Вверху одной из первых страниц своего разбора он начертал девиз, восходящий к надписи над входом в платоновскую Академию
[727]: «Пусть не читает меня тот, кто не математик»
[728]. Это не означает, что его исследование кровяного потока, подходящего к сердцу, опиралось на сложные вычисления: в действительности, при описании завихрений и водоворотов он не слишком углублялся в математику, разве что слегка коснулся числовой последовательности Фибоначчи. Смысл его девиза был другой: он просто в очередной раз выражал уверенность в том, что наблюдаемые в природе действия подчиняются физическим законам и обнаруживают математическую достоверность.
К открытиям, касавшимся сердечного клапана, Леонардо подошел благодаря тому, что в 1510 году занимался разными вопросами гидродинамики, в том числе — вопросом о том, как вода, падая из труб в емкость, образует водовороты. Одним из интересовавших его явлений было гидродинамическое сопротивление. Он выяснил: когда поток течет по трубе, или по каналу, или просто по руслу реки, то вода, находящаяся ближе к стенкам (или берегам), течет медленнее, чем вода посередине. Это происходит оттого, что вода с боков трется о стенки трубы или о речные берега, и трение замедляет ее бег. Соседний слой воды тоже замедляет движение, но не так сильно. Меньше всего замедляет бег вода, текущая посередине трубы или речного потока. Когда же вода вытекает из трубы и падает в емкость или из реки, образующей порог, — в заводь, разница в скорости между быстро бегущим центральным потоком и заторможенными боковыми струями приводит к образованию водоворотов и завихрений. «Из всей воды, что выливается из горизонтальной трубы, та часть, что ближе к центру отверстия, вырвется дальше всего от отверстия трубы», — писал Леонардо. Еще он описывал, как жидкости, текущие вдоль искривленных поверхностей или по расширяющемуся каналу, образуют воронки или завихрения. Он помнил об этом явлении, когда наблюдал за размыванием речных берегов, когда изображал на картинах текущую воду и когда пытался понять, как кровь откачивается из сердца
[729].
В частности, Леонардо интересовало, как кровь накачивается из сердца вверх — через треугольное отверстие, ведущее к основанию аорты, которая разносит по организму поступающую от сердца кровь. «Средняя часть крови, бьющей вверх через этот треугольник, достигает большей высоты, чем та, что поднимается вдоль стенок», — утверждал он. Далее он описывал, как образуются спиралевидные завихрения, когда эта новая кровь вливается в ту, что уже находится в расширенных частях аорты. Сейчас эти части известны как синусы Вальсальвы — они названы в честь итальянского анатома Антонио Вальсальвы, который описал их в начале XVIII века. По справедливости, их следовало бы называть синусами Леонардо, и, скорее всего, именно так они и назывались бы, если бы Леонардо опубликовал сделанные им открытия за два столетия до Вальсальвы
[730].
Закручивание потока крови после того, как она закачалась в аорту, заставляет листки треугольных клапанов между сердцем и аортой распрямляться, а затем и закрывать отверстие. «Вращающаяся кровь бьется о стенки трех клапанов и закрывает их, и потому не может опуститься назад». Точно так же вихревой ветер расправляет углы треугольного паруса — и именно к этой аналогии прибегнул Леонардо, объясняя свое открытие. На рисунке, который показывает, как закрученные струи крови надавливают на затворы клапанов и открывают их, он написал: «Дай названия связкам, которые открывают и закрывают два паруса».
113. Аортальный клапан.
Вплоть до 1960-х годов большинство кардиологов считали, что клапан захлопывается сверху после того, как в аорту поступило столько крови, что она начинает отходить назад. Именно так устроено большинство других клапанов: они закрываются, когда поток устремляется в обратную сторону. В течение четырех с лишним столетий кардиологи не обращали никакого внимания на довод Леонардо, находившего, что клапан не закрылся бы как следует от одного только давления сверху: «Кровь, которая возвращается, когда сердце вновь открывается, — это не та кровь, которая закрывает сердечные клапаны. Это было бы невозможно, потому что, если эта кровь станет биться о сердечные клапаны, пока они сморщены и сложены, то кровь, которая давит сверху, хлынет вниз и сомнет перегородку». Наверху последней из шести страниц он нарисовал, как именно выглядел бы клапан, скомканный под напором противотока крови сверху (илл. 113)
[731].
Леонардо выстроил свою гипотезу путем аналогии: используя свои знания о завихрениях водных и воздушных потоков, он высказал догадку о том, что кровь поступает в аорту, закручиваясь в спираль. А потом он придумал хитроумный способ проверить свою идею. В верхней части плотно заполненной тетрадной страницы он описал словами и показал на рисунке, как сделать стеклянную модель сердца. Если заполнить ее водой, можно будет наблюдать, как закручивается поток крови, проходя в аорту. Леонардо взял в качестве модели бычье сердце и впрыснул в него воск, воспользовавшись той техникой отливки статуй, с помощью которой он уже изготавливал слепок мозга. Когда воск застыл, он сделал форму для отливки стеклянной модели сердечной камеры, клапана и аорты. А чтобы водяной поток был заметнее, Леонардо бросил туда семена травы. «Проведи этот опыт в стеклянном сосуде и помести внутрь семена проса», — указал он
[732].
Анатомам понадобилось почти 450 лет, чтобы понять правоту Леонардо. В 1960-х годах коллектив врачей-исследователей под руководством Брайана Беллхауса из Оксфорда, используя красящие вещества и методы радиографии, принялся наблюдать за кровотоком. Как и Леонардо, они воспользовались для этого прозрачной моделью аорты. Эксперименты показали, что клапану требуется «механизм контроля над динамикой жидкости, который регулирует положение затворов относительно стенки аорты, так что малейший противоток приводит к закрытию клапана». Ученые поняли: этим механизмом и является тот водоворот, или закрученный поток крови, который обнаружил Леонардо у основания аорты. «Водовороты оказывают давление и на затвор клапана, и на стенку синуса, благодаря чему закрытие затворов происходит плавно и одновременно, — написали исследователи. — Леонардо да Винчи верно предсказал образование воронок между затвором и его синусом и сделал правильный вывод о том, что именно они помогают захлопываться клапану». Хирург Шервин Нуланд объявил: «Из всех удивительных прозрений Леонардо, которым столько веков дивятся потомки, эта его догадка — пожалуй, самая необычная».
