公元17世纪
法布里修斯[意]撰写《论翅膀的运动即飞行》的手稿 法布里修斯(Girolamo Fabricius,1537—1619)是一位博物学家,对自然界大量的生物进行过细致观察和研究。他曾写过一篇叫作《论翅膀的运动即飞行》的手稿。他指出,鸟展开翅膀能产生更大的升力。他还研究了翅膀具有弯曲形状的作用,认为这是为了网罗更多的空气,使其更轻。鸟的翅膀可以收缩和伸展,因而使其变重或变轻,从而产生下降或上升的运动。对于鸟在空气中的水平飞行,法布里修斯则用船桨划水来解释,此时翅膀的向后运动划过空气产生向前的飞行力。在手稿中,最有价值的也许是他对鸟飞行平衡的观察。他通过解剖学的眼光认识到鸟的重心正好位于翅膀位置之下。这样,无论怎样把一只鸟扔出去,鸟都会几乎立即摆正到正常位置。他认为,这是由于飞行生物的摆稳定性产生的结果。
法布里修斯
1640年
笛卡儿[法]论飞行 马丁·梅森[法](Martin Mersenne,1588—1648)在1634年出版了一部影响广泛的著作《趣味问题》,其第一章讨论飞行问题,并对人类飞行持乐观态度。后来,他对自己的信念产生了动摇。1640年7—8月,他致信笛卡儿(René Descartes,1596—1650),谈及鸟的飞行十分复杂,是任何人造机器都无法模仿的。笛卡儿在8月30日给梅森写了一封回信,对飞行也持悲观态度,“用形而上学的语言说,人可以制造出一种能够像鸟一样自己飘浮在空中的机器;至少就我的观点而言,鸟本身就是这样的机器;但用物理学或道义的语言说,这种机器是不可能制造出来的,因为这种机器需要相当轻巧同时又相当有力的弹簧,人是不可能制造出来的”。笛卡儿的观点以及一些关于扑翼飞行尝试的失败事件使梅森越发怀疑人类飞行的可能性。1647年在其另一部著作中,梅森表示,人类的飞行前景非常暗淡,未来人们为此目的进行的种种努力都将失败。
笛卡儿画像
约1647年
普拉蒂尼的“飞龙”
普拉蒂尼[意]设计扑翼机 普拉蒂尼(Tito Livio Burattini,1617—1667)是意大利工程师。他的阅历很丰富,据说他在埃及旅行时对飞行产生了兴趣,开始研究设计扑翼机。1647—1648年间,普拉蒂尼设计了一架扑翼机,名叫“飞龙”。他阐述飞行器的可行性依据的是亚里士多德的原理,即不同质量的物体在空中下落的速度是不同的。“飞龙”外形是西方想象中的怪兽龙的形象,有一对大翅膀,尾巴是一个起方向舵作用的鳍。龙身上部是中空的,由两个人轮流扑动翅膀。在主翅膀的上面还分布着一些小翅膀,目的是使“飞龙”在降落大翅膀停止工作时,利用小翅膀实现缓慢着陆。他还说,“利用罗盘的帮助,它也可以在夜间飞行;舱里面还装有供几天使用的食物和水。”由于感到大型载人“飞龙”的驱动力不足,普拉蒂尼曾制作过几个小模型,长度约1.5米。据称这些模型曾在波兰王宫表演过,并且取得了成功。有文献说,“飞龙”模型成功地飞行过,“一根绳索使里面的弹簧和轮子工作。这个模型举起了上面装的一只猫,并在空中保持一段时间……如果让这只猫来操作,它就能把自己升到空中,因为它的力量足够操作这架模型”。也有人对这个报道持怀疑态度。荷兰科学家惠更斯(Christiaan Huygens,1629—1695)在1661年的一封信中说,“为了使翅膀扇动,必须有人拉动翅膀,这一点我不太理解(它是如何工作的),然而这架机器确实升到了空中。由此看来,它不是一个由自己的力量升空的自动器”。
1658—1659年
胡克[英]设计了几种扑翼机 胡克(Robert Hooke,1635—1703)是英国著名科学家,也是飞行爱好者,对人类的飞行持乐观态度。不过他认为,利用人的肌肉是不能实现飞行的,原因是人的肌肉占体重的比例太小。人即使长出有力的翅膀,要想飞起来,他的胸部须有2米宽,并长出丰满而强有力的肌肉才行。因此为了实现飞行,需要新的外部动力作辅助。1658—1659年间,胡克一直致力于所谓“人造肌肉”的研究,以增强人的力量。这种“人造肌肉”实际就是弹簧的各种组合。与此同时,他还设计了几种飞行机器,一个是简单的直升机模型,还有一个是包括两排小扑翼的机械飞人,计划都用他的“人造肌肉”作动力。1675年,胡克向英国皇家学会通报了他的想法。他说,“有一种……产生力量的方式,能够使一个人的力量提高十倍、二十倍甚至更高,这样就会使他发出的肌肉力量相当于鸟的力量……这种发力装置的设计应当更适合人的腿而不是手臂在空气中扇动。”
胡克
胡克设计的扑翼飞行器草图
1670年
德·泰尔[意]设计“空气舟” 德·泰尔(Francesco Lana de Terzi,1631—1687)是意大利牧师,也是一位数学家和博物学家。他偶然发现充满空气的容器比真空的容器重,于是他联想到,如果使容器本身质量很轻的话,再把空气抽空,容器就可能会自动上升。于是,他设计了一个名为“空气舟”的飞行器,主体是类似船体的机身,上面吊装4个半径为6米、用铜箔制成的圆球。根据他的计算,只要将球内的空气抽空,圆球就可以在空中飘浮起来,托起小船载几个人升空。为了使“空气舟”能够在天空中飞行,他还为它设计了一个风帆。显然,这项设计难以在工程上实现,因为当把球内的空气抽出时,球外的气压大大超过了球内的气压,球很快就被压瘪了,也就产生不了浮力了。德·泰尔没有继续制造“空气舟”,理由是上帝不会允许这种能够给人类带来灾难的发明问世。
德·泰尔
德·泰尔设计的“空气舟”
1678年
贝斯尼尔[法]尝试扑翼飞行 在17世纪众多冒险飞行事件中,法国钟表匠贝斯尼尔(Sebastian Besnier)的试验最引人注目。1678年12月12日,法国科学杂志登载了他的飞行事迹。报道称,贝斯尼尔制作的飞行机器包括两个直杆,每一端各装有矩形框,用绸子作蒙皮。在试图飞行时,他把两个杆中心交叉紧固在背部,使矩形框两个在前,两个在后。前面的用手臂向下扇动,后面的固定在腿上用腿部力量驱动。报道说:他从法国萨布勒的一个楼顶上跳下,居然经过了一些房屋,飞到了邻居家。人们认为他可能进行了一次滑翔飞行。这个故事引起了英国科学家胡克的极大兴趣。他编辑的《哲学文集》曾引用了这个故事。
贝斯尼尔的扑翼机形象
1680年
波莱里
波莱里[意]出版《运动的动物》 意大利学者波莱里(Giovanni Alfonso Borelli,1608—1679)是数学家、物理学家,也是著名的生物学家。1680年,波莱里的著作《运动的动物》出版,成为该领域的权威性著作。书中有40页专门论述鸟的飞行的内容。他详细描述了鸟及其翅膀的解剖结构,计算了一些典型的尺寸和各部分的相对大小。他还分析了鸟的飞行原理,指出鸟的飞行是空气的弹性力作用的结果,“翅膀的迅速扇扑将空气粒子压缩,其弹性力所产生的效果是反向提供弹性作用……由于这个力,整个活动的机器(鸟)被弹向空中,通过空气产生一次新的跳跃。因此飞行问题不是别的,它只是由一系列不断重复地通过空气的弹性作用组成的连续运动”。他利用绘图分析了鸟与空气相互作用的各种力,指出鸟的飞行之所以能持续进行,得益于空气的弹性。鸟翅膀在上一次扇扑时产生的空气反弹可以帮助鸟完成下一次扇扑及上升运动。他还指出,鸟翅膀的扇扑几乎都不是向后进行的,而是上下扇动的,由于翅膀的形状,压缩空气因此形成一个楔,这个压缩空气楔试图恢复正常压力状态的过程中,便推动鸟向前飞行了。他的著作以其简明通俗的语言和大量插图,使一般读者都容易接受,从而产生了广泛影响。
《运动的动物》其中一页