羅伯特·胡克

胡克是17世紀英國最傑出的科學家之一。他在力學、光學、天文學等多方面都有重大成就。他所設計和發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，胡克是光的波動説的支持者。1655年，胡克提出了光的波動説，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，特別是致力於光學儀器的創制。他製作或發明了顯微鏡、望遠鏡等多種光學儀器。

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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現了螺旋彈簧的振動週期的等時性等。他曾協助玻意耳發現了玻意耳定律。

他曾為研究開普勒學説作出了重大成績。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係而作了大量實驗。1674年他根據修正的慣性原理，從行星受力平衡觀點出發，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，但由於缺乏數學手段，還沒有得出定量的表示。 ^[1] 

胡克在天文學、生物學等方面也有貢獻。他曾用自己製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現，他用自制的複合顯微鏡觀察一塊軟木薄片的結構，發現它們看上去像一間間長方形的小房間，就把它命名為細胞。用自己製造的顯微鏡觀察植物組織，於1665年發現了植物細胞（實際上看到的是細胞壁），並命名為“cell”，仍被使用。

胡克的發現、發明和創造是極為豐富的。胡克製造過各種機械，包括萬向接頭在內。1666年倫敦大火以後，他在重建城市中設計了一些重要建築物。他曾發明過空氣唧筒、發條控制的擺輪、輪形氣壓表等多種儀器。

奠定胡克科學天才聲望的要數《顯微製圖（Micrographia ^[6]  ）》一書。該書於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髮明和製造出來，但是，顯微鏡發明後半個多世紀過去了，卻沒有像望遠鏡那樣給人們帶來科學上的重大發現。直到胡克出版了他的《顯微製圖》一書，科學界才發現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《顯微製圖》一書中，胡克繪畫的天分得到充分展現，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，據説唯一的一張胡克畫像毀於牛頓的支持者之手。《顯微製圖》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説明，開創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，為日後的科學家們所效仿。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，對科學發生了濃厚的興趣，於是立即購買儀器於1665年2月加入皇家學會。他稱讚該書為他一生中所讀過的最具天才的書。

胡克對萬有引力定律的發現起了重要作用。1679年他寫信給牛頓，信中認為天體的運動是由於有中心引力拉住的結果，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，而不像牛頓所説的，物體的軌跡是一條螺旋線，最終將繞到地心。牛頓對此沒有覆信，但接受了胡克的觀點，以後在J.開普勒關於行星運動的第三定律基礎上用數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。這是後來胡克控告牛頓剽竊他的成果的來由。

1703年3月3日，胡克在落寞中去世了。在他死後不久，牛頓就當上了英國皇家學會的主席。隨後，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燬，沒多久，這些屬於胡克的東西就全都消失了。

胡克的手繪顯微鏡觀察記錄(7張)

1665年胡克根據英國皇家學會一院士的資料設計了一台複雜的複合顯微鏡。有一次他從樹皮切了一片軟木薄片，並放到自己發明的顯微鏡觀察。他觀察到了植物細胞(已死亡)，並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。

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同年胡克出版了《顯微術》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。 胡克所用的顯微鏡仍然保存在華盛頓國家健康與醫學博物館中。荷蘭工匠列文胡克受《顯微術》一書啓發，對胡克的顯微鏡鏡片進行了改進，對微生物進行了細緻的觀察，被稱為微生物學之父。胡克隨後被皇家學會要求確證列文胡克的發現並予以發表。

1663年蘇格蘭天文學家格里高利設計了格里高利望遠鏡，但在製造時失敗了。10年後胡克利用自己高超的機械設計技術成功建設了第一個這種反射望遠鏡，並使用這一望遠鏡首次觀測到火星的旋轉和木星大紅斑，月球上的環形山和雙星系統。

顯微鏡圖片： ^{[6]  [8]} 

胡克對當時的機械進行了很多改造，併發明瞭很多新裝置。他發明了錨型擒縱機，也發明了擺輪遊絲，通過這一裝置，可以按週期控制發條寬緊，仍是鐘錶製作中的關鍵部件。他也因為這一裝置的優先權問題和荷蘭物理學家惠更斯產生了長期的爭論，直到2006年在英國漢普頓郡一家人的櫥櫃中發現了胡克的關於皇家學會會議的記錄，提供了對胡克有利的證據。他第一個製造出了萬向接頭，有時候被叫做胡克接頭，可以允許剛性杆向任意方向運動，仍廣泛應用於車輛的傳動裝置中。雖然意大利數學家卡爾達諾一世紀前就提出了萬能接頭的想法，但是沒有製造出成品。還有風向儀，水平儀等裝置的發明權也常常歸功於他。

1660年他在實驗中發現螺旋彈簧伸長量和所受拉伸力成正比。1676年在他的《關於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表這一結果，謎面是ceiiinosssttuv。（這是當時慣例，如果還不能確認自己的發現，則先把發現打亂字母順序發表，確認後再恢復正常順序。）兩年後公佈了謎底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。