Isaac Newton kontra Robert Hooke

Współcześnie żyjący amerykański astrofizyk i popularyzator wiedzy astronomicznej Neil deGrasse Tyson nazwał Roberta Hooke'a „prawdopodobnie najbardziej kreatywnym uczonym, jaki kiedykolwiek żył".

Urodzony 18 lipca (inne źródła: 28 lipca) 1635 r. we Freshwater na wyspie Wight Robert był ostatnim dzieckiem Cecylii i Johna Hooke'ów. Jego ojciec był lokalnym kaznodzieją i opiekunem tamtejszej parafii. Robert miał troje rodzeństwa, brata i dwie siostry. Brat John z nieznanych przyczyn popełnił samobójstwo w wieku 48 lat.

Ze względu na słabe zdrowie Robert nie został posłany do szkoły i był edukowany w domu przez ojca. Posiadał umiejętność niezwykle szybkiego przyswajania wiedzy, a w sposób szczególny interesowało go malowanie i mechanika. Od najmłodszych lat tworzył różne konstrukcje mechaniczne: zegary, zegary słoneczne i modele okrętów.

Kiedy znany malarz miniatur John Hoskins odwiedził dom Hooke'a, był pod wielkim wrażeniem umiejętności rysowniczych Roberta i nawet namawiał ojca przyszłego naukowca, aby zainteresował się karierą syna w dziedzinie artystycznej.

Robertowi nie było jednak dane zostać wielkim malarzem czy rysownikiem. W 1648 r. w wieku 13 lat stracił ojca i pojechał do Londynu, aby terminować u słynnego malarza Petera Lely'ego.

Isaac Newton (1642–1727)

Foto: Nicku/shutterstock

Zasłużony Brytyjczyk

Szczęśliwie dla nauki i epoki Oświecenia nic z tego nie wyszło. Przyszły rywal Isaaca Newtona zaczął naukę w londyńskim Westminster School, gdzie obok matematyki i mechaniki studiował grekę i łacinę. W 1653 r. Hooke wstąpił do Oxford's Christ Church College. Jak sam wspominał, nauka w Oksfordzie położyła mocny fundament pod jego działalność badawczą i naukową.

W latach 1655–1662 Hooke był asystentem słynnego uczonego Roberta Boyle'a, twórcy prawa dotyczącego gazów, znanego jako prawo Boyle'a-Mariotte'a. To Boyle'owi chemia zawdzięcza nowoczesną definicję pierwiastka chemicznego oraz rozwinięcie chemicznej analizy jakościowej i zastosowanie wskaźnika identyfikującego roztwory kwasów i zasad.

Robert Hooke (1635–1703)

Foto: Rita Greer, 2004/Department of Engineering Science, Oxford University/James.Leek /wikipedia

W listopadzie 1660 r. w Londynie zostało założone Towarzystwo Królewskie, będące pierwszą w historii organizacją zajmującą się promocją badań naukowych na Wyspach Brytyjskich. Podczas pracy z Boyle'em Hooke przeprowadzał wiele eksperymentów, dotyczących m.in. gazów. Wyniki tych prac prezentował podczas pierwszych spotkań członków stowarzyszenia. W 1661 r. Hooke został członkiem szacownego Towarzystwa Królewskiego, natomiast w 1662 r. mianowano go kuratorem ds. eksperymentów. Na tym stanowisku pozostał przez 40 lat, aż do swojej śmierci w 1703 r.

Genialny matematyk

Urodzony 25 grudnia 1642 r. (lub 4 stycznia 1643 r. ze względu na przejście z kalendarza juliańskiego na gregoriański) Isaac Newton był przede wszystkim genialnym matematykiem. Jednym z jego największych wynalazków był rachunek całkowy, stanowiący jeden z najważniejszych elementów nowożytnej matematyki, podobnie jak odkrycie dwumianu nazwanego jego imieniem. Isaac Newton podobnie jak Robert Hooke posiadał nadzwyczajną zdolność szybkiego przyswajania wiedzy.

Hooke wynalazł mikroskop kompaktowy, dzięki któremu odkrył biologiczne komórki. Do jego osiągnięć należy również ulepszony teleskop, dzięki któremu mógł z większą precyzją obserwować ciała niebieskie. W 1660 r. odkrył i sformułował prawo dotyczące elastyczności ciał nazwane od jego nazwiska prawem Hooke'a.

W styczniu 1665 r. Robert Hooke opublikował swą bestsellerową książkę naukową „Micrographia". Dzieło to inspirowało czytelników do zainteresowania się obserwacjami dokonywanymi za pomocą teleskopu i mikroskopu. To właśnie Hooke jako pierwszy odkrył i nazwał komórki, które przyrównał do cel w klasztorach. Nie wyjaśnił jednak, jak działają i jaka jest ich rola w człowieku.

Kiedy w 1666 r. ogromny pożar spustoszył Londyn, Robert Hooke był wśród najwybitniejszych architektów odbudowujących miasto. Otrzymał nawet stanowisko inspektora Londynu. Wraz z architektem sir Christopherem Wrenem zaprojektował monument Wielkiego Pożaru Londynu.

Do praktycznych osiągnięć wielkiego uczonego należy skonstruowanie pierwszego w historii teleskopu zwierciadlanego, co z kolei zainspirowało go do badań nad naturą światła i odkrycia złożoności tego zjawiska. Projekt teleskopu zwierciadlanego stworzył w 1663 r. James Gregory. W roku 1670 zaczął też pracować teleskop zwierciadlany oparty na oryginalnym pomyśle i konstrukcji Isaaca Newtona, natomiast pomysł Gregory'ego zrealizował w 1673 r. Robert Hooke.

Spór o naturę światła

Rywalizacja obu uczonych, Roberta Hooke'a i Isaaca Newtona, rozpoczęła się w 1672 r., kiedy Newton zaprezentował w Towarzystwie Królewskim swoją pracę z optyki. Przekonywał w niej, że promień światła składa się z cząsteczek, a białe światło to kompozycja siedmiu podstawowych barw. Wielu członków stowarzyszenia, włączając w to Hooke'a, nie zgadzało się z poglądem Newtona. Robert Hooke twierdził, że światło jest falą. Rozchodzenie się światła porównywał do fali wodnej.

Współcześnie naturę światła tłumaczy fizyka kwantowa. Światło ma zarówno naturę falową, jak i korpuskularną. Jednak od 1672 r. Hooke zaczął zaciekle zwalczać teorię Newtona, który bronił się, pisząc artykuły w „Philosophical Transactions", jednym z kilku pism naukowych Towarzystwa Królewskiego.

Wyczerpany nerwowo Newton zagroził, że wystąpi ze stowarzyszenia, ale odradzono mu to. Do 1687 r. konflikt na tyle się zaognił, że Isaac Newton przeszedł załamanie nerwowe, a Robert Hooke nie ustawał w przesyłaniu listów do członków stowarzyszenia (w tym do samego Newtona!), przekonując o słuszności swojej teorii.

W korespondencji uczonych przewijały się także hipotezy dotyczące ruchu planet i sił między nimi występujących. To na fali ich sporu pojawiło się nazwisko słynnego matematyka i astronoma niemieckiego Johannesa Keplera (1571–1630). Po długich i pełnych męki obliczeniach Kepler odkrył niezbite fakty dotyczące ruchu planet. Nie wdając się w geometryczne rozważania, możemy dziś stwierdzić, że nie znano wtedy upraszczającego i potwierdzającego obserwacje Keplera rachunku różniczkowego.

Człowiekiem, który drogą rozumowania potwierdził słuszność obserwacji Keplera, był młody astronom Edmond Halley. Przedyskutował to z Robertem Hookiem, który zgodził się z jego rozumowaniem i stwierdził, że ma dowód na słuszność odkrycia Keplera. Nie mogąc doczekać się dostarczenia tego dowodu przez Hooke'a, Halley po kilku miesiącach pojechał do Cambridge i tam spotkał się z profesorem matematyki Newtonem, który także potwierdził odkrycie Keplera. Nie mógł jednak odnaleźć swoich wyliczeń i obiecał je przesłać Halleyowi pocztą. Po 18 długich miesiącach, w 1687 r., dowód Newtona ujrzał światło dzienne w jego wiekopomnym trzytomowym dziele „Principia", czyli „Matematyczne zasady filozofii naturalnej".

W „Principiach" sformułowane zostały prawo powszechnego ciążenia (wiązała się z tym legenda jabłka Newtona) oraz trzy zasady termodynamiki. W świecie ówczesnej nauki było to istne trzęsienie ziemi, przełomowy impuls do rozwoju myśli astronomicznej, pozwalający na dokładne określenie ruchu planet wokół Słońca. Dla Roberta Hooke'a, którego rozwścieczyły tezy zawarte w dziele Newtona, najboleśniejszy był fakt, że ktoś go ubiegł w wyjaśnieniu obserwacji ruchu planet Keplera. Oskarżył zatem Isaaca Newtona o plagiat. Do końca życia twierdził, że Newton ukradł mu jego własny pomysł dotyczący prawa odwrotnych kwadratów ciążeń.

Od geniusza do mistyka

Sprawa pomiaru czasu interesowała Hooke'a w sposób szczególny. Zaowocowało to wynalezieniem w roku 1676 tzw. balance spring, czyli wychwytu hakowego do zegara wahadłowego. Uczony sformułował wówczas prawo mówiące, że „odkształcenie sprężyste jest proporcjonalne do siły odkształcającej". Dzięki temu odkryciu zaczęły powstawać pierwsze niezawodne zegary. Należy wspomnieć, że niemal w tym samym czasie holenderski uczony Christian Huygens dokonał podobnego odkrycia. Pozostaje zagadką, kto był pierwszy.

Wynalazek Hooke'a przyczynił się do rozwoju późniejszych konstrukcji zegarów. Skłonił też jego rywala Isaaca Newtona do sformułowania pierwszej definicji czasu jako wymiaru matematycznego: „Absolutny, prawdziwy i matematyczny czas sam z siebie płynie równo, bez związku z czymkolwiek zewnętrznym".

W 1936 r. odbyła się licytacja rękopisów Isaaca Newtona. Część zbiorów kupił słynny ekonomista John Maynard Keynes. Poświęcił on wiele czasu na analizę manuskryptów wielkiego uczonego. Z lektury wyłonił się nowy, mroczny portret Newtona: purytanina i alchemika, badacza Biblii i pism religijnych. Newton (oczywiście w ukryciu) praktykował alchemię i szukał kamienia filozoficznego, usiłując nie tyle zgłębić tajemnicę produkcji złota, ile odkryć tajemnicę samotnego Boga, co wiązało się z zaciekłą nienawiścią do zepsutego Kościoła i negowaniem kultu Trójcy Świętej. Jak na ironię sam Newton już w wieku 26 lat został wykładowcą matematyki na... utworzonym z inicjatywy Henryka VIII Trinity College, czyli w Szkole Trójcy Świętej w Cambridge.

18 czerwca 2007 r. na Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie na specjalnej wystawie pokazano manuskrypt Newtona, w którym znalazły się fragmenty tego, co wielki uczony nazywał „wiedzą tajemną". Były tam biblijne i talmudyczne opisy Świątyni Salomona. Odkrycie i prezentacja manuskryptu sprawiły, iż powróciły fantastyczne spekulacje na temat tego, że Isaac Newton był wielkim mistrzem Zakonu Syjonu, hipotetycznego stowarzyszenia powołanego w czasach wypraw krzyżowych i strzegącego niewygodnych dla Kościoła katolickiego tajemnic związanych z Jezusem i Marią Magdaleną. Manuskrypt pokazuje dziwną osobowość Newtona. W niektórych fragmentach próbuje on nawet odszyfrowywać przepowiednie tyczące losów świata, zwłaszcza te zawarte w Apokalipsie św. Jana. Wielki uczony wskazywał rok 2060 jako datę końca świata.

Wielki uczony, małostkowy sędzia

W 1699 r. Isaac Newton sprawował urząd nadzorcy Mennicy Królewskiej w Londynie. Sumiennie tropił i bez skrupułów skazywał na śmierć fałszerzy monet. Dzięki tej pracy stał się człowiekiem majętnym. W 1701 r. zrezygnował z wykładania matematyki w Cambridge. Wraz z publikacją „Philosophiae naturalis principia mathematica" prestiż Newtona zaczął rosnąć, a po śmierci Hooke'a w 1703 r. został on prezydentem Królewskiego Towarzystwa Naukowego.

W tym czasie z siedziby stowarzyszenia zginął jedyny istniejący portret Roberta Hooke'a. Niektórzy podejrzewali, a nawet byli przekonani, że został on zniszczony osobiście lub na polecenie Newtona, którego zżerała zazdrość o dokonania rywala. Pozostaje faktem, że nie zachował się ani jeden portret Hooke'a z czasów, kiedy żył. Późniejsze powstały na podstawie wspomnień jego przyjaciół.