人物簡介
羅伯特·虎克(1635~1703)Hook,Robert。英國物理學家。1635年7月18日生于懷特島,1703年3月3日卒于倫敦。1653年作為工讀生進入牛津大學學習,擔任R.玻意耳的助手,1663年獲碩士學位。1665年擔任倫敦格雷舍姆學院幾何學教授。1663年成為英國皇家學會會員,1677~1683年任學會秘書,并負責出版刊物;⒖藚f(xié)助玻意耳改進了空氣泵而使后者得以建立起玻意耳定律,還改進及創(chuàng)新出許多儀器,如鐘表的擺輪、毛發(fā)濕度計、航海儀器、顯微鏡與望遠鏡。1678年首次公布了他的固體彈性定律,即經(jīng)后人修整作為彈性力學基礎(chǔ)的虎克定律。他的《顯微圖集》首次顯示了動植物和礦物的顯微結(jié)構(gòu),并引入了“細胞”一詞;該集中還載有他所觀察到的空氣薄膜在光照下的彩色環(huán)帶及其顏色與亮暗的周期變化;集中表明他是光的波動說創(chuàng)導人之一。胡克從1661年開始投入皇家學會專門研討重力本質(zhì)的活動,對重力現(xiàn)象進行過一些實驗。1679年提出引力的反平方關(guān)系。他雖未能以此來解決行星的軌道問題,但這卻促進了I.牛頓對萬有引力定律的深入研究。在熱學方面,虎克斷定常壓下冰的熔點及水的沸點為固定點,而建議以水的冰點為溫度計的零度;他相信熱的動力說并較早地觀察到礦物晶體的有序排列。
虎克涉及的研究領(lǐng)域很廣,有燃燒、呼吸、化石、天文觀測、地震、海洋、城市建筑設(shè)計等方面,他實驗技術(shù)精湛而物理思想活躍,但受到數(shù)學素養(yǎng)與洞察力不足的限制,因此在各方面都未能達到當時的牛頓、C.惠更斯和后來的M.法拉第那樣系統(tǒng)深入的理論水平。
科學貢獻
光學貢獻
胡克是17世紀英國最杰出的科學家之一。他在力學、光學、天文學等多方面都有重大成就。他所設(shè)計和發(fā)明的科學儀器在當時是無與倫比的。他本人被譽為英國的“雙眼和雙手”。
在光學方面,胡克是光的波動說的支持者。1655年,胡克提出了光的波動說,他認為光的傳播與水波的傳播相似。1672年胡克進一步提出了光波是橫波的概念。在光學研究中,胡克更主要的工作是進行了大量的光學實驗,特別是致力于光學儀器的創(chuàng)制。他制作或發(fā)明了顯微鏡、望遠鏡等多種光學儀器。
力學貢獻
胡克在力學方面的貢獻尤為卓著。他建立了彈性體變形與力成正比的定律,即胡克定律。他還同惠更斯各自獨立發(fā)現(xiàn)了螺旋彈簧的振動周期的等時性等。他曾協(xié)助玻意耳發(fā)現(xiàn)了玻意耳定律。他曾為研究開普勒學說作出了重大成績。在研究引力可以提供約束行星沿閉合軌道運動的向心力問題上,1662年和1666年間,胡克做了大量實驗工作。他支持吉爾伯特的觀點,認為引力和磁力相類似。1664年胡克曾指出彗星靠近太陽時軌道是彎曲的。他還為尋求支持物體保持沿圓周軌道的力的關(guān)系而作了大量實驗。1674年他根據(jù)修正的慣性原理,從行星受力平衡觀點出發(fā),提出了行星運動的理論,在1679年給牛頓的信中正式提出了引力與距離平方成反比的觀點,但由于缺乏數(shù)學手段,還沒有得出定量的表示。
天文生物
胡克在天文學、生物學等方面也有貢獻。他曾用自己制造的望遠鏡觀測了火星的運動。1663年英國科學家羅伯特胡克有一個非常了不起的發(fā)現(xiàn),他用自制的復合顯微鏡觀察一塊軟木薄片的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)它們看上去像一間間長方形的小房間,就把它命名為細胞。用自己制造的顯微鏡觀察植物組織,于1665年發(fā)現(xiàn)了植物細胞(實際上看到的是細胞壁),并命名為“cell”,至今仍被使用。
發(fā)明創(chuàng)造
胡克的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和創(chuàng)造是極為豐富的。胡克制造過各種機械,包括萬向接頭在內(nèi)。1666年倫敦大火以后,他在重建城市中設(shè)計了一些重要建筑物。他曾發(fā)明過空氣唧筒、發(fā)條控制的擺輪、輪形氣壓表等多種儀器。
主要著作
奠定胡克科學天才聲望的要數(shù)《顯微制圖》一書。該書于1665年1月出版,每本定價為昂貴的30先令,引起轟動。胡克出生之前很久顯微鏡就被發(fā)明和制造出來,但是,顯微鏡發(fā)明后半個多世紀過去了,卻沒有像望遠鏡那樣給人們帶來科學上的重大發(fā)現(xiàn)。直到胡克出版了他的《顯微制圖》一書,科學界才發(fā)現(xiàn)顯微鏡給人們帶來的微觀世界和望遠鏡帶來的宏觀世界一樣豐富多彩。在《顯微制圖》一書中,胡克繪畫的天分得到充分展現(xiàn),書中包括58幅圖畫,在沒有照相機的當時,這些圖畫都是胡克用手描繪的顯微鏡下看到的情景。可惜的是,胡克自己的畫像卻一張也沒有留存下來,據(jù)說唯一的一張胡克畫像毀于牛頓的支持者之手。《顯微制圖》一書為實驗科學提供了前所未有的既明晰又美麗的記錄和說明,開創(chuàng)了科學界借用圖畫這種最有力的交流工具進行闡述和交流的先河,為日后的科學家們所效仿。1684年時任英國皇家學會會長的塞繆爾·佩皮斯就是看到胡克的這本書,對科學發(fā)生了濃厚的興趣,于是立即購買儀器于1665年2月加入皇家學會。他稱贊該書為他一生中所讀過的最具天才的書。
一份被塵封了300多年的手稿今年3月重見天日后,被以百萬英鎊的天價拍賣。
這份由物理學家羅伯特·胡克——一個被低估的大科學家執(zhí)筆的手稿,記錄了英國皇家學會20多年時間中的很多次內(nèi)部會議,以及發(fā)生在惠更斯、牛頓等著名科學家之間的一樁樁公案。
胡克是一個全才式的人物,他以驚人的動手技巧和創(chuàng)造能力對當時的天文學、物理學、生物學、化學、氣象學、鐘表和機械、天文學、生理學等學科都做出過重要貢獻,因此被譽為“英國的達芬奇”。
最近,英國著名的伯罕斯拍賣行為一份發(fā)黃褪色的手稿作價100萬英鎊,而且沒等到公開拍賣,就被英國皇家學會幕后高價買走。如此天價,不但沒有減輕這份由古怪斜體字寫成的手稿的魅力,反而用更直觀的方式向喜歡看熱鬧的公眾彰顯出它的價值,引起了很多人的關(guān)注。更值得一提的是,懂行的英國皇家學會雖然囊中羞澀,卻不惜拉下臉來四處籌資,爭取以眾人拾柴的方式搞掂,F(xiàn)任會長馬丁·里斯起初甚至不惜抬出了“為整個社會買下手稿”這頂大帽子。
這份深受矚目的手稿不是從格蘭芬多流失出來的魔法書,也不是亞瑟王和他的圓桌武士們的精神契約,但在行家的眼里,籠罩在這份手稿上的神秘主義光環(huán)卻一點都不比前兩者黯淡,因為它記錄著科學史上缺失的一環(huán),記載了昔日科學巨人的思想與活動。那一件件塵封已久的趣事,仿佛將現(xiàn)代人帶回現(xiàn)代科學誕生的時代。而且,手稿執(zhí)筆人是一度隱身于歷史迷霧中的、有“英國歷史上第一位職業(yè)科學家”之稱的羅伯特·胡克。
死后紛爭
關(guān)于萬有引力
胡克對萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)起了重要作用。1679年他寫信給牛頓,信中認為天體的運動是由于有中心引力拉住的結(jié)果,而且認為引力與距離平方應成反比。按照這個想法,地球表面拋體的軌道應該是橢圓,如果地球能穿透,物體將回到原處,而不象牛頓所說的,物體的軌跡是一條螺旋線,最終將繞到地心。牛頓對此沒有復信,但接受了胡克的觀點,以后在J.開普勒關(guān)于行星運動的第三定律基礎(chǔ)上用數(shù)學方法導出了萬有引力定律。1686年牛頓將載有萬有引力定律的《自然哲學的數(shù)學原理》卷一的稿件送給英國皇家學會時,胡克希望牛頓在序言中能對他的勞動成果“提一下”,但遭到牛頓的斷然拒絕。這是后來胡克控告牛頓剽竊他的成果的來由。
死后一無所有
1703年3月3日,胡克在落寞中去世了,在他死后不久,牛頓就當上了英國皇家學會的主席。隨后,英國皇家學會中的胡克實驗室和胡克圖書館就被解散,胡克的所有研究成果、研究資料和實驗器材或被分散或被銷毀,沒多久,這些屬于胡克的東西就全都消失了。
其它相關(guān)
顯微鏡與望遠鏡
1665年胡克根據(jù)英國皇家學會一院士的資料設(shè)計了一臺復雜的復合顯微鏡。有一次他從樹皮切了一片軟木薄片,并放到自己發(fā)明的顯微鏡觀察。他觀察到了植物細胞(已死亡),并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(shù)》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保存在華盛頓國家健康與醫(yī)學博物館中。荷蘭工匠列文胡克受《顯微術(shù)》一書啟發(fā),對胡克的顯微鏡鏡片進行了改進,對微生物進行了細致的觀察,被稱為微生物學之父。胡克隨后被皇家學會要求確證列文胡克的發(fā)現(xiàn)并予以發(fā)表。
1663年蘇格蘭天文學家格里高利設(shè)計了格里高利望遠鏡,但在制造時失敗了。10年后胡克利用自己高超的機械設(shè)計技術(shù)成功建設(shè)了第一個這種反射望遠鏡,并使用這一望遠鏡首次觀測到火星的旋轉(zhuǎn)和木星大紅斑,月球上的環(huán)形山和雙星系統(tǒng)。
技術(shù)革新
胡克對當時的機械進行了很多改造,并發(fā)明了很多新裝置。他發(fā)明了錨型擒縱機,也發(fā)明了擺輪游絲,通過這一裝置,可以按周期控制發(fā)條寬緊,至今仍是鐘表制作中的關(guān)鍵部件。他也因為這一裝置的優(yōu)先權(quán)問題和荷蘭物理學家惠更斯產(chǎn)生了長期的爭論,直到2006年在英國漢普頓郡一家人的櫥柜中發(fā)現(xiàn)了胡克的關(guān)于皇家學會會議的記錄,提供了對胡克有利的證據(jù)。他第一個制造出了萬向接頭,有時候被叫做胡克接頭,可以允許剛性桿向任意方向運動,現(xiàn)在仍廣泛應用于車輛的傳動裝置中。雖然意大利數(shù)學家卡爾達諾一世紀前就提出了萬能接頭的想法,但是沒有制造出。還有風向儀,水平儀等裝置的發(fā)明權(quán)也常常歸功于他。
胡克定律
1660年他在實驗中發(fā)現(xiàn)螺旋彈簧伸長量和所受拉伸力成正比。1676年在他的《關(guān)于太陽儀和其他儀器的描述》(A Description of Helioscopes and Other instruments)一文中用字謎形式發(fā)表這一結(jié)果,謎面是ceiiinosssttuv。(這是當時慣例,如果還不能確認自己的發(fā)現(xiàn),則先把發(fā)現(xiàn)打亂字母順序發(fā)表,確認后再恢復正常順序。)兩年后公布了謎底ut tensio sic vis,意思是“力如伸長(那樣變化)”即應力與伸長量成正比的胡克定律。
英國院士
英國院士名錄
? 喬治·比德爾·艾里 | ? 邁克爾·阿蒂亞 | ? 戴維·阿滕伯勒 |
? 約翰·詹姆斯·奧杜邦 | ? 威廉·勞倫斯·布拉格 | ? 查爾斯·巴里 |
? 約瑟琳·貝爾·伯奈爾 | ? 查爾斯·巴貝奇 | ? 約翰·巴丁 |
? 哈羅德·巴洛 | ? 伊薩克·巴羅 | ? 貝爾 |
? 蒂姆·伯納斯·李 | ? 永斯·雅各布·貝采利烏斯 | ? 亨利·貝塞麥 |
? 漢斯·貝特 | ? 畢曉普 | ? 伊麗莎白·布萊克本 |
? 威廉·亨利·布拉格 | ? 路易·德布羅意 | ? 溫斯頓·丘吉爾 |
? 戴維·科克斯 | ? 威廉·克魯克斯 | ? 保羅·狄拉克 |
? 喬治·達爾文 | ? 理查德·多爾 | ? 漢弗里·戴維 |
? 德金 | ? 西蒙·唐納森 | ? 弗里曼·戴森 |
? 亞瑟·愛丁頓 | ? 羅伯特·愛德華茲 | ? 格特魯?shù)?middot;B·埃利恩 |
? 亞歷山大·弗萊明 | ? 法捷耶夫 | ? 華倫海特 |
? 邁克爾·法拉第 | ? 弗洛里 | ? 傅科 |
? 傅立葉 | ? 拉爾夫·福勒 | ? 本杰明·富蘭克林 |
? 伊利阿斯·馬格努斯·弗里斯 | ? 法蘭西斯·高爾頓 | ? 安德烈·海姆 |
? 喬治·戈申 | ? 埃德蒙多·哈雷 | ? 昆汀·霍格 |
? 約翰·赫歇爾 | ? 戈弗雷·哈羅德·哈代 | ? 斯蒂芬·威廉·霍金 |
? 沃納·海森堡 | ? 霍爾 | ? 多羅西·克勞福特·霍奇金 |
? 羅伯特·胡克 | ? 約瑟夫·道爾頓·胡克 | ? 盧克·霍華德 |
? 大衛(wèi)·休伯爾 | ? 威廉·哈金斯 | ? 亞歷山大·馮·洪堡 |
? 約翰·哈欽松 | ? 朱利安·赫胥黎 | ? 愛德華·詹納 |
? 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 | ? 雅可比 | ? 皮埃爾·讓森 |
? 安德雷·柯爾莫哥洛夫 | ? 彼得·卡皮查 | ? 威廉·湯姆森 |
? 阿龍·克盧格 | ? 哈羅德·克羅托 | ? 列夫·達維多維奇·朗道 |
? 艾爾默·伯克·蘭伯特 | ? 約瑟夫·拉格朗日 | ? 歐文·蘭米爾 |
? 約翰·萊瑟姆 | ? 麗塔·萊維·蒙塔爾奇尼 | ? 卡爾·林奈 |
? 約瑟夫·李斯特 | ? 詹姆斯·洛夫洛克 | ? 唐納德·林登貝爾 |
? 瑪莉·里昂 | ? 約翰·洛克 | ? 莫特 |
? 德米特里·門捷列夫 | ? 托馬斯·派克 | ? 萬巴德 |
? 詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 | ? 彼得·曼斯菲爾德 | ? 曼特爾 |
? 恩斯特·邁爾 | ? 色薩·米爾斯坦 | ? 艾薩克·牛頓 |
? 厄溫·內(nèi)爾 | ? 伊萬·巴甫洛夫 | ? 珀金 |
? 斯坦尼斯瓦夫二世 | ? 喬治·波特 | ? 弗蘭克·舍伍德·羅蘭 |
? 歐文·理查森 | ? 約翰·藍道爾 | ? 薩爾曼·魯西迪 |
? 歐內(nèi)斯特·盧瑟福 | ? 伯特蘭·羅素 | ? 奧托·斯特魯維 |
? 拉希德·蘇尼亞耶夫 | ? 瓦西里·雅可夫列維奇·斯特魯維 | ? 萊曼·史匹哲 |
? 伯特·薩克曼 | ? 本格特·薩米爾松 | ? 弗雷德里克·桑格 |
? 亞當·斯密 | ? 喬治·加布里埃爾·斯托克斯 | ? 約翰·威廉·斯特拉特 |
? 泰勒 | ? 瑪格麗特·希爾達·撒切爾 | ? 約瑟夫·約翰·湯姆遜 |
? 亞歷山大·羅伯茲·托德 | ? 萊斯利·瓦利安特 | ? 哈羅德·瓦慕斯 |
? 莫里斯·威爾克斯 | ? 莫里斯·威爾金斯 | ? 詹姆斯·哈迪·威爾金森 |
? 亞歷山大·威廉·威廉姆遜 | ? 哈羅德·威爾遜 | ? 約翰·圖佐·威爾遜 |
? 愛德華·威滕 | ? 克里斯多佛·雷恩 | ? 雅可夫·澤爾多維奇 |
? 亨利·弗雷德里克·貝克 | ? 塞繆爾·皮普斯 | ? 穆雷·巴爾 |
? 約瑟夫·拉弗森 |
? 喬治·比德爾·艾里 | ? 邁克爾·阿蒂亞 | ? 戴維·阿滕伯勒 |
? 約翰·詹姆斯·奧杜邦 | ? 威廉·勞倫斯·布拉格 | ? 查爾斯·巴里 |
? 約瑟琳·貝爾·伯奈爾 | ? 查爾斯·巴貝奇 | ? 約翰·巴丁 |
? 哈羅德·巴洛 | ? 伊薩克·巴羅 | ? 貝爾 |
? 蒂姆·伯納斯·李 | ? 永斯·雅各布·貝采利烏斯 | ? 亨利·貝塞麥 |
? 漢斯·貝特 | ? 畢曉普 | ? 伊麗莎白·布萊克本 |
? 威廉·亨利·布拉格 | ? 路易·德布羅意 | ? 溫斯頓·丘吉爾 |
? 戴維·科克斯 | ? 威廉·克魯克斯 | ? 保羅·狄拉克 |
? 喬治·達爾文 | ? 理查德·多爾 | ? 漢弗里·戴維 |
? 德金 | ? 西蒙·唐納森 | ? 弗里曼·戴森 |
? 亞瑟·愛丁頓 | ? 羅伯特·愛德華茲 | ? 格特魯?shù)?middot;B·埃利恩 |
? 亞歷山大·弗萊明 | ? 法捷耶夫 | ? 華倫海特 |
? 邁克爾·法拉第 | ? 弗洛里 | ? 傅科 |
? 傅立葉 | ? 拉爾夫·福勒 | ? 本杰明·富蘭克林 |
? 伊利阿斯·馬格努斯·弗里斯 | ? 法蘭西斯·高爾頓 | ? 安德烈·海姆 |
? 喬治·戈申 | ? 埃德蒙多·哈雷 | ? 昆汀·霍格 |
? 約翰·赫歇爾 | ? 戈弗雷·哈羅德·哈代 | ? 斯蒂芬·威廉·霍金 |
? 沃納·海森堡 | ? 霍爾 | ? 多羅西·克勞福特·霍奇金 |
? 羅伯特·胡克 | ? 約瑟夫·道爾頓·胡克 | ? 盧克·霍華德 |
? 大衛(wèi)·休伯爾 | ? 威廉·哈金斯 | ? 亞歷山大·馮·洪堡 |
? 約翰·哈欽松 | ? 朱利安·赫胥黎 | ? 愛德華·詹納 |
? 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 | ? 雅可比 | ? 皮埃爾·讓森 |
? 安德雷·柯爾莫哥洛夫 | ? 彼得·卡皮查 | ? 威廉·湯姆森 |
? 阿龍·克盧格 | ? 哈羅德·克羅托 | ? 列夫·達維多維奇·朗道 |
? 艾爾默·伯克·蘭伯特 | ? 約瑟夫·拉格朗日 | ? 歐文·蘭米爾 |
? 約翰·萊瑟姆 | ? 麗塔·萊維·蒙塔爾奇尼 | ? 卡爾·林奈 |
? 約瑟夫·李斯特 | ? 詹姆斯·洛夫洛克 | ? 唐納德·林登貝爾 |
? 瑪莉·里昂 | ? 約翰·洛克 | ? 莫特 |
? 德米特里·門捷列夫 | ? 托馬斯·派克 | ? 萬巴德 |
? 詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 | ? 彼得·曼斯菲爾德 | ? 曼特爾 |
? 恩斯特·邁爾 | ? 色薩·米爾斯坦 | ? 艾薩克·牛頓 |
? 厄溫·內(nèi)爾 | ? 伊萬·巴甫洛夫 | ? 珀金 |
? 斯坦尼斯瓦夫二世 | ? 喬治·波特 | ? 弗蘭克·舍伍德·羅蘭 |
? 歐文·理查森 | ? 約翰·藍道爾 | ? 薩爾曼·魯西迪 |
? 歐內(nèi)斯特·盧瑟福 | ? 伯特蘭·羅素 | ? 奧托·斯特魯維 |
? 拉希德·蘇尼亞耶夫 | ? 瓦西里·雅可夫列維奇·斯特魯維 | ? 萊曼·史匹哲 |
? 伯特·薩克曼 | ? 本格特·薩米爾松 | ? 弗雷德里克·桑格 |
? 亞當·斯密 | ? 喬治·加布里埃爾·斯托克斯 | ? 約翰·威廉·斯特拉特 |
? 泰勒 | ? 瑪格麗特·希爾達·撒切爾 | ? 約瑟夫·約翰·湯姆遜 |
? 亞歷山大·羅伯茲·托德 | ? 萊斯利·瓦利安特 | ? 哈羅德·瓦慕斯 |
? 莫里斯·威爾克斯 | ? 莫里斯·威爾金斯 | ? 詹姆斯·哈迪·威爾金森 |
? 亞歷山大·威廉·威廉姆遜 | ? 哈羅德·威爾遜 | ? 約翰·圖佐·威爾遜 |
? 愛德華·威滕 | ? 克里斯多佛·雷恩 | ? 雅可夫·澤爾多維奇 |
? 亨利·弗雷德里克·貝克 | ? 塞繆爾·皮普斯 | ? 穆雷·巴爾 |
? 約瑟夫·拉弗森 |