光学显微镜,1652年
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17世纪以前,无论是科学界还是医学界都只是在研究肉眼能够看到的世界。有许多疾病,人们通过肉眼观察,无法找到病因,只能任由疾病自由发展,对患者无能为力。随着人类的发展,人们也在做着各种各样的努力,想更多的认识这个世界。这个时候,有些我们看不清的细小东西,人们就想把它放大。
探索放大的工具
人们都知道,通过叶子上的露珠可以将叶片放大,那么如何做到人工放大呢?13世纪意大利威尼斯的工匠们开始打磨透明玻璃镜片,通过这样的镜片来观察物体,发现物体被放大了。后来,为了方便观察,人们将这样的镜片制成了眼镜,但这些镜片只能将物体放大很小的倍数。
1558年,瑞士博物学家康瑞得.格斯纳制作了放大倍数更高的透镜,并用此透镜观察蜗牛壳。利用透镜进行光学放大和科学研究,这在历史上是第一次。
16世纪90年代,荷兰米德尔斯堡眼镜制造商詹森父子发现将两面透镜叠放在一起,观察物体,会将物体放大更大的倍数,于是他们发明了世界上第一部显微镜,放大倍数在9-10倍之间。但人们并不知道用它来干什么,一直被看做是新奇的小玩意,在集市上出售。
列文虎克的光学显微镜
到了17世纪,出生在荷兰德夫特的一个普通工匠家庭的列文虎克,处于对科学的爱好及对透镜打磨的喜好,他不断钻研。一直幻想着能够磨出一块特殊的镜片,让人们能看清许多用肉眼看不清、看不到的东西。
经过他的艰苦努力,最终结出了丰硕的果实,他磨成了两块光亮精巧的透镜。他试着将重叠在一起的两块镜片间的距离上下调节,只见随着镜片间距的变化,观察的效果也不同。
那么,怎样将这两块镜片各自固定起来,同时又能灵活地上下调节距离呢?一个偶然的机会,他看到一家铁铺打铁而受到启发:如果能让铁匠打造一个铁架和一个铁筒,将镜片固定在镜筒的两头,然后再把镜筒固定在铁架上,这样观察不是既省力又方便吗?
1652年,列文虎克按照自己的设想所发明的第一架显微镜终于诞生了。几年之后,他又研制出多台更精确、更完美的显微镜。其一生磨制了400多个透镜,有一架简单的透镜,其放大率竟达270倍。同时,他运用自制的显微镜,第一次发现了血液里的血液细胞和生物王国中神奇多彩的微生物世界。
从此,这一关系着人类生命与生活的重要学问---微生物学的研究开始了突飞梦境的进展。
1673年的一天,英国皇家学会收到了一封厚厚的来信。打开一看,原来是一份用荷兰文书写的、字迹。其标题是:《列文虎克用自制的显微镜,观察皮肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录》当时,在场的学者们看了标题后,有人开玩笑说:“这真是一个咬文嚼字的啰唆标题。”“这肯定是一个乡下佬写的。迷信加空想。这里边说不定写了些什么滑稽可笑的事呢!”不料,他们读着读着,却一下被其中的内容牢牢地吸住了——这竟是科学家们毫无所知的神秘事情啊!
列文虎克这样写道:“大量难以相信的各种不同的极小的‘狄尔肯’……它们活动相当优美,它们来回地转动,也向前和向一旁转动……”
“好,好,这是一篇极有价值的研究报告。”此时,大家的态度来了个180度的大转弯。然而,当他最后向皇家学会担保说:“一个粗糙沙粒中有100万个这种小东西;而一滴水——在其中,狄尔肯不仅能够生长良好,而且能活跃地繁殖——能够寄生大约270多万个狄尔肯”时,显赫的皇家学会,竟觉得这又是件太令人不可思议的事了,以致于不得不委托它的两个秘书——物理学家罗伯特·虎克(1635~1703年)和植物学家格鲁(1641~1721年),为皇家学会弄一个质量最好的显微镜来,以进一步证实列文虎克所报告的事实是否真实。经过几番周折,列文虎克的科学实验,终于得到了皇家学会的公认。于是,列文虎克的这份记录被译成了英文,并在英国皇家学会的刊物上发表了。这份出自乡下佬之手的研究报告,果真轰动了英国学术界。列文虎克也很快成了皇家学会的会员,并对他的成就作出了极高的评价。
1673年,列文虎克详细地描述了他对人、哺乳动物、两栖动物和鱼类等红血球的观察情况,并把它们的形态结构,绘成了图画。
1675年,他经过多次对雨水的观察之后,又将他的观察记录送往了皇家学会:“我用4天的时间,观察了雨水中的小生物,我很感兴趣的是,这些小生物远比直接用肉眼所看到的东西要小到万分之一……这些小生物在运动的时候,头部会伸出两只小角,并不断地活动,角与角之间是平的……如果把这些小生物放在蛆的旁边,它就好像是一匹高头大马旁边的一只小小的蜜蜂……在一滴雨水中,这些小生物要比我们全荷兰的人数还多许多倍……”
1677年,列文虎克同他的学生哈姆一起,共同发现了人以及狗和兔子的精子。“这些小家伙几乎像小蛇一样用优美的弯曲姿势运动。”这是1683年,列文虎克在人的牙垢中所观察到的比“微动物”更小的生物。诚然,由于他的显微镜效能还不能完全清晰地看清这些小生物,所以,他的描述和绘图,并不够准确。尽管如此,谁又能怀疑,列文虎克不是发现微小生物的最早鼻祖呢?
列文虎克在牙垢中所发现的微小生物究竟是什么呢?当时就连他自己也不得而知。直到200年之后,人们才认识了它们——无处没有的细菌。列文虎克最先断言细菌能引起感染和疾病,但没有人相信他,直到1857年巴斯德证明这一观点是正确的。
如何评价光学显微镜
列文虎克的这一项发明,是非常伟大的,如果没有显微镜,那么微生物世界与人类将是隔绝的,人类永远也没有办法弄清楚这些传染病的来龙去脉,也就更加没有办法去预防、治疗这些感染性疾病了。
这是一项非常伟大的发明,可是,列文虎克没有获得诺贝尔奖,为什么呢?
诺贝尔奖是以瑞典著名的化学家、硝化甘油炸药的发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的部分遗产(3100万瑞典克朗)作为基金创立的。诺贝尔奖分设物理、化学、生理或医学、文学、和平五个奖项,以基金每年的利息或投资收益授予前一年世界上在这些领域对人类作出重大贡献的人,1901年首次颁发。
1901年才开始颁发的诺贝尔奖,当然没有列文虎克的份,哈哈,不过,这位前辈所发明的光学显微镜,将为人类探索自然路上开创先河。
自从有了显微镜,人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜,使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成。正是因为我们有了这些显微镜,我们的科学才能进一步发展下去。