细胞的发现者胡克

罗伯特·胡克（Robert Hooke，1635～1703）是英国著名的物理学家、生物学家。

胡克于1635年7月18日出生于英格兰怀特岛弗雷什沃特村的一个牧师家庭。幼年时他常常头痛，经常辍学。小时候，他喜欢摆弄钟表和机械玩具，练就了一双巧手。1648年，胡克的父亲去世，威斯敏斯特中学校长巴斯比收留了他。在那里他学习拉丁文、希腊文、希伯来文和数学，同时学习演奏风琴。1653年，胡克从威斯敏斯特中学毕业后移居牛津，当上基督教堂的合唱队员。

1655年，胡克成为威利斯的助手，后为玻意耳的助手。1660年牛津学术团体迁往伦敦，1662年正式命名为英国皇家学会，胡克被任命为该学会的实验管理员。1663年，他获牛津大学文学硕士学位，并被选为英国皇家学会会员。1664年，他任格雷沙姆学院力学讲师，并任英国皇家学会珍宝馆馆长。1665年他担任格雷沙姆学院几何学教授。1666年，伦敦大火后，他担任监督伦敦重建的测量员。1677～1683年他任英国皇家学会秘书。

玻意耳、马略特定律的发现者之一玻意耳曾是胡克的雇主。胡克对玻意耳研究用的空气泵进行了改进，这样玻意耳才得以成功。1662年玻意耳发表的关于空气压力的玻意耳定律中凝集着胡克的智慧。

1658年，胡克提出可以用弹力代替重力使物体振动，即在平衡轮的轴上安一个弹簧，可以代替重力驱动摆轮，这是现代钟表设计的基本原理。根据这个原理制造的确定经度的航海时针到18世纪才出现。1660年，胡克为此申请了专利，但后来又撤回申请。

1662年，胡克担任英国皇家学会的实验管理员，使他的聪明才智充分展示出来。他要为每周的会议提供3～4个有重要意义的实验，同时，还必须随时对会员们提出的想法作出实验验证。

1665年，罗伯特·胡克根据一会员提供的资料设计了结构相当复杂的显微镜。有一次，他切了一块软木薄片，放在自己制造的显微镜下观察，发现软木片是由很多小室构成的，各个小室之间都有壁隔开，像蜂房似的。胡克给这样的小室取名为“细胞”。其实软木是由死细胞构成的，只是细胞壁，没有原生质。

胡克又通过对大量矿物、植物、动物的显微观察，1665年，出版了《显微图集》，向人们提供了许多鲜为人知的显微图画信息，它涉及化学、物理、地质和生物等多个领域。该书是第一本关于显微图画的专著，也是17世纪自然科学领域中的重要文献之一。胡克在书中指出，显微镜在生物学研究中将大有用武之地。

胡克是一位技术精湛的实验员，除了改进空气泵和钟表结构外，他还制造了显微镜和改进了望远镜，人们称胡克是17世纪最伟大的科学仪器发明家和设计者。另外他对天文学的贡献也特别富有价值，胡克首先在望远镜上安装了十字标线瞄准器、可变光栅以及可直接读出望远镜方位的调节旋钮。他是第一个制造格雷果反射望远镜的人，用这台望远镜，1664年，他发现了猎户星座的第五星，第一个提出木星绕轴旋转。他还对火星进行过详细观察并进行描述，这一成果在19世纪被用作确定火星旋转速度的依据，肯定了他在天文学方面的工作。

胡克在《显微图集》中还记录了他对光学的研究。他对云母、肥皂泡以及玻璃片间的空气层等薄且透明的膜中的色彩进行观察，发现颜色的变化呈周期性，随着薄膜厚度的增加，光谱出现重复。为了解释这个现象，他提出了光的波动学说。1672年，他又发现了衍射现象，并用光的波动学说进行解释。胡克是光的波动学说最早的倡导人之一。

胡克对热学和气象学作出过贡献。他曾与惠更斯一起断定在常压下冰的熔点和水的沸点是固定不变的，并建议以水的结冰温度为温度计的零度，即摄氏零度。胡克还提出，热是物质粒子机械运动的结果，一切物质受热均膨胀，空气是由距离较大、相互分开的粒子构成，这些结果都被后人一一证实。胡克发明了轮形气压计，这是一种由绕轴旋转的指针记录压力的仪器。另外他制造的气候钟能将气压、温度、降雨量、温度和风速记录在同一个旋转的记纹鼓上，由此有人称他是科学气象学的奠基人。

1666年，伦敦发生大火，烧掉了许多建筑，胡克提出按矩形格式重建伦敦。这一方案虽然未被采纳，但得到了伦敦市元老会的赏识，被任命为三个负责重建伦敦的测量员之一。当上测量员以后的10年，是胡克科学创造的高峰。在这段时间里，他不仅出色地完成了测量员的工作，而且科学研究硕果累累。1679年，胡克继《显微图集》后另一重要的著作问世，它是胡克在17世纪70年代出版的一组6本系列著作的合订本，取名《卡特勒演讲集》。

在“演讲集”中，至少有两个重要发现。其一是以胡克命名的弹性定律——胡克定律，即“有多大的伸长量，就有多大的力”，也就是说在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比；其二是他通过对简谐振动的研究提出“使物体运动的力的量与它所获得的速度的平方成正比例。”

在“演讲集”中，胡克通过对事物的观察，提出了关于力学的三个基本假定。第一，一切天体都具有倾向其中心的吸引力或重力，这些天体不仅把它们自己的部分吸向中心，以使这些部分不至于从它们中飞离出去，而且还吸引着在它们活动范围内的其他天体，正如我们看到的地球那样。第二，一切天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持直线运动不变，在受到这种力的作用后，运动将弯曲成圆形、椭圆形或其他更复杂的曲线。第三，离吸引力中心越近，吸引力越大。胡克的第二个假设具有革命性意义。因为在当时，连牛顿在内的很多学者认为圆周运动与直线运动一样是惯性运动。胡克的观点使他们不得不从另外一个角度看问题。胡克的第一和第三个假设是关于引力的假定。1679年，胡克在给牛顿的信中进一步指出，重力的改变与距离的平方成反比，从而为牛顿的万有引力定律的提出做出不容忽视的贡献。但因为胡克的数学分析能力有限，他的观点大多是凭其敏锐的洞察力靠直觉得出的，缺乏强有力的证明，所以有关力学的很多问题都由大科学家牛顿最终解决。

胡克除了在生物学、天文学、气象学、热学和力学方面有很大贡献外，还在地质学和结晶学方面有深入的研究。在胡克所处的时代，地质学是一个尚未充分开发的领域。胡克早在《显微图集》中曾收集了对大量矿物进行观察的描述，后来，他对地质方面的研究成果被收集在其遗著中《地震的演讲和讲座》。关于化石的起源问题，胡克指出，应该把“印有图形的石块”即化石分为两类：一类是有生物图形的化石；另一类是有非生物图形的化石。这两类化石的起源不同，不能一概而论，印有生物图形的化石是古生物的遗骸。在远离海洋的陆地上发现海洋生物化石，他认为是地球表面曾经发生过剧烈的隆起和变迁，使原来的海洋变成陆地。至于在化石中可以找到一些现今不存在的生物，他认为这是物种易变性的结果。胡克的这些观点虽然显得肤浅，但无疑体现了灾变论和进化论思想。他的这种灾变论和进化论的思想比居维叶和拉马克早了一百多年。胡克在对具有非生物图形的化石进行显微研究的过程中发现，晶体的多角体形状的形成有一定的规律。三年后，斯蒂诺（N.Steno）提出了晶体的界面角守恒定律。胡克的研究成果无疑是界面角守恒定律的先兆，所以他曾被称为结晶学的始祖。

胡克虽没有取得过很高的学历，没有显赫的地位，但在长期的实验研究中获得丰厚的回报，使我们更加清楚地认识到只要兢兢业业地工作，不论职业好坏，地位高低，均能取得优异成绩，三百六十行，行行出状元。

胡克的经历还提醒我们，知识是重要的，正是因为他的知识根基不深，使得他不能更加深入地研究，胡克在力学方面的工作充分地证明了这一点。但胡克对科学的贡献是巨大的，他不愧为一位伟大的物理学家和生物学家。