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人类的好奇心,一直渴望看到更多肉眼看不到的东西。
公元前年,美索不达米亚平原沿海地区的人们,在加工金属时无意中造出了玻璃。早在多年以前,就有人知道用玻璃来弯折光线。
约公元前1世纪,塞内卡发现,小或模糊的文字透过球体或注满水的玻璃壶就会放大。公元前2世纪,托勒密利用圆盘、尺子和水做了折射实验。托勒密大致假定了光的入射角和折射角之间,有直接的比例关系,但却没有由此提炼出折射定律。
公元1世纪,罗马人发明了玻璃制造工艺,他们透过玻璃观察各种物体以及做各种实验。他们发现如果把镜片放在物体上,物体会看起来变大了。公元4世纪,罗马人开始用玻璃制造门窗。公元13世纪,镜片开始被广泛使用,眼镜商通过打磨玻璃来制造镜片。
14至15世纪威尼斯成为欧洲玻璃制造中心,玻璃工匠制造出了无色透明的玻璃。到15世纪末和16世纪初,凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜等以玻璃制造的光学元件也相继出现,显微镜具备了诞生条件。
公元年,荷兰眼镜工匠詹森父子开始尝试把多个镜片放到圆形管里,靠近管子底部的物体得到了放大,而且要比任何单放大镜片的放大倍率要高很多。同时期李普希也独立发明了显微镜。詹森父子的显微镜没有被流传下来,不过荷兰皇室仿造了一台,这台显微镜的放大倍率范围为3到9倍。詹森父子虽然发明了显微镜,却并没有发现显微镜的真正价值。
第一台真正意义上的显微镜,是由荷兰人安东尼·范·列文虎克制作的,因为从列文虎克开始显微镜才真正地用于科学研究试验。列文虎克一生制造了架显微镜,其中有9架流传至今。其中现存于荷兰尤特莱克特大学博物馆一架显微镜,放大率达到倍。直到19世纪初都没有显微镜能超过这个水平。通过显微镜,列文虎克首次发现了微生物,最早记录肌纤维、红细胞和精子等,成为了微生物学的开拓者。
显微镜发现了一个巨大的微观世界,一个人们从未见过的世界。人类忽然意识到在我们的眼睛看不见的地方,同样存在无比美丽的世界。这个微观世界同样没有可探索的止境。
显微镜的历史,就是人类推进微观世界探索的历史。通过不断提高显微镜的分辨率,使越来越小的微观世界,清晰地呈现在人们眼前。现代光学显微镜的最大有效放大倍数达到,可以看到非常小的细菌。但多数病毒比细菌小得多,使用光学显微镜就无法观察了。
年人们认识到,光学显微镜的分辨率达到了有限。
年,德国科学家鲁斯卡和克诺尔研制出第一台电子显微镜,放大倍数达到1,超过了光学显微镜。
年,西门子公司制造出世界上第一台实用的电子显微镜。如今有效放大倍数高达万倍。电子显微镜完成了显微技术的一次革命。
从数倍到百倍至千倍,从千倍到万倍至百万倍,展现在人类眼前的微观世界越来越扩宽,但还是看不到尽头!
目前,借助电子显微镜,人们能够观察金属的晶体结构、蛋白质分子、细胞和病毒的结构,以及极细微的生物运动。但人类并没有找到微观世界的尽头。
电子显微镜观察的物体要放在真空中,接受脱水处理并接受高速电子的冲击。不仅观察样品受到限制,观察结果也受到影响。
IBM公司终于在年研制出扫描隧道显微镜。它是显微技术的又一次革命,放大倍数达到数千万倍。它不使用透镜对样品无破坏性,而且可以获得三维图像。
扫描隧道显微镜的研制成功,实现了理论上、实验技术上和机械工艺上三方面的突破。扫描隧道显微镜的发明,促进了生物科学、表面物理、半导体材料和工艺、化学作用的研究。扫描隧道显微镜技术还在继续发展。
从光学显微镜、电子显微镜到扫描隧道显微镜,显微术与近现代科学结伴同行,走过了多年的历程。显微镜陪伴伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦一路走来。显微镜发展的历史,是科学革命的历史,是技术创新的历史,是制造技术发展的历史。显微镜是人类科学、技术、工程活动的和谐产物。
显微镜帮助人类打开了微观世界。人类不仅可以研究微观世界的结构,发现微观事物的运动规律,而且同样看见了更小的尺度下赏心悦目的和谐美景。
显微镜拓展了人类的视野,但是没有拓展出人类的思维空间。人类看见了微观世界的一切现象,却还是没有看见现象背后的运动精神。人类看见了更细微的物质,可是看不见物质蕴含的美妙灵魂!