胡克跟牛顿争夺发现万有引力的优先权,甚至利用职权给牛顿“穿小鞋”。不过之后,胡克发明了显微镜,随之发现了细胞,也算伟大的科学家了。
罗伯特·胡克是英国物理学家和天文学家,他发明了很多仪器,被誉为“现代仪器发明之父”。他在实验方面的创造性才能,对皇家学会初期开展的以实验为基础的研究作出了巨大贡献,被称为“皇家学会的台柱”。由于胡克和玻义耳对皇家学会起着积极的作用,因而人们称颂他们:“如果说玻意耳是皇家学会幕后的灵魂,那么胡克提供给学会的就是双眼和双手了。”
现代仪器发明之父
胡克于1635年出生于英格兰南方海边的威特岛,父亲是一位牧师。胡克小时候体弱多病,常常因头痛而不能坚持学习,但他心灵手巧,酷爱摆弄机械,自制过木钟、可以开炮的小战舰等。13岁那年,父亲去世了,胡克非常伤心,好心的威斯敏斯特中学校长巴斯比收留了他。从此,胡克开始了半工半读的生活,一边学习,一边做仆从、金匠、木工等临时工。通过不懈的努力,胡克终于进入人才辈出的牛津大学读书。毕业后,他被推荐到牛津大学波义耳的实验室,担任著名科学家波义耳的助手。胡克的重要贡献主要是在仪器制造方面,如协助波义耳改进抽气机,制造了复式显微镜、轮式气压计、摆钟、海洋测深仪、海水取样器等等,被后人誉为“现代仪器发明之父”。他还参与过伦敦大火后的城市重建设计,对晶体、化石、燃烧、测温学等也有不少研究。
与牛顿的矛盾
在力学研究中,胡克认为,地球和地球上的物体之间肯定有某种吸引力。如果没有这种引力的话,地球在自转的时候,这些物体就会像雨伞上的水珠一样,因旋转而向四周飞散。1662年后,胡克曾在高山、平地和深矿井中,多次测量同一物体的重量,来寻找物体的重量随着离地心距离的变化而变化的关系。1674年,胡克根据惠更斯的物体圆周运动的向心力定律和开普勒定律,提出三个假设:
第一,一切天体都具有倾向其中心的吸引力,它不仅吸引其本身各部分,而且还吸引其作用范围内的其它天体;
第二,凡是正在做简单直线运动的任何天体,在未受其它作用力使其倾斜,并使其沿椭圆轨道、圆周或复杂的曲线运动之前,它将保持直线运动不变;
第三,受到吸引力作用的物体,越靠近吸引中心,其吸引力也越大。这三条假设,已经包含了万有引力的一些问题,虽然未能够完全证实,但为牛顿发现和证明万有引力定律奠定了重要基础。
1679年,胡克找到了平方反比定律。他写信给牛顿,提出了自己的研究设想。事实上,这时牛顿已经发现了万有引力定律,但治学严谨的牛顿没有立即发表,对胡克的来信也没有答复。
1686年,牛顿完成《自然哲学的数学原理》,公布了他的万有引力定律。胡克声明引力的平方反比定律是他首先发现的。1693年,他在皇家学会的会议上,又正式提出他发现万有引力的优先权问题。牛顿声明说,早在1666年他就发现了万有引力定律。1686年英国伦敦皇家学会同意出版牛顿的《自然哲学的数学原理》一书,胡克却利用皇家学会秘书长的身份执意阻挠,不给经费。他给牛顿“穿小鞋”的做法,引起了当时英国学术界的不满,这在一定程度上损害了胡克自己的科学家形象。
显微镜下发现细胞
胡克发明显微镜后,对它爱不释手,常在显微镜下观察一些小东西。一天,他在显微镜下观察一块软木薄片时,意外发现软木在显微镜下原来是另一个样子,它是由无数个蜂窝状的小房间所构成的。他非常兴奋,在1665年编写的《显微镜》一书中,详细记述了这一发现,并把这些小房间取名为“细胞”。这就是细胞发现的过程。但实际上,胡克当时看到的并不是完整的细胞,而只是植物细胞的外壳细胞壁。
从胡克发现细胞开始,又经过了150多年的漫长岁月,人们开始认识到,细胞才是动物和植物的基本构成单位。于是,一些生物学家也开始提出了一切动物、植物体都是由细胞构成的学说,并在显微镜的帮助下不断地研究细胞。经过研究,这些生物学家发现,一个完整细胞虽然有多种多样的外部形态,但是它们的基本结构大体相同。一个细胞,包在最外层的是细胞膜或是细胞壁,位于细胞中央的一个圆球是细胞核,围绕在细胞核周围的半流体状或凝胶状的是细胞质。把细胞放在显微镜下,经过几千倍甚至几万倍的放大后,细胞质中的那些大大小小、形体各异的细胞器也可以看得清清楚楚。
一个细胞有多大呢?一般来说,肉眼根本观察不到,因为它的直径一般只有几个微米,甚至最小的单细胞细菌还不到1微米,只有在高倍显微镜下才能看到它们的大体模样。然而,也有大细胞的动植物,的确让人看了吃惊。就拿棉花种子的纤维来说,一个纤维细胞有的可长达40毫米;一个苎麻的茎皮纤维细胞,最长的就有半米。而在动物细胞中,神经细胞可伸长到1米以上,而世界上最大的细胞,可能要数鸟蛋了,因为一只鸟蛋就是一个细胞,它们的直径有数厘米甚至数十厘米
随着科学的不断发展,人类对于细胞的认识也日益深化。在今天,我们不仅已经探明了细胞内各种细胞器的结构和它们各自的功能,而且还能在人工控制条件下对细胞原生质体或分子进行杂交,从而培养大量的新细胞。
胡克热爱科学事业,并为此奉献了一生。他的研究面十分广泛,如建筑、化石、气象等,他都有所涉猎和贡献。但作为一位科学家的素养,胡克缺少熟练雄厚的数学与逻辑推理功力,这样便不容易从理论和实践的结合上透彻地分析与解决问题。这也是胡克与牛顿、惠更斯相比的逊色之处。
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