胡克,英國物理學家。
1635年7月18日羅伯特·胡克(Robert Hooke,1635.7.18—1703.3.3)於1635年7月18日出生於英格蘭南部威特島的弗雷施瓦特。父親是當地的教區牧師。胡克從小體弱多病,性格怪僻但卻心靈手巧,酷愛擺弄機械,自製過木鐘、可以開炮的小戰艦等。十歲時,胡克對機械學發生了強烈的興趣,並為日後在實驗物理學方面的發展打下了良好的基礎。1648年,胡克的父親逝世後,家道中落。十三歲的胡克被送到倫敦一個油畫匠家裡當學徒,後來作過教堂唱詩班的領唱,還當過富豪的待從。在威斯特敏斯特學校校長的熱心幫助下,胡克修完了中學課程。1653年,胡克進入牛津大學裡奧爾學院作為工讀生學習。在這裡,他結識了一些頗有才華的科學界人士。這些人後來大都成為英國皇家學會的骨幹。此時的胡克熱心於參加醫生和學者活動小組,並且顯露出獨特的實驗才能。1655年胡克成為牛津大學威力斯(1621-1675年,英國醫學家、腦及神經科專家)的助手,還被推薦到玻意耳的實驗室工作。由於他的實驗才能,1662年被任命為皇家學會的實驗主持人,為每次聚會安排三、四個實驗,1663年獲碩士學位,同年被選為皇家學會正式會員,又兼任了學會陳列室管理員和圖書管理員。1665年,胡克擔任格列夏姆學院幾何學、地質學教授,並從事天文觀測工作。1666年倫敦大火後,他擔任測量員以及倫敦市政檢查官,參加了倫敦重建工作。1677年至1683年就任英國皇家學會秘書並負責出版會刊。學會的工作條件使他在當時自然科學的前沿(如機械儀器改制、彈性、重力、光學,乃至生物、建築、化學、地質等方面)作出了自己的貢獻。1676年,胡克發表了著名的彈性定律。1703年3月3日,胡克逝世於倫敦,終年68歲。
胡克熱愛科學事業,並為此奉獻了一生。他研究的面十分廣泛,如建築、化石、氣象等,他都有所涉獵和貢獻。但作為科學家的素養,胡克還缺少熟練雄厚的數學與邏輯推理功力作為進行研究和思維的武器,這樣便不容易從理論和實踐的結合上透徹地分析與解決問題。這也是胡克與牛頓、惠更斯相比的遜色之處。
胡克於1635年7月18日出生於英格蘭懷特島弗雷什沃特村的一個牧師家庭。幼年時他常常頭痛,體弱多病,性格怪僻但卻心靈手巧,酷愛擺弄機械,自製過木鐘、可以開炮的小戰艦等。十歲時,胡克對機械學發生了強烈的興趣,並為日後在實驗物理學方面的發展打下了良好的基礎。1648年,胡克的父親逝世後,家道中落。十三歲的胡克被送到倫敦一個油畫匠家裡當學徒,後來作過教堂唱詩班的領唱,還當過富豪的待從。
在威斯敏斯特中學校長巴斯比的幫助下,他學習拉丁文、希臘文、希伯來文和數學,同時學習演奏風琴。幾乎在一個星期里,他貪婪地讀完了歐幾里德的《幾何原本》前六卷,並馬上把數學知識套用到機械設計中去。胡克做了十二種機械結構和三十種飛行方法的設計。1653年,胡克從威斯敏斯特中學畢業後移居牛津,進入牛津大學裡奧爾學院學習。在這裡,他結識了一些頗有才華的科學界人士。這些人後來大都成為英國皇家學會的骨幹。此時的胡克熱心於參加醫生和學者活動小組,並且顯露出獨特的實驗才能。
1655年,胡克被推薦給玻意耳當助手,在玻意耳的實驗室工作。胡克對玻意耳研究用的空氣泵進行了改進,這樣玻意耳才得以成功。1662年玻意耳發表的關於空氣壓力的玻意耳定律中凝集著胡克的智慧。
1658年,胡克提出可以用彈力代替重力使物體振動,即在平衡輪的軸上安一個彈簧,可以代替重力驅動擺輪,這是現代鐘錶設計的基本原理。根據這個原理製造的確定經度的航海時針到18世紀才出現。1660年,胡克為此申請了專利,但後來又撤回申請。
1660年牛津學術團體遷往倫敦,1662年正式命名為英國皇家學會,胡克被任命為該學會的實驗管理員。1662年,胡克擔任英國皇家學會的實驗管理員,使他的聰明才智充分展示出來。他要為每周的會議提供3~4個有重要意義的實驗,同時,還必須隨時對會員們提出的想法作出實驗驗證。
1663年,他獲牛津大學文學碩士學位,並被選為英國皇家學會會員。同年,胡克就起草了皇家學會章程草案,規定學會的宗旨是“靠實驗來改進有關自然界諸事物的知識,以及一切有關的藝術、製造、實用機械、發動機和新發明(不牽涉神學、形上學、道德、政治、語法修辭或邏輯)”。胡克作為該學會的實驗工作與日常事務操辦人,在長達20多年的學會活動中,接觸並深入到當時自然科學活躍的前沿領域,且均做出了自己的貢獻。
1664年,他任格雷沙姆學院力學講師,並任英國皇家學會珍寶館館長。1665年他擔任格雷沙姆學院幾何學教授。
1665年,羅伯特·胡克根據一會員提供的資料設計了結構相當複雜的顯微鏡。有一次,他切了一塊軟木薄片,放在自己製造的顯微鏡下觀察,發現軟木片是由很多小室構成的,各個小室之間都有壁隔開,像蜂房似的。胡克給這樣的小室取名為“細胞”。其實軟木是由死細胞構成的,只是細胞壁,沒有原生質。但細胞這個名詞就此被沿用下來。絕大多數細胞都非常微小,超出人的視力極限,觀察細胞必須用顯微鏡。所以1677年列文·虎克用自己製造的簡單顯微鏡觀察到動物的“精蟲”時,並不知道這是一個細胞。
胡克又通過對大量礦物、植物、動物的顯微觀察,同年,胡克發表了《顯微圖集》一書,其中收集的就有著名的軟木切片細胞圖。這是在他全部成就中最重要的一部著作,也是歐洲17世紀最主要的科學文獻之一。他開始套用顯微鏡於生物研究,他將蜜蜂的刺、蒼蠅的腳、鳥的羽毛、魚鱗片以及跳蚤、蜘蛛、草麻等,用顯微鏡詳細地予以考察比較。他觀察到軟木塞等物品的結締組織,並使用“細孔”和“細胞”來說明,“細胞”(“cell”)一詞從此被生物界直接採用。胡克的這一發現,引起了人們對細胞學的研究。現在知道,一切生物都是由無數的細胞所組成的。胡克對細胞學的發展作出了極大的貢獻。這本圖集向人們提供了許多鮮為人知的顯微圖畫信息,它涉及化學、物理、地質和生物學。
同年他還提出,熱是物質粒子機械運動的結果,一切物質受熱均膨脹,空氣是由距離較大、相互分開的粒子構成,這些結果都被後人一一證實。胡克發明了輪形氣壓計,這是一種由繞軸旋轉的指針記錄壓力的儀器。另外他製造的氣候鍾能將氣壓、溫度、降雨量、濕度和風速記錄在同一個旋轉的記紋鼓上,由此有人稱他是科學氣象學的奠基人。
1666年,倫敦發生大火,燒掉了許多建築,胡克提出按矩形格式重建倫敦。這一方案雖然未被採納,但得到了倫敦市元老會的賞識,被任命為三個負責重建倫敦的測量員之一。當上測量員以後的10年,是胡克科學創造的高峰。在這段時間裡,他不僅出色地完成了測量員的工作,而且科學研究碩果纍纍。1679年,胡克繼《顯微圖集》後另一重要的著作問世,它是胡克在17世紀70年代出版的一組6本系列著作的合訂本,取名《卡特勒演講集》。
胡克是一位技術精湛的實驗員,除了改進空氣泵和鐘錶結構外,他還製造了顯微鏡和改進瞭望遠鏡,人們稱胡克是17世紀最偉大的科學儀器發明家和設計者。另外他對天文學的貢獻也特別富有價值,胡克首先在望遠鏡上安裝了十字標線瞄準器、可變光柵以及可直接讀出望遠鏡方位的調節旋鈕。他是第一個製造格雷果反射望遠鏡的人,用這台望遠鏡,1664年,他發現了獵戶星座的第五星,第一個提出木星繞軸旋轉。他還對火星進行過詳細觀察並進行描述,這一成果在19世紀被用作確定火星旋轉速度的依據,肯定了他在天文學方面的工作。
胡克在《顯微圖集》中還記錄了他對光學的研究。他對雲母、肥皂泡以及玻璃片間的空氣層等薄且透明的膜中的色彩進行觀察,發現顏色的變化呈周期性,隨著薄膜厚度的增加,光譜出現重複。為了解釋這個現象,他提出了光的波動學說。1672年,他又發現了衍射現象,並用光的波動學說進行解釋。胡克是光的波動學說最早的倡導人之一。
胡克對熱學和氣象學作出過貢獻。他曾與惠更斯一起斷定在常壓下凍的熔點和水的沸點是固定不變的,並建議以水的結冰溫度為溫度計的零度,即攝氏零度。胡心的吸引力或重力,這些天體不僅把它們自己的部分吸向中心,以使這些部分不至於從它們中飛離出去,而且還吸引著在它們活動範圍內的其他天體,正如我們看到的地球那樣。
1703年3月3日,胡克逝世於倫敦,終年68歲。
胡克雖沒有取得過很高的學歷,沒有顯赫的地位,但在長期的實驗研究中獲得豐厚的回報,使我們更加清楚地認識到只要兢兢業業地工作,不論職業好壞,地位高低,均能取得優異成績,三百六十行,行行出狀元。
胡克的經歷還提醒我們,知識是重要的,正是因為他的知識根基不深,使得他不能更加深入地研究,胡克在力學方面的工作充分地證明了這一點。但胡克對科學的貢獻是巨大的,他不愧為一位偉大的物理學家和生物學家。他在力學、光學、天文學等諸多方面都有重大成就,他所設計和發明的科學儀器在當時是無與倫比的,他本人被譽為是英國皇家學會的“雙眼和雙手”。
相關著作
1、《從觀察角度證明地球周年運動的嘗試》(1674年)
2、《顯微圖集》(1665年)
3、《地震講義》
4、《關於地面經常發現貝殼和共它海棲動物殘骸的原因》
5、《顯微檢測法》(1665年)
6、《哲學實驗與觀察》
7、《顯微術或放大鏡下微小物體的生理學描述》(1665年)
8、《態勢的恢復》(1678年)