罗伯特·胡克发现了细胞结构的数据。
胡克·罗伯特(1635-1703)是17世纪最杰出的英国科学家之一。他在力学、光学、天文学等诸多方面都取得了巨大的成就。他设计发明的科学仪器在当时是无与伦比的。他本人被称为皇家学会的“眼睛和手”。
胡克的一生
胡克1635七月18出生于英格兰南部威特岛的弗雷·施瓦特。父亲是当地的教区牧师。胡克从小体弱多病,性格古怪,所以不能按时上学。但他心灵手巧,喜欢做机械玩具。比如木制钟表,可以在水中移动的飞机模型等。十岁时,胡克对力学产生了浓厚的兴趣,为以后实验物理的发展打下了良好的基础。1648年,虎克的父亲去世后,他的家族就没落了。十三岁的胡克被送到伦敦一个油画家家里当学徒,后来他是教堂唱诗班的主唱,他也是富人的仆人。
在威斯敏斯特学校校长的热心帮助下,胡克完成了中学课程。在几乎一周的时间里,他贪婪地阅读了欧几里得《几何原本》的前六卷,并立即将数学知识应用于机械设计。胡克设计了十二种机械结构和三十种飞行方法。1653年,胡克进入牛津大学里奥学院学习。在这里,他遇到了一些有才华的科学家。这些人后来大多成为皇家学会的骨干。这时,虎克热衷于参加医生和学者的活动,并显示出他独特的实验天赋。1655年,胡克被推荐给波义耳,作为助手在波义耳的实验室工作。
1663年,胡克获得文学硕士学位,并当选为英国皇家学会会员。65438年至0665年,虎克在格莱特暹罗学院担任几何和地质学教授,从事天文观测工作。1666伦敦大火后,他在伦敦做过测量员和城市检查员,参与了伦敦的重建工作。
1676年,胡克发表了著名的弹性定律。从1677到1683,成为皇家学会的秘书,负责刊物的出版。早在1663年,胡克就起草了《皇家学会章程草案》,规定学会的宗旨是“通过实验提高关于自然事物的知识,以及所有相关的艺术、制造、实用机械、发动机和新发明(不涉及神学、形而上学、道德、政治、语法、修辞学或逻辑学)”。胡克作为学会实验工作和日常事务的管理者,在20多年的学会活动中,一直接触和深入当时活跃的自然科学前沿领域,做出了自己的贡献。1703年3月3日,胡克在伦敦去世,享年68岁。
力学中的探索与发现
胡克对力学的贡献尤为突出。从1661开始,积极参加英国皇家学会研究引力本质特别委员会的活动。为了确定物体的重力与距地心的距离之间的关系,他在威斯敏斯特教堂的塔尖上放了一个精密的天平,称了一块铁和一根长绳子,然后把铁挂在绳子的末端,再次称重,看重量是否因为铁离地面很近而发生变化。结果,没有检测到明显的变化。后来,他在旧圣保罗教堂重复了这个实验。1674年,胡克发表论文《从观测角度证明地球年运动的尝试》。根据修正后的惯性原理,从行星力平衡的观点出发,提出了行星运动的三个假设:
1.一切天体都有趋向其中心的引力或引力,不仅吸引其自身的部分,也吸引其作用范围内的其他天体;
2.每一个物体都保持直线的简单运动,继续沿直线运动,直到受到其他力的作用,从而变化成圆、椭圆或其他曲线运动;
3.物体离引力中心越近,引力越大。
虎克在1679年写给牛顿的信中,正式提出了引力与距离的平方成反比的观点,但他没有像牛顿那样用数学公式来表达自己的引力思想,而是用太阳、地球、月亮、行星和地球上物体运动的例子来验证。因此,牛顿被授予了发现万有引力定律的荣誉,但胡克的一些思想对牛顿研究万有引力起到了积极的启发作用。
弹性定律是胡克最重要的发现之一,也是力学最重要的基本定律之一。在现代,它仍然是物理学的重要基础理论。胡克弹性定律指出,在弹性极限内,弹簧的弹力F与弹簧的长度X成正比,即f= -kx。k是物质的弹性系数,由物质的性质决定。负号表示弹簧产生的弹力与其拉伸(或压缩)方向相反。为了证明这个定律,胡克还做了大量的实验,用各种材料做了各种形状的弹性体。他进一步将灵活性应用于实际问题。同时,揭示了弹性定律,进行了简谐运动的早期分析,证明了弹簧振动是等时的。结果,他把弹簧应用到钟表制造中,取得了巨大的成功。
光学和其他贡献
胡克还研究了光学问题,取得了杰出的成果。胡克是光的波动理论的忠实支持者。他认为光的传播类似于水波,并进一步提出光波是横波的概念。他还研究了光的干涉。他观察和研究了肥皂水形成的薄膜和云母片的颜色,发现它们的颜色与薄膜和云母的厚度有关。他说,“当光线落在透明薄膜上时,薄膜的正反两面都会被反射,从而* * *会产生薄膜颜色的效果”。
1665年,虎克出版了《微体论》,这是他所有成就中最重要的一部作品,也是17世纪欧洲最重要的科学文献之一。他开始将显微镜应用于生物学研究。他用显微镜仔细检查和比较了蜜蜂的刺、苍蝇的脚、鸟的羽毛、鱼鳞、跳蚤、蜘蛛、草和大麻。他观察了软木等物体的结缔组织,用“孔”和“细胞”来解释,“细胞”一词被生物学直接采用。胡克的发现引起了人们对细胞学的研究。现在我们知道所有生物都是由无数细胞组成的。胡克对细胞学的发展做出了巨大贡献。
胡克还通过皇家学会对化学燃烧理论、呼吸作用、地质学、地震和海洋进行了许多研究。他认为燃烧类似于人的呼吸。没有空气,灯会熄灭;用风箱定期向有小孔的狗狗肺部注入新鲜空气,也能让小狗的心脏持续跳动一个多小时,说明呼吸的作用是给动物供应新鲜空气。胡克在他关于地震和为什么经常在地面上发现贝壳和其他海洋动物遗骸的讲座中强烈反对圣经中的神创论。他提出了地貌变化的观点,认为地貌变化引起生物变化,化石是古代动物的遗骸,是地球演化史上的“丰碑”。人们可以根据这些化石了解地球的历史。胡克在进化论出现之前就提出了这些观点,这是有价值的。
杰出的仪器制造商
胡克在制造和改进仪器方面的专长早在他的助手波义耳就显露出来了。他三次帮助波义耳改进真空泵。第三个改进的抽气器具有现代真空泵的原型,其动力由泵操作者使用踏板滑轮两侧活塞上的踏板提供。利用这个设备,波义耳和胡克完成了波义耳气体定律的实验。胡克改进的仪器包括复式显微镜和用指针读数的轮式气压计。他还建议用液体的冰点和膨胀或收缩的程度作为温标校准的依据。胡克曾经设计了一个大规模的“气候钟”,用来测量和记录风、风向、温度、压力、湿度和降雨量。在望远镜上,他加了目镜的叉丝,调节螺丝和光阑。他在实验中的创造能力为皇家学会早期开展的以实验为基础的研究做出了巨大贡献,被称为“皇家学会的栋梁”。由于虎克和波义耳在皇家学会中发挥了积极的作用,人们称赞他们:“如果波义耳是皇家学会背后的灵魂,那么虎克为学会提供了眼睛和手。”
科学研究中的缺点
胡克热爱科学,并将一生都奉献给了科学。他的研究范围很广,如建筑、化石、气象学等。,而且他也有涉猎,有所贡献。但是,作为一名科学家,胡克仍然缺乏娴熟的数学和逻辑推理能力作为研究和思考的武器,因此不容易从理论和实践的结合上透彻地分析和解决问题。这也是虎克与牛顿、惠更斯相比的劣根性。