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罗伯特·胡克 – 传记、历史和发明

关键要点:
  • 罗伯特·胡克(robert hooke)在声学领域进行了实验,并发现声音可以通过电线或绳子传输到连接的耳机或话筒中。
  • 胡克是一位聪明才智的发明家,他有许多关于各种科学仪器的新颖想法,包括显微镜和望远镜(他于1673年建造了第一台反射望远镜)。
  • 罗伯特·胡克因其激烈的竞争精神和与克里斯蒂安·惠更斯、艾萨克·牛顿和戈特弗里德·莱布尼茨等竞争对手之间的激烈争论而闻名。

罗伯特·胡克

罗伯特·胡克(1635-1703),由历史艺术家丽塔·格里尔(rita greer)绘制的现代肖像(罗伯特·胡克没有留存的形象,只有两份书面描述留存下来)

罗伯特·胡克

公元前千年以来,人们对陆地上的信息传递做出了多次尝试,包括利用信鸽、日晷(镜子)、旗帜、火把和烽火塔等巧妙方法,但没有一种方法得到广泛传播。最早的现代例子之一由古希腊悲剧作家埃斯库罗斯(523 bc-456 bc)在《阿伽门农》中描述——特洛伊被攻陷时,通过在十座专门建造的信号塔上点燃火焰来传递消息。公元前4世纪,亚历山大工程师克莱欧克苏斯(cleoxenus)和德摩克利特(democleitus)发明了“pyrsia”系统,该系统基于两个信号员,每人只有两个火把,根据他们摆放的方式,传输字母表中的字母。

几个世纪过去了,欧洲发明家重新发现了古代的通信秘密。1499年,德国本笃会修道士和博学家约翰内斯·特里泰米乌斯(johannes trithemius)在他的《隐写术》(steganographia)中重新发明了古代的“pyrsia”。1646年,耶稣会博学家阿塔纳修斯·基尔切尔(athanasius kircher)出版了他的著作《光与影的伟大艺术》(ars magna lucis et umbrae),除了各种发明(如投影仪)外,还描述了一种他称之为“cryptogamia catoptrica”的电信实验,同样基于“pyrsia”的原理。

由于望远镜的发明以及17世纪初物理学(特别是声学方面)的许多发现,基于这些发现的通信系统的发展只是时间问题。看起来在这两个领域的先驱之一是启蒙时期的自然哲学家和博学家罗伯特·胡克,被认为是他那个时代最聪明、最多才多艺的人物之一。

罗伯特·胡克(robert hooke)从事声学研究是他的研究领域之一。在1660年代,他为皇家学会进行了实验(他是1662年皇家学会的实验馆长,1663年成为会员)。胡克发现声音可以通过电线或绳子传输到附着的耳机或话筒中。根据他在1665年出版的著作《显微镜》中的记述,他据说在1660年代初制造了一台声学绳线电话,他在书中说:

听到一声耳语在数十米的距离并不是不可能的,它已经被实现过了;或者即使那数十米被增加了十倍,这个事情的本质也并不会让它更加不可能… 因为[空气]不是唯一的介质。我可以向读者保证,通过拉紧的细线,我以一种瞬间的方式传播了声音,或者说,传播的速度似乎快得像光一样,至少比同时传播在空气中的声音要快得多;而且这不仅仅是直线或直接传播,而是在许多角度弯曲的线路上传播。

显然,胡克进行了一系列通过振动的细线传播声音的实验,这是一种声音通信,尽管他的初衷很可能是将其用于音乐传输。那么他的视觉通信解决方案如何呢?

当今世界上最伟大的机械师

早在1664年2月17日,皇家学会就敦促胡克写下并向理事会提供他的整个设备和管理方法以实现快速情报传递,但直到1672年2月29日,他才提出了一种通过视觉辅助望远镜在高处使用的秘密字符进行快速情报传递的方法,他提出的这份提案的文件和实施细节被阅读,但未留下备案,而是被胡克带走了。理事会下令在下次会议上对此提议进行一些实验,于3月7日在泰晤士河上进行了一次测试。测试结束后,该设备被赞扬为非常巧妙,但学会主席提出,使用该设备的频率会受到多雾天气的影响。

10年多后的1684年5月21日,胡克向皇家学会作了一个关于“如何在远距离传达思想”的讲座。他说他在1677年之前就考虑过这个问题,但最近一年,他因为土耳其人对维也纳的长时间包围而再次想起了这个问题。

霍克的装置(见下图)由高架的薄木框架组成,支撑着一个屏幕,在屏幕后方悬挂着装有字符和符号的胶合板,通过滑轮和控制线连接,并呈现字母和特殊符号。在每个结构上放置望远镜,以便站在该位置的操作员可以观察相邻位置的通信。霍克提议在夜间使用一组2×5的灯光阵列,根据约定的字符方法进行布置,可以揭示或隐藏,以清晰地、无歧义地显示各种字母。霍克认为,通过这种设备,可以实现从一个高高的地方传递信息到任何其他能够看到它的地方,即使相距30或40英里,也可以像写信一样快速发送,并且能够立即收到回复,就像接收者愿意回复一样,或者能够将其写在纸上。此外,确认通信与密码学之间的密切关联,霍克指出通过(如他所拼写的)符号和字母之间的任意映射可以变化为10000种方式;所以除了两个极端的通信者以外,其他人都无法解读传递的信息。

霍克的视觉通信装置和字母以及一些特殊代码的呈现

霍克选择这些符号,以便可以用方便,清晰和保密的方式进行通信。除了表示字母的符号之外,霍克还设计了单字符控制代码,在传输期间在消息上方显示,提供了11个这些带外信号的示例,表示特殊含义,例如:“我准备好交流”,“我准备好观察”,“我马上准备好”,“我清晰地看到你展示的东西”,“再次展示最后一个”,“不要太快”。

从霍克的呈现中可以清楚地看出,当时还没有实施这样的方案,但他对他的系统的结果非常乐观:

……通过一些练习,所有的事情都可以变得如此方便,以至于在伦敦曝光后的一分钟内,巴黎就可以看到相同的字符,对于更远的距离,也可以按比例进行。字符可以在彼此之间快速展示,以至于排字员的速度不会超过展示者。

罗伯特·霍克在计算、通信和人类智力领域还有其他贡献,这些也需要提到。其中之一直接与哥特弗里德·莱布尼兹的相关联。

事实上,罗伯特·胡克不仅作为一位天才科学家和发明家而出名,而且因为竞争激烈,他也因与竞争对手的激烈争执(并不总是在公正辩论的范围内)而被人们所记忆,因为他们之间有一些他那个时代(以及整个人类历史)最伟大的思想家,比如克里斯蒂安·惠更斯、艾萨克·牛顿,以及我们很快将见到的戈特弗里德·莱布尼茨。

莱布尼兹于1673年1月从巴黎前往伦敦,不仅是因为一次外交使命,还因为皇家学会及其秘书亨利·奥尔登堡的邀请,后者是他的老通信人和支持者。1673年2月1日,莱布尼兹向学会展示了他的计算机。在演示过程中,胡克仔细地观察了机器的各个方面,不仅详细检查了它,还表示希望彻底拆解它以检查内部结构:-)。此外,在演示仅几天后的1673年2月5日,胡克公开攻击了莱布尼兹(在同一次会议上,胡克还攻击了牛顿,所以似乎他当天只是“进攻的一天”:-),对这台机器发表了贬低的评论,并承诺要构建自己的更先进、工作更好的计算机,并向学会展示。

谈到莱布尼兹的计算机,胡克表示:“在我看来,它的构造如此复杂,有轮子、齿轮、曲柄、弹簧、螺丝、停止装置和小轮,我无法看出它有任何巨大的用处… 它只适合有钱人购买,需要大势力来搬动和管理,以及需要伟大的智慧来理解和领会。”相比之下,胡克宣称:“我现在正在制作一种仪器,它将能够完成同样的效果,并且不会有十分之一的零件,也不会占用二十分之一的空间。”

显然,胡克信守诺言,因为有记录表明,在1673年3月5日,“他展示了他的算术机器,他在2月5日的会议上提到过,演示了用大数进行乘法或除法的方法,可以比常规算术方法做出超过20倍的工作。”不幸的是,胡克的计算机文献记录很少,就像他的弹簧动力模型一样,这个模型代表了大约30种不同构想的飞行器之一。这台机器在1681年的格雷夏姆学院的人工稀有物品中列出,但随后消失,没有留下任何痕迹。有可能胡克的机器基于塞缪尔·莫兰德的设计,因为据说他只用了几天的时间来制作。另一个非常有趣的事实是,在莱布尼兹于1673年2月2日进行演示的几天前,即1673年1月31日,胡克在日记中写道:“看到莫兰德爵士的算术机器非常愚蠢。”然而,莫兰德的机器似乎并不那么愚蠢:-),胡克从莫兰德的乘法机器中借鉴了一些思想。

有趣的是,虽然胡克没有像托马斯·霍布斯那样将灵魂赋予物质存在,但他也推测了人类思维的物理运作方式。胡克想象中的思维运作方式就像是一个卷曲的弹簧:在大脑的储存库中,有一条连续的思维链,其中第一个端点距离灵魂的中心或思维形成的地方最远,这个地方在考虑时总是此刻的现在;因此,根据在中心和任何其他思维之间的这些思维[层]的数量,灵魂对插入的时间越敏感。

为了评估人脑的存储能力,胡克计算了每秒、每小时、每天、每年和一生中可以注册的思维数量,并且取了一个大概的数字,但是达到了21亿 :-).

Written by 小竞 (编辑)

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