第27章 與生物學家相約(2)(2 / 3)

細胞的發現者胡克

羅伯特·胡克(Robert Hooke,1635~1703)是英國著名的物理學家、生物學家。

胡克於1635年7月18日出生於英格蘭懷特島弗雷什沃特村的一個牧師家庭。幼年時他常常頭痛,經常輟學。小時候,他喜歡擺弄鍾表和機械玩具,練就了一雙巧手。1648年,胡克的父親去世,威斯敏斯特中學校長巴斯比收留了他。在那裏他學習拉丁文、希臘文、希伯來文和數學,同時學習演奏風琴。1653年,胡克從威斯敏斯特中學畢業後移居牛津,當上基督教堂的合唱隊員。

1655年,胡克成為威利斯的助手,後為玻意耳的助手。1660年牛津學術團體遷往倫敦,1662年正式命名為英國皇家學會,胡克被任命為該學會的實驗管理員。1663年,他獲牛津大學文學碩士學位,並被選為英國皇家學會會員。1664年,他任格雷沙姆學院力學講師,並任英國皇家學會珍寶館館長。1665年他擔任格雷沙姆學院幾何學教授。1666年,倫敦大火後,他擔任監督倫敦重建的測量員。1677~1683年他任英國皇家學會秘書。

玻意耳、馬略特定律的發現者之一玻意耳曾是胡克的雇主。胡克對玻意耳研究用的空氣泵進行了改進,這樣玻意耳才得以成功。1662年玻意耳發表的關於空氣壓力的玻意耳定律中凝集著胡克的智慧。

1658年,胡克提出可以用彈力代替重力使物體振動,即在平衡輪的軸上安一個彈簧,可以代替重力驅動擺輪,這是現代鍾表設計的基本原理。根據這個原理製造的確定經度的航海時針到18世紀才出現。1660年,胡克為此申請了專利,但後來又撤回申請。

1662年,胡克擔任英國皇家學會的實驗管理員,使他的聰明才智充分展示出來。他要為每周的會議提供3~4個有重要意義的實驗,同時,還必須隨時對會員們提出的想法作出實驗驗證。

1665年,羅伯特·胡克根據一會員提供的資料設計了結構相當複雜的顯微鏡。有一次,他切了一塊軟木薄片,放在自己製造的顯微鏡下觀察,發現軟木片是由很多小室構成的,各個小室之間都有壁隔開,像蜂房似的。胡克給這樣的小室取名為“細胞”。其實軟木是由死細胞構成的,隻是細胞壁,沒有原生質。

胡克又通過對大量礦物、植物、動物的顯微觀察,1665年,出版了《顯微圖集》,向人們提供了許多鮮為人知的顯微圖畫信息,它涉及化學、物理、地質和生物等多個領域。該書是第一本關於顯微圖畫的專著,也是17世紀自然科學領域中的重要文獻之一。胡克在書中指出,顯微鏡在生物學研究中將大有用武之地。

胡克是一位技術精湛的實驗員,除了改進空氣泵和鍾表結構外,他還製造了顯微鏡和改進了望遠鏡,人們稱胡克是17世紀最偉大的科學儀器發明家和設計者。另外他對天文學的貢獻也特別富有價值,胡克首先在望遠鏡上安裝了十字標線瞄準器、可變光柵以及可直接讀出望遠鏡方位的調節旋鈕。他是第一個製造格雷果反射望遠鏡的人,用這台望遠鏡,1664年,他發現了獵戶星座的第五星,第一個提出木星繞軸旋轉。他還對火星進行過詳細觀察並進行描述,這一成果在19世紀被用作確定火星旋轉速度的依據,肯定了他在天文學方麵的工作。

胡克在《顯微圖集》中還記錄了他對光學的研究。他對雲母、肥皂泡以及玻璃片間的空氣層等薄且透明的膜中的色彩進行觀察,發現顏色的變化呈周期性,隨著薄膜厚度的增加,光譜出現重複。為了解釋這個現象,他提出了光的波動學說。1672年,他又發現了衍射現象,並用光的波動學說進行解釋。胡克是光的波動學說最早的倡導人之一。

胡克對熱學和氣象學作出過貢獻。他曾與惠更斯一起斷定在常壓下冰的熔點和水的沸點是固定不變的,並建議以水的結冰溫度為溫度計的零度,即攝氏零度。胡克還提出,熱是物質粒子機械運動的結果,一切物質受熱均膨脹,空氣是由距離較大、相互分開的粒子構成,這些結果都被後人一一證實。胡克發明了輪形氣壓計,這是一種由繞軸旋轉的指針記錄壓力的儀器。另外他製造的氣候鍾能將氣壓、溫度、降雨量、溫度和風速記錄在同一個旋轉的記紋鼓上,由此有人稱他是科學氣象學的奠基人。

1666年,倫敦發生大火,燒掉了許多建築,胡克提出按矩形格式重建倫敦。這一方案雖然未被采納,但得到了倫敦市元老會的賞識,被任命為三個負責重建倫敦的測量員之一。當上測量員以後的10年,是胡克科學創造的高峰。在這段時間裏,他不僅出色地完成了測量員的工作,而且科學研究碩果累累。1679年,胡克繼《顯微圖集》後另一重要的著作問世,它是胡克在17世紀70年代出版的一組6本係列著作的合訂本,取名《卡特勒演講集》。