Robert Hooke

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借助显微镜的帮助,没有什么东西太小而不能逃脱我们的探究;因此有一个新的可见世界被发现用于理解。

Robert Hooke是一位英国科学家和建筑师,一位多才多艺的人,最近被称为"英国的Leonardo",他使用显微镜,是第一个观察到微生物的人。在成年早期他是一个贫困的科学探究者,通过在1666年伦敦大火后进行超过一半的建筑测量,他获得了财富和尊重。Hooke也是皇家学会的成员,自1662年以来一直是其实验馆长。Hooke还是Gresham学院几何学教授。

作为物理科学家Robert Boyle的助手,Hooke制造了Boyle气体定律实验中使用的真空泵,并自己进行了实验。1673年,Hooke制造了最早的Gregorian望远镜,然后他观察了火星和木星的自转。Hooke的1665年著作《显微图集》促进了显微观察研究。因此观察显微化石,Hooke支持生物进化。在光学研究中,特别是光的折射,他推断了光的波动理论。他是热膨胀物质、空气由距离更大的小粒子组成以及热作为能量的第一个记录假说的人。

在物理学中,他通过实验近似证实了重力遵循平方反比律,并首次在行星运动中假设了这种关系,这一原理后来由Isaac Newton在Newton万有引力定律中进一步推进和形式化。对这一见解的优先权争议加剧了Hooke和Newton之间的竞争,Newton因此破坏了Hooke的遗产。在地质学和古生物学中,Hooke创立了地球的水陆球体理论,质疑了地球年龄的字面圣经观点,假设了生物物种的灭绝,并主张山丘和山脉顶部的化石是通过地质过程抬升的。Hooke在土地测量和制图中的开创性工作有助于第一张现代平面图的发展,尽管他为伦敦的网格系统规划被拒绝,转而沿着现有路线重建。即使如此,Hooke在为伦敦制定一套仍然具有影响力的规划控制方面起了关键作用。

生活和工作

许多关于Hooke早年生活的信息来自他在1696年开始但从未完成的自传。Richard Waller在《Robert Hooke博士的遗著集》的介绍中提到了它,该书于1705年印刷。在《Dr. Dee的灵魂之书》一章中,Hooke论证John Dee使用了Trithemian隐写术来隐蔽他与Elizabeth I女王的通信。Waller的著作,以及John Ward的《Gresham教授的生平及其主要著作清单》和John Aubrey的《简短生平》,构成了关于Hooke的主要近代传记记载。

早年生活

Robert Hooke于1635年出生在怀特岛淡水镇,父母是Cecily Gyles和John Hooke,后者是圣公会牧师,淡水圣母教堂的教区牧师。Hooke牧师的两个兄弟,Robert的叔父,也都是牧师。作为保皇党,John Hooke很可能在一个向逃往怀特岛的Charles I致敬的团体中。Robert原本被期望加入教会,他也会成为一个坚定的保皇党人。Robert是四个兄弟姐妹中最小的,比最大的小七岁,其中有两个男孩和两个女孩。他们的父亲领导了一所当地学校,但至少在一定程度上对身体虚弱的Robert进行了家庭教育。年轻的Robert Hooke对观察、机械工作和绘画很感兴趣。他拆卸了一个黄铜钟,制造了一个木制副本,据说运转"足够好"。他用煤、粉笔和赤铁矿自制绘画材料。

Hooke的显微镜,取自《显微图集》中的一幅蚀刻画

1648年父亲去世后,Robert继承了40英镑。他携带这笔钱前往伦敦,目的是开始学徒生涯,并曾短暂地与Samuel Cowper和Peter Lely学习,但被其校长Dr. Richard Busby说服进入Westminster学校。Hooke迅速掌握了拉丁文和希腊文,学习了一些希伯来文,掌握了Euclid的《几何原本》,学会了弹风琴,

Hooke可能在Busby平行于学校主要课程教授的一群学生中。当代记载称他在学校"不太显眼",这似乎对其他类似位置的人也是真的。Busby是一位热情而坦率的保皇党人,据所有记载

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牛津

1653年,Hooke还进行了二十节风琴课程,获得了Christ Church Oxford的唱诗班成员职位。他受聘为Dr Thomas Willis的"化学助手",Hooke对他非常敬佩。在那里他遇见了自然哲学家Robert Boyle,并从大约1655年到1662年获得了他助手的职位,制造、操作和演示Boyle的"machina Boyleana"或空气泵。直到1662年或1663年他才获得文学硕士学位。1659年Hooke向Wilkins描述了一些重于空气飞行方法的要素,但得出结论认为人类肌肉不足以完成这项任务。

Robert Boyle,Johann Kerseboom作,位于Lancashire的Gawthorpe Hall

Hooke本人将他的Oxford时代描述为他终身热爱科学的基础,他在那里结交的朋友对他整个职业生涯都至关重要,特别是Christopher Wren。Wadham当时由John Wilkins指导,他对Hooke和他周围的人产生了深远的影响。Wilkins也是保皇党人,对时代的混乱和不确定性有敏锐的意识。存在一种保护他们认为受到Protectorate威胁的科学工作的紧迫感。Wilkins在他书房进行的"哲学会议"显然很重要,尽管除了Boyle在1658年进行并在1660年发表的实验外,留下的记录很少。这个小组后来成为皇家学会的核心。Hooke基于Ralph Greatorex的泵为Boyle的实验开发了一个空气泵,用Hooke的话说,这个泵"太粗糙而无法完成任何重要的事情"。已知Hooke具有特别敏锐的眼光,并且是一位娴熟的数学家,这两者都不适用于Boyle。有人认为Hooke可能进行了观察,并可能开发了Boyle定律的数学。无论如何,显然Hooke是Boyle的一位受重视的助手,两人保持了相互的高度尊重。

Willis开创性著作《De anima brutorum》的一份幸存副本是作者的礼物,在John Tillotson的邀请下由Hooke从Wilkins的图书馆中选择作为纪念。这本书现在在Welcome图书馆。这本书及其用Hooke手写的铭文是Wilkins及其圈子对年轻Hooke持久影响的证明。

皇家学会

皇家学会成立于1660年,1661年4月该学会辩论了一篇关于水在细玻璃管中上升的简短论文,其中Hooke报告称水上升的高度与管子的直径有关,这是现在所称的毛细作用。他对这一现象的解释随后发表在《显微图集观察》第6期中,他还在其中探索了"重力流动性"的本质。1661年11月5日,Sir Robert Moray提议任命一名馆长向学会提供实验,这获得了全票通过,Hooke被任命。他的任命于11月12日做出,并记录了对Dr. Boyle释放他供学会使用的感谢。

1664年,Sir John Cutler为学会成立机械讲座提供了每年50英镑的年费,院士们任命Hooke担任此任务。1664年6月27日他被确认为此职位,1665年1月11日被终身任命为馆长,并额外获得Cutler年费之外的30英镑薪水。

Hooke在皇家学会的角色是从他自己的方法或在成员建议下演示实验。他最早的演示包括讨论空气的本质、用综合热空气密封的玻璃气泡的内爆,以及演示Pabulum vitae和flammae是相同的。他还演示了只要空气被泵入和泵出肺部,狗就可以在胸腔打开的情况下保持活力,并指出了静脉血和动脉血之间的差异。还有关于重力、物体下落、身体称量和不同高度气压测量以及长达200英尺(61米)的摆的实验。

设计了仪器来测量太阳或其他恒星运动中的一角秒,测量火药的强度,特别是一个用于切割手表齿轮的引擎,比手工能够管理的要精细得多,这一发明到Hooke去世时一直在常规使用中。

1663年和1664年,Hooke进行了显微观察,随后在1665年汇总为《显微图集》。

1664年3月20日,Hooke接替Arthur Dacres成为Gresham几何学教授。Hooke在1691年12月获得"物理学博士"学位。

Hooke和Newcomen

有一个广为流传但似乎不正确的故事,说Dr Hooke与Thomas Newcomen就Newcomen蒸汽机的发明进行了通信。Newcomen学会的前主席Rhys Jenkins在1936年讨论了这个故事。Jenkins追溯了故事的起源是Dr. John Robison(1739-1805)在第三版《不列颠百科全书》中的一篇"蒸汽引擎"文章,其中说在皇家学会拥有的Hooke论文中可以找到一些观察笔记,供他的同胞Newcomen使用,涉及Papin吹嘘的通过管道传输磨坊作用到很远距离的方法,以及Hooke曾劝阻Newcomen按照这一原理建造机器。Jenkins指出了Robison文章中的许多错误,并质疑通信者实际上可能是Newton,据知Hooke与Newton通过信件联系,这个名字被误读为Newcomen。由H W Dickinson先生搜索Hooke的论文(由皇家学会持有,在18世纪中期被装订在一起,即Robison时代之前,并从此以后小心保护),没有发现Hooke和Newcomen之间任何通信的痕迹。Jenkins得出结论...这个故事必须被从蒸汽机历史中删除,至少在提供纪录证据之前。

来自《Robert Hooke的遗著集...》的插图,发表在《Acta Eruditorum》,1707年

自1936年以来的这些年里,没有找到这样的证据,但这个故事仍然存在。例如,在2011年出版的一本书中,据说在1703年的一封信中Hooke确实建议Newcomen使用冷凝蒸汽来驱动活塞。

性格和争议

据说Hooke是一个坚定的朋友和盟友。在他在Wadham学院的早期培训中,他处于热情的保皇党之中,特别是Christopher Wren。然而据称,Hooke也很骄傲,经常被知识竞争者激怒。Hooke声称Oldenburg泄露了Hooke的手表擒纵机的细节。[需要引用] 否则,Hooke保护自己的想法并使用密码。

另一方面,作为皇家学会的实验馆长,Hooke被任务去演示许多发送到学会的想法。一些证据表明Hooke随后为某些这些想法假设了功劳。

也许更重要的是,Hooke和Isaac Newton在物理学的某些突破的功劳上有争议,包括重力、天文学和光学。在20世纪,研究人员Robert Gunther和Margaret 'Espinasse恢复了Hooke的遗产,确立Hooke是他那个时代最有影响力的科学家之一。

以上都不应该分散对Hooke的创新精神、他非凡的实验能力和他的辛勤工作的注意力。他关于重力的想法以及他对平方反比律优先权的要求在下面有所概述。他获得了大量的弹性、光学和气压测量领域的发明和改进专利。皇家学会在2006年重新发现的Hooke论文在Newton接管时失踪后可能会开启现代重新评估。

Hooke《显微图集》中的一只虱子的蚀刻版画

关于Hooke性格的令人不快的一面已经写了很多,始于他的第一位传记作者Richard Waller的评论,认为Hooke"在个人上,但令人蔑视"和"忧郁、猜疑和嫉妒"。Waller的评论影响了其他作家超过两个多世纪,使得关于Hooke作为一个不满、自私、反社会老顽固的描述支配了许多较老的书籍和文章。例如,Arthur Berry说Hooke"声称对当时大多数科学发现的功劳"。Sullivan写道Hooke"绝对不择手段"并拥有"不安的忧虑的气质

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