13.2.3. Начало карьеры

Длительное сотрудничество Гука с Бойлем в области пневматики и гидростатики способствовало становлению молодого мастера-исследователя как профессионального учёного. Однако переход на должность куратора раскрыл перед ним гораздо более широкие горизонты и он с увлечением стал осваивать самые разнообразные направления, появившиеся в науке, технике и технологии того времени. Одним из таких направлений стала прикладная оптика, революцию в которой произвели эпохальные астрономические открытия Г. Галилея. Видя это, Гук занялся аналогичными исследованиями с использованием микроскопа. Сам этот инструмент зародился ещё в конце XVI века в Голландии, когда миддельбургский очковый мастер Захарий Янсен построил в 1590 году первый двухлинзовый прибор. Однако долгое время микроскоп, как и зрительная труба, был просто ярмарочной игрушкой. И только Гук, заинтересовавшись новым прибором, модернизировал 2-х линзовый микроскоп, снабдив его боковой подсветкой и дополнительной окулярной линзой. После этого он начал изучать тонкие срезы различных веществ: растений (живых и окаменевших), насекомых, глаз мухи и т.д. и т.п. Будучи неплохим рисовальщиком, он тщательно и красочно зарисовывал увиденное (его рисунки воспроизводились вплоть до XIX века) и неопровержимо установил клеточное строение тканей живых организмов. Здесь он на два столетия опередил немецкого основоположника клеточной теории Теодора Шванна. Термин «клетка» также введён Гуком.

Продолжая начатые ещё Бойлем исследования прохождения света в тонких плёнках (мыльных, масляных и др.) он пришёл к твёрдому убеждению о волновой природе света и установил, что колебательные движения световой субстанции являются поперечными. Этим позднее и объяснилось происхождение интерференционной окраски мыльных пузырей и возникновение «колец Ньютона». Отсюда же возник первый его серьёзный спор с Ньютоном, отстаивавшим корпускулярную гипотезу света. Одновременно он возражал Ньютону утверждавшему, что белый свет состоит из совокупности «простых» цветов (где ГУК оказался неправ).

Надо сказать, что колебательные процессы и явления были своеобразным «коньком» Гука – посредством их он объяснял рост кристаллов, вибрации воздуха, распространение света, тепловые явления. Он пишет: «Теплота есть колебание частиц тела. Если эти частицы отделены друг от друга, то легко движутся во всех направлениях, и тело становится жидким». Аналогично, как он замечает, ведёт себя и песок, находящийся в вибрирующем блюде: он затягивает любую ямку на своей поверхности, легкое тело (пробка) на нём «всплывает», а тяжёлое «тонет». Стремление объяснять различные процессы с позиций механики (которую он любил и очень тонко чувствовал) дало повод некоторым авторам называть его «механицистом». В действительности же Гуку не чужды были даже биологические и химические исследования. Так в своей первой научной книге «Микрография», вышедшей в 1665 г., он описывает свои совместные с Бойлем опыты по изучению свойств воздуха и пустоты и выдвигает ряд концепций горения, отмечая аналогию процесса горения процессу дыхания. Также он говорит о химических изменениях воздуха в камере и отрицает бойлевскую концепцию флогистона. В последних главах книги Гук описывает свои астрономические наблюдения, отмечая покраснение цвета звёзд, находящихся вблизи линии горизонта, и упоминая о преломлении в атмосфере идущих от них лучей.

Выход в свет «Микрографии» сделал Гука известным учёным, книга стала важным научным трудом (который внимательно изучал и комментировал сам Ньютон) и у Гука появился круг друзей и даже почитателей. Наиболее важную роль в жизни Гука сыграли двое из этого круга: известный лондонский архитектор Кристофер Рен (1632–1723) и астроном Эдмунд Галлей (1656–1743). К. Рен известен как автор знаменитого лондонского собора Петра и Павла.

Благополучно начавшаяся академическая карьера Гука через год была прервана стихийным бедствием: в 1666 году случился Великий Лондонский пожар, продолжавшийся пять суток и уничтоживший около 13 тыс. домов (это ¾ города) и более 80 церквей. Без крова внезапно остались свыше 200 тыс. лондонцев и королевская власть организовала специальную комиссию по восстановлению города. Председателем комиссии был назначен К. Рен, который пригласил Гука быть его заместителем по вопросам инженерно-строительной механики и технологии. И этот тандем оказался чрезвычайно эффективным – за 8 лет Лондон был полностью восстановлен! Начавшееся содружество оказалось настолько успешным, что продолжалось почти 30 лет, причём сам Рен строил преимущественно церковные и общественные здания и сооружения, тогда как Гук в основном занимался проектированием частных домов, а также участвовал в строительстве куполов, арок, мостов и каналов.

Одним из примечательных сооружений Гука стал знаменитый лондонский Бедлам, – дом для проживания умалишённых, количество которых после Великого пожара было очень значительно. Это двухэтажное каменное здание, рассчитанное на 150 человек, имело длину фасада около 170 м, причём каждому жильцу отводилась отдельная комната площадью 9 м² (100 кв. футов) с отдельной ванной! Эта площадь впоследствии стала нормой для тюремных одиночных камер в Германии XIX века, а затем и для жителей коммунальных квартир в СССР! К сожалению, из всех сооружений Гука сохранилось до сегодняшних дней крайне мало. В отличие от научной деятельности Гука, его строительно-архитектурная работа оказалась весьма доходной, о чём свидетельствует тот факт, что после смерти в его квартире был обнаружен большой сундук денег, который, судя по всему, много лет даже не открывался!

Став вполне состоятельным человеком, Гук не отказался от своего любимого дела – еженедельного демонстрирования различных опытов членам ЛКО. Так, узнав об открытии Галилеем равноускоренного падения тел, Гук сам провёл серию показательных экспериментов с падением тяжёлого свинцового шара в воздухе и в воде. Обнаружив, что, начиная с глубины 12 футов, шар в воде падает с постоянной скоростью, он ввёл понятие силы сопротивления. Об этих результатах Гук неоднократно докладывал на заседаниях ЛКО, где Ньютон (ставший членом Общества в 1672 г.) узнавал об этих результатах и об их интерпретациях. Возможно, что здесь и зародилась у него идея знаменитого закона .

Ещё один цикл работ Гука был связан с определением принципов функционирования зубчатых зацеплений, один из которых (точка контакта зубьев должна лежать на линии центров контактирующих колёс) позднее привёл французского математика Ф. Лагира к открытию в 1694 году эпициклоидального профиля зуба. В своих экспериментах Гук широко использовал и т.н. «шарнир Гука», явившийся предком современного универсального шарнира (аналогичный механизм Дж. Кардано породил другую его разновидность – «карданов подвес»).

Долговременное внимание Гука привлекали также исследования и эксперименты с оптическими приборами и устройствами. И здесь, начиная с появления Ньютона в ЛКО, возникло нарастающее соперничество между Гуком и Ньютоном, вспыхнувшее после представления последним мемуара «Новая теория света и цветов» на заседание ЛКО. В нём излагалась корпускулярная теория света и цвета, и Гук не замедлил раскритиковать её, отстаивая волновую теорию. Аналогичную критику, кстати, высказал позднее и Гюйгенс. Однако Ньютона это не остановило и в 1675 г. он представил новый мемуар на ту же тему, который только обострил разгоревшийся спор. Результатом спора стала переписка Гука и Ньютона через секретаря Общества Ольденбурга, в которой они выглядят как «два бывших деревенских мальчишки, ставшие гениальными людьми, но использующие лицемерные манеры эпохи Ренессанса». Гук при этом намекал на своё старшинство (он был старше Ньютона на 7 лет) и свои более ранние по времени оптические эксперименты. И во многом он был прав, так как, например, знаменитые «кольца Ньютона» впервые открыл именно Гук. Занимаясь оптикой, Гук изобрёл целый ряд оптических приборов и впервые выдвинул идею оптического телеграфа.

Продолжая развивать и второе своё юношеское увлечение – исследование упругих свойств воздуха, – Гук со временем перешёл к изучению аналогичных свойств различных твёрдых тел. На этом пути он выполнил множество экспериментов с пружинами, балками, струнами и т.д., обнаружив их упругое поведение под действием приложенной силовой нагрузки. Особенно большое внимание Гук уделял проблемам совершенствования пружинных хронометров, где он окончательно формулирует свой знаменитый «закон Гука», первое упоминание о котором он опубликовал в 1676 году в виде анаграммы: «ceiiinosssttuu». Расшифровка её есть: «какова сила, таково и растяжение». Как и следовало ожидать, через 10 лет этот же закон был независимо от Гука открыт и опубликован Мариоттом. Занимаясь изучением упругого изгиба балок, Гук, в отличие от Галилея, понимал, что при изгибе волокна балки удлиняются на выпуклой стороне и укорчаиваются на вогнутой. Этим он неявно подразумевал существование нейтрального волокна. Этот факт стал общепризнанным намного позднее.

Как и подавляющее число его современников, Гук был верующим человеком и даже написал богословское исследование о «Вавилонском столпотворении», однако в своих идеях и исследованиях он руководствовался только рационалистическими принципами и целями, не отвлекаясь, подобно Ньютону, на алхимические изыски и бизнес-проекты.