113/03/14
透過西班牙水資源危機 重新思考用水的方式
郭羽漫｜
科技大觀園特約編輯
牛頓在38歲前一直認為：「月亮會穩定的繞著地球轉動，是因它朝向地球的重力，與旋轉時所產生的離心力，相互抵消，造成不受干擾而作等速率圓周運動。」直到1679年虎克來信，告知行星運動是由沿著切線的直線運動，和一種朝向中心的吸引運動所合成，而無離心力的存在，此提示讓牛頓找到了物理學的研究鎖鑰。
虎克為何可提出當時沒有一個科學家能擁有的想法，以及牛頓如何因此而能展翅而飛，開啟了古典物理學的新視野？是一段令人動容的歷史。
除了命名細胞，虎克更是物理領域的頂尖學者
牛頓透過 F = ma 這條著名的第二運動定律，在物質和運動的基礎上，加上「力」這個新的範疇，並且可以用數學清晰地描述力產生的動量。但是他可不是全憑一己之力想出來的，虎克跟他討論向心力的書信往來，著實幫他突破了盲點。
要瞭解虎克的思想貢獻，就要先說明在他那個時代的思想背景。當時科學界是以笛卡兒的機械論、惠更斯的離心力，以及克卜勒的磁性哲學，三大論述為主流。
笛卡兒提出的機械論，成為牛頓提出力學概念的重要研究背景。（圖／Wikipedia）虎克的這番見解，不但跳脫了笛卡兒的機械論權威，也不認為離心力是惠更斯說的那樣，而是比較接近克卜勒的向心吸引論。
在牛頓的學術研究生涯裡，虎克是最重要的推手之一
當時的牛頓還沒有向心力的概念，他的天體運動理論只有離心趨勢，認為圓周運動是由離開與朝向中心，兩個大小相等，方向相反的趨勢，形成的平衡狀態。
虎克跟牛頓在 1679 到 1680 年間，透過書信往返，就離心與向心運動的概念加以討論；虎克認為圓周運動是一種不平衡狀態，並且以「中心的吸引強度（central atraction power）」一詞，具體指出這個吸引強度與距離的平方成反比。
牛頓受到虎克的影響，在 1684 年《論運動》一文中，首度以「向心力（centripetal force）」一詞，正式提出「外力」的概念。他認為運動量的變化與外力成比例，且運動的變化是沿著外力的直線方向產生。這個概念化約為著名的牛頓第二運動定律，將伽利略、克卜勒、笛卡兒、惠更斯、甚至於虎克等人，對於力以及運動量變化各侷一隅的見解，以完整的論述加以統合解釋。
牛頓（Isaac Newton）的畫像（圖／wikipedia）我們用牛頓自己的話來總結他的成就：「自然哲學的整個任務，就是從運動現象去探討自然界中的力，然後再從這些力去揭示其他的現象。」牛頓說他站在巨人的肩膀上，虎克想必也是其中的一位吧！