102｜罗伯特·胡克：发现微观世界的人是谁？

罗伯特·胡克对科学发展起到了重要作用，这种影响却一直被低估。

我是孙轶飞，欢迎来到《医学文明300讲》。

上一讲的结尾我们说了，马尔皮基把显微镜用在了医学研究里，他应该也观察到了细胞结构，但给细胞命名的人却不是他，而是罗伯特·胡克。

其实，你应该已经在很多地方了解过罗伯特·胡克了（Robert Hooke，1635-1703）。中学物理课本上有胡克定律（胡萝卜的胡），是说在弹性限度内，弹性物体的形变与作用力成正比；在中学生物课本上则提到，发现细胞的人是罗伯特·虎克（老虎的虎），这其实是同一个人。

你应该听过牛顿的一句名言，说他站在巨人的肩膀上，这多被解读为谦逊的表达，但也有人认为这个“巨人”是指胡克，牛顿是在讽刺他。

今天我们就来了解一下这个你大概既熟悉又陌生的胡克，以及他的发现对医学基础研究的帮助。

波义耳与胡克的科研生涯

咱们先了解一下，胡克是如何进入科学领域的。

胡克年轻的时候家境并不富裕，因此他所接受的教育比同时代的其他科学家相对较差。

但是他不但非常有创造力，而且心灵手巧，善于制作各种科学研究设备，这给他未来的事业提供了条件。而改变胡克命运的人，是另一位英国科学家——罗伯特·波义耳。

波义耳被认为是历史上第一位现代化学家，是把炼金术带进化学时代的人，这样的人脑子当然有无数的奇思妙想。只不过，贵族出身的波义耳更愿意进行理论研究，具体操作方面花钱雇人更合他心意。就这样，波义耳在1655年雇佣了胡克，让他给自己制造科学仪器。

这件事意义重大，因为在此之前出现的欧洲科学家，通常都是有钱人，他们研究科学在很大程度上是为了满足自己的好奇心。毕竟在古代欧洲社会没有相应的保障机制，当一个纯粹的科学家不足以养家糊口。

而罗伯特·胡克被波义耳雇佣后，几乎全靠科学研究来养活自己，可以说他是通过科学研究实现稳定收入的早期代表之一。胡克虽然名义上是波义耳的助手，但因为他的能力出众，两个人更像是合作关系。

五年以后的1660年，波义耳和其他一些科学家创办了英国皇家学会。1662年，胡克成为了该学会的第一任实验主管。可以说，是波义耳把胡克亲手带进了科学的大门。

显微镜的两项改进

那胡克在给波义耳制造科学仪器的过程中，有没有什么成就呢？你应该已经猜到了，最重要的一项是，胡克改进了显微镜。这个改进主要在两个方面：

• 第一，采用了三个镜片的结构；
• 第二，采取了侧立柱式结构。

先说三个镜片的设计。显微镜上离标本近的镜片叫物镜，离眼睛近的镜片叫目镜，显微镜最初的形态一般就只有两个镜片。而胡克创造性地在物镜和目镜之间又添加了一个镜片，叫做场镜（场地的场）。

场镜可以让成像更加清晰，进而提高显微镜的放大倍数，实用性非常强，所以一直被保留到了今天。而现代显微镜通常不是三个镜片，而是三组镜片，比几百年前高级多了。

接着说侧立柱式结构的改进。早期的显微镜外形是一个圆筒，并且竖在支架上。这个设计十分简洁，但有个问题，那就是物镜下面的空间太小了。而且显微镜的主体没法调节高度，放标本很不方便。

而胡克重新设计了显微镜的结构：在平台上固定一根立柱，然后把显微镜固定在立柱上，而且显微镜可以以固定点为圆心旋转，这样就能很方便地调节物镜下的空间。

单从原理上看，不考虑技术的话，经过胡克的改进，此时的显微镜已经和现代显微镜非常接近了。

《显微图谱》展现微观世界

那么，胡克用显微镜做了些什么呢？当然是去观察微观世界。

1665年，胡克出版了一本相当重要的著作叫《显微图谱》（Micrographia），有时也被翻译成《显微图像学》。

这部书绝对是图文并茂的典范，胡克用插画向读者展示了他用显微镜看到的东西，比如苍蝇和跳蚤。这可真让17世纪的英国人开了眼，万万没想到这些小东西放大以后居然这么吓人。这种震撼让人们产生了对于微观世界的重视，《显微图谱》的出版极大地推动了科学界对显微镜的重视和应用。

观察软木塞与细胞命名

在这本重要的书里，胡克记载了一个重要的发现，那就是细胞。

当时胡克发现，不同的木头性质差别很大，有些木头密度高，放在水里都会沉底；但有些木头密度很低，而且很软，比如红酒瓶塞用的软木。这些软木虽然密度低，但却很结实、有弹性，这让胡克很好奇，于是他把软木塞切成薄片放在显微镜下观察，结果发现其中有一种网状结构。

网状结构里是一个个小格子，很像是小房间，于是胡克就借用拉丁文里表示“小房间”（cellula）的单词的含义，用“cell”来命名这些结构，这个单词后来成为“细胞”的代名词。就这样，胡克命名了生物的最基本结构。

发现、命名与细胞壁的区别

胡克给细胞命名肯定没错了，那他真的是第一个看到细胞的人吗？很可能不是。

让我们把时间倒回到英国皇家学会成立的1660年，此时，我们上节课讲到的马尔皮基正忙着观察青蛙肺部的血管。皇家学会成立之后，很快就把马尔皮基吸收成为会员。

而此时的胡克正在皇家学会里工作，对于马尔皮基使用显微镜的事，想必是有所了解的，因此很有可能他就是在马尔皮基的影响下开始关心显微镜。然而胡克可能不知道的是，马尔皮基有一项半途而废的研究。

马尔皮基曾经用过显微镜仔细观察过树叶的结构，他发现，树叶是由一堆像“小袋子”一样的东西组成的。在这个发现的基础上，马尔皮基进一步观察了树根、树皮以及树木的其他部位，结果发现正是这种“小袋子”构成了整棵植物。

这么看来，马尔皮基其实已经观察到了细胞的存在，只不过他始终没搞清楚这究竟是什么东西，甚至没有给它起个正式的名字。直到胡克给自己的发现命名。

不过，胡克看见的“细胞”，其实也不是完整的、活的细胞。

马尔皮基的观察材料是树叶，应当是活细胞，但胡克观察的是软木塞，这块木头当初在树上的时候肯定有活着的细胞，但被胡克放在显微镜下的时候早就死透了。

所以胡克看见的，其实是植物细胞的细胞壁。植物细胞的细胞壁有大量的纤维素，能起到支撑细胞结构的作用，所以在植物死后还能被胡克观察到。

当然，尽管胡克的研究存在缺陷，但是他最早命名了细胞、描述了细胞，而且用清晰的图片展示了出来，这是事实。从这个角度来说，胡克对于医学、生物学都做出了极其重要的贡献。

其他贡献与牛顿的争议

最后，我们简单聊一下胡克在科学界的其他贡献。

胡克通过对化石的研究，提出了物种灭绝的假设，已经微微地触及到了进化论的思想。在他众多的成果中，有一项极其引人注目，那就是提出了物体之间的引力和距离的平方成反比的设想。有人要问了，这不是牛顿万有引力定律么，怎么会跟胡克有关系？

其实，这也是科学史上一桩著名的公案。刚才说过，胡克心灵手巧，但是受教育程度略有欠缺，所以他虽然有了这个想法，但他的数学知识不够，没能总结成为定律，而这项工作最终是由牛顿完成的。

也正是因为这件事，胡克和牛顿之间产生了争论，胡克认为牛顿的研究受到了他的启发，而牛顿对此并不承认。

后来，牛顿在1703年成为了英国皇家学会的会长，也正是在这一年里胡克去世了。由于皇家学会早期保存不善，加上胡克生前的学术地位有限，他的许多研究成果没能完整流传下来，甚至连他的画像都未能保存。今天我们看到的胡克画像，大多是后人的想象。

至于牛顿的那句名言“如果我比别人看得更远，那是因为站在巨人的肩膀上”，一直存在争议。一些人认为这是讽刺胡克身材矮小且驼背，但也有人认为这是牛顿谦逊的表达。

就这样，胡克在几百年的时间里都没有得到充分的重视。直到20世纪末，人们才逐渐发现他的价值，当看到胡克在众多领域做出的巨大贡献以后，人们尊称他为“英国的达·芬奇”。

总结

罗伯特·胡克是17世纪极为重要的科学家，他在很多学科都做出了突出的贡献。在生命科学领域，他改进了显微镜的结构。

他使用显微镜观察了微观世界，并出版了显微领域的开山之作《显微图谱》，为医学和生物学使用显微镜进行研究奠定了基础。在这个过程中，胡克还命名了“细胞”，这一概念在19世纪将成为医学和生物学发展的基石。

思考题

据说牛顿被苹果砸中了头，因此有了发现万有引力定律的灵感，你认为这个故事是真的么？欢迎你在评论区留言，我们一起讨论，在不久之后，我会在伦敦大瘟疫的那节课里揭晓我的答案。

好啦，今天的内容就到这里。明天我们一起去看看，究竟是谁观察到了人体的活细胞并记录了下来。明天见！