7月18日是羅伯特.虎克誕辰381年紀(jì)念日，你對(duì)虎克知道多少？虎克和牛頓又有怎樣的恩怨？下面就來(lái)回顧一下兩位科學(xué)天才的故事。

曠世奇才，科學(xué)巨匠

　　羅伯特．虎克（Hooke Robert 1635-1703）是17世紀(jì)英國(guó)最杰出的科學(xué)家之一。他 是一個(gè)全才式的人物，他以驚人的動(dòng)手技巧和創(chuàng)造能力對(duì)當(dāng)時(shí)的天文學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、氣象學(xué)、鐘表和機(jī)械、天文學(xué)、生理學(xué)等學(xué)科都做出過(guò)重要貢獻(xiàn)，因此被譽(yù)為“英國(guó)的達(dá)芬奇”、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的“雙眼和雙手”。

　　在理論方面，虎克在光學(xué)和力學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)下了多個(gè)“第一”：他是第一個(gè)意識(shí)到光是由光波組成的物理學(xué)家，是早期探索萬(wàn)有引力的科學(xué)家之一，并發(fā)現(xiàn)了讓其留名的彈性定律；他也是第一個(gè)通過(guò)觀測(cè)木星上的紅斑移動(dòng)發(fā)現(xiàn)木星星體自轉(zhuǎn)的人；而現(xiàn)在已經(jīng)為人們耳熟能詳?shù)摹凹?xì)胞”一詞，就是由虎克最先使用的，他也是第一個(gè)通過(guò)顯微鏡來(lái)研究植物細(xì)胞的人。

　　在科學(xué)研究界有句老話：理論加技術(shù)，誰(shuí)也擋不住。有著豐富學(xué)識(shí)的虎克，動(dòng)手能力也極強(qiáng)。他親手發(fā)明和制造的儀器，如復(fù)式顯微鏡、格雷高利望遠(yuǎn)鏡、發(fā)條擺輪、輪形氣壓表等，在當(dāng)時(shí)都是性能最為優(yōu)良的。在他“出道”早期，給著名科學(xué)家波義耳當(dāng)助手的時(shí)候，波義耳所用的幾乎所有科學(xué)儀器都是虎克制造或設(shè)計(jì)的。
　　其中最有名的一個(gè)故事是圍繞著抽氣機(jī)展開(kāi)的。那時(shí)，波義耳熱衷于對(duì)空氣的研究，特別是對(duì)于真空和燃燒現(xiàn)象的研究，但這方面的研究必須擁有性能優(yōu)良的抽氣機(jī)作為硬件保證。為此，波義耳請(qǐng)當(dāng)時(shí)最著名的抽氣機(jī)制造工程師拉爾夫·格雷托雷為他制造一個(gè)設(shè)備，要求是比馮·格里克的抽氣機(jī)更好用。馮·格里克曾是馬德堡市長(zhǎng)，他利用自己發(fā)明的抽氣機(jī)在馬德堡半球內(nèi)制造真空環(huán)境，兩隊(duì)馬反方向拉金屬球也拉不開(kāi)，這就是馬德堡半球?qū)嶒?yàn)——科學(xué)史上著名的段子。馮·格里克因此名噪一時(shí)，可遺憾的是格雷托雷失敗了。
　　但是，虎克最終幫波義耳如愿以償，他用靈巧的雙手造出了當(dāng)時(shí)最好的抽氣機(jī)。為感謝虎克做出的貢獻(xiàn)，波義耳在正式出版的論文中親切地將虎克制造的設(shè)備稱為“我們的抽氣機(jī)”。
　　令人稱奇的是，除了在自然學(xué)科上取得成果外，虎克在人文藝術(shù)領(lǐng)域也留下了大名?？茖W(xué)家出身的虎克也是一位建筑大師，雖然人們以前就知道1666年倫敦大火后他擔(dān)任測(cè)量員及倫敦市政檢查官，參加了倫敦重建工作，但通過(guò)虎克的日記和朋友間的通信，才發(fā)現(xiàn)許多原先以為是雷恩設(shè)計(jì)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臺(tái)以及為紀(jì)念1666年倫敦大火而建造的紀(jì)念碑。虎克在美術(shù)方面同樣有不俗造詣，他13歲的時(shí)候就師從當(dāng)時(shí)著名的畫(huà)師彼得·萊利爵士學(xué)習(xí)繪畫(huà)，后來(lái)這一特長(zhǎng)也在其科研中發(fā)揮了作用——在奠定虎克學(xué)術(shù)地位的《顯微制圖》一書(shū)中，虎克繪畫(huà)的天分得到充分展現(xiàn)，在沒(méi)有照相機(jī)的當(dāng)時(shí)，書(shū)中配上的圖畫(huà)都是虎克親手描繪的在顯微鏡下看到的情景。

1660年羅伯特 虎克的著名顯微繪圖

　　17世紀(jì)60年代，英國(guó)人羅伯特·虎克制成復(fù)式顯微鏡

　　他用這種顯微鏡觀察并繪制出他的57張顯微圖片。青少年時(shí)期，虎克曾跟一位畫(huà)家學(xué)習(xí)，這些經(jīng)歷讓他能夠?qū)⑽⒂^世界非常詳細(xì)地畫(huà)出來(lái)。看看著名的跳蚤

　　他畫(huà)了很多非常精細(xì)、栩栩如生的圖片，例如這張?zhí)閳D片，引發(fā)神學(xué)爭(zhēng)論，人們開(kāi)始思考這些微小生物是不是曾經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)。激烈的爭(zhēng)論促使年輕的查爾斯·達(dá)爾文開(kāi)始進(jìn)行生物學(xué)研究，證明這類想法是否屬實(shí)。
　　

1665年他第一次觀察到了“細(xì)胞”

虎克在顯微鏡下研究軟木細(xì)胞時(shí)看到的情景

他的著作《顯微術(shù)》（Micrographia）出版于1665年

　　內(nèi)有不少最精確而美麗的素描，描繪了從來(lái)沒(méi)有得到過(guò)的顯微鏡觀察結(jié)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師克里斯托弗·雷恩之手－－這些圖中有不少奇跡，例如蒼蠅的眼睛、蜜蜂刺器官的形狀、跳蚤和虱子的解剖圖、羽毛的結(jié)構(gòu)以及霉菌的形成。

 蒼蠅的眼睛

       照相機(jī)還沒(méi)在顯微術(shù)中得到應(yīng)用時(shí)，虎克的人工手繪，有沒(méi)有電鏡的效果？《顯微術(shù)》（Micrographia）也譯為《顯微圖集》，

　　虎克在生物學(xué)上的另一大貢獻(xiàn)是他對(duì)物種滅絕的闡述。在他生活的那個(gè)時(shí)代，動(dòng)植物化石和礦石普遍被認(rèn)為是在魔力作用下形成的“大自然的戲法”，也有一些學(xué)者堅(jiān)信，化石是《圣經(jīng)》中所述大洪水時(shí)期的遺留物。然而，在對(duì)海濱發(fā)現(xiàn)的化石進(jìn)行仔細(xì)觀察后，虎克在1667年發(fā)表文章中指出，“在此前的時(shí)代中，曾經(jīng)存在過(guò)許多我們現(xiàn)在已經(jīng)無(wú)法找到的其他物種”。直到幾十年后，物種滅絕的概念才開(kāi)始被人們所接受。

虎克和牛頓在歷史上是一對(duì)冤家

　    牛頓一生有兩個(gè)不共戴天的死敵，一個(gè)是德國(guó)人萊布尼茲，另一個(gè)正是我們的虎克先生。

　　虎克520頁(yè)泛黃的手稿于2006年3月28日的拍賣(mài)中被皇家學(xué)會(huì)以94萬(wàn)英鎊的天價(jià)競(jìng)得，并于5月17日正式回歸，成為近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)科學(xué)史上也許最為重要的發(fā)現(xiàn)。它記載了皇家學(xué)會(huì)創(chuàng)立之初的會(huì)議記錄，以及一些重要人物之間的通信。冥冥中，近代科學(xué)創(chuàng)建的歷史被重新翻開(kāi)，我們得以重新審視一些科學(xué)史上的重大問(wèn)題。

       牛頓的偉大似乎已毋庸置疑，有人認(rèn)為，如果當(dāng)時(shí)有諾貝爾獎(jiǎng)，那么牛頓至少能得三次：萬(wàn)有引力定律、光學(xué)和化學(xué)的貢獻(xiàn)，另外由于他在微積分上的造詣，還能得一次菲爾茲獎(jiǎng)（數(shù)學(xué)最高獎(jiǎng)）。

而提起羅伯特·虎克，人們會(huì)聯(lián)想到胡克定律（彈性定律）。其實(shí)，虎克作為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、鐘表和機(jī)械、建筑和測(cè)繪等領(lǐng)域都做出過(guò)重要貢獻(xiàn)，被譽(yù)為“英國(guó)的達(dá)·芬奇”和“現(xiàn)代儀器發(fā)明之父”。

實(shí)際上，兩個(gè)人都在力學(xué)，光學(xué)，儀器等方面有著偉大的貢獻(xiàn)。兩人互相啟發(fā)，但是也無(wú)需諱言，他們之間存在著不少的激烈爭(zhēng)論，以致互相仇視。

虎克在吵架方面，已經(jīng)是整個(gè)學(xué)術(shù)界的佼佼者，牛頓成長(zhǎng)之后，在吵架方面也不遑多讓，幾乎吵遍了全歐洲的一流學(xué)者。虎克與牛頓首次結(jié)怨，是在牛頓將自己設(shè)計(jì)的第一版反射望遠(yuǎn)鏡擺在皇家學(xué)會(huì)的案頭之時(shí)。

反射望遠(yuǎn)鏡是當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)，它直接侵入了虎克在學(xué)會(huì)的兩大擅長(zhǎng)領(lǐng)域：光學(xué)與儀器設(shè)計(jì)。當(dāng)這個(gè)小巧精致的，性能超過(guò)了歷代折射式望遠(yuǎn)鏡的模型出現(xiàn)，虎克感到地位受到挑戰(zhàn)，反駁宣稱先于牛頓七年便做出了一個(gè)僅有3厘米的反射望遠(yuǎn)鏡，性能比其他長(zhǎng)達(dá)15米的望遠(yuǎn)鏡還強(qiáng)。

牛頓其實(shí)是虎克的晚輩。早在1662年，虎克已成為英國(guó)新成立不久的皇家學(xué)會(huì)的實(shí)驗(yàn)主管，負(fù)責(zé)演示皇家學(xué)會(huì)的實(shí)驗(yàn)，并在次年成為學(xué)會(huì)會(huì)員。而此時(shí)牛頓還是劍橋的本科生。1669年，牛頓當(dāng)上劍橋的教授，開(kāi)始講授他的光學(xué)研究。1672年年初，牛頓被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，做為見(jiàn)面禮，他給學(xué)會(huì)寄去一篇證明白光是不同顏色光的混合的論文，提出光是由粒子組成的，遭到了認(rèn)為光是一種波的虎克的猛烈抨擊。牛頓無(wú)法忍受，威脅要退出學(xué)會(huì)。在學(xué)會(huì)的書(shū)記勸說(shuō)并提出免去牛頓應(yīng)繳納的會(huì)費(fèi)的條件下，牛頓留了下來(lái)。

      1675年，牛頓發(fā)表的另一篇光學(xué)論文招來(lái)了虎克更猛烈的抨擊?；⒖苏J(rèn)為牛頓論文中的大部分內(nèi)容是從他在1665年發(fā)表的《顯微圖譜》一書(shū)中的有關(guān)論述中搬來(lái)的，只是做了某些發(fā)揮。兩人進(jìn)行了一番貌似彬彬有禮其實(shí)暗藏譏諷的通信。爭(zhēng)論的結(jié)果是，牛頓疏遠(yuǎn)了皇家學(xué)會(huì)，而且決定等虎克死后再發(fā)表有關(guān)光學(xué)的論著，在虎克死后的第二年，牛頓出版的著作中，完全不提虎克對(duì)薄板顏色研究的貢獻(xiàn)。

虎克對(duì)平拋物體自由落體的橢圓軌道預(yù)測(cè)，事實(shí)上已經(jīng)探及了萬(wàn)有引力定律、平方反比定律的邊緣，1684年，倫敦市內(nèi)的一家咖啡館里，哈雷、建筑大師雷恩爵士和虎克的賭約（即關(guān)于兩個(gè)月之內(nèi)求證出行星與太陽(yáng)之間的作用力是否遵循平方反比定律，如若遵循，行星的軌道應(yīng)該是什么形狀），又引發(fā)二人激烈的爭(zhēng)吵。

兩個(gè)月后，虎克和哈雷都沒(méi)能給出合理的證明。哈雷自覺(jué)無(wú)法獨(dú)立解，他前往劍橋敲開(kāi)了牛頓的家門(mén)。哈雷本以為牛頓要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的計(jì)算才能得出結(jié)果，可牛頓隨口就報(bào)出了答案：橢圓形。哈雷問(wèn)為什么，牛頓說(shuō)：“我算過(guò)?！?/p>

在哈雷的強(qiáng)烈要求下，牛頓答應(yīng)給哈雷提供一篇論文，詳細(xì)闡述。

三個(gè)月后牛頓的信函從劍橋翩然而至，里面是牛頓用9頁(yè)紙的篇幅寫(xiě)就《繞轉(zhuǎn)物體的研究》，這薄薄的9頁(yè)紙的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)等重的黃金，此后在這9頁(yè)綱要的基礎(chǔ)上，牛頓將其擴(kuò)充為三巨冊(cè)版本的《論自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，正式發(fā)表萬(wàn)有引力定律，以一人之力，將伽利略用于地面的力學(xué)體系和開(kāi)普勒用于天空的力學(xué)體系加以統(tǒng)一，從純數(shù)學(xué)的角度，來(lái)告訴世界究竟為什么。他告訴人們，原來(lái)周遭世界竟然與星體之間遵循著同樣的定律。

如今這部作品已經(jīng)成為科學(xué)史上最重要的科學(xué)著作，沒(méi)有之一，它甚至知名到已經(jīng)無(wú)需提及書(shū)的全名，僅說(shuō)出《原理》二字，便眾皆知曉。

《論自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》封面

　　《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》發(fā)表后，直拗的虎克還是要求牛頓承認(rèn)，是他優(yōu)先發(fā)現(xiàn)平方反比定律的，起碼要在書(shū)的前言里將他對(duì)牛頓啟發(fā)的“功績(jī)”提及一下。由于沒(méi)有得到牛頓的有效回應(yīng)，虎克在1693年的皇家學(xué)會(huì)會(huì)議上再次正式提出他發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的優(yōu)先權(quán)。面對(duì)虎克如此接二連三“不識(shí)相”的行為，牛頓暴跳如雷，他一直認(rèn)為萬(wàn)有引力完全是個(gè)人的發(fā)現(xiàn)，所以一氣之下把《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里大部分涉及對(duì)虎克的引用都通通刪掉，剩下少數(shù)實(shí)在無(wú)法避免的，用詞也從“非常尊敬的虎克先生”變成不顧基本禮儀的“虎克”兩字。

　　得益于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版，在牛頓強(qiáng)大話語(yǔ)霸權(quán)的壓力下，可憐的虎克至死也沒(méi)有得到應(yīng)有的承認(rèn)。在他死后不久，由于在科學(xué)上的成就卓著，聲名顯赫的牛頓登上了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)主席寶座，這也導(dǎo)致了虎克在后來(lái)的科學(xué)史上更沒(méi)有可能得到應(yīng)有的地位和承認(rèn)。因?yàn)殡S后，或許是出于大權(quán)在握的原因，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)中的虎克實(shí)驗(yàn)室和虎克圖書(shū)館都先后被解散，虎克的所有研究成果、研究資料和實(shí)驗(yàn)器材也被分散或者被銷(xiāo)毀。沒(méi)多久，這些屬于虎克的成果就全都消失在歷史深處了?；⒖怂篮笊踔吝B一幅畫(huà)像也沒(méi)有留下來(lái)，據(jù)說(shuō)是因?yàn)樗L(zhǎng)得“太丑了”，但也有學(xué)者言之鑿鑿地聲稱，正是精通權(quán)術(shù)的牛頓利用職權(quán)有意毀棄了他的“敵人”虎克的遺物，作為對(duì)他最后的報(bào)復(fù)。

在虎克逝世的第二年，牛頓重啟光學(xué)的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)之爭(zhēng)，于當(dāng)年出版巨著《光學(xué)》，這本著作匯聚了牛頓在劍橋三十年研究的心力，他更從波動(dòng)說(shuō)中汲取養(yǎng)分，全面完善補(bǔ)足了粒子學(xué)說(shuō)。緊接著他將波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋的問(wèn)題一一提出，并對(duì)惠更斯當(dāng)年的《光論》加以駁斥。當(dāng)時(shí)惠更斯已在九年前病逝于荷蘭海牙。波動(dòng)說(shuō)連失虎克與惠更斯兩大支柱，牛頓以一己之力，扭轉(zhuǎn)了光學(xué)兩大理論交鋒局勢(shì)，此后的一個(gè)世紀(jì)，微粒說(shuō)一直牢牢占據(jù)著光學(xué)研究的主流。

　　被牛頓視為敵人對(duì)于虎克來(lái)說(shuō)，幾乎是致命打擊。撰寫(xiě)過(guò)《不平靜的天才:羅伯特·虎克和他的地球觀》的俄勒岡州立大學(xué)教授艾倫·唐·德雷克（Ellen Tan Drake）考據(jù)得出，在牛頓擔(dān)任英國(guó)皇家科學(xué)院院長(zhǎng)期間，他直接或間接地將上千種虎克設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置、模型以及化石標(biāo)本加以銷(xiāo)毀。甚至在虎克故世后，這位到晚年只能以注釋奧維德《變形記》自?shī)实睦先艘矝](méi)能逃脫迫害:他惟一的一張畫(huà)像便毀于牛頓的支持者之手。

　　2003年有一位歷史學(xué)家聲稱找到了虎克的畫(huà)像，但隨后被證明是別人的畫(huà)像。在一份保留至今的文件中有虎克的封印，封印上有一個(gè)頭像，它是不是虎克的頭像？沒(méi)法確定。 

　　1703年3月3日，雙目失明的虎克逝世于倫敦格雷欣學(xué)院（Gresham College）。在此后的300年中，他被描述為一個(gè)多疑多病、沉默孤僻、愛(ài)爭(zhēng)功、難共事的人，因?yàn)橄忍焐砩系娜毕荻鴮?dǎo)致心理的變態(tài)。“虎克不是一個(gè)會(huì)做人的人，但難道這足以成為抹殺掉他作為天才的理由嗎？”這樣的問(wèn)題，也許到300年后，依然振聾發(fā)聵。

　　在虎克、牛頓的時(shí)代，科學(xué)剛剛草創(chuàng)，學(xué)術(shù)規(guī)范還未完善，難免經(jīng)常出現(xiàn)優(yōu)先權(quán)的爭(zhēng)執(zhí)?；⒖瞬粌H和牛頓爭(zhēng)，也和荷蘭大科學(xué)家惠更斯?fàn)幱谓z表的發(fā)明權(quán)。牛頓與萊布尼茲有關(guān)微積分發(fā)明權(quán)的爭(zhēng)執(zhí)更是出名。若是在現(xiàn)在，許多這類爭(zhēng)執(zhí)都可以避免?，F(xiàn)在學(xué)術(shù)界為了避免爭(zhēng)執(zhí)，也為了鼓勵(lì)盡早發(fā)表成果，奉行的是誰(shuí)先發(fā)表誰(shuí)就有優(yōu)先權(quán)。雖然牛頓自己發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，但是既然虎克比他更早發(fā)表了有關(guān)論文，不管其論文是多么粗糙，牛頓也應(yīng)該在后發(fā)表的論文中提及虎克的成果。有人說(shuō) “伊薩克·牛頓毫無(wú)疑問(wèn)是那個(gè)時(shí)代最偉大的天才之一，但他一生中最大的污點(diǎn)，就是抹殺了與他同樣偉大的羅伯特·虎克的貢獻(xiàn)”。

編輯：LHM