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胡克弹性定律 这样做在当时已是惯例

时间：17:35:52作者：admin分类：娱乐浏览：12评论：0

据说早在1660年，英国科学家罗伯特·胡克（RobertHooke，公元1635-1703年）就在实验中发现螺旋弹簧伸长量和所受拉伸力成正比。

直到1676年他才在《关于太阳仪和其他仪器的描述》一文中用字谜形式发表这一结果，谜面是ceiiinosssttuv。

：如果还不能确认自己的发现，则先把对这个发现的描述的拼写打乱，按字母排列顺序发表，确认后再恢复正常顺序。

这是有趣又巧妙的一个办法，既保密了发现的内容，又确保了发现的优先权。

两年后胡克公布了谜底uttensiosicvis，意思是“力如伸长（那样变化）”，即应力与伸长量成正比的胡克定律。

胡克发现的固体弹性定律是一个经验定律。

胡克定律说的是，在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比。

胡克定律的数学表达式为：F=k·x或△F=k·Δx，其中k是弹簧的弹性系数，x是变化的长度，F是作用力。

物体对外力的反作用力与外力大小相等，方向相反。

这是作用逆反律在固体力学中的体现。

胡克定律也可以表示成标准的线性表达式。

如果弹簧的初始长度为X0，那么弹簧在受到力F的作用时，其长度为

X=1/k×F+X0

式中的1/k×F为弹簧长度的变化量。

胡克定律完全符合两体作用逆反律的标准形式，它的数学表达式跟正比逆反律的数学表达式完全一致。

我们不难发现，胡克定律是最直观、最典型的两体作用逆反律。

胡克定律示意图

对于胡克定律，人们都很熟悉。

实际上大多数人对于胡克的了解也仅仅限于这一点。

但胡克的创造性贡献，可远不止胡克定律。

胡克是一个全才式的人物，他在光学、生物学、力学、天文学等领域都有开创性的贡献，在机械制造领域的发明不计其数，在艺术、音乐和建筑方面也颇有建树，因此胡克被誉为英国的达芬奇和“最后一个文艺复兴人”。

1635年7月18日罗伯特·胡克生于英国南部的怀特岛，父亲是当地教区的牧师。

胡克小时体弱多病、性格怪癖，但是他心灵手巧，10岁时对机械发生了强烈的兴趣，自制过木钟、小战舰等。

13岁时他父亲上吊自杀，家里没有了收入来源，胡克被送到伦敦一个油画匠家里当学徒。

期间还做过唱诗班的领唱，当过有钱人的侍从。

不过胡克的运气还不错，受到威斯特敏斯特学校校长的关注，校长觉得这个孩子的智慧和才能远不止做一个画匠。

在校长的帮助下，胡克修完了中学课程。

1653年，18岁的胡克进入牛津大学里奥尔学院勤工俭学，在这里他结识了一些有地位的科学界人士。

1655年胡克成为牛津大学的医学家威利斯的助手，后来又被推荐到著名科学家波义耳的实验室工作。

由于他出色的实验才能，1662年27岁的胡克担任了英国皇家学会的实验主持人。

网上流传的胡克画像（不知真假）

胡克跟牛顿的成长经历有许多相似之处，尽管家境不同，但早年都经历过不幸，都喜爱摆弄机械。

中学时都得到校长的帮助，然后一个入读牛津，一个考入剑桥，而且都是勤工俭学。

都在二十六、七岁时担任了重要的学术职务，都在二十八、九岁时成为皇家学会会员。

但是两个人的性格却截然相反，牛顿内向敏感，而胡克却张扬不羁。

1655年，年仅20岁的胡克提出了光波学说，他认为光的传播与水波的传播相似，1672年他又进一步提出了光波是横波的观点，可以说，这个思想是相当超前的。

在光学研究中，胡克更主要的工作是致力于光学仪器的创制。

他制作发明了显微镜、望远镜等多种光学仪器。

这些光学仪器使人类打开了微观世界和宇宙太空世界。

胡克通过亲自制作的望远镜，首次观测到了火星的旋转和木星大红斑，月球上的环形山和双星系统。

这是了不起的贡献。

1660年胡克发现了弹性体形变与力成正比的定律，即胡克定律。

他还同惠更斯各自独立发现了螺旋弹簧的振动周期的等时性，他们建议这种弹簧丝可以用来制作计时器，于是就有了近代游丝怀表和手表。

在研究开普勒学说方面他也做了很多重要工作。

在研究引力可以提供约束行星沿闭合轨道运动的向心力问题上，胡克做过大量实验工作。

胡克在1679年给牛顿的信中正式提出了引力与距离平方成反比的观点。

但他并没有将自己的引力思想像牛顿所做的那样用数学方式表示出来，只是用太阳、地球、月亮、行星和地球上物体的运动实例来加以验证。

其实，这就是万有引力定律的定性描述。

胡克在制作仪器上具有杰出的创造能力和高超的技艺，当时英国皇家学会的精巧仪器大都由胡克设计和制作。

1663年他用自制的复式显微镜观察一块软木薄片的结构，发现它们看上去像一间间长方形的小房间，就把它命名为cell（小房间），中文译为“细胞”。

Cell这个名字延用至今。

胡克的显微镜

奠定胡克科学天才声望的是他30岁那一年出版的《显微制图》一书。

胡克出生之前很久显微镜就被发明和制造出来，但是，显微镜发明后半个多世纪过去了，却没有像望远镜那样给人们带来科学上的重大发现。

直到胡克出版了他的《显微制图》一书，科学界才发现显微镜给人们带来的微观世界和望远镜带来的宏观世界一样丰富多彩。

在《显微制图》一书中，胡克的绘画天分得到了充分展现。

更多精彩内容请阅读《规律简史：规律的族谱与规律的发现》（团结出版社2022年8月出版，张士耿著）

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