רוברט הוק

ראשית חייו והשכלתו

הוק נולד בעיר פרשווטר, הצעיר בין ארבעת הילדים של ג'ון הוק, איש כנסייה וססילי הוק. אביו נפטר באוקטובר 1648 והותיר לבן הצעיר הון של 40 ליש"ט, שנוספו ל-10 ליש"ט שהותירה לו סבתו (יחד, סכום בשווי מעט יותר מ-8,000 דולר אמריקאי במונחי 2016). עם סכום זה, בגיל 13, הוק עזב את הבית ונשלח להיות שוליה של צייר הפורטרטים פיטר ליליי בלונדון. בגיל 16 הוק עזב את העבודה אצל ליליי, ככל הנראה כיוון שמצבו הבריאותי הרופף ממילא הורע בעקבות החשיפה לחומרים בהם נעשה שימוש לציור ומשום שהבין שהעבודה כשוליה לא תאפשר לו להתפתח מקצועית. לאחר שעזב את ליליי החל ללמוד בבית הספר וסטמינסטר בהנחיית הכומר האנגליקני בעל המוניטין, ריצ'רד בוסבי.
ב-1653, לאחר הלימודים בוסטמינסטר הוק המשיך ללימודים באוניברסיטת אוקספורד. הוא סיים את הלימודים לתואר ראשון ב-1658 וקיבל תואר M.A. ב-1663. לצד הלימודים הפורמליים, הוק הראה עניין וכישרון רב בכל מה שקשור במכניקה ויצא לו שם של אדם כישרוני ביותר בכל הקשור בעבודה טכנית ובמיומנות עבודה עם הידיים. כישרון זה משך את תשומת לבו של הפילוסוף ואיש האשכולות ג'ון וילקינס, שעודד אותו להמשיך ולהתעניין במדע וביישומים פרקטיים של המדע וצירף אותו בהדרגה לקבוצה של מדענים שעבדו תחתיו וכללה, בין השאר, את רוברט בויל. הוק הועסק כאסיסטנט גם על ידי תומאס וויליס, שהיה מהדמויות הבולטות באוקספורד באותה התקופה.
אדם נוסף שהשפיע על הוק באוקספורד הוא סת' ווארד, מתמטיקאי ואסטרונום אנגלי. תחת ההדרכה של ווארד הוק העמיק את הבנתו בתחום האסטרונומיה והחל לשקוד על שיפור המכשירים שבאמצעותם ניתן לצפות ולמדוד את גרמי השמיים. בהשפעת ווארד, הוק שיפר את המנגנון של שעוני מטוטלת והמציא ב-1657 את מחגר העוגן (anchor escapement) שהפך להתקן סטנדרטי בשעוני מטוטלת. הוק פיתח ב-1658 את גלגל האיזון (balance wheel) שהיה הכרחי לצורך ייצורו של שעון הכיס (ב-1675 המדען ההולנדי כריסטיאן הויגנס פיתח באופן עצמאי שעון כיס המבוסס על גלגל האיזון. כשנודע להוק על ההמצאה של הויגנס הוא התעקש על הבכורה והדבר הביא לקיומה של מחלוקת). העבודה של הוק על שעונים ומנגנונים מכניים אחרים הביאו אותו להתעניין בפעולתם של קפיצים וב-1660 הוא דיווח לראשונה על החוק שקרוי כיום על שמו, חוק הוק, לפיו קיים יחס קבוע בין התארכותו של קפיץ כתוצאה מהפעלת כוח לבין הכוח שמופעל על הקפיץ.
באוקספורד הוק החל גם בשיתוף פעולה עם סר כריסטופר רן. לחברות עם רן, אדריכל חשוב ודמות מרכזית בחברה המלכותית, הייתה השפעה רבה על הקריירות של שניהם בתחומים שונים של המדע ובמיוחד בתחום האדריכלות והבנייה.
מבין האנשים הרבים שהוק הכיר באוקספורד, ההיכרות עם בויל הוכיחה את עצמה כחשובה ביותר לקריירה שלו כמדען, וזאת ממספר סיבות. ראשית, בויל היה אדם עשיר והיה יכול לממן ניסויים יקרים שדרשו, לא רק ידע ומיומנות, אלא גם נכונות להשקיע כסף רב יחסית לצורך הוצאתם לפועל והעסקה של מומחים המסוגלים לתרום לכך. שנית, בויל הכיר במיומנות הטכנית וביכולת המחשבה של הוק, והיה מוכן לבטוח בו ולתת לו יד חופשית יחסית. ב-1657 בויל קרא על קיומה משאבת האוויר של אוטו פון גריקה, מכשיר המורכב מכלי זכוכית אליו ניתן היה להכניס עצמים ובעלי חיים שונים, ומנגנון המופעל באמצעות ראצ'ט ומאפשר שאיבה של אויר מתוך הכלי עד ליצירת תנאים הקרובים לתנאי ריק. בויל רצה ליצור משאבה כזו לעצמו והוא נתן להוק יד חופשית לצורך בניית המשאבה ותכנונה. המכשיר, שהוק בנה בהצלחה, איפשר לבויל וצוותו לערוך שורה ארוכה של ניסויים בעלי חשיבות להבנה טובה יותר של מהות האוויר המקיף אותנו, חשיבותו לחיים, למעבר של קול, וטבע הקשר בין נפח ולחץ. הניסויים במכשיר שהוק בנה הביאו בסופו של דבר גם לחוק הידוע כיום כחוק בויל, הקובע כי בהינתן כמות קבועה של גז הנמצא בטמפרטורה קבועה, הגברת הלחץ מביאה לירידה בנפח ולהפך.
בויל זכה ברוב הקרדיט על הניסויים שעשה יחד עם הוק, אך הוא הכיר בתרומתו של הוק וציין אותה בחלק מפרסומיו. שיתוף הפעולה בין הוק לבויל הדגים את חשיבותם של הניסויים להתקדמות המדע ושימש משקל נגד לגישות אחרות המבכרות תאוריה ומטאפיזיקה על פני הניסוי. הניסויים הדגימו גם את חשיבותן של מיומנות טכנית ומומחיות פרקטית לצורך קידום הידע המדעי. מלבד כשרונו הטכני, הגישה האמפירית והניסויית של הוק הייתה ביטוי גם להשפעה של כיוונים חדשים יחסית בפילוסופיה במערב אירופה, ובמיוחד השפעתו של פרנסיס בייקון אשר קרא למדע המסתמך על החושים ולא על משקלה של סמכות אינטלקטואלית או על זה של הדעה הרווחת. הרעיון שכלים מכניים מלאכותיים יכולים לקדם את עולם המדע, או הפילוסופיה הטבעית (natural philosophy) מבטא גם תפיסה לפיה היקום הוא עצמו מעין מכונה. בבסיס תפיסתו של הוק הייתה גם הצדקה דתית להדגשת השימוש בכלים מתוחכמים לצורכי המדע. הוק האמין שהצורך בשימוש בכלים הוא ביטוי להשחתת חושיו של האדם בעקבות נפילת האדם לאחר החטא הקדמון. השימוש במכשירים המגבירים את יכולותיהם של החושים מכפר על חוסר השלמות של האדם בעקבות הנפילה ומאפשר התקדמות ושיפור ממצבו המושחת של האדם.

הוק והחברה המלכותית

העבודה של בויל יחד עם הוק אפשרה לו להתקיים מעבודה כמדען העוסק בפיתוח ידע באמצעות ניסויים. עם זאת, כיוון שהוק היה שכיר למעשה, הוא לא נהנה ממעמד דומה לזה של אנשי מדע בעלי אמצעים. ייתכן שמסיבה זו הוק לא היה בתחילה חלק מהחברה המלכותית, שהוקמה ב-1660, בזמן שהוק היה באוקספורד, והיוותה פרויקט שאפתני וניסיון לייסד מרחב עצמאי לטיפוח המדע. ב-1662 הוק נקרא לקחת חלק בפעילות החברה המלכותית כאחראי בתשלום על עריכת ניסויים (curator of experiments), זאת לאחר שהניסיונות של חבריה לערוך ניסויים מדעיים נתקלו בקשיים טכניים. הסידור הזה השאיר את הוק, מבחינה חברתית, בעמדת ביניים בין זו של משרתם של הג'נטלמנים בחברה המלכותית, לבין זו של מדען מכובד בפני עצמו. מחקרם של חברי החברה המלכותית היה תלוי בתפקודו של הוק, וכל אחד מהם הרגיש זכאי לדרוש מהוק לעבוד עבורו, מבלי להתחשב בהתחייבויות אחרות שהיו להוק. עמדה חברתית זו אפיינה את מצבו של הוק לאורך רוב חייו והיא פגעה ביכולתו לצבור מוניטין שווה לזה של המדענים הגדולים באותה התקופה (זאת אף שתרומתו למדע הייתה גדולה מזו של רבים מהם). עם זאת, היא אפשרה להוק להמשיך בפעילות מדעית ענפה ובמיוחד בעריכתם של ניסויים רבים ויצירתם של כלים מדעיים חדשים.
במסגרת תפקידו בחברה המלכותית הוק ערך עשרות ניסויים - הן ניסויים בתכנונו והן ניסויים שבוצעו עבור אחרים - והיה אחראי גם על היבטים אחרים בעיסוקיה של החברה, כגון ארגון הרצאות, יצירת ספרייה וקטלוג. על תרומתו של הוק לתפקודה של החברה המלכותית נכתב כי "ללא ספק הוק היה האדם שעשה הכי הרבה לעיצוב החברה [המלכותית] החדשה ולשימור קיומה כגוף פעיל. ללא הניסויים שערך מדי שבוע ועבודתו הענפה, החברה לא הייתה יכולה לשרוד, או לפחות, הייתה מתפתחת באופן שונה לחלוטין."

הישגיו המדעיים של הוק באותה תקופה קשים לסיכום כיוון שמחקרו התאפיין בתרומה לתחומים רבים ומגוונים. הוק עצמו סיכם את תחומי העניין שלו באופן הבא: בכל הקשור לתאוריה של התנועה הוא התעניין בתנועה של אור, בתופעת הכבידה, במגנטיות, באבק שריפה ובתנועת גרמי השמיים; בהקשר של שיפור תחום הספנות הוא התעניין בשענות, באופטיקה, במנועים לצורך מסחר בים, ובמנועים לצורך הובלה; בנוסף הוא התעניין בצורתם ואיכותם של גופים. הוק אכן השקיע הרבה ממרצו בפיתוח מכשירים ותאוריות הקשורים בניווט ומדידה בים. למשל, הוא ניסה לפתח מכשיר למדידת עומקים גדולים, מכשירים ללקיחת דגימות של מי ים מעומק רב, מכשירים לצלילה, ומכשירים לשיפור הניווט על פי גרמי השמיים בלב הים. הוא פיתח את הברומטר באופן שאפשר למדוד תנודות קלות בלחץ האוויר וצפה כי מכשירים אלה ישמשו בעתיד לחיזוי מזג האויר. בנוסף הוא פיתח רובה המופעל על ידי לחץ אויר. הוק ערך גם ניסויים שונים הקשורים לנשימה של בעלי חיים ובני אדם. הוא קידם את ההבנה של תפקיד האוויר בתהליך הבעירה, וערך ניסויים הנוגעים לתאוצה של גופים ולהשפעתם של גבהים על גופים. בתחום האופטיקה, האסטרונומיה והמיקרוסקופיה, הוק תרם רבות על ידי פיתוח של הטלסקופ והמיקרוסקופ.

אדריכלות ובנייה לאחר השריפה הגדולה

לאחר השריפה הגדולה של לונדון ב-1666 חלקים נרחבים של העיר נחרבו ונזקקו לשיקום או לבנייה מחדש. הוק היה נלהב להציע את עזרתו. בימים שלאחר השריפה הוא שרטט טיוטה של הצעה לתכנון מחודש של העיר והציג אותה לבכירים בהנהלת העיר ולחברי החברה המלכותית. ההצעה התקבלה בחיוב בחברה המלכותית, אך היא לא יושמה בסופו של דבר. לא קיים היום עותק של הצעתו של הוק.
המלך, צ'ארלס השני, מינה ועדה של שלושה אדריכלים, וביניהם כריסטופר רן, לערוך סקירה של ההריסות לצורך בנייה מחדש. הוועדה הציגה את הוק כמועמד לתפקיד "סוקר של העיר" (surveyor of the city). רן, שהיה חבר טוב של הוק, הכיר את הניסויים שהוק לגבי חוזקם של חומרי בנייה שונים, ואת הסקירות שהציג בעבר לחברה המלכותית לגבי חוזקם של בניינים שונים בלונדון. על אף שהמינוי התקבל באופן רשמי רק במרץ 1667, הוק החל לעבוד על שיקום העיר מייד לאחר שהוצע לתפקיד. במסגרת תפקיד זה הוק עסק במדידה, סקירה ופיקוח של בנייה פרטית, בפיקוח על קבלנים ועל תהליך הבנייה בשטחים ציבוריים, בפתרון סכסוכים בין אזרחים פרטיים, ובמדידה לצורך פיצוי של אזרחים שחלק מרכושם נלקח לצורך בנייה של כבישים ותחומים ציבוריים חדשים.
יחד עם כריסטופר רן וג'ון לורנס, הוק עבד על תכנון, פיקוח ובנייה מחדש של אזור נהר פליט והתעלה שאליה הנהר הוזרם. הוא סייע לרן גם בבנייה של קתדרלות וכנסיות רבות ברחבי לונדון. הוא סייע בתכנון ובנייה של האנדרטה לשריפה הגדולה של לונדון, מצפה הכוכבים המלכותי של גריניץ', בית החולים בת'לם ובניינים רבים נוספים.

עיקרון הכבידה והיריבות עם ניוטון

במיקרוגרפיה (1665), הוק הציע שכוח משיכה הפועל בין עצמים יכול להסביר את תנועתם של גרמי השמיים. הוק המשיך לפתח את הרעיון בהרצאה שנשא בחברה המלכותית ב-1666.
ב-1674 הוא קבע מספר עקרונות לגבי כוח הכבידה בטקסט שכתב: ראשית, לכל הגופים השמימיים יש כוח משיכה או כבידה הפועל לכיוון מרכזם, שבאמצעותו הם מושכים, לא רק את החלקים שלהם עצמם, אלא גם את כל הגופים השמימיים האחרים שנמצאים בתחום של פעילותם. שנית, שכל הגופים באשר הם, כאשר הם מושמים בתנועה פשוטה וישירה, ימשיכו לנוע קדימה בקו ישר, עד שהם יוטו, באמצעות כוח אחר, לתנועה הניתנת לתיאור כמעגל, כאליפסה, או כצורה אחרת בעלת קו מעוקל. שלישית, שכוחות המשיכה הם חזקים יותר בפעולתם ככל שהגוף שעליהם הם פועלים קרוב יותר למרכזם.
ב-1681 הוק ביצע ניסוי שבמסגרתו הוא הגיע למסקנה שכוח הכבידה פועל ביחס הפוך לריבוע המרחק בין הגופים. הוק ידע שמדובר בתגלית חשובה ורשם ביומנו כי הוא הגיע לתאוריה מושלמת של גרמי השמיים. על אף זאת, הוא ידע כי שאין ביכולתו לסכם באופן מתמטי את התאוריה. שבועיים לאחר הניסוי הוא דיווח במכתב לניוטון על ממצאיו והודה במסגרתו כי ניוטון הוא זה שמסוגל לפתח את התאוריה המתמטית המבוקשת.
עוד לפני שהגיע למסקנה לגבי היחס בין המרחק לבין עוצמת כוח הכבידה, בין השנים 1679-1680 הוק וניוטון ניהלו התכתבות ענפה בנושא. היסטוריונים מסכימים שההתכתבות בין השניים השפיעה על אופן מחשבתו של ניוטון. עם זאת, הוק עצמו לא פרסם בכתב את הרעיונות שפיתח. הוא עסק בנושאים רבים בו זמנית, מבלי שהיה יכול להפנות את מרצו לכתיבה מסודרת ומקיפה על תחום מסוים.
כשניוטון פרסם ב-1687 את ספרו עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע, הוא לא הכיר בתרומה של הוק למחקרו. הוק הכיר בגדולתו המתמטית של ניוטון, אך הרגיש שנעשה לו עוול בכך שנמנע ממנו הקרדיט על חלקו בהבנת כוח הכבידה. בהזדמנויות רבות לאחר מכן הוא תבע הכרה וזכויות ראשונים על הגילוי.
ניוטון, מצדו, לא היה מוכן לקבל את טענותיו של הוק ודחה אותן מכל וכל. באופן כללי הוא לא נטה להכיר בתרומתם של אחרים לעבודתו, והוא נטר טינה ספציפית להוק שב-1672 ביקר בפומבי מאמר שהציע לחברה המלכותית. בניגוד להוק שהסתפק במילים, ניוטון פיתח ביטוי מתמטי מגובש ומסודר לגבי כוח הכבידה. הוק התמקד בניסוי אמפירי, בעוד שניוטון הדגיש את חשיבות הניתוח המתמטי וראה בו חלק בלתי נפרד מתורתו.
לסכסוך עם ניוטון, שהפך לדמות המרכזית בעולם המדע, הייתה השפעה שלילית על המוניטין של הוק. הוק האשים גם מדענים אחרים בגזילה של רעיונותיו ללא מתן קרדיט ומנהג זה הוציא לו שם רע.
הוק נפטר בלונדון. מקום קבורתו המדויק אינו ידוע.
אסטרואיד 3514 Hooke נקרא על שמו.