原創(chuàng)牛頓的死敵羅伯特虎克今天是虎克誕辰381年的紀(jì)念日

1、原創(chuàng)】羅伯特 虎克(今天是虎克誕辰 381年的紀(jì)念日)7 月 18 日是羅伯特 .虎克誕辰 381 年紀(jì)念日，你對虎克知道多少？虎克和牛頓又有怎樣的恩怨？下面就來回顧一下兩位科學(xué)天才的故事。曠世奇才，科學(xué)巨匠羅伯特虎克( Hooke Robert 1635-1703 )是 17 世紀(jì)英國最杰出 的科學(xué)家之一。他 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(dāng)時的天文學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、 氣象學(xué)、鐘表和機(jī)械、天文學(xué)、生理學(xué)等學(xué)科都做出過重要貢獻(xiàn)，因此被譽(yù)為“英國的達(dá)芬奇” 、英國皇家學(xué)會的“雙 了多個“第一” ：他是第一個意識到光是由光波組成的物理 學(xué)家，是早期探索萬有引力的科學(xué)家

2、之一，并發(fā)現(xiàn)了讓其留 名的彈性定律；他也是第一個通過觀測木星上的紅斑移動發(fā) 現(xiàn)木星星體自轉(zhuǎn)的人； 而現(xiàn)在已經(jīng)為人們耳熟能詳?shù)?“細(xì)胞”眼和雙手”。在理論方面，虎克在光學(xué)和力學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)下詞，就是由虎克最先使用的，他也是第一個通過顯微鏡來 研究植物細(xì)胞的人。在科學(xué)研究界有句老話：理論加技術(shù)，誰也擋不住。有著豐富學(xué)識的虎克，動手能力也極強(qiáng)。他親手發(fā)明和制造的 儀器，如復(fù)式顯微鏡、格雷高利望遠(yuǎn)鏡、發(fā)條擺輪、輪形氣 壓表等，在當(dāng)時都是性能最為優(yōu)良的。在他“出道”早期，給著名科學(xué)家波義耳當(dāng)助手的時候，波義耳所用的幾乎所有 科學(xué)儀器都是虎克制造或設(shè)計的。其中最有名的一個故事是圍繞著抽氣機(jī)展開的。那時，波義耳熱

3、衷于對空氣的研究，特別是對于真空和燃燒現(xiàn)象的 研究，但這方面的研究必須擁有性能優(yōu)良的抽氣機(jī)作為硬件 保證。為此，波義耳請當(dāng)時最著名的抽氣機(jī)制造工程師拉爾 夫格雷托雷為他制造一個設(shè)備，要求是比馮格里克的抽 氣機(jī)更好用。馮格里克曾是馬德堡市長，他利用自己發(fā)明 的抽氣機(jī)在馬德堡半球內(nèi)制造真空環(huán)境，兩隊(duì)馬反方向拉金 屬球也拉不開，這就是馬德堡半球?qū)嶒?yàn)科學(xué)史上著名的 段子。馮格里克因此名噪一時，可遺憾的是格雷托雷失敗 了。但是，虎克最終幫波義耳如愿以償，他用靈巧的雙手造出了當(dāng)時最好的抽氣機(jī)。為感謝虎克做出的貢獻(xiàn)，波義耳在 正式出版的論文中親切地將虎克制造的設(shè)備稱為“我們的抽 氣機(jī)”。令人稱奇的是，除了在

4、自然學(xué)科上取得成果外，虎克在人文藝術(shù)領(lǐng)域也留下了大名?？茖W(xué)家出身的虎克也是一位建 筑大師，雖然人們以前就知道 1666 年倫敦大火后他擔(dān)任測 量員及倫敦市政檢查官，參加了倫敦重建工作，但通過虎克 的日記和朋友間的通信，才發(fā)現(xiàn)許多原先以為是雷恩設(shè)計的 建筑，很可能是出自虎克之手，其中就包括著名的格林尼治 皇家天文臺以及為紀(jì)念 1666 年倫敦大火而建造的紀(jì)念碑。虎克在美術(shù)方面同樣有不俗造詣，他 13 歲的時候就師從當(dāng) 時著名的畫師彼得萊利爵士學(xué)習(xí)繪畫，后來這一特長也在 其科研中發(fā)揮了作用在奠定虎克學(xué)術(shù)地位的顯微制 圖一書中，虎克繪畫的天分得到充分展現(xiàn)，在沒有照相機(jī) 的當(dāng)時，書中配上的圖畫都是虎克

5、親手描繪的在顯微鏡下看17 世紀(jì)到的情景。 1660 年羅伯特 虎克的著名顯微繪圖60年代，英國人羅伯特虎克制成復(fù)式顯微鏡他用這種顯微鏡觀察并繪制出他的 57 張顯微圖片。青少年時期，虎克曾跟一位畫家學(xué)習(xí)，這些經(jīng)歷讓他能夠?qū)⑽?觀世界非常詳細(xì)地畫出來?？纯粗奶樗嬃撕芏喾浅＞?xì)、栩栩如生的圖片，例如這張?zhí)閳D片，引發(fā)神學(xué)爭論，人們開始思考這些微小生物是不是曾 經(jīng)過精心設(shè)計。激烈的爭論促使年輕的查爾斯達(dá)爾文開始 進(jìn)行生物學(xué)研究，證明這類想法是否屬實(shí)。1665 年他第一次觀察到了 “細(xì)胞” 虎克在顯微鏡下研究軟木細(xì)胞時看到的情景 他的著作顯微術(shù) (Micrographia )出版于 1665

6、 年內(nèi)有不少最精確而美麗的素描，描繪了從來沒有得到過的顯微鏡觀察結(jié)果，共 57 幅大部分是虎克本人所作， 也可能有一部分出自著名建筑師克里斯托弗雷恩之手- 這些圖中有不少奇跡， 例如蒼蠅的眼睛、 蜜蜂刺器官的形狀、跳蚤和虱子的解剖圖、羽毛的結(jié)構(gòu)以及霉菌的形成。蒼蠅的眼睛照相機(jī)還沒在顯微術(shù)中得到應(yīng)用時，虎克的人工手繪，有沒有電鏡的效果？顯微術(shù) ( Micrographia )也譯為顯微圖集 ， 虎克在生物學(xué)上的另一大貢獻(xiàn)是他對物種滅絕的闡述。在他生活的那個時代，動植物化石和礦石普遍被認(rèn)為是在魔力作用下形成的“大自然的戲法”，也有些學(xué)者堅信，化石是圣經(jīng)中所述大洪水時期的遺留物。然而，在對海濱發(fā)現(xiàn)的

7、化石進(jìn)行仔細(xì)觀察后，虎克在1667年發(fā)表文章中指出， “在此前的時代中，曾經(jīng)存在過許多我 們現(xiàn)在已經(jīng)無法找到的其他物種” 。直到幾十年后，物種滅絕的概念才開始被人們所接受?；⒖撕团ｎD在歷史上是一對冤家牛頓一生有兩個不共戴天的死敵，一個是德國人萊布尼茲，另一個正是我們的虎克先生?；⒖?520 頁泛黃的手稿于 2006 年 3 月 28 日的拍賣中被皇家學(xué)會以 94 萬英鎊的天價競得，并于 5月 17日正式回歸，成為近半個世紀(jì)以來科學(xué)史上也許最為重要的發(fā)現(xiàn)。它記載了皇家學(xué)會創(chuàng)立之初的會議記錄，以及一些重 開，我們得以重新審視一些科學(xué)史上的重大問題。要人物之間的通信。冥冥中，近代科學(xué)創(chuàng)建的歷史被重新

8、翻頓的偉大似乎已毋庸置疑，有人認(rèn)為，如果當(dāng)時有諾貝爾獎，那么牛頓至少能得三次：萬有引力定律、光學(xué)和化學(xué)的貢獻(xiàn)，另外由于他在微積分上的造詣，還能得一次 菲爾茲獎（數(shù)學(xué)最高獎）。而提起羅伯特虎克，人們會聯(lián) 想到胡克定律（彈性定律） 。其實(shí)，虎克作為英國皇家學(xué)會 會員，在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、鐘表和機(jī)械、建筑和測繪 等領(lǐng)域都做出過重要貢獻(xiàn)， 被譽(yù)為“英國的達(dá)-芬奇”和“現(xiàn) 代儀器發(fā)明之父” 。實(shí)際上，兩個人都在力學(xué)，光學(xué)，儀器 等方面有著偉大的貢獻(xiàn)。兩人互相啟發(fā)，但是也無需諱言，他們之間存在著不少的激烈爭論，以致互相仇視?；⒖嗽诔臣芊矫?，已經(jīng)是整個學(xué)術(shù)界的佼佼者，牛頓成長之后，在吵架方面也不遑多讓，

9、幾乎吵遍了全歐洲的一流學(xué)者?；⒖伺c頓首次結(jié)怨，是在牛頓將自己設(shè)計的第一版反射望遠(yuǎn)鏡擺 在皇家學(xué)會的案頭之時。反射望遠(yuǎn)鏡是當(dāng)時最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡 設(shè)計，它直接侵入了虎克在學(xué)會的兩大擅長領(lǐng)域：光學(xué)與儀 器設(shè)計。當(dāng)這個小巧精致的，性能超過了歷代折射式望遠(yuǎn)鏡 的模型出現(xiàn)，虎克感到地位受到挑戰(zhàn)，反駁宣稱先于牛頓七年便做出了一個僅有 3 厘米的反射望遠(yuǎn)鏡，性能比其他長達(dá)15 米的望遠(yuǎn)鏡還強(qiáng)。牛頓其實(shí)是虎克的晚輩。早在 1662 年，虎克已成為英國新成立不久的皇家學(xué)會的實(shí)驗(yàn)主管，負(fù)責(zé)演示皇家學(xué)會的實(shí)驗(yàn)，并在次年成為學(xué)會會員。而此時牛頓還是劍橋的本科生。 1669 年，牛頓當(dāng)上劍橋的教授，開始講授他的光學(xué)研究。

10、1672 年年初，頓被選為皇家學(xué)會會員，做為見面禮，他給學(xué)會寄去一篇證明白光是不同顏色光的混合的論文，提出光是由粒子組成的，遭到了認(rèn)為光是一種波的虎克的猛烈抨擊。牛頓無法忍受，威脅要退出學(xué)會。在學(xué)會的書記勸說并提出免去牛頓應(yīng)繳納的會費(fèi)的條件下，了下來。1675 年，頓發(fā)表的另一篇光學(xué)論文招來了虎克更猛烈的抨擊?；⒖苏J(rèn)為牛頓論文中的大部分內(nèi)容是從他在1665 年發(fā)表的顯微圖譜一書中的有關(guān)論述中搬來的，只 是做了某些發(fā)揮。兩人進(jìn)行了一番貌似彬彬有禮其實(shí)暗藏譏諷的通信。爭論的結(jié)果是，牛頓疏遠(yuǎn)了皇家學(xué)會，而且決定等虎克死后再發(fā)表有關(guān)光學(xué)的論著，在虎克死后的第二年，頓出版的著作中，完全不提虎克對薄板顏色

11、研究的貢獻(xiàn)。虎克對平拋物體自由落體的橢圓軌道預(yù)測，事實(shí)上已經(jīng)探及 了萬有引力定律、平方反比定律的邊緣， 1684 年，倫敦市內(nèi) 的一家咖啡館里， 哈雷、建筑大師雷恩爵士和虎克的賭約 （即 關(guān)于兩個月之內(nèi)求證出行星與太陽之間的作用力是否遵循 平方反比定律，如若遵循，行星的軌道應(yīng)該是什么形狀） 又引發(fā)二人激烈的爭吵。兩個月后，虎克和哈雷都沒能給出 合理的證明。哈雷自覺無法獨(dú)立解，他前往劍橋敲開了牛頓牛頓說：的家門。哈雷本以為牛頓要經(jīng)過漫長的計算才能得出結(jié)果，可牛頓隨口就報出了答案： 橢圓形。 哈雷問為什么，我算過?！痹诠椎膹?qiáng)烈要求下，頓答應(yīng)給哈雷提供篇論文，詳細(xì)闡述。三個月后牛頓的信函從劍橋翩然

12、而至，里面是牛頓用 9 頁紙的篇幅寫就繞轉(zhuǎn)物體的研究 ，這薄薄的 9 頁紙的價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過等重的黃金，此后在這9 頁綱要 的基礎(chǔ)上，牛頓將其擴(kuò)充為三巨冊版本的論自然哲學(xué)的數(shù) 學(xué)原理，正式發(fā)表萬有引力定律，以一人之力，將伽利略用于地面的力學(xué)體系和開普勒用于天空的力學(xué)體系加以統(tǒng)，從純數(shù)學(xué)的角度， 來告訴世界究竟為什么。他告訴人們，原來周遭世界竟然與星體之間遵循著同樣的定律。如今這部 作品已經(jīng)成為科學(xué)史上最重要的科學(xué)著作，沒有之一，它甚 至知名到已經(jīng)無需提及書的全名，僅說出原理二字，便 眾皆知曉。論自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 封面 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理發(fā)表后，直拗的虎克還是要求牛頓承認(rèn)，是他優(yōu)先發(fā)現(xiàn)平方 提及一

13、下。由于沒有得到牛頓的有效回應(yīng)，虎克在 1693 年 的皇家學(xué)會會議上再次正式提出他發(fā)現(xiàn)萬有引力的優(yōu)先權(quán)。反比定律的， 起碼要在書的前言里將他對牛頓啟發(fā)的功績”面對虎克如此接二連三“不識相”的行為， 他一直認(rèn)為萬有引力完全是個人的發(fā)現(xiàn)，所以一氣之下把自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理里大部分涉及對虎克的引用都通通 刪掉，剩下少數(shù)實(shí)在無法避免的，用詞也從“非常尊敬的虎 克先生”變成不顧基本禮儀的 “虎克” 兩字。 得益于自 然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理出版，在牛頓強(qiáng)大話語霸權(quán)的壓力下， 可憐的虎克至死也沒有得到應(yīng)有的承認(rèn)。在他死后不久，由于在科學(xué)上的成就卓著，聲名顯赫的牛頓登上了英國皇家學(xué) 會主席寶座，這也導(dǎo)致了虎克在后來

14、的科學(xué)史上更沒有可能 得到應(yīng)有的地位和承認(rèn)。因?yàn)殡S后，或許是出于大權(quán)在握的 原因，英國皇家學(xué)會中的虎克實(shí)驗(yàn)室和虎克圖書館都先后被 解散，虎克的所有研究成果、研究資料和實(shí)驗(yàn)器材也被分散 或者被銷毀。沒多久，這些屬于虎克的成果就全都消失在歷 史深處了?；⒖怂篮笊踔吝B一幅畫像也沒有留下來，據(jù)說是 因?yàn)樗L得“太丑了” ，但也有學(xué)者言之鑿鑿地聲稱，正是 精通權(quán)術(shù)的牛頓利用職權(quán)有意毀棄了他的“敵人”虎克的遺 物，作為對他最后的報復(fù)。在虎克逝世的第二年，牛頓重啟 光學(xué)的波動說與微粒說之爭，于當(dāng)年出版巨著光學(xué) ，這 本著作匯聚了牛頓在劍橋三十年研究的心力，他更從波動說 中汲取養(yǎng)分，全面完善補(bǔ)足了粒子學(xué)說。緊

15、接著他將波動說 無法解釋的問題一一提出，并對惠更斯當(dāng)年的光論加以駁斥。當(dāng)時惠更斯已在九年前病逝于荷蘭海牙。波動說連失虎克與惠更斯兩大支柱，頓以一己之力，扭轉(zhuǎn)了光學(xué)兩大理論交鋒局勢，此后的一個世紀(jì)，微粒說一直牢牢占據(jù)著光學(xué)研究的主流。被牛頓視為敵人對于虎克來說，幾乎是致命打擊。撰寫過不平靜的天才：羅伯特虎克和他的地球觀的俄勒岡州立大學(xué)教授艾倫唐德雷克（Ellen TanDrake）考據(jù)得出，在牛頓擔(dān)任英國皇家科學(xué)院院長期間，他 直接或間接地將上千種虎克設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置、模型以及化石標(biāo)本加以銷毀。甚至在虎克故世后，這位到晚年只能以注釋奧維德 變形記 自娛的老人也沒能逃脫迫害 :他惟一的一張畫像便毀于牛頓的支持者之手。2003 年有一位歷史學(xué)家聲稱找到了虎克的畫像，但隨后被證明是別人的畫像。在份保留至今的文件中有虎克的封印，封印上有一個頭像，它是不是虎克的頭像？沒法確定。1703 年 3 月 3 日，雙目失明的虎克逝世于倫敦格雷欣學(xué)院（Gresham College）。在此后的 300 年中，他被描述為一個多疑多病、沉默孤僻、 愛爭功、難共事的人，因?yàn)橄忍焐砩系娜毕荻鴮?dǎo)致心理的變態(tài)。“虎克不是一個會做人的人，但難道這足以成為抹殺掉他作為天才的理由嗎？”這樣的問題，也許到300 年后，依然振聾發(fā)聵。在虎克、頓的時代，科學(xué)剛剛草創(chuàng)，學(xué)術(shù)規(guī)范還未完善，難免經(jīng)常出現(xiàn)優(yōu)先權(quán)