Роберт Гук

Роберт Гук

Портрет Роберта Гука, 2013 г.

Статья в Википедии

Медиафайлы на Викискладе

Ро́берт Гук (Хук, англ. Robert Hooke; 1635 — 1703) — английский натурфилософ и изобретатель. Один из основателей и деятельных членов Лондонского королевского общества (с 1663 г.). Несомненно, Гук входит в число отцов физики, в особенности экспериментальной, но и во многих других науках ему принадлежат зачастую одни из первых основополагающих работ и множество открытий, в числе которых можно назвать:

• открытие пропорциональности между упругими растяжениями, сжатиями и изгибами, и производящими их напряжениями (закон Гука),
• правильная формулировка закона всемирного тяготения (приоритет Гука оспаривался Исааком Ньютоном, но, по-видимому, не в части формулировки — сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния; кроме того, Ньютон утверждал о независимом и более раннем открытии этой формулы, которую, однако, до открытия Гуком никому не сообщал),
• открытие цветов тонких плёнок (то есть, в конечном итоге, явления интерференции света),
• 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 (Richard Townley) — 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) и многие другие...

Цитаты

	Я хотел бы сделать как можно больше новых научных открытий с целью их немедленного практического применения.
	— «Новая Атлантида» (New Atlantis), 1660

Правила, которые [Королевское общество]] предписало себе для развития философии, являются лучшими из всех тех, которым когда-либо следовали. В особенности в том, чтобы избегать догматизации и исключать гипотезы, которые недостаточно обоснованы и не подтверждены опытом. Этот путь кажется наилучшим и должен предохранить как философию, так и естествознание от их прежнего извращения. Так заявляя, я тем самым обвиняю, может быть, и собственный подход к этому сочинению. В нём, может быть, найдутся выражения, которые кажутся более утвердительными, чем позволяют ваши предписания…

— «Микрография» (предисловие), 1665

Я намерен изложить систему мира, весьма отличающуюся от всех до сих пор предложенных; она основывается на следующих трех положениях: I. Все небесные тела не только обладают тяготением своих частей к их собственному общему центру, но притягиваются и взаимно одно к другому внутри их сфер действия. II. Все тела, совершая простое движение, будут продолжать двигаться по прямой линии, если только они не будут постоянно отклоняться от нее некоторой внешней силой, побуждающей их описывать окружность, эллипс или какую-либо иную кривую. III. Это притяжение тем больше, чем тела ближе. Что же касается отношения, в котором эти силы уменьшаются с увеличением расстояния, то я сам (как он сообщает) не определил его, хотя и проделал с этой целью некоторые эксперименты. Предоставляю сделать это другим, у которых найдется для этой задачи достаточно времени и знаний.

— речь на заседании Королевского общества 3 мая 1666

Утверждать, что в луче белого света содержатся все цвета, равносильно тому, что говорить о наличии всех музыкальных тонов в воздухе органных мехов или струнах смычковых инструментов. <…> Все эксперименты и наблюдения, которые я проделал до сих пор, и даже те самые эксперименты, о которых пишет он, мне кажется, доказывают одно: белый свет — это не что иное, как импульс или движение, проникающее через однородную и прозрачную среду, и что цвет — это не что иное, как возмущение этого света при передаче импульса другой прозрачной среде, например, при преломлении, что чернота и белизна есть не то иное, как обилие или недостаток невозмущённых лучей света, и что цвета <…> суть не что иное, как эффект искажённого хода движения, вызванного преломлением. Однако, как бы ни был я убеждён в своей гипотезе (которую я не выдвинул бы без предварительного проведения нескольких сотен экспериментов), я всё же был бы рад получить от господина Ньютона предложение об experimentum crucis, который мог бы отвратить меня от неё. Но то, о чём он пишет, не вызовет поворота в моём понимании, поскольку одно и то же явление может быть объяснено как его гипотезой, так и моей, причём без каких-либо трудностей или особого обучения. Я берусь указать и другие гипотезы, отличные от его и моей, которые будут давать тот же эффект. <…> она — лишь гипотеза; я с максимальной готовностью соглашаюсь с ней в каждой её части и считаю её весьма тонкой, остроумной и способной разрешить все явления цветов, но я могу думать о ней только как о гипотезе, отнюдь не столь определённой, как математическое доказательство. — затруднения разрешила лишь теория корпускулярно-волнового дуализма

— отзыв на «Письмо г-на Исаака Ньютона, содержащее новую теорию света и цветов», оглашённый на заседании Королевского общества 15 февраля 1672

Я изложу теперь систему мира, которая отличается во многих отношениях от до сих пор известных, но которая во всех отношениях согласуется с обычными законами механики. Она основана на трёх предположениях. Первое заключается в том, что все без исключения небесные тела обладают способностью притяжения или тяжести, направленных к центрам, благодаря которым тела не только удерживают свои собственные части и препятствуют им улетучиваться в пространство, как это — мы видим — делает Земля, но, кроме того, они притягивают также все другие небесные тела, находящиеся в сфере их действия; следовательно, не только Солнце и Луна влияют на тело и движение Земли, и Земля на них, но также Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн значительно влияют своей притягательной силой на движение Земли точно так же, как Земля имеет значительное влияние на движение этих тел. Второе предположение заключается в том, что все тела, однажды приведённые в прямолинейное и равномерное движение, продолжают это движение по прямой линии до тех пор, пока какие-либо другие силы не отклонят и не обратят это движение в движение по кругу, эллипсу или другой более сложной кривой линии. Третье предположение в том, что притягательные способности проявляются с большей силой по мере того, как тела, на которые они действуют, приближаются к центру, откуда силы исходят. Каковы же последовательные степени возрастания сил на различных расстояниях, я ещё не проверил на опыте; но во всяком случае, как только эта степень станет известной, она чрезвычайно облегчит астрономам задачу нахождения закона небесных движений, без неё же это невозможно. <…> Я хотел бы указать это тем, у которых есть время и достаточная сноровка для продолжения исследования и хватит прилежания для выполнения наблюдений и расчётов. Я смею обещать тому, кто преуспеет в этом предприятии, что он в этом принципе найдёт определяющую причину величайших движений, которые имеются во Вселенной, и что его полное развитие будет настоящим усовершенствованием астрономии

— «Попытка доказать движение Земли посредством наблюдений», 1674

Возьмите проволочную струну 20, 30 или 40 футов длиной, укрепите её в верхней части, а к нижнему концу подвесь­те чашку весов для нагрузки. Затем измерьте расстояние от чашки до пола. Далее положите в названную чашку гири, измерьте несколько удлинений той же струны, и вы найдёте, что они будут относиться друг к другу так же, как вызвавшие их нагрузки. <...> Совершенно очевидно, что правило или закон природы для всякого упругого тела состоит в том, что его сила или способность восстанавливать свое естественное состояние всегда пропорциональны той мере, на которую оно выведено из этого своего естественного состояния, совершено ли это путем его-разрежения, отделения его частей одна от другой или же путем сгущения или уплотнения этих частей. И наблюдать это можно не только в рассмотренных выше телах, но и во всех каких бы то ни было упругих телах, будь то металлы, дерево, каменные породы, кирпич, волос, рог, шёлк, кости, мышцы, стекло и т. п. При этом имеют значение та или иная форма изгибаемого тела, а также тот или иной, выгодный или невыгодный, способ его изгибания. Исходя из этого принципа, легко можно будет вычислять силу луков, а также баллист или катапульт, находивших применение у древних... Легко будет вычислить и необходимое сопротивление-пружины для часов... На той же основе легко объяснить изохронные колебания пружины или натянутой струны, а также однородность звука, производимого теми струнами,'колебания которых достаточно быстры для того, чтобы произвести доступный слуху звук. Этим же объясняется, по-видимому, почему пружина, присоединенная к балансиру часов, выравнивает его колебания, когда они бывают то большими, то меньшими... Пользуясь тем же законом, легко было бы устроить Философские весы, чтобы определять вес любого тела без применения гирь... Такие весы я изобрел для того, чтобы исследовать притяжение тел к центру земли, иначе говоря, выяснить, не теряют ли тела на большом удалении от центра земли несколько в своей силе тяготения к центру земли...

— «О восстановительной способности или об упругости», 1778

Мне кажется ясным, что очень лёгкие и тонкие частицы, подобно парам, распространяются от ядра комет на значительные расстояния от него в направлении к Солнцу и, достигнув некоторого предела, возвращаются назад и идут в сторону, противоположную Солнцу. — 1682

Цитаты о Роберте Гуке

• см. полемику о статье Ньютона «Одна гипотеза, объясняющая свойства света, изложенные в нескольких моих статьях», 1675

	То, что сделал Декарт, было хорошим шагом. Вы многое добавили к нему в некоторых отношениях, и особенно, сделав предметом [натур]философского рассмотрения цвета тонких плёнок, особенно там, где речь идёт о рассмотрении цветов тонких плёнок. Если я видел дальше [других], то потому, что стоял на плечах гигантов. — Написано в ходе формального примирения после полемики, начатой статьями Ньютона «Письмо, содержащее новую теорию света и цветов» и «Одна гипотеза, объясняющая свойства света, изложенные в нескольких моих статьях». В. П. Карцев писал: «За всем этим внешним политесом стояли и булавочные уколы, и едкие замечания. Гук и Ньютон в принципе не могли примириться, имея на двоих всего одну научную истину. Во имя возможного примирения Ньютон покривил душой, признав большой вклад Гука в оптику. На самом деле он так отнюдь не считал, и в строках его знаменитого письма <…> можно увидеть скрытую издёвку. <…> Приглаживая образ Ньютона, многие позднейшие исследователи считали, что фраза <…> у Ньютона означает его уважение и благодарность по отношению к его предшественникам-гигантам. К сожалению, эта черта совершенно не свойственна Ньютону. В этом можно легко убедиться, открыв любую его работу. Если вникнуть в контекст переписки Ньютона и Гука тех времён, [то] фраза <…> в лучшем случае — двусмысленность. В худшем случае, который многим исследователям представляется наиболее вероятным, эта фраза — издевательская, учитывая малый рост горбуна Гука».
	What Des-Cartes did was a good step. You have added much several ways, & especially in taking the colours of thin plates into philosophical consideration. If I have seen further it is by standing on the sholders of Giants.
	— Ньютон, письмо Гуку 5 февраля 1676

• см. Математические начала натуральной философии#Спор о приоритете с Робертом Гуком

	Гук имеет лишь отдалённое представление о всемирном тяготении, основанное лишь на догадке. Одно дело изобретать гипотезы, другое – доказывать их… Гук имеет не большее право на закон обратных квадратов, чем Кеплер имеет право на закон эллипсов: догадки не считаются, а доказательств у Кеплера не было.
	— Ньютон

	Что касается его личности, то он отнюдь не был изгоем, хотя был сильно горбат. Я слышал от него и других, что когда-то он был строен — примерно до шестнадцати лет, но с тех пор он стал развиваться неправильно из-за излишнего увлечения гимнастическими упражнениями на турнике <…>. Он остался и низкорослым, хотя, судя по ногам, он должен был бы быть выше среднего роста. <…> Он был активным, неустанным гением, почти до самых своих последних дней спал очень мало, редко ложился спать раньше 3–4 часов утра, притом редко спал в постели; чаще всего он продолжал свои научные изыскания всю ночь, компенсируя это лишь кратким дневным сном. Характер его был меланхоличным, недоверчивым и ревнивым, что с годами становилось всё заметней.
	As to his Person he was but despicable, being very crooked, tho' I have heard from himself, and others, that he was strait till about 16 Years of Age when he first grew awry, by frequent practicing with a Turn-Lath <…>. This made him but low of Stature, tho' by his Limbs he shou'd have been moderately tall. <…>He was of an active, restless, indefatigable Genius even almost to the last, and always slept little to his Death, seldom going to Sleep till two three, or four a Clock in the Morning, and seldomer to Bed, often continuing his Studies all Night, and taking a short Nap in the Day. His Temper was Melancholy, Mistrustful and Jealous, which more increased upon him with his Years.
	— Ричард Уоллер, «Жизнь д-ра Роберта Гука» (The Life of Dr Robert Hooke)

Я старался представить идеал изучения русской речи. Следует заметить, что воображение играет весьма важную роль в научной деятельности, оно предшествует опыту и сопровождает его. Я приведу прекрасный отрывок из сочинений знаменитого Роберта Гука, высказавшего за двести лет до нашего времени теории стетоскопа. «Может быть есть возможность, пишет Гук, открывать внутренния движения и действия тел посредством звука, который они производят. В часах мы слышим стук баланса, ход колес, удары молотка, цеплянье зубцов, и многие другие звуки; кто знает, не можем ли мы подобно этому открыть движение внутренних частей тел животных, растительных или минеральных посредством звука, который они производят, открыть процессы, совершающиеся в разных органах или полостях тела, и таким образом узнать, какие инструменты или машины не в порядке, какие действуют только в известное время , а в другое стоят и т. п. ; кто знает, нельзя ли в растениях при помощи шума открыть насосы для поднятия соков, клапаны для остановки их и перехода их из одного хода в другой и т. п.? Я мог бы пойти дальше, по мне становится стыдно, когда я подумаю о том, как на это смотрит большинство людей; но, с другой стороны, я имею смелость не считать этих вещей невозможными, хотя они большинству людей кажутся вздорными, пустыми и несбыточными, и в этой смелости меня поддерживает то, что если бы я считал их невозможными, то это не очень помогло бы моему знанию,тогда как считая их возможными я может быть буду иметь случай получить понятие о таких вещах, мимо которых другой прошел бы мимо».

— Василий Богородицкий. «Лингвистические заметки об изучении русской речи», 1881

Однако нелегко было добиться необходимой точности и равномерности хода часового механизма, который вращал бы трубу телескопа около полярной оси экваториала вслед за суточным перемещением светила относительно горизонта. Для регулирования хода этого часового механизма английский естествоиспытатель Р.Гук (1635-1703), воспользовавшись идеей X. Гюйгенса, применил регулятор скорости. Это был конический маятник, длина которого могла изменяться в соответствии с требованиями процесса. Однако попытка Гука так и осталась попыткой. Только через 150 лет выдающемуся немецкому физику Й. Фраунгоферу (1787-1826) удалось решить этот вопрос в технически приемлемой форме при постройке телескопа для университета в Юрьеве ― Дерпте (теперь Тарту).

— В. И. Коваленков, А. В. Храмой. «Автоматика и телемеханика», 1947

• см. Владимир Карцев, «Ньютон», часть V

В Эрмитаже я нашел очень хорошие гравюры с портретами многих моих авторов. Любопытный эпизод: мне нужен был портрет Гука ― современника Ньютона, который написал книгу об основах микроскопии «Микрография». Ищу в литературе ― нигде портрета Гука нет. Хотя иконография Ньютона ― его современника ― содержит 37 портретов. А Гука ― нет. Я написал в Лондонское Королевское общество, которое Гук основал. Мне ответили, да, действительно, портретов Гука нигде нет, ни скульптурных, ни живописных, потому что когда тот умер, Ньютон, который в то время был президентом Королевского общества, велел все его портреты сжечь. Пришлось поместить вместо портрета Гука титульный лист его сочинения. <…> в 2003 году Королевское общество озаботилось восстановлением доброго имени Гука.

— Сергей Капица, «Мои воспоминания», 2008

... закон всемирного тяготения носит имя Ньютона. <…> При всей мировой славе сэра Исаака Ньютона, начавшейся при его жизни, ему давно предъявляют моральную претензию в том, что он якобы не поделился славой с Робертом Гуком, выдающимся физиком-экспериментатором. Тот очень даже претендовал на соавторство, считая, что именно он сообщил Ньютону ключевую гипотезу: притяжение планет к Солнцу, обратно пропорциональное квадрату расстояния, определяет эллиптическую форму орбиты. Сам он это доказать не мог и в 1679 году обратился за помощью к Ньютону, уже славному своей математической мощью. <…> лишь после этого Ньютон написал свой знаменитый труд «Математические начала натуральной философии», или просто «Начала», где изложил и теорию гравитации и общую теорию движения. Однако Ньютон претензию Гука на соавторство отвергал, указывая, что о притяжении, обратно пропорциональным квадрату расстояния, говорили до Гука, начиная с Буйо, что вообще дело не в словесных гипотезах, а в точных количественных соотношениях, и наконец что сам он ― Ньютон ― открыл закон всемирного тяготения задолго до письма Гука, но об этом не сообщал из-за неправильного значения радиуса Земли, которое он тогда брал в свои вычисления. Эти доводы Ньютона не убеждают многих историков, особенно любителей, которые смотрят на фундаментальную физику «сбоку» ― со стороны математики или эксперимента. <…> В драматическом конфликте между Гуком и Ньютоном действовали совершенно разные человеческие характеры и чувства, которые трудно оценить однозначно. Например, очевидно раздражение и досада Ньютона, но что за этим стояло: жадность к славе, личная антипатия или просто нежелание признать правдой неправду, пусть и «во имя мира»? Оставаясь в пределах гуманитарных, приходится мерить на свой аршин, а этот измерительный прибор у каждого свой. Характер Гука, даже по свидетельствам его друзей, был далеко не ангельским. Плодовитый и разносторонний экспериментатор, он предъявлял свои авторские претензии ― в самой острой форме ― далеко не только Ньютону. И сочувствие к Гуку нередко питается тем, что материально и социально он был гораздо менее благополучен, чем Ньютон. <…> следует разделить закон всемирного тяготения и задачу об эллиптической орбите: первое возможно без второго. И теперь легче понять Ньютона и посочувствовать ему. Ведь он пришел к астрономическому закону всемирного тяготения, начав путь от физического явления, вполне исследованного Галилеем, ― свободного падения вблизи поверхности Земли. А его побуждали признать ценность фраз Гука, не имеющих четкого физико-математического смысла. То, что Гук, страдая болезненной ревнивостью, выдвигает свои приоритетные претензии направо и налево, ― не достаточное основание, чтобы искажать истину. Максимум, что можно сделать, ― это промолчать. После приоритетных претензий Гука на оптические результаты Ньютона, тот замолчал до смерти Гука, замолчал на четверть века, хотя его исследования свойств света ― вторая важнейшая область его достижений. Накопленные результаты Ньютон опубликовал в монографии «Оптика» лишь после смерти Гука, притом несколько раз упомянув его добрым словом. Он бы, возможно, отложил и публикацию своей теории тяготения, но книга эта издавалась по инициативе и на средства его друга и коллеги. Ньютон пошел ему навстречу и упомянул Гука наряду с другими, кто говорил о законе «обратных квадратов».

— Геннадий Горелик. «Гравитация — первая фундаментальная сила», 2012

Роберт Гук в художественной литературе

Неисчислимость светящихся точек мерцает, мигает, дрожит над его головой, и одна ― красная точка ― внизу, впереди. Конструктор Гук оглядывается на покинутый берег, но берег уже растворился в темноте. Мир теперь геометрически совершенен. Ночь едва колышется в бесстрастном, холодном, звездном ритме. Шаги упруги и четки, как часовой механизм; мысли ясны, дыхание ровно. Невидимая точка под невидимым отвесом материализируется в сознании конструктора Гука: он как бы выдвинул ее из темноты, из потерянного в звездах горизонта, и поставил перед собой. От красной точки внизу, теперь передвинувшейся вправо, от Полярной звезды, от созвездия Медведицы, от Юпитера, от Венеры, от самого конструктора Гука протянуты к основанию отвеса прямые, безупречные линии, воздвигнут невидимый, но стройный чертеж. Этой ночью конструктор Гук впервые так восхищенно ощутил непререкаемую гармонию природы. Он видел карту небесных полушарий, рассеченных Млечным Путем; он восстанавливал контуры Геркулеса, Дельфина, Пегаса, классической Лиры в когтях Орла, Павлина, Кентавра и Козерога, мифологическую фантасмагорию образов; видел античные группы древних астрономов, склоненных над вычислениями, видел суровых пифагорейцев, окруживших величайшего из учителей… На всю жизнь конструктор Гук сохранит воспоминание об этой ночи, о неповторимом слиянии времен и пространств в одно нераздельное целое. Красная точка форта медленно увеличивалась и наконец распалась на несколько точек. Слева виднелись огни батареи № 11. Конструктор Гук проходил наиболее опасную зону, прорывал заграждения, но он теперь не думал об опасности. Он уверенно шел по безмолвной снежной равнине. Огоньки батарей снова слипались, пока не превратились в прежние красные точки. Конструктор Гук находился на финской стороне, вне опасности, на свободе.

— Юрий Анненков (Б. Темирязев), «Повесть о пустяках», 1934

Уилкинс и Гук диктовали, а Даниель постепенно слабеющей рукой вел перечень опытов не шумных и не вонючих, но (с каждым часом) всё более причудливых. Гук поручил Даниелю чинить «сжимательную машину» — цилиндр с поршнем для сжатия и разрежения воздуха. Он считал, что воздух содержит некую субстанцию, поддерживающую жизнь и огонь; когда субстанция исчерпывается, они угасают. По этому поводу провели целый ряд опытов. В закупоренную стеклянную банку поместили мышь и горящую свечу и стали смотреть, что будет (свеча прожила дольше). Потом взяли большой бычий пузырь и, поднося его ко рту, поочерёдно дышали одним и тем же воздухом. Гук при помощи своей машины откачал воздух из стеклянного сосуда и заставил маятник колебаться в вакууме, а Чарльза — считать колебания. В первую же ясную зимнюю ночь Гук вынес на улицу телескоп и стал наблюдать Марс; он обнаружил на поверхности планеты тёмные и светлые пятна и с тех пор принялся следить за их смещением, чтобы определить длину марсианских суток. Он засадил Даниеля и Чарльза за шлифовку более мощных линз, а заодно выписал новые у Спинозы из Амстердама; потом все по очереди высматривали всё более мелкие детали лунной поверхности. И снова Гук видел то, чего не видел Даниель. — Луна, как и Земля, обладает притяжением, — сказал он. — Почему вы так решили? — Горы и долины имеют устоявшуюся форму — какими бы зубчатыми они ни были, на всей планете нет ничего, что бы могло упасть под действием гравитации. Будь у меня линзы помощнее, я бы определил угол естественного откоса и рассчитал силу тяжести на Луне.

— Нил Стивенсон, «Ртуть», 2003