Выдающийся учёный XVII века
Роберт ГУК (Hooke) — один из ярчайших представителей науки 17 века, родился 18 июля 1635 г. в городе Фрешуотер, что расположен на острове Уайт вблизи южного побережья Англии, в семье настоятеля церкви Всех Святых. Ребенок был тщедушным и хилым, но, вопреки опасениям близких, он выжил. По при¬чине сла¬бо¬го здо¬ро¬вья в дет¬стве Ро¬берт не по¬лу¬чил си¬сте-ма¬ти¬че¬ско¬го об¬ра¬зо¬ва¬ния.
Отец Гука подготавливал его первоначально к духовной деятельности, но ввиду слабого здоровья Роберта и проявляемой им способности к занятию механикой предназначил его к изучению часового мастерства.
После потери в 1648 г. отца, Роберт был определен учеником художника Питера Лели и переехал в Лондон. Гук впоследствии отзывался о времени обучения довольно неодобрительно. Он не любил запах красок и, кроме того, считал, что глупо платить за обучение тому, чему можешь научиться и сам. Однако, в дальнейшем, когда он иллюстрировал свои труды, плоды учебы очень пригодились.
Четырнадцати лет Роберт поступил в Вестминстерскую школу Башби, где проучился до 1653 г. Он оказался блестящим учеником. Рассказывают, что он за неделю изучил 6 книг геометрии Евклида. В школе Гук изучил латинский — язык научного общения того времени, а также греческий и древнееврейский и даже научился играть на органе.
Важным событием в жизни Роберта был переезд в Оксфорд, где он сначала устроился в церковь хористом, а потом стал студентом колледжа Крайст-черч (Церкви Христовой). Через год он стал ассистентом и ближайшим сотрудником химика Виллиса, а потом известного физика Роберта Бойля, бывшего на восемь лет старше его.
В Лондоне было создано общество величайших учёных, которые делали упор в совершенствовании мира на конкретные физические законы. На встречах членов сообщества не происходило никаких политических дебатов, подвергали обсуждению только различные эксперименты и делились исследованиями по физике, механике. Времена тогда были беспокойными, и учёные соблюдали очень строгую конспирацию. Новое сообщество стали называть «коллегия невидимых». Первым , кто стоял у истоков создания общества, был Роберт Бойль - великий наставник Гука. Коллегия выпускала необходимую научную литературу. Автором одной из книг стал Роберт Гук, который тоже входил в это секретное научное сообщество. Гук уже в те годы слыл изобретателем интересных приборов, позволяющих делать великие открытия. Одним из таких приборов был микроскоп.
Конец 1650 и начало 1660-х гг. принесли Гуку первые значительные успехи. Он опубликовал трактат о капиллярных движениях жидкостей и придумал пружинный привод механизма карманных часов; впоследствии это породило спор о приоритете с Гюйгенсом.
В 1658 г. Гук изобрел и построил воздушный насос, экспериментируя с которым, открыл знаменитый закон газового состояния pV = const. Cообщение об этом законе с указанием имени автора впервые опубликовал в 1660 г. Р.Бойль в своей книге, и по-видимому, по этой причине, войдя во все школьные и университетские курсы физики, он называется теперь законом Бойля или законом Бойля–Мариотта.
В 1662 Оксфордский университет присвоил Гуку степень магистра искусств.
В этом же году английский король Карл II специальной грамотой легализировал существовавшее в стране уже несколько лет Общество для распространения физико-математических экспериментальных наук, присвоив ему наименование «Королевское общество» и даровав ему герб с девизом NulliusinVerba («Ничто словами»). Так возникла британская Академия наук. В первоначальный состав общества входили 40 человек – все, кто помимо активного участия в работе общества обязался вносить ежемесячные взносы в размере 40 фунтов стерлингов. В 1663 г. Гук составил устав Королевского общества и 3 июня был избран его членом, а впоследствии (1677) — секретарём.
В 1664 г. на Англию обрушилось бедствие — чума. Многие поспешили уехать из Лондона. Гук остался в Лондоне. Незадолго перед этим он стал профессором Грешемовского колледжа (профессором геометрии) и получил квартиру в его здании, а в январе 1665 г. был пожизненно избран куратором экспериментов Королевского общества. Должность куратора была почётной, но далеко не простой. Нужно было готовить и демонстрировать новые эксперименты. Куратор не только не получал вознаграждения, но должен был нести и затраты. Хотя Гук вовсе не был богат, он охотно выполнял эту работу( в течение 35 лет!), которая, помимо всего прочего, помогала его собственным исследованиям, а также создавала ему авторитет почётного и полезного клиента-консультанта у мастеров, изготовлявших приборы и инструменты.
Вот как писали о его работе в «Истории Королевского общества»: «Гук произвёл перед Обществом удивительное разнообразие экспериментов, например относительно действия вакуума, о силе артиллерийского пороха, о термическом расширении стекла. Между прочими вещами он показал первый действительный микроскоп и множество открытий, сделанных с его помощью, первую ирисовую диафрагму и целый ряд новых метеорологических приборов».
Деятельность Королевского общества не всюду встречала всеобщее одобрение. Даже великий Джонатан Свифт в «Путешествии Гулливера» довольно ядовито высмеивал академиков в образе полусумасшедших обитателей Академии в Лагадо.
В 1665 г. вышел из печати капитальный труд Гука — «Микрография».
Это было не только изложение результатов принципиально нового применения микроскопа как исследовательского инструмента. В ней описано 57 «микроскопических» и 3 «телескопических» эксперимента. Гук исследует растения, насекомых и животных и делает важнейшие открытия, касающиеся не только отдельных органов, но и клеточного строения тканей.
Он описал клетки бузины, укропа, моркови, привёл изображения весьма мелких объектов, таких как глаз мухи, комара и его личинки, детально описал клеточное строение обычной пробки в разрезе, крыла пчелы, плесени, мха. Гук увидел ячеистый состав пробки, под микроскопом это выглядело как пчелиные соты. Видимые ячейки позже ученый назвал клетками. Впоследствии образовалась целая наука о клетках, которая называется цитология.
В этой же работе Гук изложил свою теорию цветов, объяснил окраску тонких слоёв отражением света от их верхней и нижней границ.
Рассматривая окаменелости, Гук, фактически, выступил как основатель палеонтологии.
Он снабдил книгу превосходными, выполненными им и представляющими научный интерес гравюрами. Автор «Микрографии» выдвигает оригинальные идеи, касающиеся света, тяготения и строения материи.
Он постоянно изобретает. Так, он придумывает вычислительную машину, которая позволяет выполнять любые арифметические действия, усовершенствует прибор для исследования магнитного поля Земли.
Нередко он вступает в дискуссии с другими учеными общества. Так, в 1674 г. он спорит с Я. Гевелием, отстаивая идею использования телескопов в угломерных инструментах. Порой, приходится признать, дискуссии бывают слишком резкими, особенно когда дело касается вопросов приоритета.
Из работ второй половины 1670-х гг. особо можно выделить исследования по теории упругости, основным результатом которых явился знаменитый закон Гука. Если, например, рассматривается удлинение проволоки под воздействием определенной силы, то этот закон формулируется так: относительное удлинение (т.е. увеличение длины, отнесенное к первоначальной длине), пропорционально величине этой силы, обратно пропорционально сечению проволоки и зависит от того, из какого материала она изготовлена. Гук даже понял, что такой закон справедлив только в случае малых деформаций.
В 1672 г. членом Лондонского Королевского общества был избран Исаак Ньютон, но вовсе не как величайший из физиков-теоретиков, а как создатель удачного зеркального телескопа. В течение многих лет отношения между Ньютоном и Гуком почти постоянно оставались напряженными. Иногда расхождения касались частных вопросов. Так, в 1679 возник спор «о фигуре кривой, которую будет описывать падающее тело». Но чаще они затрагивали фундаментальные проблемы. Из них особо резкими были те, что касались представлений о физической природе света.
Ньютон выдвинул и отстаивал теорию, согласно которой свет представляет собой поток особых частичек — световых корпускул. Гук же полагал, что свет состоит из очень быстрых и коротких вибрационных движений некоторой прозрачной среды, через которую он проходит. Таким образом, уже здесь возникла дискуссия между сторонником корпускулярного и волнового механизма. Со временем этот спор достиг такого накала, что Ньютон принял твёрдое решение: пока жив Гук, не публиковать никаких работ по оптике.
Тяжело переживали обе стороны разгоревшийся в 1686 г. спор о приоритете в вопросе о законе всемирного тяготения. По-видимому, Гук действительно сам понял, что сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, и он обвинил автора знаменитых «Начал» в плагиате.
Он написал в Королевское общество, что давно знал о притяжении между телами, но загруженность другими работами не позволила ему заняться этой проблемой обстоятельнее. Впрочем, многие исследователи считают, что даже если он и знал «закон обратных квадратов», однако лишь Ньютон не только правильно определил закон взаимодействия, но, сформулировав основные законы механики, объяснил на их основе движения планет, приливы и отливы океана и вообще открыл новую страницу в книге науки.
Что же касается Гука, то он, несмотря на огромную перегруженность работой, действительно не только постоянно интересовался проблемой тяготения, но и провёл, начиная с 1671 г., серию опытов по его изучению.
В силу особенностей характера и из-за чрезвычайно широкого круга интересов Гук часто не доводил свои открытия до конца и утрачивал приоритет, по поводу которого ему приходилось часто спорить с Ньютоном, Гюйгенсом и другими учеными. В конце концов такие потери и споры сделали его предельно замкнутым, сдержанным и неуживчивым.
Гук был чрезвычайно сгорблен, с почти горизонтальной шеей, хотя до 16 лет оставался достаточно высоким и стройным. горбиться же начал из-за постоянной работы на токарном станке. Он всегда был очень бледен и худ, а позже – и вовсе только кожа да кости. У него были серые глаза навыкате с острым умным взглядом, острый подбородок и высокий лоб, темно-каштановые волосы без парика, очень длинные, неподрезанные и гладкие.
Гуку приходилось заниматься и не одними научными проблемами. В 1665 г. в страшном пожаре выгорела значительная часть Лондона. Восстановительными работами после пожара руководил выдающийся английский архитектор Кристофер Рен, ближайшим помощником и другом которого был Гук. Напряженнейшая работа, когда спать удавалось не более трёх-четырех часов в сутки, растянулась на четыре года, и можно лишь поражаться, как Гуку удавалось совмещать её с научными и другими трудами.
Эта работа несколько улучшила материальное положение Гука, но за это приходилось платить здоровьем, и без того не блестящим.
Теряя силы, Гук не только продолжал работу, но и включал в неё всё новые области. Он заинтересовался устройством мускулов и начал придумывать их механические модели, получил степень доктора медицины, занялся изучением янтаря и читал об этом лекции, прочитал также лекцию о причинах землетрясений. К концу жизни Р.Гук сделал около 500 научных и технических открытий. Последним изобретением больного и почти ослепшего Гука был морской барометр. Об этом изобретении в феврале 1701 на заседании
Королевского общества доложил Эдмонд Галлей, который уже четверть века назад вошёл в круг близких друзей учёного.
Роберт Гук, один из самых разносторонне одарённых людей своего времени, скончался в своей квартире в Лондоне в Грешемовском колледже 3 марта 1703 года.
К числу открытий Гука принадлежат:
открытие пропорциональности между упругими растяжениями, сжатиями и изгибами, и производящими их напряжениями (закон Гука),
идея о волнообразном распространении света (более или менее одновременно с Гюйгенсом),
экспериментальное обоснование её открытой Гуком интерференцией света, * волновая теория света,
гипотеза о поперечном характере световых волн,
открытия в акустике, например, демонстрация того, что высота звука определяется частотой колебаний,
теоретическое положение о сущности теплоты как движения частиц тела,
открытие постоянства температуры таяния льда и кипения воды,
закон Бойля (каков здесь вклад Гука, Бойля и его ученика Ричарда Таунли — не до конца ясно),
живая клетка с помощью усовершенствованного им микроскопа; также женскую яйцеклетку и мужские сперматозоиды,
Гуку же принадлежит сам термин «клетка» (англ. cell),
в 1684 изобрёл первую в мире систему оптического телеграфа и многое другое.
В память о Роберте в 1935 г. Международный астрономический союз присвоил имя Роберта Гука кратеру на видимой стороне Луны.
Рассказывают, что …
- Академик В. И. Арнольд в книге «Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук» аргументирует, в том числе документально, утверждение, что именно Гуком был открыт закон всемирного тяготения (закон обратных квадратов для центральной гравитационной силы), и даже вполне корректно обоснован им для случая круговых орбит, Ньютон же доделал это обоснование для случая эллиптических орбит (по инициативе Гука: последний сообщил ему свои результаты и попросил заняться этой задачей). Приводимые там цитаты Ньютона, оспаривающего приоритет Гука, говорят лишь о том, что Ньютон придавал своей части доказательства несоизмеримо большую значимость (в силу её трудности и т. д.), но отнюдь не отрицает принадлежность Гуку формулировки закона. Таким образом, приоритет формулировки и первоначального обоснования следует отдать Гуку (если, конечно, не кому-то до него), и он же, судя по всему, ясно сформулировал Ньютону задачу завершения обоснования. Ньютон, впрочем, утверждал, что сделал это же открытие независимо и раньше, но он никому об этом не сообщал, и не осталось никаких документальных свидетельств этого; кроме того, в любом случае, Ньютон забросил работы по этой теме, которые возобновил, по его признанию, под влиянием письма Гука.
В той же книге Арнольда указывается, что Гуку принадлежит открытие закона, который в современной литературе принято называть законом Бойля, причём утверждается, что сам Бойль не только не оспаривает это, но явно об этом пишет (самому же Бойлю принадлежит лишь первенство публикации). Впрочем, реальный вклад Бойля и его ученика Ричарда Таунли в открытие этого закона мог быть и достаточно велик.
Ряд современных авторов полагают, что главным вкладом Гука в небесную механику было представление движения Земли в виде суперпозиции движения по инерции (по касательной к траектории) и падения на Солнце как тяготеющий центр, что оказало, в частности, серьёзное влияние на Ньютона. В частности, этот способ рассмотрения давал непосредственную базу для выяснения природы второго закона Кеплера (сохранения момента импульса при центральной силе), что явилось ключом и к полному решению кеплеровой задачи.
По указаниям Гука часовой мастер Томпсон сделал для Карла II первые часы с регулирующей пружиной. Нидерландский механик, физик и математик Христиан Гюйгенс применил регулирующую спираль позже Гука, но независимо от него; зацепляющие части, придуманные ими, неодинаковы. Идею о применении конического маятника к регулированию часов Гук приписывал себе и оспаривал первенство у Гюйгенса.
Как выглядел Роберт Гук, неизвестно. Длительное время считалось, что на портрете, опубликованном 3 июля 1939 года в журнале «Тайм», изображён Гук, а Лиза Джардин даже поместила его на обложку своей книги о Гуке. Однако позже исследователи пришли к заключению, что на портрете изображён фламандский химик и физиолог Ян Баптиста ван Гельмонт.
Роберт Гук был повторно захоронен где-то в Северном Лондоне в 18-ом столетии, в месте, которое никому не известно достоверно. Если его останки будут найдены, профессор Майкл Купер из Лондонского университета планирует использовать судебную методику антропологии для восстановления лица Роберта Гука. Единственное изображение Роберта Гука, которым мы располагаем до сих пор, было витраж окна мемориала Гука в Cв. Бишопсгейт Элен, но оно было разрушено при бомбардировке.
Гук был един¬ствен¬ным чле¬ном Лон¬дон¬ско¬го ко¬ро¬лев¬ско¬го Об¬ще¬ства, порт¬рет¬ное изоб¬ра¬же¬ние ко¬то¬ро¬го до нас не до¬шло. Со¬глас¬но ле¬ген¬де, ви¬но-ват в этом не кто иной, как Иса¬ак Нью¬тон. Он толь¬ко по¬сле смер¬ти Гу¬ка при-нял пред¬ло¬же¬ние стать гла¬вой Ко¬ро¬лев¬ско¬го об¬ще¬ства. Го¬во¬рят, что од¬ним из пер¬вых его дей¬ствий на но¬вом по¬сту бы¬ло уни¬что¬же¬ние бу¬маг и порт¬ре¬тов по¬кой¬но¬го про¬тив¬ни¬ка.
Труды Гука на темы природы света и законов гравитации послужили основой работ Исаака Ньютона, но серьезнейшие разногласия двоих учёных ухудшили их отношения. Началось своего рода противоборство. Так, из своих «Математических начал натуральной философии» Ньютон удалил все ссылки на труды Гука. Кроме того, он пытался приуменьшить его вклад в науку. Став президентом Королевского общества, Ньютон прекратил использование многочисленных инструментов Гука, созданных им вручную, предал забвению его работы и убрал его портрет. Слава талантливейшего физика померкла. Тем не менее, именно о нем написаны известные слова Ньютона. В одном из своих писем он говорит, что видел дальше только потому, что стоял на плечах гигантов. И действительно, Роберт Гук заслуживает такого названия.
Название «клетка», которое он предложил для элементарных единиц живого организма, связано с тем, что Гуку такие частицы напоминали кельи монахов. Один из экспериментов, связанный с дыханием, чуть было не закончился для Гука плачевно. Он поместил себя в особый герметичный аппарат, из которого выкачивался воздух, и в результате частично утратил слух. Помимо монумента, сооруженного в сотрудничестве с Реном, по проектам Гука были созданы такие здания, как обсерватория в Гринвиче и собор Святого Павла. Увидеть эти работы великого физика можно и сейчас.
В на¬ше вре¬мя имя Гука из¬вест¬но прак¬ти¬че¬ски всем. Ка¬за¬лось бы, это сви¬де-тель¬ству¬ет о том, что со¬вре¬мен¬ни¬ки и по¬том¬ки по до¬сто¬ин¬ству оце¬ни¬ли ра¬бо-ты ве¬ли¬ко¬го ис¬сле¬до¬ва¬те¬ля. Од¬на¬ко Ро¬бер¬ту Гу¬ку при¬над¬ле¬жит го¬раз¬до боль-шее чис¬ло за¬слуг, чем при¬ня¬то счи¬тать. Мно¬гие тео¬рии и от¬кры¬тия ге¬ни¬аль¬но-го ан¬гли¬ча¬ни¬на при¬пи¬сы¬ва¬ют¬ся дру¬гим уче¬ным. Так что, несмот¬ря на все¬мир-ную из¬вест¬ность Гу¬ка, мож¬но сме¬ло ска¬зать, что со¬вре¬мен¬ни¬ка¬ми и по¬том¬ка¬ми ему ока¬за¬ны да¬ле¬ко не все по¬ла¬га¬ю¬щи¬е¬ся по¬че¬сти.
