羅伯特·胡克

勞勃·胡克，英國自然科學家、發明家。在物理學研究方面，他提出了描述材料彈性的基本定律——胡克定律，且提出了萬有引力的平方反比關係。在機械製造方面，他設計製造了真空泵、顯微鏡和望遠鏡，並將自己用顯微鏡觀察所得寫成《顯微術》一書；“細胞”的英文：cell，即由他命名。中文翻譯後即稱為細胞。在新技術發明方面，他發明的很多裝置至今仍然在使用。除去科學技術，胡克還在城市設計和建築方面有著重要的貢獻。但由於與牛頓的論爭導致他去世後鮮為人知，近來對胡克的研究方逐漸興起。胡克也因其興趣廣泛、貢獻重要而被某些科學史家稱為“倫敦的李奧納多”。早年.胡克生於英國懷特島西端的弗雷什沃特，父親約翰·胡克是當地諸聖教堂的助理牧師。胡克從小就表現出對機械製造和繪畫的濃厚興趣和創造力，畫家約翰·霍斯金斯曾看到過小胡克在用他自己從煤炭，紅土和白堊作出的顏料作畫，認為他有繪畫天賦。1648年胡克父親去世，胡克到倫敦謀生，在約翰霍斯金斯推薦下，成為肖像畫家彼得·萊利的學徒。不久胡克離開畫室進入威斯敏斯特學校讀書。校長理查德·巴斯比很看重他的天賦，免除了他的學費，後來兩人成了很好的朋友。胡克在威斯敏斯特學校學習了拉丁文、希臘文和歐幾里德的《幾何原本》等。約翰·威爾金斯都注意到胡克在機械製作上的創造力和技巧，並且引導他學習天文、物理、醫學、化學。早期研究.1655年物理學家，化學家羅伯特·波義耳應主持牛津大學改革的威爾金斯的邀請，前往牛津建立實驗室。胡克得以與波義耳相識，併成了羅伯特波義耳的研究助手。1658－1661年波義耳和胡克對德國發明家奧托·格里克發明的氣泵進行改進，並進行了氣體的壓強和體積的研究，提出了波義耳定律。同時胡克接受了波義耳在《懷疑派的化學家》一書中對四元素說的反駁，並注意到了燃燒的放熱現象，他將其與某些物質的溶解放熱相類比，認為燃燒是可燃物中含有的“硫素”溶解於空氣的過程，但並未發表。1662年，在皇家學會會長羅伯特·默雷和波義耳的提議下，胡克任皇家學會的試驗負責人，負責維護試驗儀器，驗證和演示實驗。由於皇家學會初創，沒有資金胡克拿不到薪水，只能仍靠在唱詩班的工作度日。為了解決窘境，胡克設計了一些實驗，在國王面前演示，爭取到了王室對皇家學會的一些資助。1664年開始胡克開始擔任格雷漢姆學院的幾何學教授。顯微鏡與望遠鏡.1664年胡克根據英國皇家學會一院士的資料設計了一臺複雜的複合顯微鏡。他使用複式顯微鏡研究昆蟲，觀察到了昆蟲的複眼。1665年，有一次他從樹皮切了一片軟木薄片，並放到自己發明的顯微鏡觀察。他觀察到了植物細胞，並且覺得他們的形狀類似教士們所住的單人房間，所以他使用單人房間的cell一詞命名植物細胞為cellua。是為史上第一次成功觀察細胞。同年胡克出版了《顯微術》一書，該書包括了一些他使用顯微鏡或望遠鏡進行的觀察，包括上述的軟木切片。胡克所用的顯微鏡至今仍然儲存在國家衛生與醫學博物館中。荷蘭工匠雷文霍克受《顯微術》一書啟發，對胡克的顯微鏡鏡片進行了改進，對微生物進行了細緻的觀察，被稱為微生物學之父。胡克隨後被皇家學會要求確證雷文霍克的發現並予以發表。1663年蘇格蘭天文學家格里高利設計了格里高利望遠鏡，但在製造時失敗了。10年後胡克利用自己高超的機械設計技術成功建設了第一個這種反射望遠鏡，並使用這一望遠鏡首次觀測到火星的旋轉和木星大紅斑，月球上的環形山和雙星系統。技術革新與胡克定律.胡克對當時的機械進行了很多改造，併發明瞭很多新裝置。他發明了錨形擒縱機，也發明了擺輪遊絲，透過這一裝置，可以按週期控制發條寬緊，至今仍是鐘錶製作中的關鍵部件。他也因為這一裝置的優先權問題和荷蘭物理學家惠更斯產生了長期的爭論，直到2006年在英國漢普頓郡一家人的櫥櫃中發現了胡克的關於皇家學會會議的記錄，提供了對胡克有利的證據。他第一個製造出了萬向接頭，有時候被叫做胡克接頭，可以允許剛性杆向任意方向運動，現在仍廣泛應用於車輛的傳動裝置中。雖然義大利數學家卡爾達諾一世紀前就提出了萬能接頭的想法，但是沒有製造出。還有風向儀，水平儀等裝置的發明權也常常歸功於他。1676年胡克對金屬器件，特別是彈簧的彈性進行研究後，發表了一條拉丁語字謎，ceiiinosssttuv。」即應力與伸長量成正比的胡克定律。建築師胡克.1666年9月倫敦大火，大部分倫敦建築被毀。查理二世命令克里斯多佛·雷恩爵士負責城市建築重建，雷恩提名胡克負責受災情況的調查和統計。在隨後的重建過程中，胡克負責了近一半的調查，測量和調解地產糾紛的工作，並協助設計了倫敦大火紀念碑，格林威治天文臺等建築。胡克曾在皇家學會提出一個重建方案:主張將倫敦的道路改建成類似香榭里舍大街的寬敞的林蔭道風格，但由於地產所有人對劃界問題爭論不休，使得這一方案未能實行，於是重建後的倫敦仍保持了中世紀的道路風格。但後來新興的利物浦和很多美國城市都使用了胡克提倡的風格。胡克與牛頓.胡克和牛頓的關係問題一直充滿了爭論。一般認為，兩人彼此存在較大的敵意。爭論起源於光學，1672年牛頓在皇家學會闡述自己的觀點，認為白光經過稜鏡產生色散，分成七色光，他將其解釋為不同顏色微粒的混合與分開，遭到主張光波動說的胡克的尖銳批評。牛頓大怒，稱胡克完全沒有理解自己這一劃時代發現的意義，並威脅要離開皇家學會。這使得主張光微粒說的牛頓一直將已完成的著作《光學》延遲到胡克過世後才出版。光學出版後，奠定了光微粒說的統治地位，直到一百多年以後的菲涅耳才重新發現胡克的光波動說。1674年－1679年間兩人曾通訊討論物體的圓周運動問題，胡克給牛頓寫信，說明了他從1660年以後就有的平方反比定律的思想，但是他無法從中推匯出開普勒的行星運動定律。通訊中出現了常被引用的名言：“如果我看得遠一些，那是因為我站在了巨人的肩膀上”。在考慮上文下理的語境後，這句話被認為是在諷刺胡克矮小。1684年1月胡克在和愛德蒙·哈雷及雷恩的談話中聲稱他已經完成推導，但是哈雷和雷恩並不相信，哈雷隨後告訴了牛頓。牛頓則表示在他已經完成的《自然哲學的數學原理》中有推導，哈雷隨後促成此書出版，這件事使得胡克十分懷疑牛頓剽竊了他的成果，並從此不願意公開自己的任何發現。牛頓也因此刪去了手稿中所有引用胡克工作的宣告。牛頓對胡克的敵意在胡克去世後仍未消減。在牛頓影響下，皇家學會取下了胡克的肖像。這可能是胡克沒有留下任何肖像的原因。牛頓還試圖燒燬大量胡克的手稿和文章，但被阻止。2003年曆史學家Lisa Jardine宣稱發現了他的肖像，隨後被證明這一畫像實際上是尼德蘭化學家海爾蒙特。胡克所用的印章上的人頭像也被人認為是胡克的像。1728年的錢伯斯百科全書的首頁插畫也被認為是胡克的半身像。胡克與惠更斯.胡克大約在1658年左右，他對計時器產生了興趣，當時伽利略已經發明瞭擺鐘，但是這樣附有擺錘的鐘攜帶起來並不方便，因此，胡克想用彈簧來代替擺錘，利用彈簧的振動來計時，他的構想得到幾位有威望的科學家的支援，也申請到專利，卻不知為何沒有進行下去。1674年，惠更斯用螺旋彈簧製成了一個鐘，胡克一聽到這個訊息，又急又氣，擔心自己的發明權被惠更斯搶去了，馬上找了專門作時鐘的師傅湯平合作製成了一臺彈簧鐘，上面刻上『勞勃·胡克發明於1658年，託馬斯湯平製作於1675年』，並且馬上公開展示。之後，胡克對彈簧的性質作了周密的研究，進行了很多實驗，得到一條重要的結論，1676年，他用字謎的方式把這個結果公佈在他的一本書中，這個字謎就是：ceiiinosssttuv。二年後，胡克正式發表了《論彈性的勢》這本書，在書中論述了彈性和力的關係，並公佈了字謎解答：彈性與力成正比(ut tensio sic vis)。晚年與身後.1677年皇家學會秘書亨利·奧登博格去世，胡克繼任秘書，在沉重的實驗安排之外還要負責管理文件和記錄會議等任務。胡克覺得自己無法完成這麼沉重的工作，希望皇家學會可以配備助手，但是被拒絕。繁忙的工作，時常的拖欠薪水，以及和牛頓、惠更斯的爭論，使得胡克晚年近乎憤世嫉俗。胡克終身未婚，他的侄女作為女主人，和他一起接待賓客，1687年她的去世使胡克受到很大打擊。1700年起胡克雙目失明，兩腿腫脹，出現類似糖尿病的症狀。1703年3月3日在倫敦去世，終年68歲，死後在他房間中發現高達1萬英鎊的積蓄，相當於當時一個成功的銀行家的財產。胡克去世後，葬於聖海倫主教門教堂，19世紀遷葬於倫敦北部，具體墓地已無法知曉。