我們不知道胡克長啥樣 是因為牛頓?

現代物理知識 發佈 2024-04-06T00:49:39.026082+00:00

在科學史上,牛頓和胡克之間的不和廣為人知。

在科學史上,牛頓和胡克之間的不和廣為人知。

在光學上,牛頓(Isaac Newton,1643-1727)是粒子說的代表,認為白光經過三稜鏡形成的光譜是因為光本身是由多種顏色的粒子組成的,胡克(Robert Hooke, 1635-1703)作為波動學說的支持者,對牛頓的解釋進行了猛烈的抨擊。1675-1676年間,牛頓向皇家學會提交了兩篇論文進一步證明自己的學說,胡克作為學會的實驗室主任,這兩篇文章被交到胡克的手上進行試驗驗證。

胡克拿到論文後聲稱,自己早就發現了牛頓的發現。

為此,兩人之間發生了極大的不愉快,甚至發展到牛頓要求退出皇家學會,在學會秘書的斡旋下,以免除牛頓的會費為條件,牛頓才答應留下來。1679年,胡克主動打破僵持,給牛頓寫信並提出讓牛頓對行星運動進行評價。牛頓認為,(不計摩擦)自由落體的物體落點會偏東,會以螺旋線落向地心。這是一個嚴重的錯誤,胡克立刻抓住機會進行反駁,指出落體軌跡應該是橢圓形的。後來牛頓又給出落體受常力時的軌跡,胡克說牛頓又錯了,他認為物體所受的力應該與物體到地心的距離二次方成反比。此後,牛頓沒有回信。胡克得意於牛頓的錯誤,在一次皇家學會的例會中,公開了牛頓的信件,這一做法使得牛頓非常不滿。1686年,牛頓將《自然哲學的數學原理》交給學會審閱時,

胡克在會上指出,引力反比定律是他先發現並告訴牛頓的,牛頓應該在書中提到他的貢獻。

但牛頓認為他自己在1665年就已經知道了,不需要從胡克那裡得到啟發,並刪除了所有涉及胡克的引用。此後,胡克多次在公開場合指責牛頓剽竊他的成果,兩人的隔閡越來越大。1703年3月,胡克去世,不久後牛頓當選皇家學會會長。

圖1 Ellen Tan Drake(1927-2016)Ellen出生於北京,1940年,抗日戰爭爆發後,隨家人到華盛頓。二戰結束後, Ellen留在美國上大學,就讀費城的布林莫爾學院。1966年後到俄勒岡州立大學擔任物理系主任。因鍾情地質史,對胡克產生興趣(胡克提出依據化石研究地質歷史),撰寫了一系列廣受好評的文章,著有《安分的天才:羅伯特·胡克和他的世俗思想》(Restless Genius: Robert Hooke and his Earthly Thoughts)等書

據俄勒岡州立大學Ellen Tan Drake(1927-2016)考證,胡克設計的上千種實驗裝置、化石標本及模型均在牛頓擔任院長期間被直接或間接的銷毀,牛頓的支持者甚至銷毀了胡克唯一的一張畫像,以至於胡克的真實面目成為科學史上的一個謎題。本文搜集了網絡上流傳的幾幅胡克的畫像,以及有關胡克畫像的真偽的討論,希望能為大家選用胡克的畫像提供一些參考。

胡克畫像之一


圖2 1939年《時代》裡的胡克畫像https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Robert_Hooke_portrait.jpg圖2中的胡克畫像是出自1939年美國《時代》(Time)雜誌(第39頁),這是最早出現的胡克畫像,還被描述為是出自胡克自己的《顯微術》(Micrographia)一書。不過這張圖片顯然沒經起人們的推敲。歷史上,有兩份關於胡克外貌的當代書面描述倖存下來。第一個是他的密友約翰·奧布里(John Aubrey,1626–1697)記錄的,他描述了胡克在中年和創造力的巔峰時期的相貌:


He is but of midling stature, something crooked, pale faced, and his face but little below, but his head is lardge, his eie full and popping, and not quick; a grey eie. He haz a delicate head of haire, browne, and of an excellent moist curle. He is and ever was temperate and moderate in dyet, etc.他個子中等,有點歪,臉色蒼白,臉低一點,但頭很大,他的鬢角飽滿,而且動作不快。他有一頭精緻的頭髮,棕色的,一頭非常濕潤的捲髮,性情溫和等等。

第二個是皇家學會長期會員和秘書理察·沃勒(Richard Waller,?-1715)對老年胡克的描述:

As to his Person he was but despicable, being very crooked, tho' I have heard from himself, and others, that he was strait till about 16 Years of Age when he first grew awry, by frequent practising, with a Turn-Lath ... He was always very pale and lean, and laterly nothing but Skin and Bone, with a Meagre Aspect, his Eyes grey and full, with a sharp ingenious Look whilst younger; his nose but thin, of a moderate height and length; his Mouth meanly wide, and upper lip thin; his Chin sharp, and Forehead large; his Head of a middle size. He wore his own Hair of a dark Brown colour, very long and hanging neglected over his Face uncut and lank…至於他個人,卑鄙、狡猾,儘管我從他自己和其他人那裡聽說,16歲開始頻繁練習轉向車床,使得身體發生了變形。…他面色很蒼白,很瘦,後來就只剩下皮包骨了,面容微薄,眼睛灰濛濛的,年輕時有著敏銳的靈動神情;他的鼻子很細,但高度和長度適中;他的嘴很寬,上唇很薄;他的下巴尖,額頭大;他的頭中等大小。他戴著自己的深棕色頭髮,很長,垂在臉上,沒有剪裁和瘦長...


從他們的描述中,人們對胡克的容貌大致判斷是:人很瘦,有點歪斜,他有一頭棕色的長髮,大而突出的灰色眼睛,下巴尖而窄。通過與文字對比,美國人類學家Ashley Montagu(1905-1999)判斷,《時代》雜誌里的胡克像所繪製的並不是真實的胡克。不過這幅胡克像實際上並沒有怎麼傳播。

胡克畫像之二


圖3 麗莎·賈丁認為的胡克畫像圖3的胡克畫像是由英國歷史學家麗莎·賈丁(Lisa Jardine,1944 -2015)(圖4a)認定的。她認為在倫敦自然歷史博物館收藏的一幅傳統上被認定為約翰·雷(John Ray FRS, 1627-1705)的肖像可能是羅伯特·胡克。


1990年到2011年,麗莎·賈丁(Lisa Jardine,1944 -2015)擔任倫敦瑪麗女王大學文藝復興研究百年教授和編輯生活與文學中心主任。2003年,《羅伯特.胡克的奇妙人生:測量倫敦的人》(The Curious Life of Robert Hooke: The Man who Measured London)(HarperCollins, 2003 - 422頁)一書的封面上使用了這張圖片(圖4b)。

圖4 麗莎·賈丁和他有關胡克著作的封面(左圖為4a,右圖為4b)


但是不久之後,麗莎的假設就被辛辛那提大學的William B. Jensen教授和美因茨約翰內斯古騰堡大學的德國研究員Andreas Pechtl反駁。他們認為,這幅肖像描繪的人物實際是Jan Baptist van Helmont(圖5)。

圖5 Helmont (左)和他的兒子Jan Baptist van Helmont (1580- 1644)是布魯塞爾的一名化學家、生理學家和醫生。他主要是研究醫學和化學,被認為是「氣動化學的創始人」,也是第一個區分了不同氣體與空氣的人,並創造了氣體(gas)一詞。


例如,他認為木炭燃燒後產生的氣體與發酵產生的氣體相同,以及他否認火是一種元素等等。他最著名的工作是:對柳樹進行長達五年的實驗觀察,通過對土壤、樹的重量、澆水量的研究,他發現,五年內樹增加了74公斤,但土壤僅減少57克,因此他推斷重量的增加主要來自於水。柳樹的實驗使得Helmont非常知名,他去世後,人們為了紀念他還製作了紀念畫冊(圖6)。

圖6 Helmont去世後的畫像https://en.wikipedia.org/wiki/Jan_Baptist_van_Helmont隨後,賈丁接受了這一觀點,並更換了書的封面(您覺得圖3是Jan Baptist van Helmont嗎?)。


胡克畫像之三


圖7 格里芬認為的胡克畫像https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke2019年,Texas A&M University的勞倫斯·R·格里芬(Lawrence R. Griffing)認為圖6中的人物是胡克。這幅圖於2000年由藝術品商人Phillip Mould出售,據說是17世紀英國肖像畫家Mary Beale(1633-1699)的作品(胡克比她小兩歲,是同時代的人),該作品完成於1680年,標題是「數學家的畫像」(Portrait of a Mathematician)。


格里芬(圖8a)指出,這幅圖中人物基本與胡克容貌的文字描述基本一致。格里芬還提供了三個證據。第一是1685年,胡克製作過一份手稿,描繪了物體在引力作用下的橢圓軌道,圖6中紙張經灰度增強後和胡克的手稿中的三角幾何高度一致(圖8b);其次是圖中的半個渾儀(圖8c),胡克對於軌道運動的物理原理的表述常依賴於機械,如錐形擺、半圓中滾到的球,以及倒立圓錐等;最後,Mary Beale的作品中很少出現背景畫,圖7中出現的窗外的風景,與從Lowther河上看到的景觀一致(圖8d),教堂位於景觀中心,教堂位於山丘上。1679年,John Lowther (1655-1700)委託胡克提供過一份教堂改建計劃(「Espinasse 1956」)。由於這些元素的聚合,格里芬推定圖7中的數學家就是胡克。

圖8 Lawrence R. Griffing和他的證據Griffing,PhD, Professor (Associate) at Texas A&M University不過,英國Durham大學的Christopher A Whittaker不同意格里芬的觀點,並對他的證據進行了反駁。他認為圖形增強分析圖中紙張上的畫並不靠譜,渾儀可能別人發明的,同時圖中的田園風景與實景山的高度相差很大,中心的教堂和現在的教堂幾乎沒有關係。


在維基百科Robert Hooke條目下,有人推測圖7中畫的是Isaac Barrow(1630-1677)(圖9a)。Isaac Barrow(艾薩克·巴羅)是一位英國基督教神學家和數學家,他在早期微積分的發展中發揮了作用。他是首任盧卡斯數學教授,該職位後來由他的學生艾薩克·牛頓擔任。

圖9 Isaac Barrow和疑似圖片對比,都是Mary Beale的作品(左圖為9a,右圖為9b)有人認為圖9中,(a)是年長的Barrow,(b)是年輕時的Barrow,您認為這是同一個人嗎?

另一種觀點

胡克的畫像如此難以確定,有人不禁產生了一個疑問,那就是胡克的畫像真的存在嗎?在所有的文件中,支持胡克畫像存在的記錄只有兩個:一個是來自胡克的日記(或備忘錄),記錄了他1670s-1690s很長一段時間的日常生活。其中,1674年10月16日的一篇文章中寫道:

「At Garaways. Left off taking tobacco — Mr Bonust drew picture.」「在Garaways,不抽菸——Mr. Bonust畫了一幅畫」。

Garaways是胡克經常光顧的咖啡館,但Mr.Bonust相當神秘,只出現過一次。值得注意的是胡克對藝術很感興趣,他很多顯微鏡下看到的圖片都是手繪出來的,被稱為「英國的達文西」。他拜訪了很多畫家,包括瑪麗·比爾(Mary Beale)。如果Mr. Bonust為胡克畫過畫像,這很可能是唯一的畫像。

圖10 Zacharias Conrad von Uffenbach,1683-1734德國學者、藏書家、藏書家、旅行者、古學家另一證據是德國旅行者馮·烏芬巴赫(Zacharias Conrad von Uffenbach,1683-1734)(圖10),1710年他參觀皇家學會所在地。馮·烏芬巴赫是德國學者、藏書家、藏書家、旅行者、古學家和駐美因河畔法蘭克福的領事,以出版的遊記而聞名。他在旅行日記中記錄了參觀皇家學會時的景象:

「Finally we were shown the room where the Society usually meets. It is very small and wretched and the best things there are the portraits of its members, of which the most noteworthy are those of Boyle and Hoock.」最後,我們看到了學會的會議室。它很小而且很可憐,最好的東西是它的成員的肖像,其中最值得注意的是玻義耳和胡克的肖像。


但是,另一參觀者,詹姆斯·楊格(James Yonge,1647-1721)(圖11)在1702年12月(早馮·烏芬巴赫7年,胡克1703年去世)也參觀過皇家學會。他列出了11幅掛在皇家學會會議室的畫像,其中並不包括胡克,而且楊格也不太可能忽略掉胡克。因為,胡克是楊格在皇家學會的第一個聯繫人,兩人通信多年,楊格在他的日記中稱胡克為「我的老朋友」。

圖11 James Yonge(1647-1721)海軍外科醫生、日記作者和醫學作家此外,胡剋死後的財產清單中也沒有他的肖像。理察·沃勒(Richard Waller)在胡剋死後第兩年出版了胡克的傳記,但他從未提及肖像。胡剋死後的第二任威廉·德勒姆(William Derham)也沒有涉及他的畫像。這似乎說明,即便胡克有過一幅肖像畫,也不見得就送給了皇家學會。胡克本人非常愛護自己的科學聲譽,如果他給過學會肖像,應該會從他的日記或其它資料中看到,但是從沒有發現胡克的相關說法。


有鑑於此,英國university of Exeter的Felicity Henderson博士認為,胡克的畫像很可能就沒有在皇家學會保存過,也就沒有牛頓對胡克畫像的破壞之說。而且她認為,馮·烏芬巴赫在皇家學會見到的畫像有可能是西奧多·哈克(Theodore Haak,1605-1690,也是皇家學會的召集人之一),如圖12所示,一個不經意的錯誤造成了後世的誤解。

圖12 Theodore Haak (1605– 1690)


想像中的胡克

麗塔·格里爾(Rita Greer)原本是一位平面設計師、食品科學家和作家/作家。1960年代獲得倫敦皇家藝術學院的獎學金。2003年退休後,格里爾開始了羅伯特·胡克的繪畫項目,提出「讓他重回歷史」的目標,給胡克畫像,提升他的形象。

圖13 Rita Greer依據文字描述想像出的胡克百度百科中採用的胡克畫像,正是歷史畫家麗塔·格里爾 (Rita Greer)於 2004 年畫的一幅油畫(圖13),畫中再現了胡克的灰色眼睛,尖下巴,細鼻樑,桌上彈簧、化石、懷表彰顯了胡克的重要貢獻。隨後,麗塔將其數位化後通過郵件發送至牛津大學工程科學系,隨後上傳至維基百科,該圖片得到了廣泛傳播。


格里爾創作了多幅繪畫作品,從多個角度展現了胡克的豐富人生。例如,2009年向牛津大學工程科學系贈送的紀念肖像(圖14)。它展示了胡克在牛津的重要工作——車輪氣壓計、他的顯微鏡和「Micrographia」的副本、懷表、光學元件、彈簧和萬向節。他正拿著一條鏈子製作懸鏈線拱門,身後的牆上掛著一張倫敦市的地圖,他在1666年大火後幫助勘測和重繪了地圖。

圖14 Rita Greer 畫出的胡克又如一幅圖描述了這樣的場景:胡克和雷恩(Christopher Wren, 1632-1723)在聖詹姆斯公園散步時巧遇查理二世國王,他們一起討論發明,胡克正在展示他發明的懷表彈簧擺輪結構。背景是威斯敏斯特宮和馬衛隊遊行,兩人脫下帽子,表示對國王的尊敬,如圖15所示。


圖15 Rita Greer的巧遇國王圖麗塔·格里爾專門為這個系列作品創建了網站,提升了人們對胡克的認識。如果您也感興趣,可參考網站(https://www.roberthooke.org/)(圖16)。


圖16 Rita Greer的胡克網站

胡克不是列文虎克

有的時候,有人會把列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek, 1632-1723)(圖17)錯認為胡克,實際上他們只是中文翻譯的名字相似(早些年胡克也翻譯為虎克),列文虎克的姓為van Leeuwenhoek(van表示家族為貴族),胡克的姓為Hooke。


圖17 列文虎克,不是胡克之所以容易將兩人混淆,是因為列文虎克和胡克有很多相似的地方。首先發音中都有胡克/虎克。其次,他們都發明過顯微鏡,列文虎克也發明過顯微鏡(圖14),並以顯微鏡研究微生物創建微生物學而著名,還被稱為「微生物學之父」。最後,他們還同樣都是英國皇家學會的會員。


圖18 列文虎克顯微鏡的複製品及其示意圖因此,我們講起力學中的胡克時,如果有人說列文虎克,那他一定是混淆了。


結束語

在我看來,在現階段格里芬(Griffing)和格里爾(Greer)的胡克肖像是可以接受的。如果有朝一日發現了新的證據,確切說明了格里芬的胡克另有其人,或許會只剩下格里爾的胡克。又或者直接發現了胡克的畫像,徹底彌合科學史研究者的遺憾,但似乎這種情況的概率並不高。不管未來能否達到預期,有一點是可以確定的:雖然我們不清楚胡克的容貌,但這不會影響胡克在科學史上的地位,也不會減弱人們對他在科學史上所做出的偉大成就的崇仰之情!


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