Сімнадцяте сторіччя – це кінець епохи Відродження в мистецтві і початок Відродження в науці. Геніального співвітчизника Ньютона, майже його ровесника, Роберта Гука (1635 – 1703) сучасники називали найбільш винахідливою людиною, яка будь-коли жила на Землі. В наш час, завдяки зусиллям вчених та істориків, його вважають англійським Леонардо да Вінчі.

Гук був видатним вченим-енциклопедистом, геніальним винахідником, талановитим архітектором і містобудівником, здібним художником, неперевершеним організатором науки, чудовим лектором і надзвичайно моральною людиною.

Серед його численних винаходів, які до цього часу мають широке застосування,  універсальний шарнір (шарнір Гука, тепер відомий як механізм Кардана); ірисова діафрагма, яка регулює отвір об’єктива; спіральна пружина-волосок для годинників, барометр, гігрометр, анемометр, спиртовий рівень, гвинтові зубчасті колеса (тепер відомі як Вайтові колеса), машина для нанесення поділок на коло та інші прилади. Він також сконструював продуктивний повітряний насос і разом з Гюйгенсом встановив точки для градуювання термометра – танення льоду і кипіння води.

Відзначимо деякі значні його відкриття, що стосуються теорії теплоти, теорії горіння, теорії окислення, палеонтології, біології, астрономії, кристалографії. Роберт Гук відкрив і встановив:

• залежність барометричного тиску від погоди;
• вперше оцінив висоту атмосфери і передбачив, що світло Сонця заломлюється в ній, чим пояснив червоний колір Сонця і зміну форми об’єктів, які ми бачимо через атмосферу;
• теоретичне положення про сутність тепла як руху частинок тіла;
• явище капілярності;
• теорію окислення, яка ще і досі використовується вченими.

Гук довів, що

• висота звуку визначається частотою коливань, а швидкість розповсюдження звуку залежить від середовища;
• скам’янілості – це ніщо інше, як залишки давно померлих організмів;
• зміна земної поверхні привела до зміни фауни.

В сферу його зацікавлень також входили гідростатика, аеростатика, теорія зубчастих зціплень і археологія.

Роберт Гук відкрив закон, що ввійшов в усі підручники та названий його ім’ям, який встановлює зв’язок між напруженням і деформацією пружного тіла. Цей закон є основним співвідношенням для розрахунку на міцність і деформацію конструкцій і споруд. Власне кажучи, після встановлення цього закону почалася історія розвитку механіки твердого тіла – механіка опору матеріалів та теорія пружності. Гук першим зрозумів і виразив суть пружності твердого тіла: він висловив думку, що абсолютно твердих тіл не існує, і кожне тіло можна деформувати, тобто, по-іншому кажучи, змінити його об’єм.

Між іншим, збереглось жартівливе зауваження Гука, що в природі абсолютно тверді тіла не зустрічаються, а абсолютно тверді розуми зустрічаються майже на кожному кроці.

Одним із видатних досягнень Гука став проект вдосконалення і практичної реалізації складного мікроскопа з великим оптичним збільшенням. Твір Гука «Мікрографія», виданий у 1665 році, приніс йому гучну славу. В цій праці опубліковані наукові результати, одержані ним на той час. В «Мікрографії» вперше на надзвичайно високому художньому рівні надруковані майстерно виконані Гуком гравюри об’єктів, які він розглядав у свій мікроскоп. Ці гравюри зіграли визначну роль у розвитку науки і стали видатним і неперевершеним явищем: їх використовували ще два сторіччя по тому. Кожну ілюстрацію Гук супроводжував теоретичним аналізом.

Найбільш відома з них – малюнок блохи. На гравюрі розміром 30 х 45 см красувалося вдягнене в «броню» тільце блохи з усіма її кігтями, шипами і щетинками. Те, що ці маленькі створіння, що нерідко поселяються на тілі людини, мають такий вигляд, стало для багатьох великим потрясінням. Дивлячись на цей малюнок, деякі леді непритомніли.

Порівнюючи збільшений кінчик тонкої фабричної голки з природними матеріалами, Гук писав: «Мікроскоп надає нам незчисленні докази того, що волоски, щетинки і кігті комах; шипи, крючки і волоски рослин в тисячі разів гостріші і тонші всього того, що зроблено руками людини».

Мабуть, під враженням від цієї праці російський письменник М. Лєсков у повісті «Лівша» підкреслив недосяжно високу майстерність російського умільця тим фактом, що той підкував блоху. Знай наших!

Як пише Британська енциклопедія: «Вперше за допомогою мікроскопа був відкритий дивовижний світ, в якому живі організми виявляються у своїй справді неймовірній складності і досконалості».

Гук ввів у науку термін «клітина» і описав клітинну будову бузини, кропу, моркви та інших рослин, які досліджував за допомогою свого приладу. З часом цей термін став загально прийнятним поняттям основи будови й життєдіяльності всіх тварин і рослин.

«Мікрографія» Гука була і є справжнім зібранням цікавих наукових спостережень, викладених гарно і оригінально. Вона була однією з основних праць, які заклали фундамент для наукового пізнання сучасного світу.

Роберт Гук був також видатним астрономом. Одним із перших він побудував вдосконалений дзеркальний телескоп, який назвав на честь шотландського математика Джеймса Грегорі. Гук встановив, що Юпітер обертається навкруг своєї осі, а його малюнки з зображенням Марса використовувалися навіть два сторіччя по тому для визначення швидкості обертання цієї планети. Гук розробив метод застосування зорової труби для вимірювання кутів.

Роберт Гук першим досліджував забарвлення тонких плівок (інтерференцію на мильних плівках і на слюдяних пластинках). Він пояснив це явище тією обставиною, що світло має хвильову природу, і світлові хвилі, відбиваючись від обох меж плівки, накладаються одна на одну. Він також спостерігав дифракцію світла при його проходженні біля краю бритви.

Гук вперше розклав біле світло на кольоровий спектр, хоча це відкриття приписується Ньютону.

В 1684 році Гук винайшов і запропонував Королівському товариству першу в світі систему оптичного телеграфу.

Після Великої лондонської пожежі 1666 року Гук був призначений одним із наглядачів для відбудови міста. Він брав участь в розробці нового планування міста і очолював будівництво цілої низки споруд. Багато проектів Гука ще і досі прикрашають столицю Британії. Серед них – Лондонський меморіал висотою 62 м, побудований на згадку про пожежу.

Надалі Гук використовував цю, на той час найбільш високу в світі, безопорну кам’яну колону для перевірки своєї теорії гравітації. При створенні Грінвічської астрономічної обсерваторії більшу частину проекту виконав Гук. Відомі архітектурні пам’ятки Лондона – будинок Монтегю, з якого розпочався  славнозвісний Британський музей, та знаменитий Бедлам – притулок для божевільних - побудовані за проектами Гука. Купол кафедрального собору св. Павла в Лондоні був побудований за його участю і за розробленим ним методом.

За все життя Гук зробив біля 500 наукових і технічних відкриттів. Вони складають основу сучасної науки, але з різних причин багато з них приписують іншим людям. Ось, наприклад, декілька законів і явищ, що входять в шкільні і вузівські підручники, і замість того, щоб носити ім’я Гука, носять інші імена:

Закон Бойля-Маріотта. Гук, побудувавши повітряний насос, в 1658 році довів і дав формулювання цього закону. Сам Бойль визнав авторство Гука, а закон носить його ім’я лише тому, що Бойль в 1660 році опублікував його в своїй книжці, де вказав на Гука як автора закону, не претендуючи навіть на співавторство.

Фігури Ліссажу. Гук задовго до французького інженера Ліссажу спостерігав їх в дослідах з краплинами води на поверхні скла, які створюють різний малюнок при подачі звукових частот на взаємно перпендикулярні грані пластинки.

Кільця Ньютона. На засіданні Королівського товариства Гук демонстрував експеримент (при проходженні світла через лінзу, яка лежить на склі), заперечуючи корпускулярну концепцію Ньютона, і описав явище, яке нині носить назву… «Кільця Ньютона». Ньютон лише запозичив у Гука результати цього експерименту. Зауважимо, що Ньютон випустив у світ свою «Оптику», в якій він систематизував оптичні явища, відкриті ним особисто, а також його попередниками і сучасниками в 1704 році вже після смерті Гука.

Вже були згадані вперше винайдені і створені Р.Гуком шарнір Кардана та Вайтові коліщата.

Безліч наукових відкриттів і винаходів Роберта Гука увійшли до золотого фонду науки і техніки, обминаючи його ім’я. На початку своєї наукової діяльності він завжди охоче розповідав про свої роботи, був,  як зазначають сучасники, дуже щирою і товариською людиною. Але деякі випадки запозичення та використання його ідей та винаходів зробили його гранично замкненим та стриманим. Він вирішив нічого не повідомляти, допоки сам не доведе свої відкриття  до завершення.

 На жаль, різнобічність його зацікавлень і надзвичайна завантаженість громадськими обов'язками та справами приводили до того, що він не встигав здійснити все задумане, не доносив результати своїх робіт до широкого загалу і, знов таки, втрачав пріоритет. Він постійно відчував брак часу, незважаючи на те, що його робочий день, здебільшого, тривав 20 годин. Щоб його ніщо не відволікало, він працював вночі, приділяючи сну лише 4 години на світанку.

Основний дохід йому приносили архітектурні роботи, причому Гук займався не лише створенням креслень, а й керував виконанням фактичних будівельних робіт. Окрім того, багато часу займала його викладацька діяльність. І особливо слід зазначити, що Роберт Гук був душею і локомотивом наукового Королівського товариства (Британської академії наук), був одним з його фундаторів, автором статуту та займав у ньому провідні посади. Достатньо сказати, що він протягом 35 років кожен тиждень проводив засідання товариства, для яких власноручно готував демонстрації різноманітних природничих дослідів. Будуючи різноманітні прилади, він настільки значний час проводив за токарним верстатом, що від цього змінилася навіть його постава: шия набула горизонтального положення.

Гук від природи не мав міцного здоров’я. Але це не впливало на його творчу продуктивність завдяки фанатичній відданості науці і фантастичній працелюбності. Він був надзвичайно цілісною особистістю. На відміну від багатьох своїх сучасників, наприклад, Ньютона чи Бойля, які намагалися розбагатіти, Гук не приділяв уваги алхімії з її пошуками способів створення золота.

До матеріальних благ він був байдужим. Дуже промовистий факт: згідно статуту Королівського наукового товариства були передбачені певні кошти на його утримання, але досить велика їх сума не була ним витребувана і залишилася боргом Королівства перед Гуком.

Гуку випала доля жити і творити в один з найбільш складних періодів історії Англії. Дитинство і молоді роки припали на час англійської буржуазної революції, що розпочала руйнування феодальної системи.  В рік, коли почалась революція, Роберту Гуку виповнилось п'ять років, коли йому було 13 років, відбулась страта короля Карла І. Загалом, Гук пережив правління п'яти монархів та  двох лордів-протекторів (одним з яких був «залізний» Кромвель). Під час його життя в країні відбулося дві революції, декілька нищівних громадянських війн, ціла череда зовнішніх війн з Голландією, Іспанією, Францією; катастрофічна епідемія чуми і Велика Лондонська пожежа 1666 року, що знищила більшу частину міста. На цей час припадає хвиля переселенців на «нові» землі, переважно в Америку та Індію: тільки в американські колонії за час життя Роберта Гука було перевезено більше 100 тисяч людей.

Але все це не завадило розвитку ані освіти, ані науки в тогочасній Англії! Навпаки, саме на цей час припадає культурний розквіт, який дав поштовх  промисловій революції, що одразу вивело цю острівну країну на провідне місце в цивілізаційному поступі та на довгий час забезпечило її економічну і політичну гегемонію. І діяльність Роберта Гука на цьому тлі була помітною і відзначеною його сучасниками.

Чому ж тоді сьогодні Роберт Гук майже забутий? В 1687 році Ісак Ньютон опублікував «Математичні основи натуральної філософії». В цій роботі Ньютон описав закони руху, в тому числі і закон гравітації. Але ж Гук сформулював основні ідеї гравітації задовго до Ньютона! В 1679 році Гук, пояснюючи рух планет по еліптичних орбітах, доводив, що всі небесні тіла притягуються одне до одного з силою, яка має центральний характер взаємодії і змінюється обернено пропорційно квадрату відстані між ними.

Іншим принциповим питанням, де погляди Гука та Ньютона викликали  суперечку між ними, була природа світла та пояснення оптичних явищ. Цікаво, що саме праці Гука спонукали Ньютона зайнятися дослідженням природи світла. Але Гук першим, випередивши майже на півтора сторіччя тріумфаторів хвильової природи світла Юнга і Френеля, висловив думку про те, що світло має хвильову природу (поперечні хвилі), і що ефір – це середовище, яке переносить світлові хвилі: «Світло є простий і рівномірний рух або вібрації однорідної і сприйнятливої субстанції, що миттєво розповсюджується у вигляді сферичної хвилі на будь-яку уявну відстань від тіла, що світиться».

Ньютон же відстоював корпускулярну природу світла, де частинки світла рухаються прямолінійно за механічними законами.

На жаль, розбіжності в питаннях оптики і гравітації привели до розриву відносин між видатними вченими. Ньютон навіть прибрав згадування про праці Гука зі своїх «Математичних основ» і «Оптики». Натомість з’явилась казочка про яблуко. Відомо також, що Ньютон вперто і всіляко намагався викреслити із історії ім’я Гука та знівелювати його вклад в науку. Більше того, як тільки Ньютон став після Гука президентом Королівського товариства, зникли інструменти Гука, які він власноруч виготовив, а також багато його паперів і єдиний портрет. Зауважимо, що Королівське товариство має галерею портретів всіх своїх членів, за винятком одного – Гука. В підсумку слава Гука стерлась, і в наступні два сторіччя його ім’я лише жевріло, наче вуглинка.

У Лондоні марно шукати могилу Гука де-небудь неподалік від пишної могили Ньютона чи по сусідству з похованнями інших видатних вчених. На жаль, ворота Вестмінстерського абатства, інколи доступні для титулованих посередностей, виявилися зачиненими перед геніальною людиною. Тіло Гука поховане в невідомій могилі десь на півночі Лондона.

Авторитет Ньютона був величезний уже за його життя і не тільки серед вчених, але й серед владної еліти. Об’єктивно, цей авторитет, подібно до авторитету канонізованого церквою Аристотеля в попередню епоху, зумів на довгий час (в усякому разі на два сторіччя) затьмарити ім’я Гука. Негарно, але що робити: наука – це справа людська, які б «вічні» істини при цьому не відкривалися.

Гадаємо, не має сенсу порівнювати, хто більш великий. Це все одно, що порівнювати дві нескінченності (в звичайному, а не математичному сенсі).

Як це не парадоксально після цього, але саме до Гука були звернені знамениті слова Ньютона. В листі від 5 лютого 1675 року він писав: «Якщо я бачив далі від інших, то тому, що стояв на плечах гігантів».

Справді, Роберт Гук був видатним фізиком, винахідником, астрономом, зодчим, художником – справжнім велетнем роду людського.

Література:

1. Robert Hooke
2. Robert Hooke Society
3. А.Н. Боголюбов, «Роберт Гук (1635—1703)». М.: Наука, 1984.
4. В.И. Арнольд, «Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук». М., Наука, 1989 г., 96 с.

П.Т. Левківський, А.П. Левківський, НТУУ «КПІ»