原创牛顿的死敌罗伯特虎克今天是虎克诞辰381年的纪念日

1、原创】罗伯特 虎克(今天是虎克诞辰 381年的纪念日)7 月 18 日是罗伯特 .虎克诞辰 381 年纪念日，你对虎克知道多少？虎克和牛顿又有怎样的恩怨？下面就来回顾一下两位科学天才的故事。旷世奇才，科学巨匠罗伯特虎克( Hooke Robert 1635-1703 )是 17 世纪英国最杰出 的科学家之一。他 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” 、英国皇家学会的“双 了多个“第一” ：他是第一个意识到光是由光波组成的物理 学家，是早期探索万有引力的科学家

2、之一，并发现了让其留 名的弹性定律；他也是第一个通过观测木星上的红斑移动发 现木星星体自转的人； 而现在已经为人们耳熟能详的 “细胞”眼和双手”。在理论方面，虎克在光学和力学领域创下词，就是由虎克最先使用的，他也是第一个通过显微镜来 研究植物细胞的人。在科学研究界有句老话：理论加技术，谁也挡不住。有着丰富学识的虎克，动手能力也极强。他亲手发明和制造的 仪器，如复式显微镜、格雷高利望远镜、发条摆轮、轮形气 压表等，在当时都是性能最为优良的。在他“出道”早期，给著名科学家波义耳当助手的时候，波义耳所用的几乎所有 科学仪器都是虎克制造或设计的。其中最有名的一个故事是围绕着抽气机展开的。那时，波义耳热

3、衷于对空气的研究，特别是对于真空和燃烧现象的 研究，但这方面的研究必须拥有性能优良的抽气机作为硬件 保证。为此，波义耳请当时最著名的抽气机制造工程师拉尔 夫格雷托雷为他制造一个设备，要求是比冯格里克的抽 气机更好用。冯格里克曾是马德堡市长，他利用自己发明 的抽气机在马德堡半球内制造真空环境，两队马反方向拉金 属球也拉不开，这就是马德堡半球实验科学史上著名的 段子。冯格里克因此名噪一时，可遗憾的是格雷托雷失败 了。但是，虎克最终帮波义耳如愿以偿，他用灵巧的双手造出了当时最好的抽气机。为感谢虎克做出的贡献，波义耳在 正式出版的论文中亲切地将虎克制造的设备称为“我们的抽 气机”。令人称奇的是，除了在

4、自然学科上取得成果外，虎克在人文艺术领域也留下了大名。科学家出身的虎克也是一位建 筑大师，虽然人们以前就知道 1666 年伦敦大火后他担任测 量员及伦敦市政检查官，参加了伦敦重建工作，但通过虎克 的日记和朋友间的通信，才发现许多原先以为是雷恩设计的 建筑，很可能是出自虎克之手，其中就包括著名的格林尼治 皇家天文台以及为纪念 1666 年伦敦大火而建造的纪念碑。虎克在美术方面同样有不俗造诣，他 13 岁的时候就师从当 时著名的画师彼得莱利爵士学习绘画，后来这一特长也在 其科研中发挥了作用在奠定虎克学术地位的显微制 图一书中，虎克绘画的天分得到充分展现，在没有照相机 的当时，书中配上的图画都是虎克

5、亲手描绘的在显微镜下看17 世纪到的情景。 1660 年罗伯特 虎克的著名显微绘图60年代，英国人罗伯特虎克制成复式显微镜他用这种显微镜观察并绘制出他的 57 张显微图片。青少年时期，虎克曾跟一位画家学习，这些经历让他能够将微 观世界非常详细地画出来。看看著名的跳蚤他画了很多非常精细、栩栩如生的图片，例如这张跳蚤图片，引发神学争论，人们开始思考这些微小生物是不是曾 经过精心设计。激烈的争论促使年轻的查尔斯达尔文开始 进行生物学研究，证明这类想法是否属实。1665 年他第一次观察到了 “细胞” 虎克在显微镜下研究软木细胞时看到的情景 他的著作显微术 (Micrographia )出版于 1665

6、 年内有不少最精确而美丽的素描，描绘了从来没有得到过的显微镜观察结果，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师克里斯托弗雷恩之手- 这些图中有不少奇迹， 例如苍蝇的眼睛、 蜜蜂刺器官的形状、跳蚤和虱子的解剖图、羽毛的结构以及霉菌的形成。苍蝇的眼睛照相机还没在显微术中得到应用时，虎克的人工手绘，有没有电镜的效果？显微术 ( Micrographia )也译为显微图集 ， 虎克在生物学上的另一大贡献是他对物种灭绝的阐述。在他生活的那个时代，动植物化石和矿石普遍被认为是在魔力作用下形成的“大自然的戏法”，也有些学者坚信，化石是圣经中所述大洪水时期的遗留物。然而，在对海滨发现的

7、化石进行仔细观察后，虎克在1667年发表文章中指出， “在此前的时代中，曾经存在过许多我 们现在已经无法找到的其他物种” 。直到几十年后，物种灭绝的概念才开始被人们所接受。虎克和牛顿在历史上是一对冤家牛顿一生有两个不共戴天的死敌，一个是德国人莱布尼兹，另一个正是我们的虎克先生。虎克 520 页泛黄的手稿于 2006 年 3 月 28 日的拍卖中被皇家学会以 94 万英镑的天价竞得，并于 5月 17日正式回归，成为近半个世纪以来科学史上也许最为重要的发现。它记载了皇家学会创立之初的会议记录，以及一些重 开，我们得以重新审视一些科学史上的重大问题。要人物之间的通信。冥冥中，近代科学创建的历史被重新

8、翻顿的伟大似乎已毋庸置疑，有人认为，如果当时有诺贝尔奖，那么牛顿至少能得三次：万有引力定律、光学和化学的贡献，另外由于他在微积分上的造诣，还能得一次 菲尔兹奖（数学最高奖）。而提起罗伯特虎克，人们会联 想到胡克定律（弹性定律） 。其实，虎克作为英国皇家学会 会员，在物理学、化学、生物学、钟表和机械、建筑和测绘 等领域都做出过重要贡献， 被誉为“英国的达-芬奇”和“现 代仪器发明之父” 。实际上，两个人都在力学，光学，仪器 等方面有着伟大的贡献。两人互相启发，但是也无需讳言，他们之间存在着不少的激烈争论，以致互相仇视。虎克在吵架方面，已经是整个学术界的佼佼者，牛顿成长之后，在吵架方面也不遑多让，

9、几乎吵遍了全欧洲的一流学者。虎克与顿首次结怨，是在牛顿将自己设计的第一版反射望远镜摆 在皇家学会的案头之时。反射望远镜是当时最先进的望远镜 设计，它直接侵入了虎克在学会的两大擅长领域：光学与仪 器设计。当这个小巧精致的，性能超过了历代折射式望远镜 的模型出现，虎克感到地位受到挑战，反驳宣称先于牛顿七年便做出了一个仅有 3 厘米的反射望远镜，性能比其他长达15 米的望远镜还强。牛顿其实是虎克的晚辈。早在 1662 年，虎克已成为英国新成立不久的皇家学会的实验主管，负责演示皇家学会的实验，并在次年成为学会会员。而此时牛顿还是剑桥的本科生。 1669 年，牛顿当上剑桥的教授，开始讲授他的光学研究。

10、1672 年年初，顿被选为皇家学会会员，做为见面礼，他给学会寄去一篇证明白光是不同颜色光的混合的论文，提出光是由粒子组成的，遭到了认为光是一种波的虎克的猛烈抨击。牛顿无法忍受，威胁要退出学会。在学会的书记劝说并提出免去牛顿应缴纳的会费的条件下，了下来。1675 年，顿发表的另一篇光学论文招来了虎克更猛烈的抨击。虎克认为牛顿论文中的大部分内容是从他在1665 年发表的显微图谱一书中的有关论述中搬来的，只 是做了某些发挥。两人进行了一番貌似彬彬有礼其实暗藏讥讽的通信。争论的结果是，牛顿疏远了皇家学会，而且决定等虎克死后再发表有关光学的论著，在虎克死后的第二年，顿出版的著作中，完全不提虎克对薄板颜色

11、研究的贡献。虎克对平抛物体自由落体的椭圆轨道预测，事实上已经探及 了万有引力定律、平方反比定律的边缘， 1684 年，伦敦市内 的一家咖啡馆里， 哈雷、建筑大师雷恩爵士和虎克的赌约 （即 关于两个月之内求证出行星与太阳之间的作用力是否遵循 平方反比定律，如若遵循，行星的轨道应该是什么形状） 又引发二人激烈的争吵。两个月后，虎克和哈雷都没能给出 合理的证明。哈雷自觉无法独立解，他前往剑桥敲开了牛顿牛顿说：的家门。哈雷本以为牛顿要经过漫长的计算才能得出结果，可牛顿随口就报出了答案： 椭圆形。 哈雷问为什么，我算过。”在哈雷的强烈要求下，顿答应给哈雷提供篇论文，详细阐述。三个月后牛顿的信函从剑桥翩然

12、而至，里面是牛顿用 9 页纸的篇幅写就绕转物体的研究 ，这薄薄的 9 页纸的价值远远超过等重的黄金，此后在这9 页纲要 的基础上，牛顿将其扩充为三巨册版本的论自然哲学的数 学原理，正式发表万有引力定律，以一人之力，将伽利略用于地面的力学体系和开普勒用于天空的力学体系加以统，从纯数学的角度， 来告诉世界究竟为什么。他告诉人们，原来周遭世界竟然与星体之间遵循着同样的定律。如今这部 作品已经成为科学史上最重要的科学著作，没有之一，它甚 至知名到已经无需提及书的全名，仅说出原理二字，便 众皆知晓。论自然哲学的数学原理 封面 自然哲学的数学原理发表后，直拗的虎克还是要求牛顿承认，是他优先发现平方 提及一

13、下。由于没有得到牛顿的有效回应，虎克在 1693 年 的皇家学会会议上再次正式提出他发现万有引力的优先权。反比定律的， 起码要在书的前言里将他对牛顿启发的功绩”面对虎克如此接二连三“不识相”的行为， 他一直认为万有引力完全是个人的发现，所以一气之下把自然哲学的数学原理里大部分涉及对虎克的引用都通通 删掉，剩下少数实在无法避免的，用词也从“非常尊敬的虎 克先生”变成不顾基本礼仪的 “虎克” 两字。 得益于自 然哲学的数学原理出版，在牛顿强大话语霸权的压力下， 可怜的虎克至死也没有得到应有的承认。在他死后不久，由于在科学上的成就卓著，声名显赫的牛顿登上了英国皇家学 会主席宝座，这也导致了虎克在后来

14、的科学史上更没有可能 得到应有的地位和承认。因为随后，或许是出于大权在握的 原因，英国皇家学会中的虎克实验室和虎克图书馆都先后被 解散，虎克的所有研究成果、研究资料和实验器材也被分散 或者被销毁。没多久，这些属于虎克的成果就全都消失在历 史深处了。虎克死后甚至连一幅画像也没有留下来，据说是 因为他长得“太丑了” ，但也有学者言之凿凿地声称，正是 精通权术的牛顿利用职权有意毁弃了他的“敌人”虎克的遗 物，作为对他最后的报复。在虎克逝世的第二年，牛顿重启 光学的波动说与微粒说之争，于当年出版巨著光学 ，这 本著作汇聚了牛顿在剑桥三十年研究的心力，他更从波动说 中汲取养分，全面完善补足了粒子学说。紧

15、接着他将波动说 无法解释的问题一一提出，并对惠更斯当年的光论加以驳斥。当时惠更斯已在九年前病逝于荷兰海牙。波动说连失虎克与惠更斯两大支柱，顿以一己之力，扭转了光学两大理论交锋局势，此后的一个世纪，微粒说一直牢牢占据着光学研究的主流。被牛顿视为敌人对于虎克来说，几乎是致命打击。撰写过不平静的天才：罗伯特虎克和他的地球观的俄勒冈州立大学教授艾伦唐德雷克（Ellen TanDrake）考据得出，在牛顿担任英国皇家科学院院长期间，他 直接或间接地将上千种虎克设计的实验装置、模型以及化石标本加以销毁。甚至在虎克故世后，这位到晚年只能以注释奥维德 变形记 自娱的老人也没能逃脱迫害 :他惟一的一张画像便毁于牛顿的支持者之手。2003 年有一位历史学家声称找到了虎克的画像，但随后被证明是别人的画像。在份保留至今的文件中有虎克的封印，封印上有一个头像，它是不是虎克的头像？没法确定。1703 年 3 月 3 日，双目失明的虎克逝世于伦敦格雷欣学院（Gresham College）。在此后的 300 年中，他被描述为一个多疑多病、沉默孤僻、 爱争功、难共事的人，因为先天生理上的缺陷而导致心理的变态。“虎克不是一个会做人的人，但难道这足以成为抹杀掉他作为天才的理由吗？”这样的问题，也许到300 年后，依然振聋发聩。在虎克、顿的时代，科学刚刚草创，学术规范还未完善，难免经常出现优先权