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第3章 胡克

姓名:胡克

出生地:英格兰怀特岛

生卒年:1635—1703年

历史评价LiShiPingJia

胡克是一个全才式的人物,他的贡献是多方面的。他以惊人的动手技巧和创造能力对当时的天文学、物理学、生物学、化学、气象学、钟表和机械、生理学等学科都做出过重要贡献,同时在艺术、音乐和建筑方面也颇有建树,因此被誉为“英国的达·芬奇”和“最后一个文艺复兴人”。

胡克于1635年7月18日出生于英格兰怀特岛弗雷什沃特村的一个牧师家庭。幼年时他常常头痛,经常辍学。小时候,他喜欢摆弄钟表和机械玩具,练就了一双巧手。1648年,胡克的父亲去世,威斯敏斯特中学校长巴斯比收留了他。在那里他学习拉丁文、希腊文、希伯来文和数学,同时学习演奏风琴。1653年,胡克从威斯敏斯特中学毕业后移居牛津,当上基督教堂的合唱队员。

1655年,胡克成为威利斯的助手,后为玻意耳的助手。1660年牛津学术团体迁往伦敦,1662年正式命名为英国皇家学会,胡克被任命为该学会的实验管理员。1663年,他获牛津大学文学硕士学位,并被选为英国皇家学会会员。1664年,他任格雷沙姆学院力学讲师,并任英国皇家学会珍宝馆馆长。1665年他担任格雷沙姆学院几何学教授。

胡克制造的显微镜

玻意耳、马略特定律的发现者之一玻意耳曾是胡克的雇主。胡克对玻意耳研究用的空气泵进行了改进,这样玻意耳才得以成功。1662年玻意耳发表的关于空气压力的玻意耳定律中凝集着胡克的智慧。

1658年,胡克提出可以用弹力代替重力使物体振动,即在平衡轮的轴上安一个弹簧,可以代替重力驱动摆轮,这是现代钟表设计的基本原理。根据这个原理制造的确定经度的航海时针到18世纪才出现。1660年,胡克为此申请了专利,但后来又撤回申请。

1662年,胡克担任英国皇家学会的实验管理员,使他的聪明才智充分展示出来。他要为每周的会议提供3~4个有重要意义的实验,同时,还必须随时对会员们提出的想法做出实验验证。

1665年,罗伯特·胡克根据一会员提供的资料设计了结构相当复杂的显微镜。有一次,他切了一块软木薄片,放在自己制造的显微镜下观察,发现软木片是由很多小室构成的,各个小室之间都有壁隔开,像蜂房似的。胡克给这样的小室取名为“细胞”。其实软木是由死细胞构成的,只是细胞壁,没有原生质。

胡克又通过对大量矿物、植物、动物的显微观察,1665年,出版了《显微图集》,向人们提供了许多鲜为人知的显微图画信息,它涉及化学、物理、地质和生物。胡克还提出,热是物质粒子机械运动的结果,一切物质受热均膨胀,空气是由距离较大、相互分开的粒子构成,这些结果都被后人一一证实。胡克发明了轮形气压计,这是一种由绕轴旋转的指针记录压力的仪器。另外他制造的气候钟能将气压、温度、降雨量、湿度和风速记录在同一个旋转的记纹鼓上,由此有人称他是科学气象学的奠基人。

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“细胞”一词的由来

1665年,胡克发表了《显微图集》一书,这是在他全部成就中最重要的一部著作,也是欧洲17世纪最主要的科学文献之一。他开始把显微镜应用于生物研究,并使用“细孔”和“细胞”来说明观察到的微小物体。“细胞”(“cell”)一词从此被生物界直接采用。胡克的这一发现,引起了人们对细胞学的研究。现在知道,一切生物都是由无数个细胞组成的。此外,他还发现了细胞壁。胡克对细胞学的发展做出了极大的贡献。

1666年,伦敦发生大火,烧掉了许多建筑,胡克提出按矩形格式重建伦敦。这一方案虽然未被采纳,但得到了伦敦市元老会的赏识,被任命为三个负责重建伦敦的测量员之一。当上测量员以后的10年,是胡克科学创造的高峰。在这段时间里,他不仅出色地完成了测量员的工作,而且科学研究硕果累累。1679年,胡克继《显微图集》后另一重要的著作问世,它是胡克在17世纪70年代出版的一组6本系列著作的合订本,取名《卡特勒演讲集》。

胡克是一位技术精湛的实验员,除了改进空气泵和钟表结构外,他还制造了显微镜和改进了望远镜,人们称胡克是17世纪最伟大的科学仪器发明家和设计者。另外他对天文学的贡献也特别富有价值,胡克首先在望远镜上安装了十字标线瞄准器、可变光栅以及可直接读出望远镜方位的调节旋钮。他是第一个制造格雷果反射望远镜的人,用这台望远镜,1664年,他发现了猎户星座的第五星,第一个提出木星绕轴旋转。他还对火星进行过详细观察并进行描述,这一成果在19世纪被用作确定火星旋转速度的依据,肯定了他在天文学方面的工作。

——传世佳言——

宁可要人们各自决定自己的命运,而不要让自己的命运掌握在别人之手。

胡克在《显微图集》中还记录了他对光学的研究。他对云母、肥皂泡以及玻璃片间的空气层等薄且透明的膜中的色彩进行观察,发现颜色的变化呈周期性,随着薄膜厚度的增加,光谱出现重复。为了解释这个现象,他提出了光的波动学说。1672年,他又发现了衍射现象,并用光的波动学说进行解释。胡克是光的波动学说最早的倡导人之一。

胡克虽没有取得过很高的学历,没有显赫的地位,但在长期的实验研究中获得了丰厚的回报,使我们更加清楚地认识到只要兢兢业业地工作,不论职业好坏,地位高低,均能取得优异成绩,三百六十行,行行出状元。

1703年3月3日,胡克逝世于伦敦,终年68岁。

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