罗伯特·虎克

罗伯特·虎克

罗伯特·虎克,英国科学家,又译罗伯特·胡克(Robert Hooke,1635年7月18日-1703年3月3日),英国博物学家,发明家。1635年7月18日生于英国怀特岛的弗雷斯沃特村,1703年3月3日卒于伦敦。在物理学研究方面,他提出了描述材料弹性的基本定律-胡克定律,在机械制造方面,他设计制造了真空泵,显微镜和望远镜,并将自己用显微镜观察所得写成《显微术》一书,细胞一词即由他命名。在新技术发明方面,他发明的很多设备至今仍然在使用。除去科学技术,胡克还在城市设计和建筑方面有着重要的贡献。但由于与牛顿的争论导致他去世后少为人知。胡克也因其兴趣广泛,贡献重要而被某些科学史家称为“伦敦的莱奥纳多(达芬奇)”

人物简介

罗伯特·虎克(1635~1703)Hook,Robert。英国物理学家。1635年7月18日生于怀特岛,1703年3月3日卒于伦敦。1653年作为工读生进入牛津大学学习,担任R.玻意耳的助手,1663年获硕士学位。1665年担任伦敦格雷舍姆学院几何学教授。1663年成为英国皇家学会会员,1677~1683年任学会秘书,并负责出版刊物。虎克协助玻意耳改进了空气泵而使后者得以建立起玻意耳定律,还改进及创新出许多仪器,如钟表的摆轮、毛发湿度计、航海仪器、显微镜与望远镜。1678年首次公布了他的固体弹性定律,即经后人修整作为弹性力学基础的虎克定律。他的《显微图集》首次显示了动植物和矿物的显微结构,并引入了“细胞”一词;该集中还载有他所观察到的空气薄膜在光照下的彩色环带及其颜色与亮暗的周期变化;集中表明他是光的波动说创导人之一。胡克从1661年开始投入皇家学会专门研讨重力本质的活动,对重力现象进行过一些实验。1679年提出引力的反平方关系。他虽未能以此来解决行星的轨道问题,但这却促进了I.牛顿对万有引力定律的深入研究。在热学方面,虎克断定常压下冰的熔点及水的沸点为固定点,而建议以水的冰点为温度计的零度;他相信热的动力说并较早地观察到矿物晶体的有序排列。

  虎克涉及的研究领域很广,有燃烧、呼吸、化石、天文观测、地震、海洋、城市建筑设计等方面,他实验技术精湛而物理思想活跃,但受到数学素养与洞察力不足的限制,因此在各方面都未能达到当时的牛顿、C.惠更斯和后来的M.法拉第那样系统深入的理论水平。

科学贡献

光学贡献

胡克是17世纪英国最杰出的科学家之一。他在力学、光学、天文学等多方面都有重大成就。他所设计和发明的科学仪器在当时是无与伦比的。他本人被誉为英国的“双眼和双手”。

在光学方面,胡克是光的波动说的支持者。1655年,胡克提出了光的波动说,他认为光的传播与水波的传播相似。1672年胡克进一步提出了光波是横波的概念。在光学研究中,胡克更主要的工作是进行了大量的光学实验,特别是致力于光学仪器的创制。他制作或发明了显微镜、望远镜等多种光学仪器。

力学贡献

胡克在力学方面的贡献尤为卓著。他建立了弹性体变形与力成正比的定律,即胡克定律。他还同惠更斯各自独立发现了螺旋弹簧的振动周期的等时性等。他曾协助玻意耳发现了玻意耳定律。他曾为研究开普勒学说作出了重大成绩。在研究引力可以提供约束行星沿闭合轨道运动的向心力问题上,1662年和1666年间,胡克做了大量实验工作。他支持吉尔伯特的观点,认为引力和磁力相类似。1664年胡克曾指出彗星靠近太阳时轨道是弯曲的。他还为寻求支持物体保持沿圆周轨道的力的关系而作了大量实验。1674年他根据修正的惯性原理,从行星受力平衡观点出发,提出了行星运动的理论,在1679年给牛顿的信中正式提出了引力与距离平方成反比的观点,但由于缺乏数学手段,还没有得出定量的表示。

天文生物

胡克在天文学、生物学等方面也有贡献。他曾用自己制造的望远镜观测了火星的运动。1663年英国科学家罗伯特胡克有一个非常了不起的发现,他用自制的复合显微镜观察一块软木薄片的结构,发现它们看上去像一间间长方形的小房间,就把它命名为细胞。用自己制造的显微镜观察植物组织,于1665年发现了植物细胞(实际上看到的是细胞壁),并命名为“cell”,至今仍被使用。

发明创造

胡克的发现、发明和创造是极为丰富的。胡克制造过各种机械,包括万向接头在内。1666年伦敦大火以后,他在重建城市中设计了一些重要建筑物。他曾发明过空气唧筒、发条控制的摆轮、轮形气压表等多种仪器。

主要著作

奠定胡克科学天才声望的要数《显微制图》一书。该书于1665年1月出版,每本定价为昂贵的30先令,引起轰动。胡克出生之前很久显微镜就被发明和制造出来,但是,显微镜发明后半个多世纪过去了,却没有像望远镜那样给人们带来科学上的重大发现。直到胡克出版了他的《显微制图》一书,科学界才发现显微镜给人们带来的微观世界和望远镜带来的宏观世界一样丰富多彩。在《显微制图》一书中,胡克绘画的天分得到充分展现,书中包括58幅图画,在没有照相机的当时,这些图画都是胡克用手描绘的显微镜下看到的情景。可惜的是,胡克自己的画像却一张也没有留存下来,据说唯一的一张胡克画像毁于牛顿的支持者之手。《显微制图》一书为实验科学提供了前所未有的既明晰又美丽的记录和说明,开创了科学界借用图画这种最有力的交流工具进行阐述和交流的先河,为日后的科学家们所效仿。1684年时任英国皇家学会会长的塞缪尔·佩皮斯就是看到胡克的这本书,对科学发生了浓厚的兴趣,于是立即购买仪器于1665年2月加入皇家学会。他称赞该书为他一生中所读过的最具天才的书。

一份被尘封了300多年的手稿今年3月重见天日后,被以百万英镑的天价拍卖。

这份由物理学家罗伯特·胡克——一个被低估的大科学家执笔的手稿,记录了英国皇家学会20多年时间中的很多次内部会议,以及发生在惠更斯、牛顿等著名科学家之间的一桩桩公案。

胡克是一个全才式的人物,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、天文学、生理学等学科都做出过重要贡献,因此被誉为“英国的达芬奇”。

最近,英国著名的伯罕斯拍卖行为一份发黄褪色的手稿作价100万英镑,而且没等到公开拍卖,就被英国皇家学会幕后高价买走。如此天价,不但没有减轻这份由古怪斜体字写成的手稿的魅力,反而用更直观的方式向喜欢看热闹的公众彰显出它的价值,引起了很多人的关注。更值得一提的是,懂行的英国皇家学会虽然囊中羞涩,却不惜拉下脸来四处筹资,争取以众人拾柴的方式搞掂。现任会长马丁·里斯起初甚至不惜抬出了“为整个社会买下手稿”这顶大帽子。

这份深受瞩目的手稿不是从格兰芬多流失出来的魔法书,也不是亚瑟王和他的圆桌武士们的精神契约,但在行家的眼里,笼罩在这份手稿上的神秘主义光环却一点都不比前两者黯淡,因为它记录着科学史上缺失的一环,记载了昔日科学巨人的思想与活动。那一件件尘封已久的趣事,仿佛将现代人带回现代科学诞生的时代。而且,手稿执笔人是一度隐身于历史迷雾中的、有“英国历史上第一位职业科学家”之称的罗伯特·胡克。

死后纷争

关于万有引力

胡克对万有引力定律的发现起了重要作用。1679年他写信给牛顿,信中认为天体的运动是由于有中心引力拉住的结果,而且认为引力与距离平方应成反比。按照这个想法,地球表面抛体的轨道应该是椭圆,如果地球能穿透,物体将回到原处,而不象牛顿所说的,物体的轨迹是一条螺旋线,最终将绕到地心。牛顿对此没有复信,但接受了胡克的观点,以后在J.开普勒关于行星运动的第三定律基础上用数学方法导出了万有引力定律。1686年牛顿将载有万有引力定律的《自然哲学的数学原理》卷一的稿件送给英国皇家学会时,胡克希望牛顿在序言中能对他的劳动成果“提一下”,但遭到牛顿的断然拒绝。这是后来胡克控告牛顿剽窃他的成果的来由。

死后一无所有

1703年3月3日,胡克在落寞中去世了,在他死后不久,牛顿就当上了英国皇家学会的主席。随后,英国皇家学会中的胡克实验室和胡克图书馆就被解散,胡克的所有研究成果、研究资料和实验器材或被分散或被销毁,没多久,这些属于胡克的东西就全都消失了。

其它相关

显微镜与望远镜

1665年胡克根据英国皇家学会一院士的资料设计了一台复杂的复合显微镜。有一次他从树皮切了一片软木薄片,并放到自己发明的显微镜观察。他观察到了植物细胞(已死亡),并且觉得他们的形状类似教士们所住的单人房间,所以他使用单人房间的cell一词命名植物细胞为cellua。是为史上第一次成功观察细胞。

同年胡克出版了《显微术》一书,该书包括了一些他使用显微镜或望远镜进行的观察,包括上述的软木切片。 胡克所用的显微镜至今仍然保存在华盛顿国家健康与医学博物馆中。荷兰工匠列文胡克受《显微术》一书启发,对胡克的显微镜镜片进行了改进,对微生物进行了细致的观察,被称为微生物学之父。胡克随后被皇家学会要求确证列文胡克的发现并予以发表。

1663年苏格兰天文学家格里高利设计了格里高利望远镜,但在制造时失败了。10年后胡克利用自己高超的机械设计技术成功建设了第一个这种反射望远镜,并使用这一望远镜首次观测到火星的旋转和木星大红斑,月球上的环形山和双星系统。

技术革新

胡克对当时的机械进行了很多改造,并发明了很多新装置。他发明了锚型擒纵机,也发明了摆轮游丝,通过这一装置,可以按周期控制发条宽紧,至今仍是钟表制作中的关键部件。他也因为这一装置的优先权问题和荷兰物理学家惠更斯产生了长期的争论,直到2006年在英国汉普顿郡一家人的橱柜中发现了胡克的关于皇家学会会议的记录,提供了对胡克有利的证据。他第一个制造出了万向接头,有时候被叫做胡克接头,可以允许刚性杆向任意方向运动,现在仍广泛应用于车辆的传动装置中。虽然意大利数学家卡尔达诺一世纪前就提出了万能接头的想法,但是没有制造出。还有风向仪,水平仪等装置的发明权也常常归功于他。

胡克定律

1660年他在实验中发现螺旋弹簧伸长量和所受拉伸力成正比。1676年在他的《关于太阳仪和其他仪器的描述》(A Description of Helioscopes and Other instruments)一文中用字谜形式发表这一结果,谜面是ceiiinosssttuv。(这是当时惯例,如果还不能确认自己的发现,则先把发现打乱字母顺序发表,确认后再恢复正常顺序。)两年后公布了谜底ut tensio sic vis,意思是“力如伸长(那样变化)”即应力与伸长量成正比的胡克定律。

英国院士

英国院士名录

?乔治·比德尔·艾里 ?迈克尔·阿蒂亚 ?戴维·阿滕伯勒
?约翰·詹姆斯·奥杜邦 ?威廉·劳伦斯·布拉格 ?查尔斯·巴里
?约瑟琳·贝尔·伯奈尔 ?查尔斯·巴贝奇 ?约翰·巴丁
?哈罗德·巴洛 ?伊萨克·巴罗 ?贝尔
?蒂姆·伯纳斯·李 ?永斯·雅各布·贝采利乌斯 ?亨利·贝塞麦
?汉斯·贝特 ?毕晓普 ?伊丽莎白·布莱克本
?威廉·亨利·布拉格 ?路易·德布罗意 ?温斯顿·丘吉尔
?戴维·科克斯 ?威廉·克鲁克斯 ?保罗·狄拉克
?乔治·达尔文 ?理查德·多尔 ?汉弗里·戴维
?德金 ?西蒙·唐纳森 ?弗里曼·戴森
?亚瑟·爱丁顿 ?罗伯特·爱德华兹 ?格特鲁德·B·埃利恩
?亚历山大·弗莱明 ?法捷耶夫 ?华伦海特
?迈克尔·法拉第 ?弗洛里 ?傅科
?傅立叶 ?拉尔夫·福勒 ?本杰明·富兰克林
?伊利阿斯·马格努斯·弗里斯 ?法兰西斯·高尔顿 ?安德烈·海姆
?乔治·戈申 ?埃德蒙多·哈雷 ?昆汀·霍格
?约翰·赫歇尔 ?戈弗雷·哈罗德·哈代 ?斯蒂芬·威廉·霍金
?沃纳·海森堡 ?霍尔 ?多罗西·克劳福特·霍奇金
?罗伯特·胡克 ?约瑟夫·道尔顿·胡克 ?卢克·霍华德
?大卫·休伯尔 ?威廉·哈金斯 ?亚历山大·冯·洪堡
?约翰·哈钦松 ?朱利安·赫胥黎 ?爱德华·詹纳
?詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 ?雅可比 ?皮埃尔·让森
?安德雷·柯尔莫哥洛夫 ?彼得·卡皮查 ?威廉·汤姆森
?阿龙·克卢格 ?哈罗德·克罗托 ?列夫·达维多维奇·朗道
?艾尔默·伯克·兰伯特 ?约瑟夫·拉格朗日 ?欧文·兰米尔
?约翰·莱瑟姆 ?丽塔·莱维·蒙塔尔奇尼 ?卡尔·林奈
?约瑟夫·李斯特 ?詹姆斯·洛夫洛克 ?唐纳德·林登贝尔
?玛莉·里昂 ?约翰·洛克 ?莫特
?德米特里·门捷列夫 ?托马斯·派克 ?万巴德
?詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 ?彼得·曼斯菲尔德 ?曼特尔
?恩斯特·迈尔 ?色萨·米尔斯坦 ?艾萨克·牛顿
?厄温·内尔 ?伊万·巴甫洛夫 ?珀金
?斯坦尼斯瓦夫二世 ?乔治·波特 ?弗兰克·舍伍德·罗兰
?欧文·理查森 ?约翰·蓝道尔 ?萨尔曼·鲁西迪
?欧内斯特·卢瑟福 ?伯特兰·罗素 ?奥托·斯特鲁维
?拉希德·苏尼亚耶夫 ?瓦西里·雅可夫列维奇·斯特鲁维 ?莱曼·史匹哲
?伯特·萨克曼 ?本格特·萨米尔松 ?弗雷德里克·桑格
?亚当·斯密 ?乔治·加布里埃尔·斯托克斯 ?约翰·威廉·斯特拉特
?泰勒 ?玛格丽特·希尔达·撒切尔 ?约瑟夫·约翰·汤姆逊
?亚历山大·罗伯兹·托德 ?莱斯利·瓦利安特 ?哈罗德·瓦慕斯
?莫里斯·威尔克斯 ?莫里斯·威尔金斯 ?詹姆斯·哈迪·威尔金森
?亚历山大·威廉·威廉姆逊 ?哈罗德·威尔逊 ?约翰·图佐·威尔逊
?爱德华·威滕 ?克里斯多佛·雷恩 ?雅可夫·泽尔多维奇
?亨利·弗雷德里克·贝克 ?塞缪尔·皮普斯 ?穆雷·巴尔
?约瑟夫·拉弗森
?乔治·比德尔·艾里 ?迈克尔·阿蒂亚 ?戴维·阿滕伯勒
?约翰·詹姆斯·奥杜邦 ?威廉·劳伦斯·布拉格 ?查尔斯·巴里
?约瑟琳·贝尔·伯奈尔 ?查尔斯·巴贝奇 ?约翰·巴丁
?哈罗德·巴洛 ?伊萨克·巴罗 ?贝尔
?蒂姆·伯纳斯·李 ?永斯·雅各布·贝采利乌斯 ?亨利·贝塞麦
?汉斯·贝特 ?毕晓普 ?伊丽莎白·布莱克本
?威廉·亨利·布拉格 ?路易·德布罗意 ?温斯顿·丘吉尔
?戴维·科克斯 ?威廉·克鲁克斯 ?保罗·狄拉克
?乔治·达尔文 ?理查德·多尔 ?汉弗里·戴维
?德金 ?西蒙·唐纳森 ?弗里曼·戴森
?亚瑟·爱丁顿 ?罗伯特·爱德华兹 ?格特鲁德·B·埃利恩
?亚历山大·弗莱明 ?法捷耶夫 ?华伦海特
?迈克尔·法拉第 ?弗洛里 ?傅科
?傅立叶 ?拉尔夫·福勒 ?本杰明·富兰克林
?伊利阿斯·马格努斯·弗里斯 ?法兰西斯·高尔顿 ?安德烈·海姆
?乔治·戈申 ?埃德蒙多·哈雷 ?昆汀·霍格
?约翰·赫歇尔 ?戈弗雷·哈罗德·哈代 ?斯蒂芬·威廉·霍金
?沃纳·海森堡 ?霍尔 ?多罗西·克劳福特·霍奇金
?罗伯特·胡克 ?约瑟夫·道尔顿·胡克 ?卢克·霍华德
?大卫·休伯尔 ?威廉·哈金斯 ?亚历山大·冯·洪堡
?约翰·哈钦松 ?朱利安·赫胥黎 ?爱德华·詹纳
?詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 ?雅可比 ?皮埃尔·让森
?安德雷·柯尔莫哥洛夫 ?彼得·卡皮查 ?威廉·汤姆森
?阿龙·克卢格 ?哈罗德·克罗托 ?列夫·达维多维奇·朗道
?艾尔默·伯克·兰伯特 ?约瑟夫·拉格朗日 ?欧文·兰米尔
?约翰·莱瑟姆 ?丽塔·莱维·蒙塔尔奇尼 ?卡尔·林奈
?约瑟夫·李斯特 ?詹姆斯·洛夫洛克 ?唐纳德·林登贝尔
?玛莉·里昂 ?约翰·洛克 ?莫特
?德米特里·门捷列夫 ?托马斯·派克 ?万巴德
?詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 ?彼得·曼斯菲尔德 ?曼特尔
?恩斯特·迈尔 ?色萨·米尔斯坦 ?艾萨克·牛顿
?厄温·内尔 ?伊万·巴甫洛夫 ?珀金
?斯坦尼斯瓦夫二世 ?乔治·波特 ?弗兰克·舍伍德·罗兰
?欧文·理查森 ?约翰·蓝道尔 ?萨尔曼·鲁西迪
?欧内斯特·卢瑟福 ?伯特兰·罗素 ?奥托·斯特鲁维
?拉希德·苏尼亚耶夫 ?瓦西里·雅可夫列维奇·斯特鲁维 ?莱曼·史匹哲
?伯特·萨克曼 ?本格特·萨米尔松 ?弗雷德里克·桑格
?亚当·斯密 ?乔治·加布里埃尔·斯托克斯 ?约翰·威廉·斯特拉特
?泰勒 ?玛格丽特·希尔达·撒切尔 ?约瑟夫·约翰·汤姆逊
?亚历山大·罗伯兹·托德 ?莱斯利·瓦利安特 ?哈罗德·瓦慕斯
?莫里斯·威尔克斯 ?莫里斯·威尔金斯 ?詹姆斯·哈迪·威尔金森
?亚历山大·威廉·威廉姆逊 ?哈罗德·威尔逊 ?约翰·图佐·威尔逊
?爱德华·威滕 ?克里斯多佛·雷恩 ?雅可夫·泽尔多维奇
?亨利·弗雷德里克·贝克 ?塞缪尔·皮普斯 ?穆雷·巴尔
?约瑟夫·拉弗森

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