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物理之美 | 胡克定律

2024-07-26，阅读:261

胡克是17世纪英国最杰出的科学家之一。他在力学、光学、天文学等多方面都有重大成就。他所设计和发明的科学仪器在当时是无与伦比的。其本人被誉为英国的“双眼和双手”。在光学方面，胡克是光的波动说的支持者。1672年胡克进一步提出了光波是横波的概念。在光学研究中，胡克更主要的工作是进行了大量的光学实验，特别是致力于光学仪器的创制。他制作或发明了显微镜、望远镜等多种光学仪器。

罗伯特·胡克（Robert Hooke）

胡克在天文学、生物学等方面也有贡献。他曾用自己制造的望远镜观测了火星的运动。1663年英国科学家罗伯特胡克有一个非常了不起的发现，他用自制的复合显微镜观察一块软木薄片的结构，发现它们看上去像一间间长方形的小房间，就把它命名为细胞。用自己制造的显微镜观察植物组织，于1665年发现了植物细胞（实际上看到的是细胞壁），并命名为“cell”，至今仍被使用。

胡克发明的显微镜

起初，胡克在做实验的过程中，发现“弹簧上所加重量的大小与弹簧的伸长量成正比”，他又通过多次实验验证自己的猜想。1678年，胡克写了一篇《弹簧》论文，向人们介绍了对弹性物体实验的结果，为材料力学和弹性力学的发展奠定了基础。

19世纪初，在前者做了不少实验工作的前提下，英国科学家托马斯·杨总结了胡克等人的研究成果，指出：如果弹性体的伸长量超过一定限度，材料就会断裂，弹性力定律就不再适用了，明确地指出弹性力定律的适用范围。至此，经过许多科学家的辛勤劳动，终于准确地确立了物体的弹性力定律。后人为纪念胡克的开创性工作和取得的成果，便把这个定律叫做胡克定律（F=kx）。

胡克定律示意图

胡克对万有引力定律的发现起了重要作用。1679年他写信给牛顿，信中认为天体的运动是由于有中心引力拉住的结果，而且认为引力与距离平方应成反比。按照这个想法，地球表面抛体的轨道应该是椭圆，如果地球能穿透，物体将回到原处，而不象牛顿所说的，物体的轨迹是一条螺旋线，最终将绕到地心。牛顿对此没有复信，但接受了胡克的观点，以后在J.开普勒关于行星运动的第三定律基础上用数学方法导出了万有引力定律。1686年牛顿将载有万有引力定律的《自然哲学的数学原理》卷一的稿件送给英国皇家学会时，胡克希望牛顿在序言中能对他的劳动成果“提一下”，但遭到牛顿的断然拒绝。这是后来胡克控告牛顿剽窃他的成果的来由。

1703年3月3日，胡克在落寞中去世了，在他死后不久，牛顿就当上了英国皇家学会的主席。随后，英国皇家学会中的胡克实验室和胡克图书馆就被解散，胡克的所有研究成果、研究资料和实验器材或被分散或被销毁，没多久，这些属于胡克的东西就全都消失了。

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