顯微鏡的發(fā)現(xiàn)

 顯微鏡的故事，需要從公元前3500年的美索不達(dá)米亞平原說(shuō)起?？脊抛C據(jù)顯示，當(dāng)時(shí)沿海地區(qū)的人們?cè)诮饘偌庸さ臅r(shí)候無(wú)意制造出了歷史上第一塊玻璃。美麗的玻璃從那時(shí)候起就成為了貴重的觀賞物品，它的制造技術(shù)也因此流傳了下去。大約在公元4世紀(jì)，羅馬人終于挖掘了玻璃除了觀賞之外的其他功能：他們開(kāi)始用玻璃來(lái)制造門窗、杯子等實(shí)用的東西。與此同時(shí)，我國(guó)則出現(xiàn)了利用水晶石打磨透鏡的技術(shù)，不過(guò)這通常只是作為飾物使用。13世紀(jì)，馬可波羅將這種水晶透鏡帶回歐洲，歐洲人因此學(xué)會(huì)了磨制鏡片的方法。制造業(yè)的發(fā)達(dá)，令玻璃成為了一種廉價(jià)的材料，因此，眼鏡制造業(yè)便紅紅火火地發(fā)展起來(lái)了。

4世紀(jì)羅馬人的玻璃杯（維基百科）

當(dāng)時(shí)戴眼鏡的人大多數(shù)是些年紀(jì)很大的富翁，他們需要的是老花鏡，也就是凸透鏡。人們很快發(fā)現(xiàn)，凸透鏡可以令物體的影像放大。于是，一些極具好奇心的人開(kāi)始使用凸透鏡來(lái)觀察細(xì)小的物體，顯微鏡就是在這個(gè)時(shí)候誕生的。顯微鏡有兩種形式，一種就是單塊的凸透鏡，又被稱為放大鏡或單式顯微鏡；另一種是多塊凸透鏡的組合，又被稱為復(fù)式顯微鏡。

一開(kāi)始，人們用單塊凸透鏡觀察物體。這有一個(gè)致命的缺點(diǎn)：凸透鏡的焦距和透鏡的直徑成正比，而焦距又和放大倍數(shù)成反比，也就是說(shuō)，想要獲得更大的放大倍數(shù)，透鏡的直徑就要很小。如果想要獲得放大100倍的影像，那么透鏡的直徑要做到0.33毫米那么小——這個(gè)比大頭針還小的透鏡在當(dāng)時(shí)根本就制造不出來(lái)。因此，當(dāng)時(shí)的凸透鏡的放大倍數(shù)最大不過(guò)25倍。這種放大倍數(shù)是玩具級(jí)別的，只能讓小孩觀察小蟲(chóng)，想要觀察更細(xì)微的東西，只能尋求別的工具。

16世紀(jì)90年代，在荷蘭的米德?tīng)柋ふQ生了人類歷史上第一臺(tái)真正意義上的顯微鏡。具體年份的記錄已經(jīng)在二戰(zhàn)期間、1940年5月17日一場(chǎng)發(fā)生于米德?tīng)柋さ谋ㄖ袉适В藗兺茰y(cè)顯微鏡的發(fā)明年份應(yīng)該是在1590~1505年間。那個(gè)時(shí)候，發(fā)明人扎卡萊亞斯·詹森（Zacharias Janssen）很可能只是個(gè)十歲左右的孩子（他的出生年份同樣不詳，大約是在1580~1585年間）,跟著他的父親漢斯·詹森（Hans Janssen）在街頭販賣自家打磨的鏡片?；蛟S是在父親的工作室里玩耍時(shí)得到的靈感，扎卡萊亞斯成為了世界上第一個(gè)將多塊凸透鏡組合在一起的人，就是這一舉動(dòng)，為人類打開(kāi)了微觀世界的大門。父親漢斯幫助他制作出了世界上第一臺(tái)復(fù)式顯微鏡，它看上去像是一根手電筒。

詹森復(fù)式顯微鏡，1841年制的復(fù)刻版（網(wǎng)絡(luò)圖）

詹森父子的復(fù)式顯微鏡的構(gòu)造十分簡(jiǎn)單：它由三個(gè)鏡筒連接而成，中間那個(gè)鏡筒比較粗，適于手握；另外兩個(gè)鏡筒則分別插進(jìn)它的兩端，它們可以伸縮調(diào)整，以達(dá)到聚焦的目的。當(dāng)這個(gè)復(fù)式顯微鏡兩個(gè)活動(dòng)的鏡筒完全收攏時(shí)，它的放大倍數(shù)是3倍；當(dāng)它們完全伸展開(kāi)時(shí)，放大倍數(shù)就有10倍。雖然這個(gè)放大倍數(shù)看似還不如單式的凸透鏡，但它的意義在于它是最早的變焦鏡頭，同時(shí)它只是一個(gè)未成熟的雛形，有了復(fù)式鏡片組合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，放大倍數(shù)很快就開(kāi)始了飛躍。另外，制造工藝也很簡(jiǎn)單，人們不再需要費(fèi)勁去磨制極小的透鏡。

詹森父子（網(wǎng)絡(luò)圖）

不過(guò)很可惜，詹森父子的顯微鏡發(fā)明雖然為人類打開(kāi)了微觀世界的大門，但在那個(gè)年代，還沒(méi)有人能夠真正踏進(jìn)去。由于技術(shù)水平的局限，16世紀(jì)的復(fù)式顯微鏡放大倍數(shù)仍然不夠高，人類在探索微觀世界上并沒(méi)有什么激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。在那個(gè)時(shí)代，與其說(shuō)顯微鏡是科學(xué)儀器，倒不如說(shuō)它是一種藝術(shù)品。它美麗的黃銅外表、精美的裝飾受到上流社會(huì)的追捧，大部分人只把顯微鏡當(dāng)做典雅高貴的收藏品。

半個(gè)世紀(jì)過(guò)去了，荷蘭再次誕生了一位顯微鏡偉人。1632年10月24日，安東尼·范·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）出生在荷蘭的代爾夫，由于家境困難，他只上過(guò)很短時(shí)間的學(xué)，16歲就被送去荷蘭首都阿姆斯特丹做布店學(xué)徒。1654年，22歲的列文虎克回到老家代爾夫，開(kāi)了一家屬于自己的小布店。一開(kāi)始，他嘗試著用凸透鏡來(lái)放大鑒定布料的質(zhì)量，布匹店的工作并不忙碌，他很快培養(yǎng)起了對(duì)透鏡的興趣，并嘗試自己打磨鏡片。靠著興趣和毅力，這個(gè)沒(méi)上過(guò)幾年學(xué)的年輕人在自家的小店里打磨制造出了世界第一流的鏡片，它們的厚度僅為1毫米，曲率半徑為0.75毫米，有著很高的放大率和分辨率。

列文虎克（網(wǎng)絡(luò)圖）

在掌握了鏡片的磨制技術(shù)后，列文虎克將鏡片組裝成復(fù)式顯微鏡，并用它們發(fā)現(xiàn)了人類從未見(jiàn)到的細(xì)胞。典型的列文虎克顯微鏡很小，結(jié)構(gòu)很巧妙，由一塊扁平寬大的鏡身、一個(gè)鏡頭、一個(gè)針形載物臺(tái)、兩個(gè)螺釘構(gòu)成的。透鏡被鑲嵌在兩塊鑿出小孔的黃銅片之間，螺釘可以用于調(diào)節(jié)標(biāo)本與透鏡之間的距離，以調(diào)整焦距。使用時(shí)，先將標(biāo)本固定在針尖上，拿起顯微鏡對(duì)準(zhǔn)光源，調(diào)節(jié)螺釘令影像達(dá)到最佳狀態(tài)便可觀察。

現(xiàn)存的列文虎克顯微鏡（網(wǎng)絡(luò)圖）

1677年，他觀察到了池塘水中的原生動(dòng)物，鮭魚(yú)血液中的紅細(xì)胞。1683年，他在牙垢里發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌，并將結(jié)果寫成報(bào)告寄給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)，獲得了后者的肯定，從而開(kāi)創(chuàng)了微生物學(xué)。他還正確地描述了微生物的形態(tài)有桿狀、螺旋狀等多種。通過(guò)對(duì)毛細(xì)血管的觀察，他證實(shí)了血液循環(huán)系統(tǒng)的存在，結(jié)束了多年的科學(xué)界之爭(zhēng)。微觀世界的大門只對(duì)他一個(gè)人開(kāi)啟，他用鏡片在其中遨游，不斷發(fā)現(xiàn)著各種令人震驚的事實(shí)，改變了人們的觀念。

列文虎克繪制的木細(xì)胞圖（網(wǎng)絡(luò)圖）

1677年列文虎克寫給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的信件（網(wǎng)絡(luò)圖）

列文虎克一生親自磨制了550塊透鏡，裝配了247臺(tái)顯微鏡，為人類創(chuàng)造了一批寶貴的財(cái)富。至今保存下來(lái)的有9臺(tái)，都被妥善地保存在各地的博物館里。荷蘭尤特萊克特大學(xué)博物館里的那臺(tái)顯微鏡的放大倍數(shù)為270倍，分辨率為1.4微米，這幾乎已經(jīng)是光學(xué)顯微鏡的極限。列文虎克制作透鏡的方法已經(jīng)失傳了，而他手工制作出來(lái)的顯微鏡的質(zhì)量之高，到現(xiàn)在為止都沒(méi)有人能僅靠雙手復(fù)刻。

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