今天一般人知道胡克(1635-1703)這個名字,是因為在初中物理學到的胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力和彈簧的長度變化成正比。其實胡克在多個領域都做出了杰出貢獻:首次用顯微鏡看到并命名細胞,首次觀察到火星和木星的自轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)雙星,首次測量恒星的視差,發(fā)明了輪形氣壓計、液體比重計、風速計里程計、現(xiàn)在還在車輛的傳動裝置中使用的萬向節(jié)、鐘表的游絲、后來用于相機的可變光圈……,并且還是當時有數(shù)的建筑設計師,如此多才多藝,難怪后來有人稱之為“英國的達芬奇”。但是在胡克死后兩百多年間,他幾乎被人遺忘了,直到20世紀他做為大科學家的地位才被確認。這主要是由于他惹惱了一個人,一個比他更偉大、更有勢力、最不該去惹的人——牛頓。
牛頓其實是胡克的晚輩。早在1662年,胡克已成為英國新成立不久的王家學會的實驗主管,負責演示王家學會的實驗,并在次年成為學會會員。而此時牛頓還是劍橋的本科生。1669年,牛頓當上劍橋的教授,開始講授他的光學研究。1672年年初,牛頓被選為王家學會會員,做為見面禮,他給學會寄去一篇證明白光是不同顏色光的混合的論文,提出光是由粒子組成的,遭到了認為光是一種波的胡克的猛烈抨擊。牛頓無法忍受,威脅要退出學會。在學會的書記勸說并提出免去牛頓應繳納的會費的條件下,牛頓留了下來。
但是在1675年,牛頓發(fā)表的另一篇光學論文招來了胡克更猛烈的抨擊。胡克認為牛頓論文中的大部分內(nèi)容是從他在1665年發(fā)表的《顯微圖譜》一書中的有關論述中搬來的,只是做了某些發(fā)揮。兩人進行了一番貌似彬彬有禮其實暗藏譏諷的通信。牛頓在1676年2月5日致胡克的信中,寫道:“笛卡兒(的光學研究)邁出了很好的一步。你在一些方面又增添了許多,特別是對薄板顏色進行了哲學考慮。如果我看得更遠一點的話,是因為我站在巨人的肩膀上。”后面這句話被認為是牛頓的謙虛,后來被許多人當成座右銘,但是如果我們知道牛頓其實看重實驗和數(shù)學計算而蔑視胡克的哲學思考,并且胡克身材不高、駝背得很厲害的話,就可以明白牛頓的這句話并不是在恭維胡克。這場爭論的結果是,牛頓疏遠了王家學會,而且決定等胡克死后再發(fā)表有關光學的論著,在這部1704年——胡克死后的第二年——出版的著作中,牛頓完全不提胡克對薄板顏色研究的貢獻。
但此時牛頓還是個嶄露頭角的年輕教授,面對前輩的批評他只能忍氣吞聲。1687年《自然哲學的數(shù)學原理》的出版才確立了牛頓做為英國科學界第一人的地位。這本書是在哈雷的鼓勵和資助下出版的。哈雷、胡克和著名建筑師雷恩都在研究萬有引力,也都認為引力的大小與距離的平方成反比,但是他們都無法從引力反比定律推導出開普勒行星定律。1684年,哈雷為此到劍橋大學拜訪牛頓,牛頓告訴他他早已解決了這個問題,但是沒有公開發(fā)表。在哈雷的勸說下,牛頓于1686年將其研究成果寫成專著《自然哲學的數(shù)學原理》交給王家學會審閱。
在王家學會的會議上,胡克指出引力反比定律是他告訴牛頓的,牛頓應該在專著的前言中提到他的貢獻。胡克早在1674年曾經(jīng)發(fā)表過一篇有關引力的論文,提出三條假設:所有天體彼此之間都存在引力;如果沒有引力的作用,天體將在慣性作用下做直線運動;物體之間距離越近,則引力越強。這幾乎是在定性描述萬有引力定律。1679年,胡克寫信代表王家學會向牛頓約稿時,進一步提到引力的大小與距離的平方成反比。
牛頓沒有參加那次王家學會的會議,從哈雷的來信知悉胡克的要求后,牛頓承認胡克曾經(jīng)在1679年的信中告訴他引力反比定律,但是胡克對這一定律的描述并不準確。他本人早在大約20年前(1666年)就發(fā)現(xiàn)了這一定律,并寫信告訴了他人,并不需要從胡克那里獲悉。從其他資料看,牛頓所說的是事實。他在1665年就已發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,并試圖用它計算月球的軌道。可惜當時測定的地球半徑是錯的,牛頓未能獲得滿意的計算結果,就暫時放棄了這一研究。1670年之后有了更準確的地球半徑數(shù)據(jù)之后,牛頓才重新研究引力問題。在哈雷的斡旋下,牛頓的態(tài)度軟化,進一步承認胡克的來信刺激了他重新研究引力問題,并且承認胡克告訴了他一些他不知道的實驗結果。做為妥協(xié),牛頓提出在《數(shù)學原理》的有關部分加一條注解,說明引力反比定律也被雷恩、胡克和哈雷獨立地發(fā)現(xiàn)。
《數(shù)學原理》的出版給牛頓帶來了巨大的聲譽,也越發(fā)讓胡克覺得自己的貢獻沒有得到應有的承認。他在1689年2月15日的日記評論此事時,抱怨“利益沒有良心”。1690年2月在王家學會的一次演講中,他諷刺道:“牛頓幫了我大忙,我本人多年前首先發(fā)現(xiàn)并向?qū)W會展示的引力性質(zhì)被他當成自己的發(fā)明印刷出版。”他后來又寫下一篇未出版的備忘錄敘述他與牛頓的爭執(zhí)“真相”。但胡克的抱怨無人理睬。這個事件讓他的余生充滿了陰影,讓他變得越來越抑郁、多疑和忌妒。
1703年,胡克在備受疾病折磨后逝世。幾個月后,牛頓當選王家學會會長,并計劃給學會找一個新地址。1710年,學會完成搬遷,在這一過程中,胡克的許多收藏和儀器都丟失了。同時丟失的還有胡克的畫像。胡克據(jù)說長得瘦小、駝背和丑陋,因此不難理解他不喜歡讓畫家畫像。王家學會的畫像是唯一的一幅,它的丟失意味著后人再也無法知道胡克究竟長什么樣。有人難免要懷疑是牛頓利用職權從中作梗,故意將胡克畫像銷毀。2003年有一位歷史學家聲稱找到了胡克的畫像,但隨后被證明是別人的畫像。在一份保留至今的文件中有胡克的封印,封印上有一個頭像,它是不是胡克的頭像?沒法確定。
在胡克、牛頓的時代,科學剛剛草創(chuàng),學術規(guī)范還未完善,難免經(jīng)常出現(xiàn)優(yōu)先權的爭執(zhí)。胡克不僅和牛頓爭,也和荷蘭大科學家惠更斯爭游絲表的發(fā)明權。牛頓與萊布尼茲有關微積分發(fā)明權的爭執(zhí)更是出名。若是在現(xiàn)在,許多這類爭執(zhí)都可以避免?,F(xiàn)在學術界為了避免爭執(zhí),也為了鼓勵盡早發(fā)表成果,奉行的是誰先發(fā)表誰就有優(yōu)先權。雖然牛頓自己發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,但是既然胡克比他更早發(fā)表了有關論文,不管其論文是多么粗糙,牛頓也應該在后發(fā)表的論文中提及胡克的成果,明知而不提就有剽竊的嫌疑。