球王会500 多年前，达芬奇设计了一座当时跨度最长、平均桥长十倍、根本没有桥墩支撑的桥梁。这是当时超前的设计，所以只停留在设计图纸上，没有人从工程实用性的角度去验证。
直到最近，麻省理工学院的建筑师和土木工程师还在合作纪录片中国超级工程桥，在纸上模拟这座桥。他们证实，这座拥有 500 年历史的桥梁设计是一项古老的工程奇迹，它不仅有效，而且彻底改变了五个世纪前的桥梁设计方式。
研究结果于 11 月 13 日在 PBS 上于 11 月 13 日在巴塞罗那举行的关于世界上最好的科学纪录片之一的 NOVA 上发表。一）该研究也将在该集中进行专题介绍，由 EE 应届毕业生 Karly Bast 与建筑、土木与环境工程教授 John Ochsendorf 和另一位本科生 Michelle Xie 共同进行。
球王会今年恰好是达芬奇逝世 500 周年（他出生于 1452 年 4 月 15 日，突然出生于 1519 年 5 月 2 日），而这项 MIT 研究也是对达芬奇的纪念。
图片 | M.E. Karly Bast 展示达芬奇桥梁的比例模型（来源：麻省理工学院，Gretchen Ertl）
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天生就知道？
这座桥的故事发生在公元 1502 年，当时奥斯曼苏丹巴耶济德二世计划在博斯普鲁斯海峡南口西岸的金角湾修建一座桥，以便连接伊斯坦布尔及其邻居加拉塔。当时已经在艺术和科学界享有盛名的达芬奇也提交了一份设计。
达芬奇写给苏丹的信中有一本笔记本，里面满是设计草图，描述了一座根本没有桥墩的桥。该桥计划采用扁平拱形设计跨越海峡两岸，并由海峡两岸的基础设施支撑。当时，桥梁设计通常使用一系列半圆形拱门来建造，如果要使用一座桥连接两个城市，则至少需要 10 个等距的桥墩来支撑整个结构。
然而，达芬奇的设计是让帆船轻松通过桥下。因为这个想法太落伍了，巴耶泽特二世最终不愿冒险，放弃了达芬奇的设计。现在，500 年后，麻省理工学院的研究人员终于验证了达芬奇的设计。
在达芬奇的草稿中，没有具体说明建造这座桥所需的材料和施工方法。然而，麻省理工学院的研究人员考虑了当时的社会环境，得出的结论是，当时唯一能提供足够强度的材料是石头；同时，按照达芬奇设计时常用的施工技术的时间点，这座桥很可能是依靠重力将所有材料“绑”在一起完成施工的。
为了验证他们的假设，研究人员创建了一个 1:500 比例的复制品，长约 0.8 米，由 3D 打印机创建，由 126 个不同形状和大小的块状组件制成。当然，如果真的要建一座真正的桥，就需要数千块精雕细琢的石块才能组装起来。但是 MIT 团队为复制品所采用的方法仍然允许他们正确地测试其设计的可行性。
经过验证，他们发现采用这种设计的桥梁不仅坚固稳定，而且没有使用任何混凝土或紧固件。除此之外纪录片中国超级工程桥，他们意识到达芬奇甚至设计了一种方法来减少结构中可能导致桥梁倒塌的不需要的横向运动。他在拱桥两侧的脚部采用了喇叭形设计，可以大大增加稳定性。
研究人员将桥梁复制品放置在两个可移动平台上，进一步发现该桥梁甚至在当时伊斯坦布尔地区常见的大部分地震中都幸存下来。或许这并不意味着莱昂纳多的设计是坚不可摧的，但如果建成了，那肯定是一个古老的建筑奇迹。至于提出设计的达芬奇，如果不是为了穿越，可能只能用“生而为知”来形容。
图 |达芬奇的设计手稿和麻省理工学院的仿制模型结构（来源：麻省理工学院）
该研究的主要作者 M.E. Bast 说：“这座桥长约 280 米，当然莱昂纳多本人使用了不同的测量系统，因为公制系统与他的时代相距数百年。如果建成，它将是当时世界上跨度最长的桥。最不可思议的是，这座桥比当时的普通桥长了十倍左右。”
艺术与工程的交集
实际上，这个来自麻省理工学院的实验并不是第一次以物理形式复制达芬奇的桥梁设计。 1996 年，当代挪威艺术家 Vebjørn Sand 在一次达芬奇工程图纸展览中被这座桥的手稿所吸引，并在返回奥斯陆后提议使用挪威的公共道路。承接该项目的建设。终于，在 2001 年，在连接奥斯陆和斯德哥尔摩的挪威小镇 Ås 附近的 E-18 高速公路上，根据达芬奇的原始设计建造了一座小型人行天桥。
是建筑师塞尔伯格将达芬奇的基本设计转化为这座人行天桥的现实，但这座桥不应被视为达芬奇设计理念的示例实现。人行天桥的造型虽然严格按照达芬奇的素描线条设计——桥体两侧下沉，拱形美观，主拱承重竖向压力，两侧斜拱保证稳定性，但建筑材料是一种新型结构的木胶合板，并采用钢材、混凝土等现代建筑材料。
因此，人行天桥更像是莱昂纳多草稿的艺术表现，并没有从工程实践的角度提供验证。
照片 |基于达芬奇草图的挪威人行天桥（来源：Pixabay）
“有问题的桥梁并不能测试达芬奇的设计是否与他那个时代的技术兼容。依靠重力支撑的砖石结构的特性并按精确比例建造的模型可以做到这一点。经过测试。虽然用于 3D 打印的材料当时还没有，充分考虑和参考了当时石材所能提供的各种力学性能等因素。”Bast 说。
根据研究团队的实验，巴斯特说，复制桥的所有组件都是通过相互挤压而固定在一起的。这是因为他们想尽可能地证明力已经在结构内部传递，这是确保达芬奇设计的桥梁坚固而不倒塌的关键因素。与实际砌筑拱桥结构一样，复制桥的“石头”在组装时由脚手架结构支撑，只有在完全安装完成后才能拆除脚手架纪录片中国超级工程桥，让结构自身支撑。
“当我们将最后一块（拱顶的梯形）放入桥梁结构时，我们必须将其压入。那是我们第一次将所有桥梁拼在一起的关键时刻。” Bast 回忆说：“我对它是否会起作用持怀疑态度，但最后当我放入最后一块时，我只是认为它会起作用。然后我们把脚手架拆下来，它就站起来了！”
这是“几何学的魔力”，她说，莱昂纳多的草稿设计提出了一个必须经过深思熟虑的强大概念。 “莱昂纳多·达·芬奇是徒手画的，还是他自己画的，还是坐下来想一想？从现有的历史资料中很难判断，”巴斯特说。 “但我们的实验证明了莱昂纳多设计的有效性，以及多方面的仔细考虑，表明他对当时的物理世界是如何运作的有着深刻的理解。”
不仅如此，从地质角度来看，达芬奇还考虑了该地区对地震的脆弱性，并结合了延伸桥两侧的基础结构等设计，以提供额外的稳定性。为了测试桥梁结构的抗震性，Bast 和 Xie 将桥梁复制品固定在两个可移动平台上。然后将两个平台分别移动，以模拟由于软土引起的地基运动。最终，桥复制品表现出良好的水平运动弹性，只有轻微变形纪录片中国超级工程桥，直到它被拉伸到完全坍塌。
这次对古桥设计的模拟验证再次证明了达芬奇的神奇。 Leonardo di ser Piero da Vinci，全名Leonardo di ser Piero da Vinci，是人类历史上无与伦比的多面手。
莱昂纳多学识渊博，深思熟虑，是一位画家、天文学家、发明家和建筑工程师。此外，他还擅长雕塑和音乐，精通数学、物理、生物、天文、地质等学科。他的科研成果被保存在约 6000 页的手稿中。爱因斯坦曾经说过，如果列奥纳多·达·芬奇的科研成果在当时全部发表纪录片中国超级工程桥，可以将人类科技进步30到50年。谷歌扫描了3000万本书，做了一个词频统计比较“达芬奇”、“米开朗基罗”和“牛顿”，其实这并不公平，因为达芬奇更叫“莱昂纳多”而不是“达芬奇” ';但即便如此，达芬奇的出场次数还是比其他两位伟人还要多。
回到研究中，“虽然这种设计对现代桥梁设计师来说没有什么实际意义，但当今可用的建筑材料和方法为轻质和坚固的设计提供了更多选择。”但达芬奇设计的可行性证明，那些伟大的建筑项目只能使用文艺复兴早期的材料和方法来完成，”巴斯特说。一个——达芬奇的天才。”
球王会更重要的是，或许这也证明了人类最好的想法，并不一定需要更多新奇的技术作为支撑。
