Hà Vũ Trọng dịch

Nguyên văn: The Notebooks of Leonardo da Vinci do Irma A. Richter biên tuyển, Ấn quán Đại học Oxford, 1991.

CHƯƠNG III

PHI HÀNH

Vasari kể lại rằng Leonardo thường mua chim bị nhốt trong lồng để phóng sinh vì ông xót thương cho hoàn cảnh cầm tù của chúng. Một động cơ khác có thể là viện ông thán phục cách bay của chúng,và thường xuyên là nguồn cảm hứng cho ông. Ông thích nhìn chúng di chuyển trong không trung, bay vút, lượn, lướt, và vỗ cánh, ông so sánh hành vi của chúng với hành vi của những côn trùng và dơi khi đang bay và trong khi ông vẽ những hành động tức thời của chúng trong bút kí. Ở đây chúng ta cũng thấy những miêu tả cấu trúc đôi cánh và đuôi, cùng với những diễn tả việc hợp lực của chúng khi lái cơ thể.   

Mối quan tâm này sát cánh cùng với việc nghiên cứu về môi trường trong đó xảy ra việc bay xảy ra. Không khí phản ứng như thế nào? Ở đây là cơ hội để nghiên cứu về những năng lực của tự nhiên, như trọng lượng, vận động, và động lực tác động vào một trong bốn nguyên tố, và để so sánh và tương phản tính chất của chúng với tính chất của một nguyên tố khác mà ông đã nghiên cứu – nước. Bằng cách nào mà những cơ thể nặng hơn không khí có khả năng giữ vững và tự chúng đẩy tới trong không trung? Con người có khả năng làm được như vậy nếu được trang bị phù hợp. Những bản thiết kế của ông cho thấy những cỗ máy khác nhau với phi hành gia trong những tư thế nằm ngang và thẳng đứng, trong khi đó sử dụng tứ chi để vận hành đôi cánh được chế tác; cũng vậy, một cánh quạt không khí báo trước loại trực thăng thời hiện đại, một cái dù, một tỉ trọng kế để xác định độ ẩm, và một công cụ để chỉ phương hướng và để đo sức gió và tốc độ gió.

Trong lúc mải mê với những nghiên cứu này, ông có lần viết nhanh trong bút kí rằng ông hẳn là đã được tiền định để viết về việc này bởi vì một trong những hồi tưởng xa xưa của ông là giấc mơ về một con diều tới thăm chiếc nôi của ông và dùng cái đuôi của nó mở miệng ông ra.    

Cuốn sách nhỏ của ông về việc bay của loài chim, được viết và minh hoạ năm 1505, hiện nay là một trong những báu vật của Thư viện Hoàng gia ở Turin, gần đây bị gia đình hoàng gia lưu vong đòi như tài sản riêng tư.    

I. VẬN ĐỘNG TRONG GIÓ VÀ NƯỚC

Khoa học về khí cụ và cơ giới là cao quý nhất và hữu ích hơn mọi khoa học khác, bởi vì bằng những phương tiện của nó, tất cả những sinh vật thể được vận động để thực hiện mọi động tác của chúng; và những vận động này có xuất phát điểm từ trung tâm trọng lượng của chúng được đặt ở trung ương bên cạnh những trọng vật không đều nhau, và nó có những loại cơ bắp vừa khan hiếm vừa dồi dào, và cũng có lực bẩy và phản lực bẩy.

Trước khi bạn viết về những sinh vật có thể bay, hãy viết một quyển sách về những vật vô cảm giác hạ xuống trong không trung thiếu gió và lại một quyển khác về những vật vô cảm giác hạ xuống với gió.

Để đưa ra khoa học chân chính về việc bay của loài chim trong không trung, đầu tiên bạn phải nêu ra khoa học về gió, và chúng ta sẽ chứng minh bằng vận động của nước; việc hiểu biết về khoa học này, có thể nghiên cứu qua các giác quan, sẽ dùng như cái thang để đi tới nhận thức về những vật thể bay trong không khí và gió.

 Hãy chia luận văn về loài chim thành bốn quyển, trong đó quyển đầu bàn về phi hành vỗ cánh của chúng; quyển nhì về phi hành không vỗ cánh và với trợ giúp của gió; quyển thứ ba về phi hành nói chung, chẳng hạn như của chim, dơi, cá, động vật, côn trùng; cuối cùng là cơ chế của sự vận động.

 Đầu tiên, định nghĩa vận động của gió và tiếp theo mô tả bằng cách nào mà chim lái trong gió chỉ bằng việc quân bình đơn giản của đôi cánh và đuôi; và bạn sẽ mô tả việc này sau đó về cơ thể học của chúng.

Vận động của loài chim

Để nói về chủ đề này, trong quyển thứ nhất bạn phải giải thích tính chất trở lực của không khí, quyển hai, cơ thể học về loài chim và đôi cánh của chúng, quyển thứ ba về phương pháp hoạt động của đôi cánh trong những vận động khác nhau, trong quyển bốn về năng lực của đôi cánh và của đuôi khi đôi cánh không chuyển động và khi gió giúp thuận lợi như là hướng dẫn trong những vận động khác nhau.

Động lực là gì? 

Động lực là một năng lực truyền từ nguyên động cơ tới vật di động, và được sóng không khí duy trì trong không trung do nguyên động cơ sản sinh; điều này nảy sinh từ chân không và được sản sinh trái với quy luật tự nhiên, nếu không khí phía trước nó không làm đầy chân không, như vậy khiến cho không khí bị xua khỏi chỗ của nó bởi nguồn phát sinh đã nói trên để thoát li. Và không khí đi trước nó sẽ không làm đầy chỗ mà từ đó nó li khai, nếu như một bộ phận không khí không làm đầy chỗ mà không khí này đã li khai... Và sự vận động này sẽ tiếp tục đến vô hạn nếu không khí có khả năng bị nén đến vô hạn.

Động lực là ấn tượng về sự vận động cục bộ truyền từ nguyên động cơ tới vật di động trong không khí và được duy trì bằng không khí hay nước khi chúng di chuyển để ngăn chặn khoảng chân không.

Động lực của vật di động trong nước thì khác với vật di động trong không khí, và những khác biệt này là do những khác nhau của những nguyên tố này, bởi không khí thì có thể ngưng tụ tới vô hạn mà nước thì không thể.

Động lực của nước được chia thành hai bộ phận thông qua hai tính chất của nó, một là giản đơn và hai là phức hợp. Động lực giản đơn thì nằm hoàn toàn bên dưới mặt nước, còn động lực phức hợp thì nằm giữa không khí và nước, như khi thuyền vận hành.

Động lực giản đơn không nén nước lại ở phía trước sự vận động của loài cá, nhưng di chuyển nước ra phía sau với cùng tốc độ của nguyên động cơ; và sóng nước sẽ không bao giờ nhanh hơn nguyên động cơ của nó.

Thế nhưng, sự vận động của con thuyền, được gọi là phức hợp vì được chia sẻ bởi nước và không khí, được chia thành ba bộ phận chính bởi vì nó tiến hành theo ba hướng, đó là hướng ngược dòng sông, hướng thuận dòng, và hướng băng ngang, đó là khi băng qua sông.

Mỗi vận động sẽ duy trì dòng của nó hay nói đúng hơn là mỗi vật thể khi vận động sẽ tiếp tục dòng của nó chừng nào năng lực của xung lực còn duy trì bên trong.

Động lực phát sinh trong dòng nước tĩnh có hiệu quả khác với động lực phát sinh trong không khí tĩnh. Động lực này cho thấy qua sự kiện rằng nước không bao giờ tự nén lại bởi bất kì vận động nào ở dưới bề mặt của nó, như không khí nén trong bản thân nó khi bị đả kích bởi một vật thể di động. Điều này được thấy từ những bọt bong bóng khi nước bị đè nặng từ bề mặt tới đáy của nó, và tụ tập xung quanh chỗ nước đổ đầy khoảng chân không mà con cá để lại đằng sau khi nó xâm nhập; và những vận động của dòng nước này va đập và thúc đẩy con cá đi, bởi vì nước chỉ có trọng lượng bên trong nước khi nó có sự vận động, và điều này là nguyên nhân chủ yếu để gia tăng vận động cho nguyên động cơ của nó.

Gió

Không khí di chuyển giống như một dòng sông và mang những áng mây theo cùng; hệt như dòng nước chảy mang theo mọi thứ nổi trên nó.

Vận động của không khí ngược lại với một vật cố định thì cũng lớn như vận động của vật di động ngược lại với luồng không khí không vận động.

Cũng như thế với nước mà một tình huống tương tự đã cho tôi thấy nó tác động cùng phương cách như không khí, như những cánh buồm của tàu được kèm theo trở lực bên cạnh của bánh lái.

Khi một vật nặng hạ xuống trong không khí, và không khí di động ngược hướng để liên tục làm đầy khoảng không gian để trống bởi vật nặng này, sự vận động của không khí này là một đường cong, bởi khi nó muốn trỗi lên bằng tuyến ngắn nhất thì nó bị ngăn trở do vật thể nặng hạ xuống nó, và vì thế nó buộc phải uốn cong và rồi trở về bên trên vật nặng này để đổ đầy khoảng chân không đã bị nó bỏ lại. Và nếu không khí không bị nén dưới  tốc độ của vật thể nặng, thì loài chim hẳn sẽ không thể tự chống đỡ nơi không khí bị chúng đả kích; nhưng ở đây cần khẳng định rằng không khí bị nén bên dưới vật bị va đập và nó trở nên bị loãng ở bên trên để đổ đầy khoảng trống để lại do vật đã va đập nó.

Khoa học về trọng lượng tỉ lệ với năng lực của nguyên động cơ

Lực của nguyên động cơ phải luôn luôn tỉ lệ với trọng lượng của vật thể di động và với trở lực của môi trường trong đó vật liệu mà trọng vật di động. Nhưng người ta không thể diễn dịch quy luật của hành động này trừ phi người ta đầu tiên phải đưa ra lượng ngưng tụ của không khí khi bị đả kích bởi bất kì vật di động nào; và sự ngưng tụ này sẽ có độ đậm đặc nhiều hơn hoặc kém hơn tuỳ tốc độ lớn hơn hoặc kém hơn của vật di động đè ép trên nó; như cho thấy trong phi hành của loài chim, vì âm thanh mà chúng tạo ra với đôi cánh khi đập vào không khí thì trầm hơn hoặc lanh lảnh hơn tuỳ theo sự vận động đôi cánh có chậm hơn hoặc nhanh hơn không.

II. CẤU TẠO CỦA ĐÔI CÁNH CHIM

Trước tiên, thực hiện cơ thể học về chim; rồi cơ thể học về lông vũ của nó, tước bỏ bộ lông vũ, rồi nghiên cứu tác dụng của bộ lông vũ.

Bạn sẽ nghiên cứu cơ thể học về đôi cánh chim cùng với những cơ bắp ở lồng ngực vốn là nguyên động cơ của đôi cánh này. Và bạn cũng thực hiện cùng nghiên cứu này đối với con người để cho thấy khả năng rằng xem con người có tự mình chịu đựng được giữa không trung bằng việc vỗ cánh.

Một biện hộ cho công cuộc giải quyết cách phản bác

Bạn có thể sẽ nói rằng những thớ gân và cơ bắp của một con chim thì mạnh mẽ một cách vô song và mạnh mẽ hơn của con người, bởi tất cả sức mạnh của bấy nhiêu cơ bắp và thịt nơi lồng ngực trợ giúp và gia tăng sự vận động cho đôi cánh, trong khi xương lồng ngực tất cả liền một khối cho nên cung cấp cho chim năng lực rất lớn, và đôi cánh được bao phủ bằng một mạng lưới gân dày, cùng những dây chằng bằng sụn khác rất khoẻ và với bộ da rất dày có những cơ bắp đa dạng.

Đáp lại điều này là, sức mạnh lớn như thế được coi như năng lực dự trữ vượt ngoài những gì thông thường dùng để hỗ trợ bản thân trên đôi cánh, vì điều này cần thiết hễ khi nào nó muốn tăng gấp đôi hoặc gấp ba lần sự vận động để thoát khỏi kẻ săn đuổi hoặc đuổi theo con mồi của nó. Vì vậy, trong trường hợp này, cần cho nó nảy sinh gấp đôi hoặc gấp ba lần số lượng vận sức, và thêm nữa là để mang theo qua không trung trong móng vuốt của nó một trọng lượng tương ứng với trọng lượng của bản thân nó, vì thế người ta nhìn thấy con chim ưng đang mang theo một con vịt và con đại bàng mang theo một con thỏ, và tình huống đủ cho thấy rõ việc xài vượt quá sức lực; vì chúng cần ít sức lực để chống đỡ và để giữ thăng bằng bản thân trên đôi cánh và để vỗ cánh theo hướng của gió, còn nếu để điều hướng đường bay, chúng chỉ cần một vận động nhẹ từ đôi cánh là đủ, và vận động này sẽ càng chậm hơn tỉ lệ so với chim thì lớn hơn về kích thước.

Lớp lông vũ có trở lực nhỏ thì được đặt dưới lớp lông vũ có trở lực lớn, và những mút điểm của chúng đều quay hướng tới phần đuôi chim; bởi vì không khí ở phần dưới những vật thể bay thì dày hơn không khí bên trên chúng, và không khí dày hơn ở phía trước hơn ở đằng sau; và việc phi hành thiết yếu đòi hỏi những mút điểm ở phần bên này của đôi cánh không thấy có sự đột kích của gió vì chúng hẳn sẽ lập tức bị tản mác ra và tách li, và tức thời bị gió thâm nhập. Do đó, những trở lực được đặt sao cho những bộ phận với một đường cong lồi được quay hướng tới bầu trời sao cho khi chúng càng bị gió đả kích thì chúng càng thấp hơn kéo lại gần hơn tới những trở lực thấp hơn bên dưới chúng để ngăn cản sự thâm nhập của gió bên dưới từ phía trước...

Cánh chim luôn lõm vào ở bộ phận thấp hơn trải từ khuỷu tới vai, và phần còn lại thì lồi. Nơi bộ phận lõm của cánh thì không khí quay tròn, còn trong phần lồi thì nó nén và ngưng tụ.

Những lông vũ dài nhất của cánh sẽ uyển chuyển vì chúng không bị bao phủ bởi những lông vũ khác từ trung tâm tới đầu cánh.

Những tay lái thì đặt trên đôi vai của cánh thì cực kì cần thiết để chim giữ thăng bằng và bất động trong không khí khi đương đầu với luồng gió.

 [Với bản vẽ.]

Cái tay lái này được đặt gần nơi lông vũ của cánh cong lại, và bởi vì sức mạnh, nó cong lại ít  hoặc không cong lại, được đặt ở vị trí rất khoẻ và có những dây gân và xương cứng, được bao phủ bằng những lông vũ rất khoẻ, bảo vệ và hỗ trợ cho nhau.

Loài chim đuôi ngắn lại có đôi cánh rất rộng; và nhờ bề rộng này thay cho cái đuôi; và chúng lợi dụng đáng kể những tay lái đặt trên đôi vai khi chúng muốn chuyển sang bất kì hướng nào.

Tại sao những thớ gân dưới cánh lại khoẻ hơn những thớ gân ở mặt trên, chính là để thích ứng với việc vận động. Vai, là tay lái của cánh, trũng bên dưới như cái muỗng; và lõm bên dưới, nó lồi bên trên. Nó tạo kiểu như vậy là để cho tiến trình bay lên dễ dàng, bay xuống khó khăn và gặp trở lực; và đặc biệt nó thích hợp với việc đi tới và lùi theo hình thức cái dũa.

Những tay lái hình thành trên vai của đôi cánh được cung cấp tính chất tiềm tàng như phương tiện thuận tiện cho việc bẻ lệch hướng động lực trực tiếp, vốn thường xảy ra trong khi bay tới vun vút. Vì một con chim thấy thuận lợi hơn khi uốn cong bằng lực trực tiếp một trong những bộ phận nhỏ nhất của đôi cánh hơn là toàn thể chúng; và lí do tại sao những lông vũ của chúng được cấu tạo rất nhỏ và rất khoẻ để chúng có thể dùng như tấm phủ lên nhau và như vậy trang bị và củng cố nhau bằng năng lực tuyệt diệu. Và những lông vũ này đặt cơ sở trên những xương nhỏ và rất khoẻ vận động và uốn cong trên những khớp xương lớn của đôi cánh này bằng những sợi gân.

Sự vận động và vị trí của xương vai cánh chim tương tự như ngón cái của bàn tay con người, được bao quanh bằng bốn sợi gân có cự li đều nhau ở nền tảng, điều này tạo ra một con số vô hạn những vận động vừa vòng tròn vừa thẳng.

Chúng ta cũng có thể nói giống như vậy về cái bánh lái đặt đằng sau chuyển động của con tàu, nó mô phỏng cái đuôi chim; theo kinh nghiệm dạy chúng ta cái bánh lái nhỏ này đã sẵn sàng quay biết bao nhiêu trong những chuyển động nhanh chóng của những con tàu lớn hơn là bản thân toàn bộ con tàu...

Những con dơi khi chúng bay thì cánh của chúng cần thiết bao phủ hoàn toàn bằng lớp màng, bởi vì những sinh vật ban đêm dựa vào đó chúng trốn thoát nhờ những động tác quay tròn mơ hồ và sự mơ hồ này được nâng cao bằng những cú uốn lượn. Vì thế đàn dơi đôi khi phải lộn ngược để đi theo con mồi, đôi khi trong tư thế nghiêng hoặc bằng những cách đa dạng khác và chúng không thể thực hiện mà không khiến cho bản thân bị huỷ hoại nếu đôi cánh của chúng bằng lông vũ và để cho không khí lọt qua.

III. BƠI VÀ BAY

Khi hai thế lực va đập nhau thì luôn luôn lực nhanh nhất sẽ nhảy vọt về phía sau. Cũng thế, với bàn tay của người bơi khi va đập và nén trên mặt nước khiến cho thân thể kẻ ấy trượt về phía trước theo vận động ngược lại; cũng vậy với cánh chim trong không khí.

Việc bơi trên mặt nước dạy con người cái cách mà loài chim bay trên không khí.

Việc bơi minh hoạ cho phương pháp bay và cho thấy trọng lượng lớn nhất gặp trở lực nhiều nhất trong không khí.

Hãy quan sát bàn chân vịt: nếu nó luôn mở ra hoặc luôn đóng lại, thì con vật này hẳn không thể tạo được bất cứ loại vận động nào. Trong khi bằng đường cong của bàn chân hướng ra ngoài, nó có thêm cảm thụ với nước khi đi tới hơn là bàn chân khi nó rút lui; điều này cho thấy cùng trọng lượng khi càng rộng thì nó vận động càng chậm. Hãy quan sát con ngỗng di chuyển trên mặt nước, khi di chuyển bàn chân của nó hướng tới trước và khép lại, và choán ít nước và vì thế đạt được tốc độ; còn khi nó đạp lùi, chân dãn ra khiến chậm hơn, và bộ phận cơ thể tiếp xúc với không khí trở nên nhanh hơn.

Tại sao cá trong nước lại nhanh hơn chim trong không khí khi lẽ ra đụng phải tình huống tương phản, là vì nước nặng hơn và dày hơn không khí, còn cá thì nặng hơn và có đôi cánh nhỏ hơn chim? Bởi lí do này, cá không dời khỏi chỗ vì những dòng nước chảy siết giống như chim bị những cơn gió mạnh trong không khí; cũng vậy, chúng ta có thể thấy cá vượt nhanh hướng lên vào ngay dòng nước trút xuống hiểm trở với sự chuyển động rất nhanh như tia chớp giữa những đám mây không ngừng, gần như một điều kì diệu. Việc này tạo ra bằng tốc độ rất lớn, và chuyển động vượt quá sự vận động của nước trong khi làm cho nó gần như bất động khi so sánh với sự vận động của cá...

Điều xảy ra này bởi vì nước bản thân nó dày hơn không khí cho nên nặng hơn, và do đó nhanh hơn trong việc làm đầy khoảng chân không mà cá bỏ lại đằng sau, trong chỗ từ đó rời đi; và cũng vậy, nước mà nó đụng ở phía trước mặt không bị nén như không khí ở đằng trước chim, mà đúng hơn là tạo ra đợt sóng bằng sự vận động của nó để chuẩn bị đường đi và gia tăng sự vận động của cá; và do đó, nó nhanh hơn chim gặp phải không khí bị nén ở phía trước.

Cách một người nên học bơi. Cách một người nên nằm nghỉ trên mặt nước. Cách một người phải tự vệ chống lại khi bị dòng nước xoáy cuốn hắn xuống đáy. Cách một người khi bị cuốn xuống đáy phải tìm dòng nước phản xạ để quăng hắn ra khỏi chỗ nước sâu. Cách người ấy phải đẩy mình tới bằng đôi cánh tay. Cách người ấy phải bơi ngửa. Cách người ấy có thể duy trì dưới nước chừng nào còn nín thở.

Tàu ngầm

Bằng cách nào mà một thiết bị có khả năng duy trì suốt một thời gian dưới nước. Bằng cách nào và tại sao tôi không mô tả phương pháp duy trì dưới nước được lâu dài như thời gian có thể duy trì khi thiếu thực phẩm; và tôi không công bố hoặc tiết lộ điều này vì tính ác độc của những kẻ gây ra việc sát hại dưới đáy biển bằng việc phá vỡ tàu bè ở những bộ phận thấp nhất và làm đắm chúng cùng với thuỷ thủ đoàn; Tuy nhiên, tôi sẽ đưa ra một số phương pháp khác đặc biệt vốn không nguy hiểm, vì ở trên bề mặt, miệng của một ống ngầm trồi lên nhờ đó họ có thể hít thở, được chống đỡ bằng lớp da đựng rượu hoặc những miếng bần (cork).

Những tuyến chuyển động của chim khi lên cao có hai loại, một loại thì luôn theo hình xoắn theo kiểu đinh ốc. Còn loại kia theo đường thẳng và cong.

Chim lên cao bằng cách chuyển động vòng tròn theo hình dạng xoắn ốc khiến cho việc chuyển động phản xạ của nó ngược lại cơn gió ập tới và ngược đường bay của gió, và luôn rẽ sang trái hoặc phải.

Loài chim cần đập một bên cánh nhiều lần hơn là bên cánh kia để tiến hành chuyển động vòng tròn.

Nếu chim không đập cánh và không muốn đáp xuống nhanh tới một độ sâu, vậy thì sau một độ nghiêng nhất định, nó sẽ tự trỗi lên bằng một vận động phản xạ và muốn xoay thành một vòng tròn lên cao theo lối của những con sếu khi chúng phá vỡ những tuyến trật tự trong chuyến bay và họp lại thành một đàn rồi tiếp tục lên cao bằng nhiều vòng theo kiểu đinh ốc, và sau đó, chúng trở về lại tuyến đầu, theo lại chuyển động đầu tiên và thả nhẹ nhàng xuống, và rồi trở về họp đàn lại và di chuyển thành một vòng tròn lên cao.

Khi chim bay tới hướng đông với gió từ hướng bắc và thấy cánh trái của nó ở trên cơn gió ấy thì nó sẽ lật lại, trừ phi cơn gió mãnh liệt, nó đặt cánh trái dưới cơn gió và bằng một số chuyển động, nó lao tới hướng đông bắc và ở dưới cơn gió.

Làm sao loài chim chịu đựng được trong không khí

Không khí bị va đập bởi vật di động nhanh hơn thì bị nén ở mức độ nhiều hơn bên trong bản thân nó...

Khí quyển là một nguyên tố có khả năng bị nén trong bản thân khi nó bị va đập bởi vật gì đó đang di chuyển ở một tỉ lệ tốc độ lớn hơn với tốc độ của nó và rồi nó hình thành một áng mây trong phần còn lại của không khí...

Khi chim gặp gió, nó có thể tự giữ vững mà không cần phải đập cánh, là do chức năng chúng phải vận dụng đối với không khí mà không cần phải vận động. Sự chuyển động của không khí đối với đôi cánh bất động giữ vững chúng, trong khi sự chuyển động của đôi cánh thì giữ vững chúng khi không khí bất động.     

Khi gió băng qua những đỉnh núi thì trở nên nhanh và đậm đặc và khi nó thổi qua khỏi núi, nó trở nên loãng và chậm, như nước tuôn ra từ con kênh hẹp chảy vào biển rộng.     

Khi chim băng qua luồng gió đang thổi từ chậm sang nhanh, nó để bản thân cho gió mang đi cho tới khi nó tìm ra sự trợ giúp mới cho bản thân...

Khi chim chuyển động với xung lực cản lại gió, nó đập những nhịp cánh mau và lâu với chuyển động nghiêng, và sau khi đập như thế, đôi cánh của nó duy trì trong một chốc bằng các chi co rút lại và hạ thấp. Chim sẽ đảo lộn nếu ở vị trí ít nghiêng, nó ở vào chỗ như thế là để nhận từ bên dưới sự chấn động của bất kì cơn gió bên cạnh nào. Nhưng nếu chim bị gió va đập từ phía bên cạnh tới độ nó đảo ngược để gập cánh bên trên lại, nó lập tức trở về vị trí để cơ thể chuyển hướng xuống mặt đất, trong khi nếu nó gập cánh dưới nó sẽ lập tức lộn ngược xuống bởi gió.

Gió sử dụng cùng cường lực đối với chim giống như cái nêm nhấc vật thể nặng.

Thiên nhiên đã ban cho mọi loài chim lớn có thể giữ yên ở một độ cao rất lớn, tới mức gió càng gia tăng thì việc phi hành của chúng có thể được thẳng dòng và mạnh mẽ. Vì nếu phi hành của chúng ở độ thấp trong vùng núi là nơi gió đi vòng quanh và không ngớt đầy những lốc xoáy và cuốn tròn và là nơi chúng không thể tìm ra chỗ trú thân giữa cuồng phong bị nén trong những hốc núi, vì thế chúng cũng không tự lái được bằng đôi cánh lớn để tránh bị lao vào vách đá, tảng đá và cây cao, điều này đôi khi chẳng phải là nguyên nhân tiêu diệt chúng hay sao? Trong khi ở độ thật cao, hễ gặp một số sự biến thì gió quay vào bất kì đâu, loài chim luôn cấp thời có thể điều hướng lại luồng bay và an toàn điều chỉnh lại việc phi hành để cho việc tiến hành luôn hoàn toàn tự do... Bởi vì mọi khởi đầu của sự vật thường là nguyên nhân cho những kết quả lớn, vì thế ta có thể thấy một vận động nhỏ hầu như không thể nhận thấy của chiếc bánh lái lại có sức chuyển hướng một con tàu với kích thước cực lớn chất nặng trĩu hàng hoá, và cũng vậy, giữa một trọng lượng nước áp lực lên từng sống neo (beam) của nó, và khi chống chỏi với cuồng phong bao trùm những cánh buồm đồ sộ của nó. Do đó, ta có thể chắc chắn trong trường hợp các loài chim có thể tự chống đỡ ở bên trên những luồng gió mà không phải vỗ cánh, vì chỉ cần một vận động nhẹ của cánh hoặc đuôi cũng đủ giúp chúng hạ xuống hoặc lên trên cơn gió, và cũng đủ ngăn chim không bị rớt xuống.

Khi đàn chim bay nhanh chúng giữ cự li đều nhau ở bên trên mặt đất và vỗ cánh hướng hạ và về phía sau; hướng xuống trong mức độ cần thiết để ngăn chim khỏi hạ xuống, còn hướng ra phía sau để tuỳ cơ nếu nó muốn vượt lên với tốc độ lớn hơn.

Tốc độ bay của loài chim được kiểm soát bằng độ mở và xoè đuôi.

Để thay đổi phương hướng, chim xoè đuôi ra.

Việc xoè đuôi và hạ thấp đuôi cùng việc xoãi cánh đồng thời đạt tới mức đầy đủ để hãm lại sự vận động nhanh của chim. Khi chim hạ xuống gần mặt đất và đầu ở thấp hơn đuôi, chúng hạ đuôi xuống và xoè rộng ra, rồi đôi cánh đập những nhịp ngắn; vì vậy đầu chim ngước lên cao hơn đuôi, và tốc độ được kiểm tra sao cho chim có thể đậu xuống đất mà không va chạm mạnh.

Nhiều loài chim vận động đôi cánh nhanh nhẹn khi cất cánh cũng như khi đáp xuống; như chích choè và những loại chim tương tự.

Một số loài chim có thói quen vận động đôi cánh nhanh hơn khi chúng hạ xuống hơn là khi chúng cất cánh, và điều này thấy qua trường hợp của chim câu và những loại chim tương tự. Có những loài chim khác hạ cánh xuống chậm hơn khi chúng cất cánh, và điều này thấy qua loài quạ và những loại chim tương tự.

Diều hâu và những loài chim khác vỗ cánh chỉ nhè nhẹ để đi tìm luồng gió; và khi gió nổi lên ở một độ cao, ta có thể thấy chúng bay rất cao, còn nếu gió thổi thấp thì chúng giữ ở độ thấp. Khi không trung lặng gió, diều hâu năng vỗ cánh hơn trong lúc bay, tới mức độ khi nó lên cao và đạt được một xung lực; với xung lực này, rồi dần dần đáp xuống, nó có thể di động một cự li xa mà không phải vỗ cánh. Và khi đã hạ xuống, nó lại lập đi lập lại liên tục như thế, và trong việc hạ xuống mà không vỗ cánh, đôi cánh được dùng như phương tiện nghỉ ngơi trong không trung sau đợt vỗ cánh mệt mỏi trước đó

Tất cả những loài chim bay vọt lên cao bằng việc đập cánh; còn trong lúc hạ cánh thì chúng tiếp tục nghỉ ngơi, vì khi hạ xuống chúng không đập cánh.

Khi diều hâu hạ xuống thì tự nó quay sang bên phải với đầu hướng xuống xuyên nhập không khí, nó buộc bẻ cong đuôi nghịch hướng với địa điểm nó muốn tới; và rồi vội bẻ đuôi cong theo hướng nó muốn để chuyển đổi theo tiến trình phù hợp với hướng quay của đuôi – như cái bánh lái con tàu khi chuyển hướng thì rẽ con tàu nhưng nghịch hướng.

Một con chim đang tự giữ mình trên không ngược với chiều gió, có năng lực trong nó mang xu hướng hạ xuống, vừa năng lực tương tự khác trong gió va đập nó có xu hướng lên cao. Và nếu những năng lực này ngang nhau tới nỗi cái này không thể chế ngự cái kia, thì chim sẽ không có khả năng tự lên cao hoặc hạ thấp, vì vậy nó sẽ duy trì vị thế của nó vững vàng trong không trung.

Tại sao cuộc phi hành của đàn chim khi thiên di lại ngược chiều gió

Phi hành của đàn chim khi thiên di đi ngược với chiều gió, không phải để sự vận động của chúng được nhanh chóng hơn mà vì ít bị mệt mỏi hơn. Việc này được thực hiện với việc vỗ cánh nhẹ, nhờ đó chúng vào trong cơn gió bằng sự vận động chao nghiêng từ bên dưới và sau đó để bản thân chúng chao nghiêng ở trên luồng gió. Gió đi vào bên dưới  độ chao nghiêng của con chim như một cái nêm và nâng nó lên trên trong thời gian xung lực hấp thu được và tự nó tiêu hao, sau đó, chim lại hạ xuống bên dưới gió... Rồi nó lặp lại vận động phản xạ nói trên ở bên trên cơn gió cho tới khi lấy lại được độ lên cao bị mất, và cứ như thế, nó tiếp tục không ngừng.

Tại sao hiếm khi chim bay thuận chiều gió 

Phi hành của chim thuận chiều gió rất hiếm khi xảy ra, điều này là do luồng gió này bao bọc chúng và làm phân tán lông vũ ra khỏi lưng và cũng làm buốt khoảng thịt bị hở. Nhưng trở ngại lớn nhất chính là sau việc hạ xuống nghiêng thì sự vận động của nó không thể đi vào luồng gió, trừ phi nó quay nghịch hướng để không đình trệ hành trình và mượn lực của gió để lao lên phía trên tới độ cao cũ.

Loài chim xoè càng rộng lông vũ của cánh đang lúc phi hành trở nên chậm dần, điều này phù hợp với quy luật phát biểu rằng: ‘Vật thể có bề càng rộng sẽ càng nhẹ hơn’.

Loài chim giảm sức nặng khi tự xoãi mình ra, và ngược lại, nó nặng hơn khi thu mình lại; còn những con bướm thực nghiệm điều này khi chúng đáp xuống.

Khi chim muốn lên cao bằng việc đập cánh, nó nâng vai lên rồi vỗ đầu cánh hướng vào thân mình, làm cho không khí ngưng tụ chen vào giữa đầu cánh và ức chim, và áp lực từ không khí này nâng chim lên cao.

Khi chim muốn rẽ sang bên phải hay bên trái bằng việc đập cánh, nó sẽ đập cái cánh thấp hơn xuống về bên nó muốn rẽ, và như vậy, sự vận động xoay vòng của chim phía sau xung lực của cái cánh được tăng tốc và nó sẽ tạo ra vận động phản xạ bên dưới cái cánh phát sinh từ phía đối trọng.

Khi chim bay ngược gió thì tiến trình của nó tạo ra theo tuyến nghiêng hướng xuống mặt đất, rồi đi vào bên dưới luồng gió... còn nếu chim muốn lên tới một độ cao thì nó sẽ đi vào bên trên luồng gió, và nó sẽ giữ được đủ xung lực đã hấp thu khi đáp xuống mà ta đã nói tới, như thế, nhờ những phương tiện của tốc độ có được, nó sẽ hạ thấp đuôi và khuỷu của đôi cánh xuống và nâng bánh lái lên. Và rồi nó sẽ ở bên trên luồng gió...

Bươm bướm, loại côn trùng tương tự, đều bay bằng bốn cánh, đôi cánh sau nhỏ hơn đôi cánh trước. Đôi cánh trước phủ một phần lên đôi cánh phía sau.

Mọi loại côn trùng thuộc họ này đều có năng lực vận động lên cao trực tuyến, vì khi chúng lên cao thì những đôi cánh sau giữ một độ hở với đôi cánh trước cao hơn đôi cánh sau. Và điều này tiếp tục chừng nào xung lực còn thúc đẩy chúng lên trên; và sau đó, khi chúng hạ thấp đôi cánh thì cánh lớn kết hợp vào với cánh nhỏ, và như vậy khi chúng đáp xuống, chúng lại có được xung lực mới.

[Với bản vẽ một con chuồn chuồn].

Loài pannicola bay bằng bốn cánh, và khi đôi cánh phía trước cất lên thì đôi cánh phía sau hạ thấp.

Nhưng cần thiết cho mỗi cặp cánh phải tự đủ khả năng chịu đựng toàn bộ trọng lượng.

Khi cặp cánh này cất lên thì cặp cánh kia hạ thấp.

Để thấy việc phi hành của loài bốn cánh, hãy đi vào những cái hào, bạn sẽ thấy loài “pannicole” đen.

Động vật khi nó lao vào một Nguyên tố này thành một nguyên tố khác.

Bút kí này kèm theo bức vẽ một con cá chào mào đang bay với đuôi dương lên, cánh của nó dang ra trên điểm lao từ mặt nước vào không trung. Trên cùng trang giấy là những bức vẽ một con bướm, một con kiến sư tử, và một con dơi, tất cả đều dang cánh. 

IV. MÁY BAY

Thiên tài của con người có thể tạo ra những phát minh đa dạng, bao gồm những khí cụ đa dạng có cùng mục đích; nhưng nó sẽ không bao giờ khám phá ra một phát minh nào tinh mĩ hơn, tiết kiệm hơn, hoặc trực tiếp hơn phát minh của thiên nhiên, bởi vì trong những phát minh của thiên nhiên, không có gì thiếu và không có gì thừa.

Một con chim là một khí cụ vận hành theo quy luật toán học, và khí cụ này nằm trong khả năng con người chế tạo với mọi cơ năng của nó nhưng lại không có được sức mạnh như vậy, tuy nhiên, chỉ thiếu về năng lực duy trì sự quân bình. Vì vậy, ta có thể nói rằng một khí cụ như thế do con người dựng lên không bị thiếu gì ngoại trừ sinh lực của loài chim, và sinh lực này phải cần mô phỏng bằng sinh lực con người. Sinh lực vốn trú ngụ trong các chi thể của chim rõ ràng phục tùng nhu cầu của chúng tốt hơn là sinh lực của con người vốn tách biệt với các chi thể và đặc biệt là trong những vận động duy trì sự quân bình hầu như không thể nhận thấy. Vì chúng ta thấy rằng loài chim được trang bị cho rất nhiều loại vận động nhậy cảm đa dạng, nên chúng ta có thể từ kinh nghiệm này suy diễn rằng điều hiển nhiên nhất trong những vận động này sẽ có thể là nhận thức của con người có thể hiểu được, và điều mà con người muốn là một mức độ lớn có thể cung ứng chống lại huỷ diệt của loại khí cụ mà y đã tự tạo ra sinh lực và hướng đạo.

Một vật thể đưa ra sự đề kháng với không khí như vậy giống như không khí đề kháng với vật thể. Hãy nhìn vào cách đập đôi cánh vào không khí đã nâng đỡ một con đại bàng nặng trong làn không khí cực kì loãng gần với hoả cầu. Hãy quan sát cách mà không khí vận động trên biển khi làm đầy những cánh buồm căng phồng và đẩy mạnh những con tàu chất đầy hàng hoá.

Từ những ví dụ này, và những lí do đã nêu, một người có đôi cánh đủ lớn và được gắn đúng cách có thể học cách khắc phục trở ngại của không khí, và khi chinh phục nó thành công trong việc chế ngự nó và nâng mình lên trên nó.

Nếu một người có cái tán rộng 12 và cao 12 thước Ý và phủ bằng vải,[1] thì y có thể gieo mình xuống từ bất cứ độ cao nào mà không bị tổn thương.

Người ở trong cỗ máy phi hành phải tự do từ thắt lưng trở lên để có thể giữ cân bằng như khi ở trên thuyền, sao cho trọng lượng trung tâm của kẻ ấy và của cỗ máy có thể đối trọng nhau và dịch chuyển tới nơi yêu cầu qua sự thay đổi của trung tâm trở lực.

Bạn hãy nhớ, loại chim mà bạn mô phỏng thiết kế không loại nào khác ngoài dơi, bởi vì những tấm màng của nó dùng như cái sườn hay đúng hơn là phương tiện nối kết với cái khung, là cái khung của đôi cánh.

Nếu bạn mô phỏng đôi cánh lông vũ của chim, thì đây là những phần mạnh hơn cả về cấu trúc bởi vì chúng có thể bị xâm nhập, khi mà những lông vũ tách ra và không khí lọt qua. Nhưng loài dơi được trợ giúp bằng những cái màng vốn gắn chặt toàn thể lại và không thể bị không khí xâm nhập.

Hãy giải phẫu loài dơi, tập trung vào điều này, và thiết kế máy bay trên mô hình này.

Giả sử có một vật thể lơ lửng, tương tự như chim, và cái đuôi của nó xoắn sang một góc có nhiều độ khác nhau; bạn có thể bằng phương tiện này để suy ra một quy luật chung dựa theo những độ xoắn và xoay khác nhau theo chuyển động của chim gây ra bằng cách uốn đuôi. Trong các vận động khác nhau thì bộ phận nặng nhất của vật thể di động trở nên cái hướng đạo của vận động.

Khi nguyên động cơ (mover) của vật thể bay có năng lực có thể chia thành bốn phần qua bốn cơ năng chủ yếu, nó có khả năng vận dụng chúng một cách đều và không đều, và cũng có khả năng vận dụng toàn bộ đều và toàn bộ không đều, dựa theo những quy tắc từ những vận động khác nhau của vật thể bay.

 Nếu bốn cơ năng toàn bộ di chuyển đều nhau, thì vật thể bay sẽ ở trong vận động có quy tắc.

Nếu bốn loại cơ năng vận dụng theo tỉ lệ liên tục không bằng nhau, thì vật thể phi hành sẽ chuyển động theo vòng tròn.

Loại chim tôi đã mô tả phải bằng sự trợ giúp của gió để lên rất cao và điều này sẽ đem lại an toàn cho nó; bởi vì nếu tất cả những xoay vòng nêu trên mà hỏng, nó vẫn có đủ thời gian để lấy lại vị thế cân bằng miễn là những bộ phận của nó có một sức đề kháng lớn; vì vậy, chúng có thể chống đỡ một cách an toàn đối với xung lực mãnh liệt khi hạ xuống bằng trợ giúp của những lối tự vệ mà tôi đã nêu, và bằng những khớp nối được làm bằng da thuộc và chão kết bằng loại tơ thô rất khoẻ; và đừng ai để mình bị vướng vào những phiến sắt vì những phiến này rất mau bị gẫy ở các khớp và chúng bị tiêu mòn; vì lí do này, tốt hơn là không nên bị vướng víu với chúng.

[1] Leonardo đang mô tả một cái dù.