Трудно дать однозначную оценку творчеству этого замечательного ученого и человека. По характеру ума Гук был универсалом и энциклопедистом, он интересовался всем, рождал множество глубоких мыслей и идей, оставлял их на полдороге и очень обижался, когда другие присваивали себе его мысли. Автору представляется, что миф о злом, хитром и тщеславном Гуке, упорно защищавшем свое право на чужие изобретения, был создан лицами, специально заинтересованными в том, чтобы оправдать свои не всегда благовидные поступки.
Представляется, что самым главным в его научном и практическом творчестве было то, что он всегда мечтал о пользе, какую может оказать людям то или иное изобретение, та или иная идея. Если исходить из этой присущей всей его деятельности мысли, то окажется, что наследст во, оставленное им грядущим поколениям, не такое бедное, как это казалось бы на первый взгляд. Правда, его имя осталось на века связанным с немногими результатами его деятельности, но послужить людям ему удалось во многом. Попробуем в какой-то степени определить его значение в развитии человеческой культуры.
Гук внес некоторый вклад в установление закона
всемирного тяготения. Мы подчеркиваем здесь слово “некоторый”, так как трудно выявить действительную величину его вклада в этот закон. Во всяком случае, даже если Ньютон и был прав в своих утверждениях, что он знал его еще в студенческие годы (что сомнительно), то все же первые публикации и первые чтения по этому поводу принадлежат Гуку. Справедливость некоторых его требований принужден был признать и Ньютон. По-видимому, все же Гук имел право на более значительную долю уважения в этом отношении. Знаменитое выражение Ньютона о том, что он видел дальше, так как стоял на плечах гигантов, в равной степени можно было бы отнести и к Гуку: он тоже видел дальше других, а кое в чем и дальше самого Ньютона. В этом отношении очень большое впечатление оставляют его мысли о том, что “тело и движение составляют, возможно, одно и то же”, а также о двух важнейших законах, управляющих миром,— о свете и о гравитации. Миропонимание Гука было материалистическим, внешний мир он считал объективной реальностью, воспринимаемой ощущениями человека.
Гук был убежденным сторонником идей Коперника
и пытался, пусть и не всегда удачно, доказать его основные положения. Космогоническая гипотеза Гука, насколько это видно из его произведений, включала мир неподвижных звезд, находящихся на бесконечных расстояниях менаду собой и от Земли, так, что Солнце и орбита Земли, вращающейся вокруг него, представляли во Вселенной не более как одну точку (а о “величине” точки сам он очень хорошо высказался в своих лекциях по геометрии) .
Гук объединил все главные феномены — свет, тяготение, тепло, звук в едином феномене колебательного
движения. Он выработал своеобразную кинетическую теорию вещества, основанную на колебательных процессах. Этот постулат Гука в сущности не потерял своей достоверности и в настоящее время и составляет с его стороны действительный и важный вклад в механику. Его теория построения вещества, основанная на колебательных процессах, глубоко динамична, тем более что, как уже отмечалось, он предполагал знак равенства между веществом и движением.
Понимая тепло как колебательный процесс, Гук
указывал на то, что горение возможно только в присутствии воздуха и что оно является соединением горючего вещества с некоторой его частью. При всей своей энциклопедичности Гук не был химиком и не развил этой своей идеи. Но, во всяком случае, он и в этом отношении лет на сто опередил развитие науки: в последующие годы была разработана флогистонная теория и химия сделала шаг назад, причем “возвращение” к Гуку в этом отношении было выполнено в трудах Монжа и Лавуазье к концу XVIII в.
Гук внес важный вклад в установление закона Бойля и на основании глубокого изучения упругости твердых
тел сформулировал закон, названный его именем и ставший основным положением для механики сплошной среды. Сам Гук думал о философском сродстве между обоими законами и предполагал, что существует некий общий закон, с помощью которого можно выразить качества вещества и частными случаями которого являются и закон Бойля, и закон Гука.
Гук внес важный вклад в микроскопию и микроскопические исследования. Его знаменитая “Микрография” не только послужила к распространению экспериментальных исследований с помощью микроскопа: она
явилась важным вкладом в становление научной естественной истории. Не говоря уже о том, что эта книга была написана прекрасным языком и стала образцом научной прозы, она была иллюстрирована рисунками-гравюрами самого Гука, также сыгравшими важную роль в деле становления научной иллюстрации. Книга явилась результатом ряда фундаментальных открытий и поставила Гука в число основоположников биологии. “Но микроскопические изображения и их обсуждение образуют лишь малую часть книги. В ней мы находим важные теоретические рассуждения о природе света и тепла ... далее рассуждения о капиллярности, продолжающие его предшествующий трактат, эксперименты о распространении тепла в твердых телах и в жидкостях, остроумные спекуляции о термической обработке металлов, наблюдения над структурой кристаллов, астрономические рассуждения, включая попытки образовать искусственные кратеры, подобные лунным, и расчет величин звезд, в который включено указание о том, что с помощью более мощных телескопов будут открыты новые звезды” *. Книга включает также рассуждения о цветах в топких пластинках.
Важный вклад внес Гук в развитие оптики. В соответствии с его теорией свет представляет собой результат очень быстрых колебательных движений с очень малой амплитудой, производимых светящимся телом. Свет
передается всенаполняющей прозрачной средой — эфиром. К сожалению, его теория цветов оказалась неудачной, и в этом отношении резкие нападки Гука на теорию цветов Ньютона несправедливы. Однако этого нельзя сказать о его теории появления цветов в тонких пластинках, которая явилась существенным вкладом в оптику.
Как уже было сказано выше, теория горения была
подлинной новинкой в науке; Гук сопроводил ее параллельно созданной теорией дыхания. Он доказал, что поступление воздуха в легкие, а не механические движения ребер — сущность процесса дыхания. Он ясно представлял себе функцию кислорода, хотя и не нашел для этой субстанции, которая имеется и в воздухе, и в селитре, особого наименования; однако отметил ее значение для обоих процессов — горения и дыхания, сродство между которыми первым заметил он.
Гуку принадлежит усовершенствование ряда астрономических инструментов: он внес и некоторые новые
идеи в саму науку, рассматривая ее как важное теоретическое основание для практики навигации. В своих лекциях о кометах Гук не только изложил свою гипотезу о сущности комет, но еще раз обратился к исследованию вопроса о всемирном тяготении. Он предположил, что кометы — это тяжелые тела, вращающиеся вокруг Солнца под действием силы тяжести. Важные мысли в области астрономии содержались и в трех последних опытах “Микрографии”.
Гук является одним из основоположников современной метеорологии. Им были изобретены основные приборы для изучения погоды. Он сделал ряд барометрических исследований и установил зависимость барометрического давления от погоды. Ему
принадлежит первая оценка высоты атмосферы.
Очень существен вклад Гука в геологию и палеонтологию. Как геолог и эволюционист Гук далеко перешагнул уровень науки своего времени. Современная ему геология была всего лишь спекуляцией на темы библейских легенд, не имевших отношения к реальной науке. Для Гука ископаемые — это не игрушки природы, как это предполагали до того времени, а остатки или следы реально существовавших механизмов. Он указывает на факты изменения земной поверхности, на их причины и в связи с этим на изменения в растительном и животном мире.
Одной из важнейших областей научно-практического творчества Гука явилось создание различных часов
и хронометров. Для этого он глубоко изучил возможные источники энергии для привода часов (маятник и спиральную пружину) и создал много различных моделей и вариантов часовых механизмов, в том числе анкерный ход. Правда, относительно некоторых изобретений Гука в этом направлении его права как изобретателя оспаривались, однако существующие письменные источники в значительной степени подтверждают их. Гук разработал также вопрос о необходимости профилирования зубчатых колес, предложил тип силовой косозубой передачи и ряд очень остроумных механизмов, в том числе универсальный шарнир.
Гук не только сам являлся величайшим экспериментатором: он разработал теорию экспериментального
исследования — методику проведения эксперимента. В ряде выступлений на заседаниях Королевского общества он изложил свою методику и назвал многочисленные примеры ее практического применения. Новые примеры он привел также в кутлеровских лекциях. Экспериментальный метод Гука не только был развитием идей Фрэнсиса Бэкона: Гук значительно облегчил задачу экспериментатора своим способом планирования эксперимента при сознательном определении его целей.
Гуку принадлежит очень большое число изобретений. О некоторых из них говорилось ранее. Изобретения
эти относились едва ли не ко всем областям реального знания конца XVII в., вызваны они были нуждами практики. Некоторые из них были направлены на обслуживание потребностей науки: Гук создал вычислительную машину и ряд приборов для воспроизведения важных математических кривых. Он строил приборы, инструменты, предложил ряд машин и мечтал о значительном расшире нии этого направления своей деятельности. Многое из егоизобретений вошло в фонд науки и техники, но имя Гука редко связывают с этими творениями: его “изобретательская производительность” была так велика, что он не постарался или не успел обезопасить себя в этом отношении.
Очень своеобразной являлась натурфилософия Гука.' Хотя сам Гук и считал себя последователем Бэкона, он при создании своего метода, своей “философской алгебры” пришел к самостоятельным выводам. В первой части своего трактата “Натурфилософия” (изданного посмертно) Гук рассуждает о силе и недостатках природы человека, а также о заблуждениях, происходящих от неправильного воспитания. Эта часть трактата развивает идеи Бэкона, изложенные в первой и второй книгах “Нового органона”. Во второй части трактата Гук говорит о наилучших способах составления схем для разыскания материалов и основных предметов для натурфилософии. Гук приводит здесь важнейшие предметы для исследования и схемы, соответствующие этим предметам. Обе эти части, написанные в развитие идей Бэкона, занимают 32 страницы. Третья, основная и наибольшая часть трактата содержит метод решения проблем, поставленных в первых частях. Хотя и здесь чувствуется влияние Бэкона, но оно сливается с механицизмом Декарта.
Одной из существенных частей натурфилософии
Гука являются предложенные им исследования в области технических наук. В сущности, Гук первым в мировой истории науки приравнял технические науки по их значению к естественным и дал первую их классификацию. Эти его исследования включают также и работы в области технологии. Идеи Гука в этой области получили развитие лишь во второй половине XIX в., а частично в XX в.
Гук развил своеобразный педагогический метод,
обоснованный его идеями в области натурфилософии. Образцом этого метода служит лекция по геометрии, приложенная издателем “Посмертных трудов” Уоллером к “Натурфилософии”. Метод заключается в очень детальном планировании лекции и в кропотливой отработке каждого излагаемого вопроса. Построение кутлеровских лекций такое же: он ставит вопросы, затем детально разбирает каждый вопрос и, если это необходимо, продолжает анализ части вопроса и далее.
Гуку принадлежит определенный вклад в медицину. В этом отношении он был близок к ятромеханикам,
но больше внимания уделял физике и химии жизненных процессов. Он изучил мускульные движения, произвел несколько вскрытий собак с целью выяснения процесса дыхания, установил роль воздуха в поддержании жизни человека и животных. В его дневнике и в делах Королевского общества сохранился ряд рецептов. Изучая самого себя, он приобрел глубокие познания в медицине и докторскую степень получил, в сущности, как ученый-медик.
Важным вкладом в науку и ее организацию явилась его в полном смысле этого слова самоотверженная работа в Королевском обществе. Это Общество — одна из важнейших академий наук мирового значения — первые 35 лет существовало трудами Гука, который не только составлял планы исследований и программу его работы, но и своими лекциями, экспериментами и докладами почти полностью заполнял часы и дни его заседаний. Ольдеп-бург ненавидел Гука за то, что он главенствовал на собраниях Общества, тогда как его роль, администратора, была ничтожной. Этим, вероятно, в значительной степени поясняется и ссора Гука с Ньютоном: Ольденбург не только не старался прекратить возникшие между обоими учеными разногласия, но, наоборот, делал все, чтобы, усилить их.
В течение последней четверти XVII в. произошло становление Королевского общества, были выработаны его традиции, работы и исследования, проводимые в его стенах, стали планомерными. После смерти Гука Ньютон согласился принять на себя обязанности президента Королевского общества, от чего он при жизни своего великого соперника отказывался. С 1703 г. начался, таким образом, новый, ньютоновский, период в истории Королевского общества.
Итак, доктор Роберт Гук за свою трудную жизнь внес важный вклад в общую сокровищницу человеческой культуры. Идеи его не были забыты и, в конце концов, неважно, под чьим именем они стали известны миру. Нам же остается рассмотреть еще один вопрос: какова была их история в ближайшем к его жизни XVIII в.
Научная революция XVII в. в определенном смысле была завершена выходом в свет “Математических начал натуральной философии Ньютона”. Уже при жизни Ньютон был признан величайшим научным авторитетом Англии, и вплоть до своей смерти в 1727 г. он безраздельно правил Лондонским Королевским обществом. При этом он председательствовал почти на каждом заседании и репутация Королевского общества быстро росла. Общество
быстро увеличивалось количественно, однако настоящих ученых в нем состояло немного. Слава Ньютона распространилась по европейским странам, хотя его “Начала” прочитали и поняли очень немногие. Ньютон, победивший в споре о приоритете идеи всемирного тяготения Гука и в споре о приоритете в создании математического анализа Лейбница, сам написал труд, положивший начало современной механике, пользуясь геометрическим аппаратом и очень мало — аппаратом теории флюксии, как он утверждал, был разработай им значительно раньше.
Ньютон не оставил после себя серьезной математической школы, и его научное наследство разрабатывалось учениками его научных противников: Лейбница и братьев Бернулли. Ньютона прочитал Эйлер и на основе идей, изложенных в “Началах”, построил стройное здание аналитической механики, написав и те уравнения, которые вошли в историю науки под названием ньютоновых. На протяжении всего XVIII в. механика продолжает оставаться ведущей наукой математического естествознания. Через сто лет после труда Ньютона, в 1788 г., публикуется “Аналитическая механика” Лагранжа. Таким образом, в течение века была создана новая наука, связавшая механику с математикой. Что касается закона всемирного тяготения, ти Гук не признавал действия на расстоянии и считал, что тяготение передается через некоторую материальную среду. Ньютон молчаливо отказался от этого предположения. Их научные потомки или следовали Ньютону, или пробовали примирить картезианское и нью-тонианское мировоззрения; впрочем из этого ничего не вышло. Среди последних был французский математик и астроном Жак Кассини (1677—1756).
Но практически идеи всемирного тяготения были использованы многими геометрами XVIII в. Важная роль астрономии и небесной механики в XVIII в. определилась задачами морского транспорта, который тогда стал весь^ ма существенной составляющей народного хозяйства едва ли не для всех стран Западной Европы. Теорией движения Луны и планет занимался упомянутый выше Кассини; в 1743 г. в мемуаре “Относительно орбиты Луны в системе г-на
Ньютона” А. Клеро (1713—1765) сформулировал задачу трех тел, решить которую оказалось вне сил и возможностей геометров XVIII, XIX и значительной части XX в. “Теория Луны, выведенная единственно из принципа притяжения”, была опубликована в 1752 г. Непосредственно после выхода в свет трактата Клеро свою “Теорию движения Луны...” опубликовал в 1753 г. Л. Эйлер.
Небесная механика XVIII в. завершается великим трудом П. С. Лапласа (1749—1827). “Небесная механика” Лапласа (в пяти томах) была издана в 1799—1825 гг. Такое развитие получила в XVITI в. идея, высказанная Гуком.
Механика развивалась и в другом направлении, и очень скоро экспериментальный метод Гука был воплощен в жизнь. На смену научной революции пришел переворот в средствах производства — промышленная революция, начавшаяся и закончившаяся ранее всего в самой развитой промышленной стране того времени — в Англии. Однако события промышленной революции — изобретения принципиально новых машин, предназначенных для замены не только физической силы человека, как это было ранее, но и его уменья, происходило и в других европейских странах. Эти события повлекли за собой повышение интереса к практическому использованию механики — той практической механики, которая с незапамятных времен составляла производственный секрет зодчих, инженеров и строителей мельниц. Все же число практических задач, решенных математиками, также увеличивалось и на их основе возникали прикладные ветви механики.
Практики не сдавались без боя и на протяжении всего XVIII в. отстаивали свое право па архитектуру и инженерное искусство. В серьезных делах математика не применялась и, когда в середине века трое математиков попробовали рассчитать крепления собора св. Петра в Риме, то им возразили, что купол был задуман, спроектирован и построен без помощи математики, поэтому его можно и восстановить “без помощи той математики, которой теперь занимаются”. Закон Гука быстро стал общим достоянием всех ученых-механиков, чьи идеи касались вопросов механики упругого тела. Однако, если мы будем считать, что решения Гука, а затем и Эйлера в этой области, исследования Паскаля, Герике и того же Гука по определению атмосферного давления и гидравлика Торричелли, Паскаля и того же Гука были в XVIII в. общим достоянием инженеров того времени, то сделаем серьезную ошибку: многие техники обо всем этом не слышали, продолжали работать по старинке и по уставам своих учителей. Гук, Камю, Лагир и Эйлер могли не только создать достаточно пригодную теорию зубчатых зацеплений, но и разработать соответствующие образцы колес — все равно подавляющее большинство колес делались деревянными, “из под топора”, а точные профили, изобретенные учеными, если и рекомендовались иногда к применению, то лишь только “для красоты”.
Однако Гук не забыт, и о нем знают. Его книги имеются в большинстве университетов, в том числе, в Дерптском. О нем пишет Христиан Вольф (1679—1754) — наивысший авторитет в области преподавания математики в первой половине века. В переводе “Волфианской экспериментальной физики”, опубликованном М. В. Ломоносовым в 1742 г. в Петербурге, в главе “О воздушном насосе” читаем: “герикканское изобретение побудило в Англии Роберта Бойла (что он в предисловии к опытам об упругости воздуха 1659 г., на аглинском языке выданном, сам признает) , что он помощию Роберта Гокка, в натуральной !йвуке и в механическом художестве весьма искусного человека, тому же последовал”
'.
Успехи в механике, результаты исследований ученых iXVII и XVIII вв. стимулировали становление механистического миропонимания. В поле зрения механиков были включены животные и даже сам человек. Еще Леонардо да Винчи стремился найти соответствие между движением органов человека и животных и движением некоторых Ёиз известных ему механизмов. Такое сопоставление повлекло за собой ряд выводов о силах, действующих внутри Икивого организма: эти силы оказались теми же, что и в ршых природных объектах. Анатомия Леонардо да Винчи, которой он занимался на протяжении многих лет, насквозь механистична. Леонардо был одиночкой, однако, уже в IXVII в. идеи животного механизма, идеи ятромеханики, приобретают права гражданства. На протяжении века подобные идеи высказывают многие ученые. Соученик Торри-ршлли, видный итальянский медик и математик Дж. А. Бо-релли в 1680—1681 гг. издал в Риме сочинение под названием. “О движении животных”, в котором применил математику к решению некоторых задач физиологии. Идеи о механической сущности физиологических про-Е Цессов были обобщены Декартом, который рассматривал их
во взаимосвязи и даже высказывал некоторые мысли, относящиеся в сущности к учению о безусловном рефлексе. Все это базировалось на создании механических моделей и аналогий и порывало с учениями старых авторитетов. ”•: И в этом направлении Гуку принадлежало новое слово. В своей “Микрографии” он, пользуясь новой для того . времени техникой эксперимента, обнаруживает клеточное строение живой материи, которое “роднит” два казалось 'бы, так удаленных друг от друга “царства”
- растений и животных. Гук также механицист, но его теория идет значительно дальше, чем у его предшественников (и у ближайших потомков): в частных различиях он ищет общие законы. “Микрография Гука была значительно распространенной книгой и оказала существенное влияние на дальнейшее развитие ряда наук, в том числе, геологии, палеонтологии и биологии.
Гук был одним из первых популяризаторов науки и его “Кутлеровские лекции” дают много примеров того, каким образом и с каким старанием он пытался сообщить свои знания людям, в подавляющем большинстве случаев очень далеким от его научного уровня. В частности, Гук, как правило, в своих популярных лекциях освещает историю вопроса и при этом в особенности заостряет внимание па ее значении. Так, излагая теорию навигации, он считает ее
интегральными частями географию и гидрографию, в которых история равноправна с этой теорией.
Разбирая вопрос о фигуре Земли, Гук опять-таки начинает с истории и лишь после этого переходит к тем теориям, которые существовали в его время: Земля — это эллипсоид с удлиненной осью вращения; Земля — эллипсоид с укороченной осью вращения; Земля имеет форму сферы. Он разбирает все аргументы “за” и “против”, приводимые сторонниками отдельных гипотез, и указывает на большую вероятность второго предположения; впрочем
сам он.— сторонник сферичности Земли, возможно, с не: большим отклонением от точных размеров. Но для того, чтобы установить действительную форму Земли, нужно провести весьма тщательные измерения. И Гук переходит к изложению учения об измерениях, опять-таки отталкиваясь от истории вопроса. Анализируя ряд измерений, проведенных в XVII в., и давших весьма различные результаты, он объясняет это не только несовершенством методов измерений, но и несравнимостью единиц мер, которыми пользовались отдельные ученые. Гук приходит к выводу, что прежде всего необходимо стандартизировать единицы измерений, а для этого выбрать единицу длины, от которой должны зависеть единицы объема, веса, силы и другие. Он рекомендует при этом пользоваться десятыми долями стандартных единиц и вообще ввести единицы, кратные десяти. Не лишено интереса, что теория Гука изложена им ровно за сто лет до начала работ по введению метрической системы измерений.
Пропагандистом знания Гук выступал, поясняя своп бесчисленные эксперименты, и на заседаниях Королевского общества, как известно, из числа его слушателей очень немногие понимали сущность эксперимента, его смысл и назначение: большинство членов Королевского общества были не ученые, а “друзья наук”, к которым вполне можно было бы приложить слова М. Е. Салтыкова-Щедрина о членах “десьянс академии”.
Как известно, в течение XVIII в. в области математики шла интенсивная работа над развитием классического наследия ученых эпохи научной революции. Создание механики и, в частности, небесной механики явилось основой для разработки анализа бесконечно малых, теории дифференциальных уравнений, вариационного исчисления и некоторых других направлений той совокупности наук, которую сейчас называют высшей математикой.
Однако высшая математика попала в университеты лишь к концу столетия, а до того под названием математики в университетах обычно числились три предмета: элементарная или низшая математика (арифметика), чистая, или высшая математика (алгебра, геометрия, тригонометрия) и прикладная или смешанная математика. Последний курс представлял собой смесь из механики, космографии, оптики, катоптрики, гониометрии, пасхалии, артиллерии, фортификации и, трудно сказать, чего только не содержал этот курс. Собственно к математике относились лишь редкие формулы, встречавшиеся в этом курсе, однако, и это давало свои плоды.
Таким образом университетское образование XVIII в. являлось непосредственным правоприемником образования, принятого в XVII в. и излагаемого профессорами университетов. Профессорами были Ньютон, Яков и Иоганн Бернулли, профессором был и Гук: он читал геометрию в Грешемовском колледже в Лондоне. Издатель его “Посмертных трудов” ссылается на то, что лекции Гука сохранились, но он их пе публикует, так как многие опубликовали свои книги по геометрии и, в качестве приложения к “Натуральной философии” Гука, предлагает “образчик” одной из лекций. Можно только пожалеть об этом: лекция Гука по своему содержапию и характеру изложения значительно отличается от тех учебников “по Евклиду”, которые были характерны для XVII и XVIII вв. Как всегда Гук подходит к излагаемому предмету с разных сторон и старается не только сообщить слушателям нужные знания, но и заставить их думать самостоятельно. В этом, очевидно, и заключалась сущность его “философской ал-i гебры”.
Свои идеи о всемирном тяготении Гук изложил в рас-суждениях “о кометах”. К сожалению эта работа дошла до нас в незаконченном виде. Неизвестно, затерялись ли дальнейшие рассуждения Гука или же он просто прекратил рассуждать, потеряв интерес к теме, которая, во всяком случае, была его “лебединой песней”.
Представляется, что изложенное выше является хотя бы частичным доказательством того, что идеи Гука в значительной степени определили развитие наук в
XVIII в.
"
Andrade Е. N. da С. Robert Hooke.-- Proc. Roy. Soc, London B, 1950, vol. 201, p. 445.
1
Ломоносов М. В. Поли. собр. соч. в 6-ти т. М.; Л. Изд-во АН СССР, 1950, т. I, с. 437.
Знаете ли Вы, что в 1965 году два американца Пензиас (эмигрант из Германии) и Вильсон заявили, что они открыли излучение космоса. Через несколько лет им дали Нобелевскую премию, как-будто никто не знал работ Э. Регенера, измерившего температуру космического пространства с помощью запуска болометра в стратосферу в 1933 г.? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
