Robert Hooke nacque nella cittadina diFreshwater, nell'Isola di Wight, da una famiglia di medie condizioni (il padre, John, eracurato della locale parrocchia).
Sin da bambino mostrò un'eccezionale attitudine per la pittura e la meccanica, ma la salute malferma gli impediva spesso di dedicarsi allo studio. Nel1648, dopo la morte del padre, si trasferì aLondra, dove trascorse prima un anno come apprendista del pittorePeter Lely e poi frequentò laWestminster School. Dal1653 frequentò l'Università di Oxford e dal1657 fu assunto daRobert Boyle come assistente personale.
Nel novembre del1662 ebbe un impiego presso laRoyal Society comecuratore degli esperimenti, una nuova figura professionale, creata per lui, che fece di Hooke il primo scienziato pagato al solo scopo di svolgere ricerche. Tra i compiti previsti dal contratto di assunzione vi era quello di ideare e preparare, per ogni riunione dellaRoyal Society (che avvenivano normalmente con frequenza settimanale), tre o quattro nuovi esperimenti da mostrare ai soci. Dal1665 Hooke divenne anche professore di geometria alGresham College.
Negli anni successivi Hooke affiancò al lavoro sperimentale svolto per laRoyal Society (che per molti anni costituì il fulcro dell'attività scientifica della famosa istituzione inglese) un'intensa attività di teorico, architetto e inventore. Dopo ilgrande incendio di Londra fu impegnato nella ricostruzione della città. Dal1677 svolse anche il compito di segretario dellaRoyal Society.
Gli ultimi anni furono segnati dal disaccordo conNewton, che provocò il suo crescente isolamento nell'ambiente scientifico.
Hooke ispirò gli esperimenti diAntoni van Leeuwenhoek (1632-1723) e fu il primo a usare il nome "cellula", osservando un pezzo di sughero (ovviamente formato da cellule morte, quindi senza nucleo). Anche dopo molti anni il nome non venne cambiato.
L'attività di Hooke come inventore e perfezionatore di strumenti scientifici fu estremamente ricca. Si può darne un'idea osservando, come fa Stephen Inwood, che nell'autorevole enciclopedia storica sugli strumenti scientifici citata in bibliografia il nome di Robert Hooke ricorre venti volte: più di qualsiasi altro inventore della storia. Qui possiamo accennare solo a poche delle sue realizzazioni.
Negli anni in cui era assistente personale diBoyle, Hooke progettò e realizzò unapompa pneumatica di nuovo tipo, che gli permise una serie di esperimenti che portarono, tra l'altro, a quella che oggi è nota comelegge di Boyle.
Disegno di Hooke di una pulce osservata al microscopio (dal libroMicrographia)
Alcuni dei risultati più famosi di Hooke sono connessi ai perfezionamenti da lui apportati almicroscopio. I microscopi da lui costruiti, che si avvalevano di nuovi sistemi ottici e di un nuovo sistema di illuminazione, gli permisero una serie di scoperte esposte nel libroMicrographia: da risultati sull'anatomia degli insetti alla famosa scoperta, nel sughero, di quelle cavità, separate da pareti, che chiamòcells (cellule), a osservazioni suicristalli essenziali per la nascente scienza dellacristallografia (alla cui fondazione Hooke contribuì anche elaborando pionieristici modelli per dedurre dalla forma dei cristalli macroscopici le loro disposizioni atomiche).
Hooke progettò e perfezionò vari strumenti astronomici. Contribuì in modo essenziale, tra l'altro, a progettare ed equipaggiare l'Osservatorio di Greenwich. Se lapriorità nell'invenzione deltelescopio a riflessione spetti a lui o aNewton è oggetto di discussione. Tra i risultati astronomici ottenuti con gli strumenti da lui progettati vi sono la scoperta dellaGrande macchia rossa sul pianetaGiove, che gli permise di dimostrare la rotazione diGiove intorno al suo asse, e la misura del periodo di rotazione diMarte.
Hooke si impegnò per anni nel perfezionamento dell'orologio meccanico, allo scopo di realizzare uno strumento utilizzabile sulle navi e quindi utile per la determinazione dellalongitudine. In quest'impresa fu in competizione conHuygens. Non è facile stabilire a quale dei due scienziati spetti lapriorità nell'invenzione del modernoorologio meccanico portatile, basato sumolla ebilanciere.
I risultati di Hooke come perfezionatore dimicroscopi etelescopi si accompagnarono a indagini di grande importanza sulla scienza dell'ottica, che costituirono uno dei motivi di scontro conNewton. Mentre infattiNewton difese per tutta la vita la sua teoria corpuscolare dell'ottica, Hooke fu uno dei fondatori dell'ottica ondulatoria, grazie agli studi da lui condotti su fenomeni didiffrazione (che Hooke chiamòinflexion) einterferenza. Si deve a Hooke, in particolare, la scoperta di quei fenomeni di interferenza che oggi sono chiamatianelli di Newton. Fu Hooke infine a porre le basi dell'ombrografia.[2]
Nel 1665 fu il primo a individuare la cella tagliandondosi la cella e, osservandola al microscopio per quanto era piccola , vide numerose rientranze che somigliavano alle celle di un alveare.
Nel1670[3] Hooke propose di spiegare il moto dei pianeti e delle comete con una nuova meccanica basata su tre ipotesi: che tutti i corpi celesti si attraggano tra loro; che i corpi si muovano di moto rettilineo uniforme se non sono deviati da forze; che le forze di attrazione decrescano con la distanza. La legge matematica con cui la forza di attrazione decresce con la distanza fu da lui precisata negli anni successivi, in particolare in una lezione sulla luce del1681[4], nella quale precisò che la forza doveva decrescere con il quadrato della distanza. Hooke capì anche che da questa legge dovevano dedursi le leggi diKeplero, ma non riuscì ad effettuare la deduzione. Questo passo decisivo fu compiuto daNewton neiPhilosophiae Naturalis Principia Mathematica, ma il contributo di Hooke alla sistemazione newtoniana era stato certamente importante.
Hooke fu molto interessato aifossili. In un'epoca in cui erano ancora generalmente considerati "scherzi di natura" sostenne che si trattava dei resti di specie estinte e che la loro distribuzione attuale poteva fornire indicazioni sui mutamentigeologici che gli erano suggeriti anche dal suo lungo studio deiterremoti. Si trattava in questo caso di idee risalenti all'antichità (in particolare adEratostene), ma il sostenerle nelXVII secolo rese Hooke un pioniere anche nei campi dellageologia e dellapaleontologia. Fu inoltre il primo ad ipotizzare, sulla base dei cambiamenti climatici deducibili dalla distribuzione deifossili, che l'asse terrestre nel passato avesse cambiato posizione.
Per identificare il componente dell'aria essenziale per la combustione (e la respirazione) Hooke partì dall'osservazione che lapolvere da sparo può deflagare anche in assenza di aria. Ne dedusse che la sostanza attiva nella combustione vi fosse contenuta. Eliminando poi gli altri costituenti, la localizzò nelsalnitro: si trattava di un passo significativo verso la scoperta dell'ossigeno.
Tra i suoi lavori di anatomia, si occupò in particolare della struttura dell'occhio. Per spiegarne il funzionamento costruì unocchio artificiale che dotò, ad imitazione dell'iride, del primodiaframma ad ampiezza variabile: un congegno che reputò utile anche in alcuni apparecchi ottici.
Il suo più noto risultato in fisica è senz'altro la scoperta della legge che regola la forza elastica, la quale in suo onore è chiamatalegge di Hooke. Essa è formulata dicendo che un corpo elastico, quale ad esempio una molla, subisce unadeformazione direttamente proporzionale alla forza ad esso applicato. La costante di proporzionalità k, detta anche costante elastica della molla, dipende dalla natura del materiale stesso.
Tipico andamento grafico della Legge di Hooke
A partire dall'enunciato fornito originariamente da Hooke, l'equazione che esprime la forza elastica esercitata da una molla sollecitata longitudinalmente, in trazione o in compressione, lungo un asse è:
quindi laforza con cui la molla reagisce alla sollecitazione è direttamente proporzionale all'allungamento della molla. La costante rappresenta lacostante elastica longitudinale della molla, espressa in.
La validità dellalegge di Hooke per una molla può essere verificata in laboratorio anche tramite semplici attrezzature. In genere, l'obiettivo dell'esperimento è la determinazione del valore della costante elastica longitudinale k di una molla.
La cupola della Cattedrale di St PaulUn altro edificio progettato da Hooke: Ragley HallIllustrazione alla recensione deThe posthumous works of Robert Hooke... pubblicata sugliActa Eruditorum del 1707
Dopo l'incendio che nel settembre 1666 distrusse gran parte della città diLondra, Hooke fu attivamente impegnato nell'opera di ricostruzione, sia come architetto privato sia come membro di commissioni nominate a tale scopo dalle autorità cittadine e dal Parlamento. In entrambi i ruoli collaborò intensamente conChristopher Wren. Parte dell'attività privata fu svolta in effetti alle dipendenze diWren, che per molti anni pagò regolarmente il lavoro di progettazione architettonica svolto da Hooke per il suo studio.
Pur non avendo esperienze precedenti sull'argomento, Hooke riuscì rapidamente ad immettere idee nuove in tutte le fasi del lavoro di ricostruzione: progettò nuovi strumenti per il rilevamento, ideò nuovi dettagli costruttivi (le finestre a ghigliottina che ancora esistono sono, ad esempio, una sua invenzione) e, soprattutto, dette importanti contributi allascienza delle costruzioni: studiando la statica degli archi con metodi matematici, introdusse inarchitettura l'uso dellacatenaria.
L'eccezionale varietà degli interessi di Hooke non permette di elencarli. Ecco pochi esempi di argomenti sui quali lesse relazioni allaRoyal Society: nuovi metodicartografici, uso ed effetti dellacannabis, come fanno alcuniinsetti a camminare sull'acqua, progetto di una macchina per confezionare sigari, nuovi metodi per la conservazione della carne, un sistema per trasmettere messaggi a distanza, lingua cinese.
Hooke elaborò anche un modello del funzionamento dellamemoria e si interessò al progetto di una lingua scientifica universale. Il suo contributo più rilevante in campofilosofico è un saggio sulmetodo scientifico in cui elabora unaalgebra universale, formata da regole e procedimenti che gli scienziati avrebbero dovuto seguire per ricavare leggi della natura da osservazioni eesperimenti.[6]
Negli ultimi anni della vita, quando la sconfitta nella disputa che lo aveva opposto a Newton era ormai chiara, Hooke fu angosciato dal timore di essere completamente dimenticato. Non si trattava di un timore infondato. L'anno della sua morte, il1703, fu anche l'anno dell'elezione diIsaac Newton alla presidenza dellaRoyal Society. Negli anni successivi, mentre l'influenza diNewton sugli ambienti scientifici inglesi diveniva un'egemonia incontrastata, il ricordo dell'antico rivale fu sistematicamente cancellato. Non solo molti dei suoi risultati furono attribuiti ad altri, ma fu persino rimosso dai locali dellaRoyal Society il suo ritratto.
Recentemente vi è stata una notevole rivalutazione del lavoro di Hooke: in particolare molte pubblicazioni sono apparse nel 2003, in occasione del terzo centenario della morte. L'illusione di averne ritrovato un ritratto , però rapidamente spenta. Con ogni probabilità non potremo mai conoscere le fattezze dell'uomo che aveva osato contraddire Newton.
Hooke è uno dei personaggi di spicco nella trilogia del Ciclo Barocco del romanziereNeal Stephenson, in particolare nel primo volume,Argento vivo (Quicksilver) (2003).
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