顯微鏡的發(fā)現(xiàn)

 顯微鏡的故事，需要從公元前3500年的美索不達米亞平原說起?？脊抛C據(jù)顯示，當時沿海地區(qū)的人們在金屬加工的時候無意制造出了歷史上第一塊玻璃。美麗的玻璃從那時候起就成為了貴重的觀賞物品，它的制造技術也因此流傳了下去。大約在公元4世紀，羅馬人終于挖掘了玻璃除了觀賞之外的其他功能：他們開始用玻璃來制造門窗、杯子等實用的東西。與此同時，我國則出現(xiàn)了利用水晶石打磨透鏡的技術，不過這通常只是作為飾物使用。13世紀，馬可波羅將這種水晶透鏡帶回歐洲，歐洲人因此學會了磨制鏡片的方法。制造業(yè)的發(fā)達，令玻璃成為了一種廉價的材料，因此，眼鏡制造業(yè)便紅紅火火地發(fā)展起來了。

4世紀羅馬人的玻璃杯（維基百科）

當時戴眼鏡的人大多數(shù)是些年紀很大的富翁，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始使用凸透鏡來觀察細小的物體，顯微鏡就是在這個時候誕生的。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，又被稱為復式顯微鏡。

一開始，人們用單塊凸透鏡觀察物體。這有一個致命的缺點：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，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——這個比大頭針還小的透鏡在當時根本就制造不出來。因此，當時的凸透鏡的放大倍數(shù)最大不過25倍。這種放大倍數(shù)是玩具級別的，只能讓小孩觀察小蟲，想要觀察更細微的東西，只能尋求別的工具。

16世紀90年代，在荷蘭的米德爾堡誕生了人類歷史上第一臺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日一場發(fā)生于米德爾堡的爆炸中喪失，人們推測顯微鏡的發(fā)明年份應該是在1590~1505年間。那個時候，發(fā)明人扎卡萊亞斯·詹森（Zacharias Janssen）很可能只是個十歲左右的孩子（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。或許是在父親的工作室里玩耍時得到的靈感，扎卡萊亞斯成為了世界上第一個將多塊凸透鏡組合在一起的人，就是這一舉動，為人類打開了微觀世界的大門。父親漢斯幫助他制作出了世界上第一臺復式顯微鏡，它看上去像是一根手電筒。

詹森復式顯微鏡，1841年制的復刻版（網(wǎng)絡圖）

詹森父子的復式顯微鏡的構造十分簡單：它由三個鏡筒連接而成，中間那個鏡筒比較粗，適于手握；另外兩個鏡筒則分別插進它的兩端，它們可以伸縮調(diào)整，以達到聚焦的目的。當這個復式顯微鏡兩個活動的鏡筒完全收攏時，它的放大倍數(shù)是3倍；當它們完全伸展開時，放大倍數(shù)就有10倍。雖然這個放大倍數(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，同時它只是一個未成熟的雛形，有了復式鏡片組合的結(jié)構基礎，放大倍數(shù)很快就開始了飛躍。另外，制造工藝也很簡單，人們不再需要費勁去磨制極小的透鏡。

詹森父子（網(wǎng)絡圖）

不過很可惜，詹森父子的顯微鏡發(fā)明雖然為人類打開了微觀世界的大門，但在那個年代，還沒有人能夠真正踏進去。由于技術水平的局限，16世紀的復式顯微鏡放大倍數(shù)仍然不夠高，人類在探索微觀世界上并沒有什么激動人心的發(fā)現(xiàn)。在那個時代，與其說顯微鏡是科學儀器，倒不如說它是一種藝術品。它美麗的黃銅外表、精美的裝飾受到上流社會的追捧，大部分人只把顯微鏡當做典雅高貴的收藏品。

半個世紀過去了，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，他只上過很短時間的學，16歲就被送去荷蘭首都阿姆斯特丹做布店學徒。1654年，22歲的列文虎克回到老家代爾夫，開了一家屬于自己的小布店。一開始，他嘗試著用凸透鏡來放大鑒定布料的質(zhì)量，布匹店的工作并不忙碌，他很快培養(yǎng)起了對透鏡的興趣，并嘗試自己打磨鏡片。靠著興趣和毅力，這個沒上過幾年學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)絡圖）

在掌握了鏡片的磨制技術后，列文虎克將鏡片組裝成復式顯微鏡，并用它們發(fā)現(xiàn)了人類從未見到的細胞。典型的列文虎克顯微鏡很小，結(jié)構很巧妙，由一塊扁平寬大的鏡身、一個鏡頭、一個針形載物臺、兩個螺釘構成的。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)標本與透鏡之間的距離，以調(diào)整焦距。使用時，先將標本固定在針尖上，拿起顯微鏡對準光源，調(diào)節(jié)螺釘令影像達到最佳狀態(tài)便可觀察。

現(xiàn)存的列文虎克顯微鏡（網(wǎng)絡圖）

1677年，他觀察到了池塘水中的原生動物，鮭魚血液中的紅細胞。1683年，他在牙垢里發(fā)現(xiàn)了細菌，并將結(jié)果寫成報告寄給英國皇家學會，獲得了后者的肯定，從而開創(chuàng)了微生物學。他還正確地描述了微生物的形態(tài)有桿狀、螺旋狀等多種。通過對毛細血管的觀察，他證實了血液循環(huán)系統(tǒng)的存在，結(jié)束了多年的科學界之爭。微觀世界的大門只對他一個人開啟，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，改變了人們的觀念。

列文虎克繪制的木細胞圖（網(wǎng)絡圖）

1677年列文虎克寫給英國皇家學會的信件（網(wǎng)絡圖）

列文虎克一生親自磨制了550塊透鏡，裝配了247臺顯微鏡，為人類創(chuàng)造了一批寶貴的財富。至今保存下來的有9臺，都被妥善地保存在各地的博物館里。荷蘭尤特萊克特大學博物館里的那臺顯微鏡的放大倍數(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，而他手工制作出來的顯微鏡的質(zhì)量之高，到現(xiàn)在為止都沒有人能僅靠雙手復刻。

文章來源：http://news.xinhuanet.com/science/2015-11/23/c_134836689.htm

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