Роберт Гук

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Ро́берт Гук
англ. Robert Hooke
14 Robert Hooke. Pencil Drawing.jpg
Портрет-реконструкція за описами сучасників. Автор Rita Greer, 2006 рік
Народився 18 липня 1635(1635-07-18)
Фрешвотер, острів Вайт (графство), Англія
Помер 3 березня 1703(1703-03-03) (67 років)
Лондон, Англія
Галузь наукових інтересів механіка, хімія, фізика, біологія
Alma mater Крайст-Чорч, Оксфорд
Науковий керівник Роберт Бойль
Відомий завдяки: закон Гука
мікроскоп

Ро́берт Гук (англ. Robert Hooke; * 18 липня 1635, острів Вайт — † 3 березня 1703, Лондон) — англійський натураліст, учений-енциклопедист, що зіграв важливу роль у науковій революції XVII століття.

Роберт Гук став відомим завдяки винайденому ним закону пружності (закону Гука). Також його часто згадують як «батька мікроскопії» — саме Гук увів термін клітина для визначення найменшої частини живого. Гук разом із Робертом Бойлем створив вакуумний насос, що використовувався в експериментах Бойля з газами. Крім того, він був відомим архітектором свого часу та головним землеміром Лондона після Великої пожежі. Він збудував один із перших григоріанських телескопів, спостерігав за обертаннями Марса та Юпітера і, спираючись на свої досліди викопних решток, був прихильником теорії біологічної еволюції. На основі досліджень заломлення світла, розробив хвильову теорію світла. Він був першим, хто припустив, що тіла розширюються при нагріванні і що повітря складається із дрібних частинок, які розділені порівняно великими відстанями.

Гук, безперечно, був надзвичайно працьовитою людиною, будучи одночасно куратором Королівського товариства, членом його ради, професором геометрії та головним землеміром Лондона.

У XVIII столітті репутація Гука дуже постраждала, як вважається, через розбіжність в поглядах з Ісааком Ньютоном, який на той час був президентом Королівського товариства. Ньютон зробив багато для приховування самого імені Гука, зокрема, за чутками він знищив останній відомий його портрет.

Біографія[ред.ред. код]

Мікроскоп Гука (гравюра з «Мікрографії») роботи Крістофера Кока
Барометр Гука, 1660

Батько Гука, пастор, готував його спочатку до духовної діяльності, але зважаючи на слабке здоров'я хлопчика і здібність, проявлену ним до занять механікою призначив його до вивчення годинникової справи. Згодом, проте, молодий Гук зацікавився науковими дослідженнями і в результаті був відправлений до Вестмінстерської школи, де успішно вивчав мови: латину, старогрецьку, єврейську, але особливо цікавився математикою і виявив великий інтерес до винаходів у фізиці та механіці. Здібність його до занять фізикою і хімією була визнана і оцінена вченими Оксфордського університету, до якого він вступив 1653 року; він спочатку став помічником хіміка Віліса, а потім відомого Бойля.

З 1662 року був куратором експериментів при Лондонському Королівському товаристві (з моменту його створення). У 1663 Королівське товариство, визнавши корисність і важливість його відкриттів, зробило його своїм членом. У 1677–1683 був секретарем цього товариства.

З 1664 року — професор Лондонського університету (професор геометрії в Gresham College). У 1665 році публікує «Мікрографію».[1] В цій книзіописані його мікроскопічні і телескопічні спостереження, вона також містить публікацію істотних відкриттів в біології.

З 1667 року Гук читає «Кутлерівські (Cutlerian або Cutler) лекції» з механіки.

Протягом свого 68-річного життя Роберт Гук, незважаючи на слабкість здоров'я, був невтомним в заняттях, зробив багато наукових відкриттів, винаходів і удосконалень.

Відкриття[ред.ред. код]

Перше зображення живих клітин: малюнок з «Мікрографії» Гука (1665)
Малюнки Місяця і Стожар з «Мікрографії» Гука
Малюнок Сатурна, зроблений за спостереженнями Гука, 1666 рік

До відкриттів Гука належать:

  • відкриття пропорційності між пружними розтягом, стисненнями і вигинами, і напруженнями, що спричиняють їх (закон Гука);
  • правильне формулювання закону всесвітнього тяжіння (пріоритет Гука оспорювався Ньютоном, але, мабуть, не в частині формулювання; крім того, Ньютон стверджував про незалежне і раніше відкриття цієї формули, яку, проте, до відкриття Гуком нікому не повідомляв);
  • відкриття кольорів тонких пластинок (тобто інтерференції світла);
  • ідея про хвилеподібне розповсюдження світла (більш-менш одночасно з Гюйгенсом), експериментальне обґрунтування її відкритою Гуком інтерференцією світла, хвильова теорія кольору;
  • гіпотеза про поперечний характер світлових хвиль;
  • відкриття в акустиці, наприклад, демонстрація того, що висота звуку визначається частотою коливань;
  • теоретичне положення про сутність тепла як рухів частинок тіла;
  • відкриття постійності температури танення льоду і кипіння води;
  • закон Бойля (особистий внесок Гука, Бойля і його учня Річарда Таунлі (Richard Townley) не з'ясовані);
  • жива клітина (за допомогою вдосконаленого ним мікроскопа; Гуку ж належить сам термін «клітина» — англ. cell);
  • безпосередній доказ обертання Землі навколо Сонця зміною паралаксу зірки γ Дракона (у другій половині 1669 р.).

Перше з цих відкриттів, як стверджує він сам в своєму творі «De potentia restitutiva» (1678 р.), зроблено ним за 18 років до того, а в 1676 році було поміщено в інший його книзі під виглядом анаграми «ceiiinosssttuv», що означає «Ut tensio sic vis». За поясненням автора, згаданий закон пропорційності застосовується не тільки до металів, але і до дерева, каменів, рогу, кісток, скла, шовку, волосу тощо. В наш час[Коли?] цей закон Гука в узагальненому вигляді служить підставою математичної теорії пружності. Що стосується інших його відкриттів, то в них він не має такої виняткової першості; так, кольори тонких пластинок в мильних міхурах Бойль відмітив за 9 років раніше; але Гук, спостерігаючи кольори тонких пластинок гіпсу, помітив періодичність кольорів залежно від товщини: постійність температури танення льоду він відкрив не раніше членів Флорентійської академії, але постійність температури кипіння води помічена ним раніше Ренальдіні; ідея про хвилеподібне розповсюдження світла висловлена ним пізніше Гримальді.

Ідею про універсальну силу тяжіння, слідуючи Кеплеру, Гук мав з середини 1660-х років, потім, ще в недостатньо певній формі, він виразив її в 1674 в трактаті «Спроба доказу руху Землі»[2], але вже в листі 6 січня 1680 року Ньютону Гук вперше ясно формулює закон всесвітнього тяжіння і пропонує Ньютону, як математично компетентнішому дослідникові, строго математично обгрунтувати його, показавши зв'язок з першим законом Кеплера для некругових орбіт (цілком ймовірно, вже маючи наближене рішення). З цього листа, наскільки зараз відомо, починається документальна історія закону всесвітнього тяжіння. Безпосередніми попередниками Гука називають Кеплера, Бореллі і Булліальді, хоча їхні погляди досить далекі від правильного формулювання. Ньютону також належать деякі роботи з тяжіння, що передували результатам Гука, проте більшість найважливіших результатів, про які пізніше згадував Ньютон, не були ним нікому повідомлені.

В. І. Арнольд в книзі «Гюйгенс і Барроу, Ньютон і Гук» аргументує, у тому числі документально, твердження, що саме Гуком був відкритий закон всесвітнього тяжіння(закон зворотних квадратів для центральної гравітаційної сили), і навіть цілком коректно обґрунтований ним для випадку кругових орбіт, Ньютон же доробив це обґрунтування для випадку еліптичних орбіт (за ініціативою Гука: останній повідомив йому свої результати і попросив зайнятися цим завданням. Цитати Ньютона, що наводяться там, , і заперечують пріоритет Гука, говорять лише про те, що Ньютон надавав своїй частині доказу несумірно велику значущість(в силу її складності і т. д.), але зовсім не заперечує приналежність Гуку формулювання закону. Таким чином, пріоритет формулювання і первинного обґрунтування слід віддати Гуку(якщо, звичайно, не комусь до нього), і він же, судячи з усього, ясно сформулював Ньютону завдання завершення обґрунтування. Ньютон, втім, стверджував, що зробив це ж відкриття незалежно і раніше, але він нікого про це не повідомляв, і не залишилися ніяких документальних свідчень цього; крім того, у будь-якому випадку, Ньютон закинув роботи по цій темі, які відновив, по його визнанню, під впливом листа Гука.

Ряд сучасних авторів вважає, що головним вкладом Гука в небесну механіку було представлення руху Землі у вигляді суперпозиції руху за інерцією (по дотичній до траєкторії) і падіння на Сонце як центр тяжіння, що зробило, зокрема, серйозний вплив на Ньютона. Зокрема, цей спосіб розгляду давав безпосередню базу для з'ясування природи другого закону Кеплера(збереження моменту імпульсу при центральній силі), що стало ключем і до повного рішення кеплерової задачі. У згаданій вище книзі Арнольда вказується, що Гуку належить відкриття закону, який в сучасній літературі прийнято називати законом Бойля, причому стверджується, що сам Бойль не лише не оспорює це, але явно про це пише(самому ж Бойлю належить лише першість публікації). Втім, реальний вклад Бойля і його учня Річарда Таунли (Richard Townley) у відкриття цього закону міг бути і досить великий.

За допомогою вдосконаленого ним мікроскопа Гук спостерігав структуру рослин і дав чіткий малюнок, що уперше показав клітинну будову пробки. У своїй роботі «Мікрографія» (Micrographia, 1665) він описав клітини бузини, кропу, моркви, привів зображення дуже дрібних об'єктів, таких як око мухи, комара і його личинки, детально описав клітинну будову пробки, крила бджоли, плісняви, моху. В цій же роботі Гук виклав свою теорію кольорів, пояснив забарвлення тонких шарів відбиттям світла від їх верхньої і нижньої меж. Гук дотримувався хвильової теорії світла і оспорював корпускулярну; тепло вважав результатом механічного руху часток речовини.

Винаходи[ред.ред. код]

Винаходи Гука дуже різноманітні. По-перше, слід сказати про спіральну пружину для регулювання ходу годинника; винахід цей був зроблений ним впродовж часу від 1656 до 1658. По вказівках Гука годинний майстер Томпсон зробив для Карла II перший годинник з регулюючою пружиною. Нідерландський механік, фізик і математик Хрістіан Гюйгенс застосував регулюючу спіраль пізніше за Гука, але незалежно від нього; зчіплюючі частини (echappement), придумані ними, неоднакові. Ідею про застосування конічного маятника до регулювання годинника Гук приписував собі і змагався за першість у Гюйгенса.

У 1666 він винайшов спиртовий рівень, в 1665 представив королівському товариству малий квадрант, в якому алідада переміщалася за допомогою мікрометрового гвинта, так що можна було відлічувати хвилини і секунди; далі, коли визнали зручним замінити діоптри астрономічних інструментів трубами, він запропонував поміщати в окуляр нитяну сітку. Взагалі Гук зробив немало удосконалень в конструкції телескопів діоптричних і катоптричних; лінзи він шліфував сам і багато займався спостереженнями; між іншим, він звернув увагу на плями на поверхні Юпітера і Марса і по руху їх визначив, одночасно з Джованні Кассіні, швидкості обертань цих планет навколо осей.

У 1684 винайшов першу у світі систему оптичного телеграфу.

Винайшов безліч різних механізмів, зокрема для побудови різних геометричних кривих (еліпсів, парабол). Запропонував прототип теплових машин.

Крім того, він винайшов термометр-мініма, вдосконалений барометр, гігрометр, анемометр, що реєструючий дощомір; робив спостереження з метою визначити вплив обертання Землі на падіння тіл і займався багатьма фізичними питаннями, наприклад, про впливи капілярності, зчеплення, про зважування повітря, про питому вагу льоду, винайшов особливий ареометр для визначення міри прісності річкової води(water — poise). У 1666 Гук представив Королівському товариству модель винайдених ним гвинтових зубчастих коліс, описаних їм згодом в «Lectiones Cutlerianae»(1674). Ці гвинтові колеса відомі тепер під ім'ям Вайтових коліс. Карданне зчленування, що служить для підвісу ламп і компасних коробок на судах, Гук застосував для передачі обертань між двома валами, що перетинаються під довільним кутом.

Встановивши постійність температур замерзання і кипіння води, разом з Гюйгенсом, близько 1660 запропонував ці точки в якості реперних для шкали термометра.

Інші досягнення[ред.ред. код]

Гук був головним помічником Крістофера Рена при відновленні Лондона після великої пожежі 1666. У співпраці з Реном і самостійно побудував в якості архітектора безліч будівель(наприклад, Грінвічську обсерваторію, церкву Вілленської парафії в Мілтон Кинсі). Зокрема, співпрацював з Реном у будівництві лондонського Собору св. Павла, купол якого побудований з використанням методу, придуманого Гуком. Вніс серйозний вклад в містобудування, запропонувавши нову схему планування вулиць при відновленні Лондона.

Твори[ред.ред. код]

У 1665 році він опублікував книгу під назвою Micrographia, що містить опис ряду досліджень з використанням мікроскопа і телескопа, а також оригінальних спостережень у біології.

Посилання[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]

  • 3514 Гук — астероїд, названий на честь вченого[3].

Виноски[ред.ред. код]