改變世界的50位偉大工程師──他們的創新豐富了我們的生活

李奧納多．達文西 Leonardo da Vinci
心靈手巧的人類能夠創造各種發明，卻永遠無法設計出比大自然更美妙、更純粹、更直接的東西……。──李奧納多．達文西，《溫莎手稿》（Codex Windsor）

李奧納多．達文西或許是文藝復興時期最著名的藝術家：這個名字家喻戶曉，代表性的畫作有〈蒙娜麗莎〉（La Gioconda）與〈最後的晚餐〉（The Last Supper）。不過，達文西在藝術之外，還擁有眾多才能，涵蓋了科學、解剖學、數學、建築及工程。這些知識和技能的領域，對他來說並無分別，而且全都包含在一種受到人文主義影響的學科內，透過觀察與實驗研究自然。
科學和數學會在達文西的藝術中派上用場，幫助他處理技術方面的挑戰，例如製作巨大的銅馬雕像，或是在義大利米蘭恩寵聖母院食堂牆面上畫出《最後的晚餐》。同樣地，達文西的繪畫技巧也能讓他以視覺化的方式記錄科學觀察與想法，以及畫出詳細的工程和建築設計。
達文西就像塔科拉和迪．喬治，是擁有技術知識和創造技巧的藝術家兼工程師，能夠在紙上推測、設計與發明。達文西的附圖筆記內容，全都是相反的「鏡像書寫」，留存下來的大約有七千頁。這些原版活頁紙上，充滿了他在工作時寫下的筆記與繪圖。他可能還拿了其中一些頁面向富有的資助者展示構想。其他頁面則是記錄了他的觀察或科學研究。後來，有人收集了手稿並裝訂成冊。這些筆記現在是構想與發明的寶庫，而我們也能清楚看出工程在達文西的職涯中有多麼重要。
達文西於1452年出生於文西（Vinci），那是位於義大利中部托斯卡尼山區的一個市鎮。他是一名非婚生子，父親皮耶羅．達文西（Piero da Vinci）是在佛羅倫斯工作的公證員，母親卡特琳娜．莉比（Caterina Lippi）則是來自貧窮務農家庭的年輕女子。他的嬰幼兒時期是由母親在鄉間一座農場養育成長。後來在五歲左右，達文西到了家族位於文西的住宅，跟叔叔與祖父母一起生活。然而，由於達文西不是合法繼承人，並未接受當時強調的將古典文本死記硬背的學究式教育。諷刺的是，這可能促使了達文西的自由思考與自立自強，後來把身為他所謂「未受教育之人」這一點，轉換成一種優勢，也讓之後的伽利略重視觀察與推理，更甚於從書本獲得的智識。
繼母過世之後，達文西前往佛羅倫斯跟父親一起生活。父親為當時十四歲的他找到了一份工作，也就是在知名的佛羅倫斯藝術家安德烈．德爾．委羅基奧之工作室擔任學徒。委羅基奧主要的職業是雕刻家，也具有畫家與金匠的身分。他的工作坊相當繁忙，要處理各種委託案件，而達文西也因此學習了眾多領域的技能與知識，包括素描、雕刻、繪畫，以及金屬加工與鑄造、機械工程、化學、木工。
身為學徒的達文西，在委羅基奧指導下鍛鍊自己的藝術天分。在一段著名的記述中，達文西被要求在委羅基奧的一幅畫裡加上一位天使。他展現的技藝高超到令人訝異，甚至讓他的導師後來放棄了繪畫。達文西也有過實際的工程經驗。在布魯內萊斯基為佛羅倫斯聖母百花大教堂建造的穹頂上，達文西協助委羅基奧安裝了一顆金球。在大教堂的工地時，達文西會熱衷地研究建造穹頂所使用的機械裝置。布魯內萊斯基的旋轉式起重機，以及一種用於將建材吊升至穹頂的升降式起重機，都被達文西畫進了筆記保存下來。達文西出師並開始自己接案後，仍然繼續與委羅基奧合作。然而，他也開始得到工作半途而廢的名聲，原因可能是他的興趣太過廣泛而分心了。
1482年，「偉大的羅倫佐」（Lorenzo th Magnificent）派遣達文西從佛羅倫斯前往米蘭。達文西的外交任務之一，是要將他製作的一把銀色里拉琴送給米蘭公爵，藉此撫平兩個城邦之間的衝突。達文西抓住這次機會，向即將接替父親成為米蘭公爵的盧多維科．斯福爾札（Ludovico Sforza）爭取軍事工程師一職。他寫了一封信給斯福爾札，內容詳述了他能夠為軍事戰役貢獻的工程技能，例如建造橋梁和挖掘隧道。他接著列出自己能夠製造的各種武器，包括裝甲車輛、大炮和其他攻城武器。在信件結尾，達文西舉出了自己在民用建築與水力工程方面的技能，這些都可以在和平時代派上用場。直到最後，他才稍微提及自己的藝術能力！
信件內容讓盧多維科大為佩服，達文西也因此獲得了工作。在這段期間的義大利，藝術家兼工程師的地位達到前所未有的高度，包括敵對的富裕家族以及遠方的統治者，都會爭相延攬能人智士。雖然達文西的軍事發明大部分都未曾真正建造出來，但還是為宮廷娛樂提供了特殊的效果。
達文西也曾受命製作一尊巨大的銅像，描繪盧多維科．斯福爾札的父親在馬背上的英姿。他花了好幾年時間才克服鑄造這座巨大塑像的技術難題，而這次的拖延讓他受到競爭對手米開朗基羅（Michelangelo）的嘲弄。其實，他已經製作了一尊龐大的黏土模型，命名為「巨馬」（Gran Cavallo），當時也買進了大約七十公噸的青銅，準備開始鑄造。可惜發生了一些事件而中斷了計畫。米蘭和法國之間的衝突，使得那些青銅材料被送去建造大炮，驅逐查理八世（Charles VIII）的軍力。接著，法國人攻陷米蘭，迫使達文西逃往威尼斯。他拋下了「巨馬」，而這座高大的黏土模型，後來就被占領的法國軍隊用於打靶練習。
達文西離開米蘭之後便四處遊走，除了從事研究，也替威尼斯、曼托瓦（Mantua）、佛羅倫斯、羅馬等地有權勢的統治者，擔任軍事及土木工程師。他甚至受到法國總督邀請，在1506年短暫回到米蘭。達文西逐漸將重心移向自己的研究和興趣，寫下了一頁又一頁內容包羅萬象的筆記，例如詳細的人體解剖素描、螺旋機械裝置，或是超前時代的驚人發明。
1513年，六十一歲的達文西應教皇利奧十世（Pope Leo X）之邀，到羅馬的梵蒂岡居住。達文西在這裡認識了法國國王法蘭索瓦一世（Francois I），這位國王非常重視藝術，也很欣賞達文西的作品，還替這位上了年紀的藝術家兼工程師安排了一個職位。達文西搬到了位於法國克洛呂塞（Clos Lucé）的皇家莊園，也獲得了養老金，可以做自己想做的事。達文西於1519年過世，據說是死在國王的懷中。他留下了不論到何處都隨身帶著但尚未完成的〈蒙娜麗莎〉，以及數千頁的筆記。從理想城到飛行機器，達文西的許多設計雖然從未真正實現，但他無邊無際的創造力仍然啟發著今日的工程師。

李奧納多．達文西 Leonardo da Vinci
心靈手巧的人類能夠創造各種發明，卻永遠無法設計出比大自然更美妙、更純粹、更直接的東西……。──李奧納多．達文西，《溫莎手稿》（Codex Windsor）

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前言／人類居住的世界，一切都跟工程有關

聽到「工程」一詞，或許你最先想到的畫面會是一些建造的事物，例如具有代表性的橋梁、建築或運輸工具。不過在這些顯而易見的成就背後，都藏著一個普遍的事實：人類的世界中，工程無所不在。從高聳的摩天大樓和大型強子對撞機（Large Hadron Collider，一種巨大的科學儀器，也是全世界最龐大的機器），到矽晶片上小至看不見的電路，以及只能透過顯微鏡發現的奈米碳管（carbon nanotube），在我們的世界——我們居住的人類世界——一切都跟工程有關。本書挑選了一部分對建構世界有所貢獻的工程師並講述其事蹟。

在我們認識這些工程師前，可以先了解他們做的事，甚至提出最基本的問題：工程是什麼？「工程」的前面通常會加上其他修飾詞，例如土木、結構或機械等。眾多的專業，代表了工程的領域極為廣泛。然而每位工程師都有一個共通點，那就是他們會針對現實世界的問題提供實際的解決之道。他們的解決之道通常是實體的結構和機器，但也可能是比較難以感知的形態，例如將原料轉換成有用產品的過程，或是把資料轉化為有意義的資訊。

為了進一步解釋工程的概念，我們可以這麼說：工程師會提供方法來滿足人類的各種需求。雖然所有生物都會為了適應生存條件而進化，但是人類擁有一些獨特的能力，讓我們更能夠控制自然環境。我們運用智慧製作工具，再藉由這些工具將世界塑造成適合我們的樣貌。或許我們能夠以史前先人為例，他們使用燧石製作成石斧，是最早的工程師。從最早出現的基本工具到簡單的機器（例如槓桿、滑輪和輪子），我們可以追溯工程的基礎，而正是這些基礎引領著我們建立了現代世界，讓人類成為地球上的優勢物種。現今圍繞著我們的日常基礎建設，是工程史長久以來累積的成果。如果你仔細思考自己每天所使用的一切，一定會發現有趣的工程背景故事。

並非所有的工程師都是先驅，也不一定都是科學家與發明家，不過歷史上確實有許多工程師身兼這些角色的例子。工程師經常以他人的成就為基礎，他們會結合或改善現有的發明來打造出成品。只要有科學發現，工程師就會將其應用至日常生活的實際層面。正因如此，在科學進展劇烈發生的時期（例如文藝復興和工業革命），跟工程相關的故事才會特別豐富多元。

我們挑出五十位工程師，由他們代表從古至今一些重大的工程成就。由於工程的範圍極為廣泛，所以我們不得不採取篩選的方式。一直到比較近代的時期，檔案中才記載了較多女性工程師的成就。希望她們和其他工程師在本書中的故事能夠鼓舞人心。為了面對未來的挑戰，尤其是氣候變遷，現在或許是人類最需要工程師的時刻。他們可能會運用新的技術（例如機器人與人工智慧），但他們也會尋找問題的解答，將構想化為現實，就像你即將在書中見到的這些工程師。

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前言／人類居住的世界，一切都跟工程有關　6
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不只發現阿基米德原理的工程師──阿基米德 Archimedes　　12
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窺管、里程計的發明家──亞歷山卓的希羅 Heron of Alexandria　　20
指南車、候風地動儀的發明家──張衡　　22
羅馬帝國圖拉真橋、圖拉真廣場的建造者──大馬士革的阿波羅多洛斯 Apollodorus of Damascus　　26
《奇巧機械裝置的知識之書》的作者──伊斯麥爾．加札利 Ismail Al-Jazari　　30
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發展出摩天大樓管狀結構的工程師──法茲勒．拉曼．康恩 Fazlur Rahman Khan　　204
圖片出處　208

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