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科学史-物理学编年史-23胡克定律

已有 2967 次阅读 2023-1-4 15:14 |个人分类:科学史-物理学编年史|系统分类:科研笔记

科学史-物理学编年史-23胡克定律

时间：公元1678年。

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。这样做在当时已是惯例：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“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。

胡克定律是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变（单位变形量）之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型材料。

从物理的角度看，胡克定律源于多数固体（或孤立分子）内部的原子在无外载作用下处于稳定平衡的状态。

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。

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。

仪器机械制造方面，胡克发明了显微镜、反射式望远镜、真空泵、发条摆钟、轮形气压表、锚型擒纵机、万向接头、风向仪、水平仪等在当时先进到无与伦比的设备。

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”。