胡克的发现

霍启成　刘行光

弹性是普遍存在的自然现象，人也离不开弹性。用手指按一下你自己的皮肤，发现它有弹性。如果皮肤无弹性，可不得了，起码有浮肿病。人的脚心是凹的，是走路时减少震动的需要，如不凹，走路极不便，亦是病，称为扁平足。见过扁平足的人会发现，其走路远不如正常人轻快。另外，弓箭、皮球、沙发、钟表、轮胎……都和弹性有关。想想看，如果没有弹性，足球、篮球、排球等体育项目将会怎样？飞机、汽车、火车又将怎样？

那么，是谁首先发现弹性定律的呢？是胡克。

罗伯特·胡克与牛顿是同时代的人，他是17世纪英国著名的物理学家和天文学家。他不仅在光学、天文学、生物学等多方面都有重大成就，在力学方面的贡献更是卓越。他曾对万有引力的发现做出重大贡献，更重要的是他发现了著名的弹性定律。

罗伯特·胡克（1635—1703）生于英格兰南方海边的威特岛。父亲是一位牧师，他原本想把胡克培养成为一名出色的神学家，但胡克从小就喜欢摆弄钟表及机械玩具，对神学不感兴趣，而且他生就体弱多病，常因头痛的困扰而不能坚持学习。于是父亲只好放弃原来的打算，顺其自然了。胡克13岁时，父亲不幸去世，这给了他极大的打击，好心的威斯敏斯特中学校长巴斯比收留了他。

从此，在校长巴斯比的帮助下，他开始了半工半读的艰难求学生涯。后来，他考入了人才济济的牛津大学，艰难地完成了大学课程，并获得牛津大学授予的硕士学位。毕业后，胡克被推荐到牛津大学波义耳实验室担任波义耳的助手，开始了他漫长的科学实验生涯。

波义耳是位极有天分的科学家，他当时正在研究气体体积和压力的关系。作为波义耳的助手，胡克帮他设计了完善的实验设备，并协助他进行大量实验，从而证明了气体定律。

由于胡克具有高超的实验及设计能力，1662年被正式选为英国皇家学会会员，并被指定为英国皇家学会的实验室主任。这使他有机会涉猎各门学科研究的最新进展，其实验和研究的能力与日俱增。

胡克在英国皇家学会任职整整20年。在此期间，他发明了很多仪器，被誉为“现代仪器制造业之父”。他还成功地制造出了世界上第一台复式显微镜，并通过这台显微镜第一次发现了“细胞”。他的一系列光学研究，对光学理论的发展具有很重要的作用。他对万有引力的探索和研究为牛顿发现和证明万有引力定律奠定了重要的基础。

胡克虽然没能最终发现万有引力定律，但他却把握住了物理学另一个伟大发现的契机，这就是著名的“弹性定律”。

人们已经懂得地球对物体的吸引力，但这个吸引力有多大呢？

做过金匠的胡克想到以前拉弹簧的情形：用力拉弹簧，可以把弹簧拉长，而且拉力越大，它会越长。他自言自语道：“如果我弄明白弹簧长度和拉力的关系，不就可以利用弹簧测出地球对物体的吸引力了吗？”

他找了一条弹簧和好几个相同重量的物品，把这些东西一个个加挂在弹簧上，并分别记下弹簧的长度。最后他在整理这些记录时发现：挂一个2.5公斤的物体时，弹簧伸长1英寸（2.54厘米）；挂两个（5公斤），伸长2英寸（5.08厘米）……

胡克心想：“怎么这么巧呢！”于是，他又另外找了几个弹簧，做同样的实验，结果都和以前一样：弹簧的伸长度和挂物的重量成正比，这是力学上的一个重大发现，后人把它称为弹性定律，也称“胡克定律”。弹性定律虽然很简单，却很有用。此后不久，它直接促成了手表的发明。近代的材料力学，也是利用这个理论来估计物体受力作用时发生的形变变化的。

编辑/佟馨