的突起物放在每个侧面上——也就是说,一个带有三角形或四边形底面的金字塔。

这张图片清楚地显示,红色金字塔有一个三角形底面。不言而喻:一个三角形金字塔总是被六个四边形金字塔包围。但在达芬奇的画作中(再次复制,直接在下面)情况并非如此:他渲染图底部的金字塔有四个直立的肋骨,而它应该有三个。而且,它底部的相邻金字塔,以及它们上方直接指向左侧和右侧(在九点钟和三点钟方向)的两个金字塔也值得怀疑:它们看起来是三角形的,而实际上它们应该是四边形的。左下角和右下角(八点钟和四点钟方向)的两个三角形金字塔的顶点似乎也缺失了。后者的省略可以解释为观察者视角的解释问题。但是向下指的金字塔的画法显然是错误的。

模型之谜
当你观察截角菱形立方八面体并在每个侧面上放置一个金字塔时,这似乎是显而易见的(达芬奇绘画的修正版本如下)。好吧,当正确的洞察力出现时,在数学中总是这样。但达芬奇是第一个绘制截角菱形立方八面体进行印刷的人。因此,不太可能有人已经绘制过其上的金字塔来描绘印刷的星形物体。

达芬奇只有帕乔利的指导(无论有没有模型),他必须深入了解数百张插图,想象它们,绘制它们,并为印刷做准备。这位艺术家可能没有任何真实的模型。也许他用树枝和小木棍制作了更简单的例子。但是,从来没有发现达芬奇制作的大的、实体的多面体模型。甚至不确定他是否拥有截角菱形立方八面体的模型:帕乔利肖像上的图形似乎是用玻璃制成的,因此必须非常重。而且,它还半装满了水。如此重的模型怎么可能悬挂在一条小绳子上?在还没有强力胶的时代,玻璃侧面怎么可能以防水的方式相互连接?

与此同时,光线在模型内部和表面的反射被描绘得非常出色。这在没有模型的情况下几乎是不可能的。不幸的是,甚至不确定帕乔利肖像的画家是谁。威尼斯人雅各布·德·巴尔巴里(Jacopo de Barbari)的名字经常被提及,但这种归属是有争议的。

这个错误是否改变了达芬奇是一位天才的事实?“不,”罗洛夫斯说,“不言而喻,达芬奇是一位天才,可能是有史以来最伟大的天才。但他也是一个人,他必须思考和推理,并且偶尔也会犯错误。而这只会让他成为一个更伟大的天才。”

 

编者注:这个故事也发表在《大众科学》的姊妹出版物Eos上。

所有图片均由Eos提供。

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