Микроскоп Гука, с гравюры в «Микрографии»- Микроскоп Гука [7]
- Рисунок блохи, сделанный Гуком
- Клеточная структура пробки по Гуку
Роберт Гук , член Королевского общества ( / h ʊ k / ; 18 июля 1635 г. – 3 марта 1703 г.) [4] [a] был английским энциклопедистом , который был физиком («натурфилософом»), астрономом, геологом, метеорологом и архитектором. [5] Он считается одним из первых ученых, исследовавших живые существа в микроскопическом масштабе в 1665 г. [6] с помощью разработанного им составного микроскопа . [7] В молодости Гук был обедневшим ученым-исследователем, который впоследствии стал одним из самых важных ученых своего времени. [8] После Великого пожара в Лондоне в 1666 г. Гук (как геодезист и архитектор) достиг богатства и уважения, выполнив более половины обследований границ собственности и помогая быстрому восстановлению города. [9] [8] Его часто поносили писатели в течение столетий после его смерти, но его репутация была восстановлена в конце двадцатого века, и его называли « Леонардо [да Винчи] Англии ». [10]
Гук был членом Королевского общества , а с 1662 года он был его первым куратором экспериментов. [9] С 1665 по 1703 год он также был профессором геометрии в колледже Грешема . [11] Гук начал свою научную карьеру в качестве помощника ученого-физика Роберта Бойля . Гук построил вакуумные насосы , которые использовались в экспериментах Бойля по газовому закону , а также проводил эксперименты. [12] В 1664 году Гук определил вращения Марса и Юпитера . [11] Книга Гука 1665 года «Микрография» , в которой он ввел термин «клетка» , поощряла микроскопические исследования. [13] [14] Исследуя оптику , в частности преломление света , Гук вывел волновую теорию света . [15] Он является первым зафиксированным гипотезой о причине расширения материи под воздействием тепла, [16] о составе воздуха из мелких частиц, находящихся в постоянном движении, которые таким образом создают его давление, [17] и о тепле как энергии. [18]
В физике Гук сделал вывод, что гравитация подчиняется закону обратных квадратов и, возможно, был первым, кто выдвинул гипотезу о такой связи в движении планет, [19] [20] принцип, который Исаак Ньютон развил и формализовал в законе всемирного тяготения Ньютона . [21] Приоритет над этим пониманием способствовал соперничеству между Гуком и Ньютоном. В геологии и палеонтологии Гук создал теорию земноводного шара, [22] таким образом оспаривая библейский взгляд на возраст Земли; он также выдвинул гипотезу о вымирании видов и утверждал, что холмы и горы стали выше в результате геологических процессов. [23] Определив окаменелости вымерших видов, Гук предвосхитил теорию биологической эволюции . [22] [24]
Большая часть того, что известно о ранней жизни Гука, почерпнута из автобиографии, которую он начал в 1696 году, но так и не завершил; Ричард Уоллер , член Королевского общества, упоминает ее в своем предисловии к «Посмертным трудам Роберта Гука» (The Posthumous Works of Robert Hooke, MDSRS) , которая была напечатана в 1705 году. [25] [b] Работы Уоллера, наряду с «Жизнями профессоров Грешема» Джона Уорда [ 27] и « Краткими жизнеописаниями» Джона Обри [28], образуют основные биографические отчеты о его жизни, написанные почти одновременно.
Гук родился в 1635 году в Фрешуотере, остров Уайт , у Сесили Джайлс и англиканского священника Джона Гука, который был викарием церкви Всех Святых во Фрешуотере . [29] Роберт был младшим, на семь лет, из четырех братьев и сестер (двух мальчиков и двух девочек); он был слабым и, как ожидалось, не выживет. [30] [31] Хотя его отец дал ему некоторые наставления по английскому языку, (латинской) грамматике и богословию , образование Роберта в значительной степени игнорировалось. [32] Предоставленный самому себе, он делал маленькие механические игрушки; увидев, как разбирают латунные часы, он построил деревянную копию, которая «подойдет». [32]
Отец Гука умер в октябре 1648 года, оставив Роберту по завещанию 40 фунтов стерлингов (плюс еще 10 фунтов, оставшиеся от его бабушки). [33] [c] В возрасте 13 лет он взял их с собой в Лондон, чтобы стать учеником знаменитого художника Питера Лели . [35] Гук также получил «некоторые наставления по рисованию» от художника Сэмюэля Каупера [34], но «запах масляных красок не соответствовал его конституции, усиливая его головную боль, которой он всегда был слишком подвержен», и он стал учеником Вестминстерской школы , живя с ее учителем Ричардом Басби . [37] Гук быстро освоил латынь, греческий язык и « Начала » Евклида ; [11] он также научился играть на органе [38] и начал свое пожизненное изучение механики. [11] Он оставался искусным рисовальщиком, что он позже продемонстрировал в своих рисунках, иллюстрирующих работу Роберта Бойля и «Микрографию» Гука . [39]
В 1653 году Гук получил место в Крайст-Черч , Оксфорд , где он получал бесплатное обучение и проживание в качестве органиста и хориста , а также базовый доход в качестве прислужника , [40] [d] несмотря на то, что официально он не был зачислен до 1658 года . [40] В 1662 году Гуку была присвоена степень магистра искусств . [38]
Будучи студентом Оксфорда, Гук также работал помощником доктора Томаса Уиллиса — врача, химика и члена Оксфордского философского клуба . [42] [e] Философский клуб был основан Джоном Уилкинсом , начальником колледжа Уодхэма , который возглавлял эту важную группу ученых, которые впоследствии сформировали ядро Королевского общества . [44] В 1659 году Гук описал Клубу некоторые элементы метода полета на аппаратах тяжелее воздуха, но пришел к выводу, что человеческих мышц недостаточно для этой задачи. [45] Благодаря Клубу Гук познакомился с Сетом Уордом ( профессором астрономии университета Сэвилиан ) и разработал для Уорда механизм, который улучшил регулярность маятниковых часов, используемых для астрономического измерения времени. [46] Гук охарактеризовал свои дни в Оксфорде как основу своей страсти к науке на всю жизнь. [47] Друзья, которых он там завел, особенно Кристофер Рен , были важны для него на протяжении всей его карьеры. Уиллис познакомил Гука с Робертом Бойлом , которого Клуб стремился привлечь в Оксфорд. [48]
В 1655 году Бойль переехал в Оксфорд, и Гук стал номинально его помощником, но на практике его соэкспериментатором. [48] Бойль работал над давлением газа; возможность существования вакуума, несмотря на максиму Аристотеля « Природа не терпит пустоты », только начала рассматриваться . Гук разработал воздушный насос для экспериментов Бойля, вместо того чтобы использовать насос Ральфа Грейторекса , который Гук считал «слишком грубым, чтобы выполнить какое-либо великое дело». [49] Двигатель Гука позволил разработать одноименный закон , который впоследствии был приписан Бойлю; [50] [f] Гук обладал особенно острым глазом и был искусным математиком, ни то, ни другое не относилось к Бойлю. Гук преподавал Бойлю «Начала » Евклида и «Принципы философии » Декарта ; [9] это также заставило их признать огонь химической реакцией, а не, как учил Аристотель, фундаментальным элементом природы. [52]
По словам Генри Робинсона, библиотекаря Королевского общества в 1935 году:
Без его еженедельных экспериментов и плодотворной работы Общество вряд ли бы выжило или, по крайней мере, развивалось бы совсем по-другому. Не будет преувеличением сказать, что он был историческим создателем Королевского общества. [53]
Королевское общество по совершенствованию естественных знаний путем эксперимента [g] было основано в 1660 году и получило свою Королевскую хартию в июле 1662 года. [54] 5 ноября 1661 года Роберт Морей предложил назначить куратора для обеспечения общества экспериментами, и это предложение было единогласно принято, и Гук был назначен по рекомендации Бойля. [9] У общества не было надежного дохода, чтобы полностью финансировать должность куратора экспериментов, но в 1664 году Джон Катлер установил ежегодное денежное вознаграждение в размере 50 фунтов стерлингов для общества, чтобы основать лекторскую должность «Механика» в колледже Грешема [55] при условии, что общество назначит Гука на эту должность. [56] 27 июня 1664 года Гук был утвержден в должности, а 11 января 1665 года он был назначен пожизненным куратором Управления с годовым окладом в размере 80 фунтов стерлингов, [h] который состоял из 30 фунтов стерлингов от Общества и 50 фунтов стерлингов ежегодной ренты Катлера. [56] [i]
В июне 1663 года Гук был избран членом Королевского общества (FRS). [57] 20 марта 1665 года он был также назначен профессором геометрии Грешема . [58] [59] 13 сентября 1667 года Гук стал исполняющим обязанности секретаря Общества [60] , а 19 декабря 1677 года он был назначен его сосекретарем. [61]
Хотя Джон Обри описывал Гука как человека «великой добродетели и доброты». [62] много было написано о неприятной стороне личности Гука. По словам его первого биографа Ричарда Уоллера, Гук был «лично, но презренным», и «меланхоличным, недоверчивым и ревнивым». [63] Комментарии Уоллера влияли на других писателей более 200 лет, так что многие книги и статьи — особенно биографии Исаака Ньютона — изображают Гука как недовольного, эгоистичного, антиобщественного брюзгу. Например, Артур Берри сказал, что Гук «присвоил себе заслугу большинства научных открытий того времени». [64] Салливан писал, что он был «положительно беспринципным» и имел «тревожное тщеславие» в отношениях с Ньютоном. [65] Мануэль описывал Гука как «сварливого, завистливого, мстительного». [66] По словам Мора, Гук обладал как «циничным темпераментом», так и «едким языком». [67] Андраде был более благосклонен, но все же описывал Гука как «трудного», «подозрительного» и «раздражительного». [68] В октябре 1675 года Совет Королевского общества рассмотрел предложение об исключении Гука из-за его нападок на Христиана Гюйгенса по поводу научного приоритета в разработке часов, но оно не было принято. [69] По словам биографа Гука Эллен Дрейк:
Если изучать интеллектуальную среду того времени, то споры и соперничества того типа, в который он был вовлечен, кажутся скорее правилом, чем исключением. И реакция Гука на такие споры, связанные с его собственными открытиями и изобретениями, кажется мягкой по сравнению с поведением некоторых его современников". [70]
Публикация дневника Гука в 1935 году [71] раскрыла ранее неизвестные подробности о его социальных и семейных отношениях. Его биограф Маргарет Эспинасс сказала: «картина, которую обычно рисуют о Гуке как о угрюмом ... затворнике, полностью ложна». [72] Он общался с известными мастерами, такими как часовщик Томас Томпион [73] и мастер по изготовлению инструментов Кристофер Кокс (Кокс). [74] Гук часто встречался с Кристофером Реном, с которым у него было много общих интересов, и имел прочную дружбу с Джоном Обри. Его дневники также часто упоминают встречи в кофейнях и тавернах, а также обеды с Робертом Бойлом. Во многих случаях Гук пил чай со своим лаборантом Гарри Хантом. Хотя он в основном жил один — за исключением слуг, которые управляли его домом — его племянница Грейс Хук и его кузен Том Джайлз жили с ним в течение нескольких лет, будучи детьми. [75]
Гук никогда не был женат. Согласно его дневнику, у Гука были сексуальные отношения со своей племянницей Грейс, после того как ей исполнилось 16 лет. Грейс находилась под его опекой с 10 лет. [76] [77] У него также были сексуальные отношения с несколькими служанками и экономками. Биограф Гука Стивен Инвуд считает Грейс любовью всей его жизни, и он был опустошен, когда она умерла в 1687 году. Инвуд также упоминает: «Разница в возрасте между ним и Грейс была обычным явлением и не расстроила бы его современников так, как нас». Тем не менее, кровосмесительные отношения были бы осуждены и рассмотрены церковным судом, если бы они были обнаружены, однако после 1660 года они не были тяжким преступлением. [78] [j]
С детства Гук страдал от мигрени , шума в ушах , головокружения и приступов бессонницы ; [80] у него также была деформация позвоночника, которая соответствовала диагнозу кифоза Шейермана , что давало ему в средние и более поздние годы «тонкое и скрюченное тело, чрезмерно большую голову и выпученные глаза». [81] Подходя к этому в научном духе, он экспериментировал с самолечением, старательно записывая симптомы, вещества и эффекты в своем дневнике. Он регулярно употреблял нашатырь , рвотные средства, слабительные и опиаты, которые, по-видимому, оказывали все большее влияние на его физическое и психическое здоровье с течением времени. [82]
Гук умер в Лондоне 3 марта 1703 года, будучи слепым и прикованным к постели в течение последнего года своей жизни. Сундук, содержащий 8000 фунтов стерлингов деньгами и золотом, был найден в его комнате в колледже Грешема . [83] [k] Его библиотека содержала более 3000 книг на латыни, французском, итальянском и английском языках. [83] Хотя он говорил о том, что оставит щедрое завещание Королевскому обществу, которое дало бы его имя библиотеке, лаборатории и лекциям, завещания не было найдено, и деньги перешли к кузине по имени Элизабет Стивенс. [84] Гук был похоронен в церкви Святой Елены, Бишопсгейт , в лондонском Сити [85], но точное местонахождение его могилы неизвестно.
Роль Гука в Королевском обществе заключалась в демонстрации экспериментов, основанных на его собственных методах или предложенных членами. Среди его самых ранних демонстраций были обсуждения природы воздуха и схлопывания стеклянных пузырей, которые были запечатаны с помощью горячего воздуха. [57] Он также продемонстрировал, что собака может оставаться живой с открытой грудной клеткой , если в ее легкие будет поступать и выходить воздух. [86] [l] Он отметил разницу между венозной и артериальной кровью и, таким образом, продемонстрировал, что Pabulum vitae («пища жизни») [m] и flammae [пламя] — это одно и то же. [89] [90] Также проводились эксперименты по гравитации, падению предметов, взвешиванию тел, измерению барометрического давления на разных высотах и движению маятников длиной до 200 футов (61 м). [89] Его биограф Маргарет Эспинасс описала его как первого метеоролога Англии в своем описании его эссе «Метод создания истории погоды» . [91] (Гук указывает, что для надлежащих записей погоды следует использовать термометр, гигрометр , анемометр и бланк для записей. [92] [n] )
В мае 1664 года, используя 12-футовый (3,7 м) рефракторный телескоп , Гук наблюдал Большое Красное Пятно Юпитера в течение двух часов, пока оно двигалось по поверхности планеты. В марте 1665 года он опубликовал свои выводы, и на их основе итальянский астроном Джованни Кассини вычислил период вращения Юпитера, который составил девять часов и пятьдесят пять минут. [93]
Одной из самых сложных проблем, исследованных Гуком, было измерение расстояния от Земли до звезды, отличной от Солнца. Гук выбрал звезду Гамма Дракона и выбрал метод определения параллакса . В 1669 году, после нескольких месяцев наблюдений, Гук поверил, что желаемый результат достигнут. Теперь известно, что его оборудование было слишком неточным, чтобы получить точное измерение. [94]
«Микрография » Гука содержит иллюстрации звездного скопления Плеяды и лунных кратеров . Он провел эксперименты по исследованию образования этих кратеров и пришел к выводу, что их существование означает, что Луна должна иметь свою собственную гравитацию, что является радикальным отходом от современной ему аристотелевской небесной модели . [95] Он также был одним из первых наблюдателей колец Сатурна , [96] и открыл одну из первых наблюдаемых двойных звездных систем Гамма Овна в 1664 году. [97]
Для достижения этих открытий Гуку нужны были лучшие инструменты, чем те, что были доступны в то время. Соответственно, он изобрел три новых механизма: шарнир Гука , сложный универсальный шарнир , который позволял его инструментам плавно следовать кажущемуся движению наблюдаемого тела; первый часовой привод для автоматизации процесса; и микрометрический винт , который позволил ему достичь точности в десять угловых секунд . [98] [99] Гук был недоволен рефракторными телескопами , поэтому он построил первый практический григорианский телескоп , в котором использовалось посеребренное стеклянное зеркало. [100] [101] [o]
В 1660 году Гук открыл закон упругости , который носит его имя и описывает линейное изменение натяжения с растяжением в упругой пружине. Гук впервые описал это открытие в анаграмме «ceiiinosssttuv», решение которой он опубликовал в 1678 году как Ut tensio, sic vis («Каково растяжение, такова и сила»). [103] Его работа над упругостью достигла кульминации в разработке им пружины баланса или волосковой пружины, которая впервые позволила портативному хронометру — часам — показывать время с разумной точностью. Ожесточенный спор между Гуком и Христианом Гюйгенсом о приоритете этого изобретения продолжался в течение столетий после смерти обоих, но заметка от 23 июня 1670 года в журналах Королевского общества, [104] описывающая демонстрацию часов с балансовым управлением перед Королевским обществом, может подтвердить притязания Гука на приоритет этой идеи. Тем не менее, именно Гюйгенсу приписывают создание первых часов, в которых использовалась пружина баланса. [105] [106]
Объявление Гуком своего закона упругости с использованием анаграммы было методом, который такие ученые, как Гук, Гюйгенс и Галилей , иногда использовали для установления приоритета открытия без раскрытия деталей. [107] Гук использовал механические аналоги для понимания фундаментальных процессов, таких как движение сферического маятника и шара в полом конусе, чтобы продемонстрировать центральную силу, вызванную гравитацией, [108] и подвесную цепную сеть с точечными нагрузками, чтобы обеспечить оптимальную форму купола с тяжелым крестом наверху. [109]
Несмотря на продолжающиеся сообщения об обратном, [110] Гук не оказал влияния на изобретение Томасом Ньюкоменом паровой машины ; этот миф, возникший в статье в третьем издании « Encyclopaedia Britannica », был признан ошибочным. [111]
В то время как многие современники Гука, такие как Исаак Ньютон, верили в эфир как в среду для передачи притяжения и отталкивания между разделенными небесными телами, [112] [113] Гук отстаивал притягивающий принцип гравитации в «Микрографии» (1665). В сообщении Королевскому обществу в 1666 году [114] он писал:
Я объясню систему мира, весьма отличную от любой другой, полученной до сих пор. Она основана на следующих положениях. 1. Что все небесные тела имеют не только тяготение своих частей к собственному центру, но что они также взаимно притягивают друг друга в пределах своих сфер действия. 2. Что все тела, имеющие простое движение, будут продолжать двигаться по прямой линии, если только не будут постоянно отклоняться от нее какой-либо внешней силой, заставляющей их описывать окружность, эллипс или какую-либо другую кривую. 3. Что это притяжение тем больше, чем ближе тела. Что касается пропорции, в которой эти силы уменьшаются с увеличением расстояния, то, признаюсь, я ее не открыл. ...
В лекции Гука в Грешеме 1674 года « Попытка доказать движение Земли с помощью наблюдений» (опубликованной в 1679 году) говорилось, что гравитация применима ко «всем небесным телам» [115] и были заново сформулированы эти три положения. [116]
Однако утверждения Гука до 1674 года не упоминают, что закон обратных квадратов применим или может применяться к этим притяжениям. Его модель гравитации также не была всеобщей, хотя она приближалась к всеобщности ближе, чем предыдущие гипотезы. [117] Гук не предоставил сопутствующих доказательств или математических демонстраций; в 1674 году он заявил: «Что представляют собой эти несколько степеней [гравитационного притяжения], я еще не проверил экспериментально», указывая на то, что он еще не знал, какому закону может следовать гравитация; и обо всем своем предложении он сказал: «Это я только намекаю в настоящее время... имея в руках много других вещей, которые я хотел бы сначала завершить, и поэтому не могу так хорошо этим заняться» (т. е. «продолжая это расследование»). [116]
В ноябре 1679 года Гук инициировал примечательный обмен письмами с Ньютоном, который был опубликован в 1960 году. [118] Официальной целью Гука было сообщить Ньютону, что он (Гук) был назначен управлять корреспонденцией Королевского общества; [119] Поэтому Гук хотел услышать от членов об их исследованиях или их взглядах на исследования других. Гук спрашивал мнения Ньютона по различным вопросам. Среди прочего, Гук упомянул «сочетание небесных движений планет прямого движения по касательной и притяжения к центральному телу»; его «гипотезу законов или причин упругости»; новую гипотезу из Парижа о планетарных движениях, которую он подробно описал; усилия по проведению или улучшению национальных обследований; и разницу широты между Лондоном и Кембриджем. [120]
Ответ Ньютона содержал «мою собственную фантазию» о земном эксперименте, а не предложение о небесных движениях, которые могли бы обнаружить движение Земли; в эксперименте использовалось бы тело, подвешенное в воздухе, а затем сброшенное. Гук хотел выяснить, как, по мнению Ньютона, падающее тело могло бы экспериментально обнаружить движение Земли по направлению его отклонения от вертикали, но Гук гипотетически продолжил рассматривать, как его движение могло бы продолжаться, если бы твердая Земля не была на пути, по спиральной траектории к центру. Гук не согласился с идеей Ньютона о продолжающемся движении тела. Развилась еще одна короткая переписка; ближе к концу ее, в письме от 6 января 1680 года Ньютону, Гук сообщил свое «предположение ... что Притяжение всегда находится в двойной пропорции к Расстоянию от Центра Обратно, и Следовательно, что Скорость будет находиться в субдвойной пропорции к Притяжению и Следовательно, как Кеплер предполагает Обратно к Расстоянию». [121] (Вывод Гука о скорости неверен. [122] )
В 1686 году, когда первая книга «Начал» Ньютона была представлена Королевскому обществу, Гук сказал, что он дал Ньютону «идею» о «правиле убывания гравитации, обратно пропорциональном квадратам расстояний от центра». В то же время, согласно современному отчету Эдмонда Галлея , Гук согласился, что «демонстрация кривых, полученных таким образом» была полностью ньютоновской. [123]
Согласно оценке ранней истории закона обратных квадратов 2002 года: «к концу 1660-х годов предположение об «обратной пропорциональности между гравитацией и квадратом расстояния» было довольно распространено и выдвигалось рядом разных людей по разным причинам». [124] В 1660-х годах Ньютон показал, что для движения планет при круговом предположении сила в радиальном направлении имеет обратную квадратную зависимость от расстояния от центра. [125] Ньютон, которому в мае 1686 года было представлено заявление Гука о приоритете в отношении закона обратных квадратов, отрицал, что его следует считать автором идеи, приводя причины, включающие цитирование более ранних работ других. [126] Ньютон также сказал, что, даже если он впервые услышал об обратной квадратной пропорции от Гука (о чем Ньютон сказал, что не слышал), он все равно будет иметь некоторые права на нее из-за его математических разработок и демонстраций. По его словам, это позволило полагаться на наблюдения как на доказательство его точности, в то время как, по мнению Ньютона, Гук, без математических демонстраций и доказательств в пользу этого предположения, мог только приблизительно предполагать, что оно справедливо «на больших расстояниях от центра». [127]
Ньютон принимал и признавал, что во всех изданиях Principia , Гук и другие отдельно оценили закон обратных квадратов в солнечной системе. Ньютон признал Рена, Гука и Галлея в этой связи в своей "Scholium to Proposition 4" в Книге 1. [128] В письме Галлею Ньютон также признал, что его переписка с Гуком в 1679–1680 годах пробудила его дремлющий интерес к астрономическим вопросам, но это не означало, по словам Ньютона, что Гук рассказал Ньютону что-то новое или оригинальное. Ньютон писал:
Однако я не обязан ему за какой-либо просвет в этом деле... а только за то, что он отвлек меня от моих других занятий, чтобы поразмыслить над этими вещами, и за его догматизм в изложении, как будто он нашел движение в Эллипсисе, что побудило меня попробовать его. [129]
В то время как Ньютон был в первую очередь пионером в математическом анализе и его приложениях, а также оптических экспериментах, Гук был творческим экспериментатором такого большого диапазона, что оставил некоторые из своих идей, например, о гравитации, неразвитыми. В 1759 году, спустя десятилетия после смерти и Ньютона, и Гука, Алексис Клеро , выдающийся в своем роде математический астроном в области гравитационных исследований, проанализировал опубликованную работу Гука о гравитации. По словам Стивена Питера Риго , Клеро писал: «Пример Гука и пример Кеплера [служит] для того, чтобы показать, какое расстояние существует между истиной, которая мельком видна, и истиной, которая демонстрируется». [p] [130] И. Бернард Коэн сказал: «Притязания Гука на закон обратных квадратов замаскировали гораздо более фундаментальный долг Ньютона перед ним — анализ криволинейного орбитального движения. Требуя слишком многого, Гук фактически лишил себя заслуги, причитающейся ему за основополагающую идею». [131]
Гук внес важный вклад в науку измерения времени и принимал непосредственное участие в достижениях своего времени; к ним относятся усовершенствование маятника как лучшего регулятора хода часов, повышение точности часовых механизмов и использование пружины баланса для улучшения хронометража часов.
Галилей наблюдал регулярность маятника, а Гюйгенс впервые применил ее в часах; [132] в 1668 году Гук продемонстрировал свое новое устройство, позволяющее поддерживать регулярное колебание маятника в нестабильных условиях. [133] Его изобретение зуборезного станка позволило существенно улучшить точность и аккуратность часов. [133] Уоллер сообщил, что изобретение к моменту смерти Гука постоянно использовалось часовщиками. [89]
Гук объявил, что он задумал способ построить морской хронометр для определения долготы. [134] [q] и с помощью Бойля и других он попытался запатентовать его. В процессе Гук продемонстрировал карманные часы собственного изобретения, которые были снабжены спиральной пружиной, прикрепленной к оси баланса. Отказ Гука принять пункт об освобождении от обязательств в предложенном эксклюзивном контракте на использование этой идеи привел к ее отказу. [134] [r]
Гук разработал принцип пружины баланса независимо от Гюйгенса и по крайней мере за пять лет до него. [135] Гюйгенс опубликовал свою собственную работу в Journal de Scavans в феврале 1675 года и построил первые функционирующие часы, в которых использовалась пружина баланса. [136]
В 1663 и 1664 годах Гук провел свои микроскопические и некоторые астрономические наблюдения, которые он собрал в Micrographia в 1665 году. Его книга, в которой описаны наблюдения с помощью микроскопов и телескопов, а также оригинальные работы по биологии, содержит самое раннее зафиксированное наблюдение микроорганизма, микрогриба Mucor . [13] [14] Гук ввел термин « клетка », предполагая сходство между растительными структурами и ячейками сот. [137] Изготовленный вручную микроскоп из кожи и золота, который он сконструировал и использовал для наблюдений для Micrographia , который Кристофер Кок сделал для него в Лондоне, выставлен в Национальном музее здравоохранения и медицины в Мэриленде . [7] Работа Гука развилась из работы Генри Пауэра , который опубликовал свою работу по микроскопии в Experimental Philosophy (1663); [6] В свою очередь, голландский ученый Антони ван Левенгук продолжил разработку метода увеличения и таким образом обнаружил простейших , клетки крови и сперматозоиды . [138] [139]
Micrographia также содержит идеи Гука или, возможно, Бойля и Гука о горении. Эксперименты Гука привели его к выводу, что горение включает компонент воздуха, утверждение, с которым согласятся современные ученые, но это не было широко понято, если вообще было, в семнадцатом веке. Он также пришел к выводу, что дыхание и горение включают определенный и ограниченный компонент воздуха. [140] По словам Партингтона, если бы «Гук продолжил свои эксперименты по горению, он, вероятно, открыл бы кислород». [141]
Сэмюэл Пипс написал о книге в своем дневнике 21 января 16 г. 64/65 [а] : «Перед тем как лечь спать, я просидел до двух часов в своей комнате, читая «Микроскопические наблюдения» мистера Гука, самую гениальную книгу, которую я когда-либо читал в своей жизни». [142]
Одно из наблюдений в Micrographia касается ископаемого дерева , микроскопическую структуру которого Гук сравнил со структурой обычного дерева. Это привело его к выводу, что окаменелые объекты, такие как окаменелое дерево и ископаемые раковины, такие как аммониты, были останками живых существ, которые были замочены в насыщенной минералами окаменелой воде. [143] Он считал, что такие окаменелости дают надежные подсказки об истории жизни на Земле и, несмотря на возражения современных натуралистов, таких как Джон Рэй , который считал концепцию вымирания теологически неприемлемой, что в некоторых случаях они могут представлять виды, которые вымерли в результате какой-то геологической катастрофы. [144] В серии лекций в 1668 году Гук предложил тогда еретическую идею о том, что поверхность Земли была образована вулканами и землетрясениями, и что последние были ответственны за то, что окаменелости раковин были найдены намного выше уровня моря. [145]
В 1835 году Чарльз Лайель , шотландский геолог и соратник Чарльза Дарвина , писал о Гуке в «Основах геологии» : «Его трактат... является наиболее философским произведением того времени в отношении причин прежних изменений в органических и неорганических царствах природы». [146]
Научная модель человеческой памяти Гука была одной из первых в своем роде. В лекции 1682 года в Королевском обществе Гук предложил механическую аналоговую модель человеческой памяти, которая имела мало общего с в основном философскими моделями более ранних авторов. [147] Эта модель рассматривала компоненты кодирования, емкость памяти, повторение, извлечение и забывание — некоторые с удивительно современной точностью. [148] По словам профессора психологии Дугласа Хинцмана, наиболее интересные моменты модели Гука заключаются в том, что она допускает внимание и другие нисходящие влияния на кодирование; она использует резонанс для реализации параллельного, зависящего от сигнала извлечения; она объясняет память на недавнее; она предлагает односистемный учет повторения и прайминга; и степенной закон забывания может быть выведен из предположения модели простым способом. [148]
8 июля 1680 года Гук наблюдал узловые узоры , связанные с модами вибрации стеклянных пластин. Он провел смычком по краю покрытой мукой стеклянной пластины и увидел, как возникают узловые узоры. [149] [150] В акустике в 1681 году Гук показал Королевскому обществу, что музыкальные тона можно генерировать с помощью вращающихся латунных шестеренок, нарезанных зубцами в определенных пропорциях. [151]
Роберт Гук был инспектором лондонского Сити и главным помощником Кристофера Рена, в этой должности он помогал Рену восстанавливать Лондон после Великого пожара 1666 года . [153] Гук спроектировал Памятник Великому лондонскому пожару (1672), [154] [155] [s] Дом Монтегю в Блумсбери (1674) [156] и Королевскую больницу Бетлема (1674), которая стала известна как «Бедлам». [157] Другие здания, спроектированные Гуком, включают Королевский колледж врачей (1679); [158] Больницу Аске (1679), [159] Рэгли-холл , Уорикшир (1680); [160] Церковь Святой Марии Магдалины в Виллене , Бакингемшир (1680) [161] и поместье Рамсбери , Уилтшир (1681). [162] Он работал над многими лондонскими церквями, которые были восстановлены после пожара; Хук, как правило, был субподрядчиком Рена; с 1671 по 1696 год офис Рена выплачивал Гуку гонорары в размере 2820 фунтов стерлингов, [t] больше, чем он когда-либо зарабатывал на своих должностях в Королевском обществе и лекторской должности Катлера. [163]
Рен и Гук оба были увлеченными астрономами. Памятник Великому лондонскому пожару был спроектирован для выполнения научной функции в качестве зенитного телескопа для астрономических наблюдений, хотя вибрация от движения транспорта сделала его непригодным для этой цели. [164] [165] Наследие этого можно наблюдать в конструкции винтовой лестницы , которая не имеет центральной колонны, и в наблюдательной камере, которая остается на месте под уровнем земли. Он также сотрудничал с Реном при проектировании собора Святого Павла ; Гук определил, что идеальная форма арки — это перевернутая цепная линия , и отсюда, что круговая серия таких арок создает идеальную форму для купола собора. [109]
В ходе реконструкции после Великого пожара Гук предложил перепроектировать лондонские улицы по сетчатой схеме с широкими бульварами и артериями [166] , которая позже использовалась при реконструкции Парижа Османом и во многих американских городах, для чего Рен и другие также представили предложения. Король решил, что как предполагаемая стоимость строительства и компенсации, так и необходимость быстрого восстановления торговли и населения означали, что город будет восстановлен на первоначальных границах собственности. [167] Гуку было поручено провести обследование руин, чтобы определить фундаменты, края улиц и границы собственности. Он был тесно связан с составлением Акта общего совета (апрель 1667 г.), в котором излагался процесс, посредством которого первоначальные фундаменты будут официально признаны и сертифицированы. [168] По словам Лизы Джардин : «в течение четырех недель с 4 октября [Хук] помог составить карту пострадавшей от пожара территории, начал составлять Информационную систему по землепользованию для Лондона и разработал строительные нормы для Акта парламента, регулирующего восстановление». [169] Стивен Инвуд сказал: «Отчеты инспекторов, которые в основном были написаны Хуком, демонстрируют замечательную способность докопаться до сути сложных соседских ссор и выработать четкую и разумную рекомендацию из клубка претензий и встречных претензий». [170]
Гук также должен был измерить и сертифицировать землю, которая должна была быть принудительно выкуплена для запланированного расширения дороги, чтобы можно было выплатить компенсацию. [171] В 1670 году он был назначен инспектором Королевских работ. [172] Гук, вместе с работой шотландского картографа и печатника Джона Огилби , точные и подробные исследования Гука привели к созданию в 1677 году крупномасштабной карты Лондона, [152] первой известной карты определенного масштаба (1:1200). [173]
Не существует аутентичного портрета Роберта Гука, что иногда приписывалось острым конфликтам между Гуком и Исааком Ньютоном, хотя биограф Гука Аллан Чепмен отвергает как миф утверждения о том, что Ньютон или его приспешники намеренно уничтожили портрет Гука. [176] Немецкий антиквар и ученый Захариас Конрад фон Уффенбах посетил Королевское общество в 1710 году, и в его отчете о своем визите упоминается, что ему показывали портреты «Бойля и Хука», которые, как говорили, были очень похожи, но, в то время как портрет Бойля сохранился, портрет Гука был утерян. [10] [177] Во времена Гука Королевское общество собиралось в колледже Грешема, но через несколько месяцев после смерти Гука Ньютон стал президентом Общества, и были составлены планы относительно нового места для встреч. Когда Королевское общество переехало в новое помещение в 1710 году, портрет Гука был единственным, который пропал [178] и остается таковым до сих пор. Согласно дневнику Гука, он позировал для портрета известной художницы Мэри Бил , так что вполне возможно, что такой портрет когда-то существовал. [179] С другой стороны, Чепмен обращает внимание на тот факт, что в широко иллюстрированной работе Уоллера « Посмертные произведения Роберта Гука» , опубликованной вскоре после смерти Гука, его портрета нет. [176]
Сохранились два современных письменных описания внешности Гука; его близкий друг Джон Обри описал его в среднем возрасте и на пике творческих сил:
Он среднего роста, немного горбатый, бледный, и его лицо немного ниже, но его голова большая, его глаза полные и торчащие, и не быстрые; серые глаза. У него нежная голова волос, каштановых, и превосходных влажных завитков. Он есть и всегда был умеренным и умеренным в краске и т. д.
— Короткие жизни [9]
Ричард Уоллер в 1705 году в «Посмертных трудах Роберта Гука » так описал пожилого Гука:
Что касается его внешности, то он был презренным, будучи очень кривым, хотя я слышал от него самого и других, что он был прям до 16 лет, когда он впервые стал кривым из-за частых упражнений с токарным станком... Он всегда был очень бледным и худым, а позже - всего лишь кожа да кости, с тощим видом, его глаза серые и полные, с острым изобретательным взглядом, пока он был моложе; его нос был тонким, умеренной высоты и длины; его рот умеренно широкий, а верхняя губа тонкая; его подбородок острый, а лоб большой; его голова среднего размера. Он носил свои собственные волосы темно-каштанового цвета, очень длинные и небрежно свисающие на его лицо, нестриженные и гладкие... [63]
3 июля 1939 года журнал Time опубликовал портрет, предположительно Гука, но когда Эшли Монтегю проследил источник, оказалось, что он не имеет проверяемой связи с Гуком. Монтегю обнаружил, что два современных письменных описания внешности Гука согласуются друг с другом, но ни одно из них не соответствует портрету в Time . [180]
В 2003 году историк Лиза Жардин предположила, что недавно обнаруженный портрет принадлежит Гуку [174], но это предположение было опровергнуто Уильямом Б. Йенсеном из Университета Цинциннати , который идентифицировал нарисованного как фламандского ученого Яна Баптиста ван Гельмонта [175] .
Другие возможные подобия Гука включают:
В 2003 году любительская художница Рита Грир приступила к проекту по увековечению памяти Гука и созданию достоверных его изображений, как нарисованных, так и нарисованных, которые, по ее мнению, соответствуют описаниям Обри и Уоллера. Изображения Гука, созданные Грир, которые можно свободно использовать в соответствии с лицензией Free Art License , использовались в телевизионных программах в Великобритании и США, в книгах, журналах и для связей с общественностью. [176]
В 2019 году Ларри Гриффинг, доцент кафедры биологии Техасского университета A&M , предположил, что портрет неизвестного натурщика, написанный Мэри Бил и названный «Портретом математика », на самом деле принадлежит Гуку, отметив, что физические черты натурщика на портрете совпадают с чертами Гука. Рисунок указывает на рисунок эллиптического движения, который, по-видимому, соответствует неопубликованной рукописи, созданной им. Картина также включает в себя планетарий, изображающий тот же принцип. По словам Гриффина, здания, включенные в изображение, — это замок Лоутер , ныне в Камбрии , и его церковь Святого Михаила. Церковь была отреставрирована по одному из архитектурных заказов Гука, который Бил, должно быть, знала по ее обширной работе для семьи Лоутер. [1] По словам Гриффинга, картина когда-то принадлежала Королевскому обществу, но была заброшена, когда Ньютон, его президент, перенес штаб-квартиру Общества в 1710 году. [1] Кристофер Уиттакер из Школы педагогики Даремского университета в Англии подверг сомнению анализ Гриффинга; по словам Уиттакера, скорее всего, это картина Исаака Барроу ; [3] в ответ Уиттакеру [2] Гриффин подтвердил свой вывод.
Гук, Роберт (1734). "Глава 8: Метод создания истории погоды". В Sprat, Thomas (ред.). История Королевского общества Лондона .Доклад, прочитанный в Институте патентных поверенных, 21 октября 1936 г.
Роберту дали сорок фунтов, сундук и все книги.
Это может помочь разрешить давнюю загадку, почему Гук никогда не публиковал свое спорное утверждение о том, что он продемонстрировал, что сила притяжения, которая "... в двойной пропорции от Центра Взаимно ...", подразумевает эллиптические орбиты
![Микроскоп Гука[7]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f1/Hooke_Microscope-03000276-FIG-4.jpg/1280px-Hooke_Microscope-03000276-FIG-4.jpg)
