霍啟成　劉行光

彈性是普遍存在的自然現(xiàn)象，人也離不開彈性。用手指按一下你自己的皮膚，發(fā)現(xiàn)它有彈性。如果皮膚無彈性，可不得了，起碼有浮腫病。人的腳心是凹的，是走路時減少震動的需要，如不凹，走路極不便，亦是病，稱為扁平足。見過扁平足的人會發(fā)現(xiàn)，其走路遠不如正常人輕快。另外，弓箭、皮球、沙發(fā)、鐘表、輪胎……都和彈性有關。想想看，如果沒有彈性，足球、籃球、排球等體育項目將會怎樣？飛機、汽車、火車又將怎樣？

那么，是誰首先發(fā)現(xiàn)彈性定律的呢？是胡克。

羅伯特·胡克與牛頓是同時代的人，他是17世紀英國著名的物理學家和天文學家。他不僅在光學、天文學、生物學等多方面都有重大成就，在力學方面的貢獻更是卓越。他曾對萬有引力的發(fā)現(xiàn)做出重大貢獻，更重要的是他發(fā)現(xiàn)了著名的彈性定律。

羅伯特·胡克（1635—1703）生于英格蘭南方海邊的威特島。父親是一位牧師，他原本想把胡克培養(yǎng)成為一名出色的神學家，但胡克從小就喜歡擺弄鐘表及機械玩具，對神學不感興趣，而且他生就體弱多病，常因頭痛的困擾而不能堅持學習。于是父親只好放棄原來的打算，順其自然了。胡克13歲時，父親不幸去世，這給了他極大的打擊，好心的威斯敏斯特中學校長巴斯比收留了他。

從此，在校長巴斯比的幫助下，他開始了半工半讀的艱難求學生涯。后來，他考入了人才濟濟的牛津大學，艱難地完成了大學課程，并獲得牛津大學授予的碩士學位。畢業(yè)后，胡克被推薦到牛津大學波義耳實驗室擔任波義耳的助手，開始了他漫長的科學實驗生涯。

波義耳是位極有天分的科學家，他當時正在研究氣體體積和壓力的關系。作為波義耳的助手，胡克幫他設計了完善的實驗設備，并協(xié)助他進行大量實驗，從而證明了氣體定律。

由于胡克具有高超的實驗及設計能力，1662年被正式選為英國皇家學會會員，并被指定為英國皇家學會的實驗室主任。這使他有機會涉獵各門學科研究的最新進展，其實驗和研究的能力與日俱增。

胡克在英國皇家學會任職整整20年。在此期間，他發(fā)明了很多儀器，被譽為“現(xiàn)代儀器制造業(yè)之父”。他還成功地制造出了世界上第一臺復式顯微鏡，并通過這臺顯微鏡第一次發(fā)現(xiàn)了“細胞”。他的一系列光學研究，對光學理論的發(fā)展具有很重要的作用。他對萬有引力的探索和研究為牛頓發(fā)現(xiàn)和證明萬有引力定律奠定了重要的基礎。

胡克雖然沒能最終發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，但他卻把握住了物理學另一個偉大發(fā)現(xiàn)的契機，這就是著名的“彈性定律”。

人們已經懂得地球對物體的吸引力，但這個吸引力有多大呢？

做過金匠的胡克想到以前拉彈簧的情形：用力拉彈簧，可以把彈簧拉長，而且拉力越大，它會越長。他自言自語道：“如果我弄明白彈簧長度和拉力的關系，不就可以利用彈簧測出地球對物體的吸引力了嗎？”

他找了一條彈簧和好幾個相同重量的物品，把這些東西一個個加掛在彈簧上，并分別記下彈簧的長度。最后他在整理這些記錄時發(fā)現(xiàn)：掛一個2.5公斤的物體時，彈簧伸長1英寸（2.54厘米）；掛兩個（5公斤），伸長2英寸（5.08厘米）……

胡克心想：“怎么這么巧呢！”于是，他又另外找了幾個彈簧，做同樣的實驗，結果都和以前一樣：彈簧的伸長度和掛物的重量成正比，這是力學上的一個重大發(fā)現(xiàn)，后人把它稱為彈性定律，也稱“胡克定律”。彈性定律雖然很簡單，卻很有用。此后不久，它直接促成了手表的發(fā)明。近代的材料力學，也是利用這個理論來估計物體受力作用時發(fā)生的形變變化的。

編輯/佟馨