文物介紹——大英博物館的複式顯微鏡

原標題：文物介紹——大英博物館的複式顯微鏡

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。考古證據顯示，當時沿海地區的人們在金屬加工的時候無意製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，它的製造技術也因此流傳了下去。大約在公元4世紀，羅馬人終於挖掘了玻璃除了觀賞之外的其他功能：他們開始用玻璃來製造門窗、杯子等實用的東西。與此同時，我國則出現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製鏡片的方法。製造業的發達，令玻璃成為了一種廉價的材料，因此，眼鏡製造業便紅紅火火地發展起來了。

當時戴眼鏡的多數是些年紀很大的富翁，他們需要的是老花鏡，也就是凸透鏡。人們很快發現，凸透鏡可以令物體的影像放大。於是，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，又被稱為複式顯微鏡。

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成反比，也就是說，想要獲得更大的放大倍數，透鏡的直徑就要很小。如果想要獲得放大100倍的影像，那麼透鏡的直徑要做到0.33毫米那麼小——這個比大頭針還小的透鏡在當時根本就製造不出來。因此，當時的凸透鏡的放大倍數最大不過25倍。這种放大倍數是玩具級別的，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。

詹森複式顯微鏡

16世紀90年代，在荷蘭的米德爾堡誕生了人類歷史上第一台真正意義上的顯微鏡。具體年份的記錄已經在二戰期間、1940年5月17日一場發生於米德爾堡的爆炸中喪失，人們推測顯微鏡的發明年份應該是在1590~1505年間。那個時候，發明人扎卡萊亞斯·詹森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。父親漢斯幫助他製作出了世界上第一台複式顯微鏡，它看上去像是一根手電筒。

詹森父子的複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，適於手握；另外兩個鏡筒則分別置於它的兩端，它們可以伸縮調整，以達到聚焦的目的。當這個複式顯微鏡兩個活動的鏡筒完全收攏時，它的放大倍數是3倍；當它們完全伸展開時，放大倍數就有10倍。雖然這個放大倍數看似還不如單式的凸透鏡，但它的意義在於它是最早的變焦鏡頭，同時它只是一個未成熟的雛形，有了複式鏡片組合的結構基礎，放大倍數很快就開始了飛躍。另外，製造工藝也很簡單，人們不再需要費勁去磨製極小的透鏡。

不過很可惜，詹森父子的顯微鏡發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。由於技術水平的局限，複式顯微鏡放大倍數仍然不夠高，人類在探索微觀世界上並沒有什麼激動人心的發現。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。

安東尼·范·列文虎克

自16世紀中期以來，歐洲興起了一陣科學與發明熱潮，這一時期被稱作"科學革命"時代，期間的許多發現徹底改變了人們對世界的認識，標誌著現代科學的開端。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·列文虎克出生在荷蘭的代爾夫，由於家境困難，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，開了一家屬於自己的小布店。一開始，他嘗試著用凸透鏡來放大鑒定布料的質量，布匹店的工作並不忙碌，他很快培養起了對透鏡的興趣，並嘗試自己打磨鏡片。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裡打磨製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解析度。

典型的列文虎克顯微鏡很小，結構很巧妙，由一塊扁平寬大的鏡身、一個鏡頭、一個針形載物台、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，螺釘可以用於調節標本與透鏡之間的距離，以調整焦距。使用時，先將標本固定在針尖上，拿起顯微鏡對準光源，調節螺釘令影像達到最佳狀態便可觀察。

羅伯特.胡克

1663年英國科學家羅伯特.胡克有一個非常了不起的發現，他用自製的複合顯微鏡觀察一塊軟木薄片的結構，發現它們看上去像一間間長方形的小房間，就把它命名為細胞。用自己製造的顯微鏡觀察植物組織，於1665年發現了植物細胞(實際上看到的是細胞壁)，並命名為「cell」，至今仍被使用。

羅伯特.胡克的顯微鏡

1677年，列文虎克觀察到了池塘水中的原生動物，鮭魚血液中的紅細胞。1683年，他在牙垢里發現了細菌，並將結果寫成報告寄給英國皇家學會，獲得了後者的肯定，從而開創了微生物學。他還正確地描述了微生物的形態有桿狀、螺旋狀等多種。通過對毛細血管的觀察，他證實了血液循環系統的存在，結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，他用鏡片在其中遨遊，不斷發現著各種令人震驚的事實，改變了人們的觀念。

列文虎克一生親自磨製了550塊透鏡，裝配了247台顯微鏡，為人類創造了一批寶貴的財富。至今保存下來的有9台，都被妥善地保存在各地的博物館裡。荷蘭尤特萊克特大學博物館裡的那台顯微鏡的放大倍數為270倍，解析度為1.4微米，這幾乎已經是光學顯微鏡的極限。列文虎克製作透鏡的方法已經失傳了，而他手工製作出來的顯微鏡的質量之高，到現在為止都沒有人能僅靠雙手復刻。

早在公元前一世紀，人們就已發現通過球形透明物體去觀察微小物體時，可以使其放大成像。後來逐漸對球形玻璃表面能使物體放大成像的規律有了認識。

1590年，荷蘭Z·Jansen(詹森)和義大利人的眼鏡製造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器。

1611年，Kepler(克卜勒)：提議複合式顯微鏡的製作方式。

1665年，R·Hooke(羅伯特·胡克)：「細胞」名詞的由來便由胡克利用複合式顯微鏡觀察軟木的木栓組織上的微小氣孔而得來的。

1674年，A·V·Leeuwenhoek(列文虎克)：發現原生動物學的報導問世，並於九年後成為首位發現「細菌」存在的人。

1833年，Brown(布朗)：在顯微鏡下觀察紫羅蘭，隨後發表他對細胞核的詳細論述。

1838年，Schliedenand Schwann(施萊登和施旺)：皆提倡細胞學原理，其主旨即為「有核細胞是所有動植物的組織及功能之基本元素」。

1857年，Kolliker(寇利克)：發現肌肉細胞中之線粒體。

1876年，Abbe(阿比)：剖析影像在顯微鏡中成像時所產生的繞射作用，試圖設計出最理想的顯微鏡。

1879年，Flrmming(佛萊明)：發現了當動物細胞在進行有絲分裂時，其染色體的活動是清晰可見的。

1881年，Retziue(芮祖)：動物組織報告問世，此項發表在當世尚無人能凌駕逾越。然而在20年後，卻有以Cajal(卡嘉爾)為首的一群組織學家發展出顯微鏡染色觀察法，此舉為日後的顯微解剖學立下了基礎。

1882年，Koch(寇克)：利用苯安染料將微生物組織進行染色，由此他發現了霍亂及結核桿菌。往後20年間，其它的細菌學家，像是Klebs 和 Pasteur(克萊柏和帕斯特)則是藉由顯微鏡下檢視染色藥品而證實許多疾病的病因。

1886年，Zeiss(蔡司)：打破一般可見光理論上的極限，他的發明--阿比式及其它一系列的鏡頭為顯微學者另闢一新的解像天地。

1898年，Golgi(高爾基)：首位發現細菌中高爾基體的顯微學家。他將細胞用硝酸銀染色而成就了人類細胞研究上的一大步。

1924年，Lacassagne(蘭卡辛)：與其實驗工作夥伴共同發展出放射線照相法，這項發明便是利用放射性釙元素來探查生物標本。

1930年，Lebedeff(萊比戴衛)：設計並搭配第一架干涉顯微鏡。另外由Zernicke(卓尼柯)在1932年發明出相位差顯微鏡，兩人將傳統光學顯微鏡延伸發展出來的相位差觀察使生物學家得以觀察染色活細胞上的種種細節。

1941年，Coons(昆氏)：將抗體加上螢光染劑用以偵測細胞抗原。

1952年，Nomarski(諾馬斯基)：發明干涉相位差光學系統。此項發明不僅享有專利權並以發明者本人命名之。

1981年，Allen andInoue(艾倫及艾紐)：將光學顯微原理上的影像增強對比，發展趨於完美境界。

1988年，Confocal(共軛焦)掃描顯微鏡在市場上被廣為使用。

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