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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“双眼和双手”。 在理论方面，虎克在光学和力学领域创下了多个“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”一词，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。 1660年罗伯特 虎克的著名显微绘图 17世纪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
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
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”，也有一些学者坚信，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，以及一些重要人物之间的通信。冥冥中，近代科学创建的历史被重新翻开，我们得以重新审视一些科学史上的重大问题。 牛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，几乎吵遍了全欧洲的一流学者。虎克与牛顿首次结怨，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。1672年年初，牛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，牛顿留了下来。 1675年，牛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，牛顿出版的著作中，完全不提虎克对薄板颜色研究的贡献。 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，牛顿说：“我算过。” 在哈雷的强烈要求下，牛顿答应给哈雷提供一篇论文，详细阐述。 三个月后牛顿的信函从剑桥翩然而至，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一，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。
《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，是他优先发现平方反比定律的，起码要在书的前言里将他对牛顿启发的“功绩”提及一下。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。面对虎克如此接二连三“不识相”的行为，牛顿暴跳如雷，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，牛顿以一己之力，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 Tan Drake）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。在一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、牛顿的时代，科学刚刚草创，学术规范还未完善，难免经常出现优先权的争执。虎克不仅和牛顿争，也和荷兰大科学家惠更斯争游丝表的发明权。牛顿与莱布尼兹有关微积分发明权的争执更是出名。若是在现在，许多这类争执都可以避免。现在学术界为了避免争执，也为了鼓励尽早发表成果，奉行的是谁先发表谁就有优先权。虽然牛顿自己发现了万有引力定律，但是既然虎克比他更早发表了有关论文，不管其论文是多么粗糙，牛顿也应该在后发表的论文中提及虎克的成果。有人说 “伊萨克·牛顿毫无疑问是那个时代最伟大的天才之一，但他一生中最大的污点，就是抹杀了与他同样伟大的罗伯特·虎克的贡献”。 编辑：LHM |
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