歲月蹉跎

埋葬了多少閃耀

...

　　“如果說我比別人看得更遠，那是因為我站在巨人的肩上”

　　這句出自牛頓的名言在中學生枯燥的議論文中被引用了無數次

　　老師每每都對我們說，牛頓的偉大還體現在他的謙虛

　　他日，你們若能功成名就，也應該像牛頓一樣持有一顆謙遜的心

　　然而，這樣一句雞湯味十足的話語并不是謙遜之言

　　它出自牛頓給前輩的一封信中，看似恭敬的文字中藏滿了敵意

　　“更遠”和“巨人”都是為了譏諷這位身材矮小的前輩

　　而牛頓與這位前輩的戰(zhàn)爭幾乎牽動了整個學術界

　　可其知名度卻不及牛頓萊布尼茨一案

牛頓與萊布尼茨的戰(zhàn)爭

　　這位瞧不起牛頓的“巨人”不僅上知天文下曉地理

　　其貢獻如今影響力巨大乃至幾乎所有人都離不開

　　他設計制造出了第一批實用光學顯微鏡，并以“細胞”命名生物的微小結構

　　他還觀察提出了化石是由生物礦物化而成的

古生物化石

　　在機械方面，他發(fā)明了錨式擒縱，對鐘表的發(fā)展貢獻巨大

　　他首次制造出今天汽車廣泛使用的萬向節(jié)傳動機構

　　提出了力學經典的彈簧受力與形變成正比的定律

　　他甚至還參與設計建造了大名鼎鼎的皇家格林威治天文臺

　　更令人吃驚的是，他曾經糾正了牛頓引力理論中錯誤的思想，并以此嘲諷牛頓

　　可以說沒有他，牛頓在萬有引力的理論上很可能像他在光學的研究上一樣走偏

　　最終被時代所拋棄

皇家格林威治天文臺

　　在他去世后，可能因為他與牛頓的矛盾

　　他生前唯一的一副畫像，牛頓任皇家學會會長期間離奇遺失

　　昔日皇家學會實驗室主任竟沒給后人留下哪怕是一副畫像

…

　　熟悉物理課本的人應該能猜到這位巨人應當是提出胡克定律的羅伯特·胡克

　　但絕大多數的人對他的認識也只停留在一個定律的提出者而已

　　1635年出生，胡克是家中四個孩子里最小的一個

　　他出身平凡，父親是個當地的英國教會牧師

　　但得益于當時他的父親，他負責打理一所教會學校

　　胡克幼年所接受的教育還算是比較優(yōu)秀的

　　他在年紀很小的時候就展現出對機械的熱愛

　　他曾經將一個黃銅制成的擺鐘拆得七零八碎

　　然后用木頭復制了一個幾乎一模一樣的出來

　　對機械的熱愛也催生了他對繪圖的興趣

　　早年他的夢想曾是做一名鐘表工匠或者是畫匠

　　13歲時，胡克的父親去世了，留給他約40磅的遺產

　　他拿著這筆“巨款”想都沒想就到倫敦去求學了

　　接下來他的人生可謂是一帆風順

　　進入倫敦高校，成為了博士門生，習得了多門外語

　　在他18歲的時候進入了牛津大學，雖然最終沒有取得學位

　　但讓他成功混進了高端的學術圈子

　　初出茅廬的胡克成為了自然哲學家波義耳的助手

被認為開啟了近代化學的羅伯特·波義耳

　　這段時間是胡克大展拳腳的好機會

　　他先是發(fā)明了錨式擒縱——一種能將往復運動轉化為圓周的小角度間歇轉動的結構

　　又發(fā)明了游絲（一種金屬彈簧），為鐘表行業(yè)的發(fā)展做出的極大的貢獻

　　雖然普遍認為荷蘭人惠更斯才是游絲的官方發(fā)明人

　　但胡克在發(fā)明錨式擒縱后就已經開始了對游絲研究工作

游絲與錨式擒縱聯動

　　之后，馬德堡半球實驗的成功轟動了世界

　　關于空氣的研究迅速展開，波義耳也加入到其中

　　可是波義耳雖然擅長實驗但是對于儀器的設計卻沒有什么建樹

　　設計實用高效空氣泵的重任就落在了胡克的肩上

　　胡克憑借對機械的直覺，沒花多大功夫就制造出了一臺性能優(yōu)秀的空氣泵，讓波義耳大為贊賞

馬德寶半球實驗

　　波義耳在胡克的空氣泵幫助下，對真空有深入的研究

　　他很早就指出，真空產生的吸力其實是大氣的壓力

　　隨后，在胡克的協助下，又提出了波義耳定律，即氣體的壓強與氣體的體積成反比

　　日后，波義耳對化學的研究被認為是近代化學的開端

波義耳定律實驗

　　波義耳除了鉆研自然科學外，也積極推動科學的發(fā)展

　　1660年，聞名世界的英國皇家學會成立

　　波義耳因為身在牛津，雖不是皇家學會的第一批成員

　　但也是公認的發(fā)起人之一，也是后來學會的精英

　　而身為波義耳最有才華的助手，胡克也沾了不少的光

皇家學會在雷恩的號召下建立

　　皇家學會成立后，胡克雖然依舊在波義耳手下干活

　　但他的才能和名聲已經逐漸要趕上自己的導師了

　　當年，胡克提出了物理教科書上著名的胡克定律

　　相信這應該與他對鐘表游絲彈簧的研究有關

陪伴理科生整個高中生涯的胡克定律

　　彼時，皇家學會的會長決定建立一個專職的實驗機構

　　身為當時杰出的儀器制造者，胡克被推薦到皇家學會

　　很快，胡克就坐到了實驗室主任的位子了

　　對于胡克來說，皇家學會的實驗室就是他的再生父母

　　他不再局限于制造那些簡陋的器械，逐漸開始接觸光學儀器的制造

皇家學會的發(fā)起者和首任會長雷恩

　　胡克參考了皇家學會一名成員的設計，改進了伽利略簡陋的結構

　　制造出了當時最先進的顯微鏡套裝

　　這套顯微鏡不僅有精密的光學系統(tǒng)，還包括一個獨立的照明系統(tǒng)

　　已經非常接近今天傳統(tǒng)的光學顯微鏡

　　通過顯微鏡，胡克得以通過另一個角度觀察世界

　　他的研究被認為是有里程碑式的意義的

胡克的顯微鏡

　　胡克觀察了軟木樹皮，發(fā)現了其中微小的格狀結構

　　看上去就像是修道院里一個個的獨立小房間

　　于是他將這種結構稱作細胞，這個名稱對后世影響巨大，以至于人們很難用其他詞匯更好地形容細胞

胡克繪制的細胞結構圖

　　胡克認為細胞是生物所特有的結構

　　他在日后觀察植物化石也發(fā)現了類似的結構

　　因此，胡克指出，這些看起來像是生物的石頭并不是什么神跡，而是古老的生物石化形成的

　　同時，作為進化論的支持者，他也認為這些化石中保存的生物有很多都是現在已經滅絕的物種

胡克手稿中的化石

　　1665年，胡克將自己用顯微鏡觀察的記錄整理成書

　　《顯微術》一書橫空出世，暢銷一時，就連日后的死對頭牛頓也大為稱贊此作

胡克在《顯微術》中的跳蚤，可以發(fā)現胡克的繪畫能力出眾

　　除此之外，胡克在建筑學也頗有造詣

　　當年倫敦大火，一萬三千間民房被燒毀，亟需重建

　　胡克作為首席助理協助雷恩爵士參與災后重建

　　后來他們還設計了格林威治天文臺以及臭名昭著的貝特萊姆皇家醫(yī)院（著名的瘋人院）

貝特萊姆皇家醫(yī)院

　　胡克除了愛好顯微鏡，對望遠鏡自然也是很熟悉

　　也正是因為他對于自己在望遠鏡領域的自傲，才結識了自己不該招惹的牛頓

　　當年初出茅廬的牛頓造出了世界上第一架反射式的望遠鏡，并將這架望遠鏡交給皇家學會

　　胡克看到之后心里一驚，隨口表示自己早在七年前就制作過更小更好的望遠鏡

　　要不是因為黑死病和倫敦大火被耽擱了，哪里輪得到這個年輕人在這里威風

　　從此胡克與牛頓結下了梁子

牛頓望遠鏡，來源見水印

　　后來牛頓對光學有了更加深入的研究

　　他將關于光學的研究論文呈交至皇家學會

　　胡克作為前輩花了三個小時就審閱完了全文

　　他對牛頓的光粒子學說不滿，認為牛頓用粒子解釋光的顏色不足以讓他信服，波動說才是宇宙真理

　　還抓住牛頓論文里一些輕率的用詞，把他批判了一番

　　牛頓心里氣不過，但是自己用詞不準理虧在先，也不好反駁，可他還是咽不下這口氣

　　依舊在與胡克的書信中堅稱自己的理論是正確的

　　我們都知道當年牛頓與萊布尼茨關于微積分的爭奪

　　牛頓利用自己在皇家學會的權勢不斷打壓萊布尼茨

　　最終占據了這場論戰(zhàn)的上風

牛頓萊布尼茨之戰(zhàn)

　　可是那是已經成名牛頓，對這些事早就見得多了

　　而成就牛頓的正是科學界撕逼大王胡克

　　某次，在與牛頓的書信中，胡克問到關于引力的問題

　　他問牛頓，假如地球可以被穿透，從高塔上平拋一個物體

　　那么最終物體的運動軌跡會如何

　　牛頓當時對引力的研究還不是很深入，他錯誤地認為引力與離心力是一對平衡的恒力

　　于是他認為平拋物體的運動軌跡應該是螺旋線

　　最終物體會被吸引停留在中心

　　而胡克早年對天體運行規(guī)律已經有所研究

　　他知道引力并不是一個恒力，平拋的物體最終應該以橢圓軌道環(huán)繞

　　且引力的大小很可能遵循與距離平方成反比的規(guī)律

　　他在信中大肆反駁牛頓，并用恭敬的語言加以諷刺

　　不僅如此，他還揪住牛頓錯誤且可笑的觀點在皇家學會公開批評嘲笑他

　　不得不說，胡克是正確的，但他并沒有能夠用嚴謹的方法證明引力的規(guī)律

　　而牛頓吸收了胡克的觀點，重新思考引力的本源，成就了后來那個被蘋果砸頭的經典力學之父

　　牛頓的偉大就在于他不僅對力學有深厚的理解，他在數學上也有很高的建樹

　　后來，牛頓震驚世界的《自然哲學的數學原理》成稿

　　書中正式提到了萬有引力定律，胡克大為惱怒

　　他強烈要求牛頓在書中作序聲明自己的觀點先行

　　牛頓原本在書中有引用胡克的一些觀點，但胡克的惡劣態(tài)度簡直是一種羞辱

　　結果牛頓將書稿中所有胡克的名字盡數刪去

牛頓著《自然哲學的數學原理》

　　兩人的矛盾愈演愈烈，甚至不愿一同出席學會的會議

　　他們之間只有書信往來，字里行間充滿了諷刺與挖苦

　　那句著名的“如果說我看得更遠，那是因為我站在巨人的肩上”就出自牛頓給胡克的信中

　　可以想象矮小又駝背的胡克看到會有何感想

　　牛頓在學會的聲望越來越高，胡克則因為自己的大嘴巴被多人疏遠

　　直到1703年，胡克在落寞中去世，遺囑中將所有遺產捐給學會，走完了自己為科學奉獻的一生

牛頓爵士

　　而牛頓則意氣風發(fā)，不久后出任皇家學會會長

　　發(fā)動了光學的粒子說與波動說的世紀戰(zhàn)爭

　　利用自己的權威讓粒子說統(tǒng)治了學術界將近百年

　　直到后來的英國小伙托馬斯·楊做成了雙縫干涉實驗

　　波動說才重回歷史的舞臺

酷炫的雙縫干涉實驗證明了光的波動性

　　胡克去世后，他在皇家學會的實驗室和圖書館被解散

　　留下的實驗器材被送走或就地銷毀

　　后來，皇家學會搬遷，胡克生前唯一的畫像遺失

　　有證據顯示，德國學者此前拜訪皇家學會曾見到過胡克和波義耳畫像

　　但唯獨胡克的畫像遺失，有人認為是牛頓作祟

　　導致今天我們只能通過語言記錄猜測胡克的樣貌

根據前人的描述所繪制的胡克畫像

　　胡克一輩子成就很多，可生不逢時

　　他為波義耳定律費盡心力，可他也只是一名助手

　　他是推動光波動說的中堅力量，可惠更斯才是第一人

　　他最早觸到萬有引力定律的核心，卻無奈牛頓的數學天賦遠在他之上

　　如今只有胡克定律四個字才能讓我們想起這個站在牛頓身下的“巨人”

　　論成就胡克的確拼不過牛頓，甚至還比不上惠更斯

　　牛頓也當之無愧是科學史上最偉大的名家

　　可若沒有胡克、惠更斯、萊布尼茨的陪跑

　　牛頓得有多寂寞啊

文章首發(fā)于微信公眾號：SME

歡迎關注