第一節 從外婆的老花鏡講起(2 / 3)

列文虎克,於1632年10月24日出生在荷蘭代爾夫特市的一個釀酒工人家庭。他父親去世很早,在母親的撫養下,他隻讀了幾年書,16歲即外出謀生,過著漂泊的生活,後來返回家鄉,才在代爾夫特市政廳當了一位看門人。

由於看門工作比較輕鬆,時間寬裕,而且接觸的人也很多,一個偶然的機會,他從一位朋友那裏得知,荷蘭的最大城市阿姆斯特丹有許多眼鏡店,除磨製鏡片外,也磨製放大鏡。朋友還告訴他說,“用放大鏡可以把看不清的小東西放大,並讓你看得清清楚楚,奇妙極了。”

具有強烈好奇心的列文虎克默默地想著這個新鮮有趣的問題,越想越有興趣。

“閑著也沒事,我不妨也買一個放大鏡來試試。”

可是,他到眼鏡店一問,卻發現放大鏡貴得嚇人,他隻好高興而去,掃興而歸了。

列文虎克從眼鏡店出來,恰好看到磨製鏡片的人正在使勁地磨著鏡片,磨製的方法並不神秘,隻是需要仔細和耐心就夠。

“我為什麼不自己也來磨磨看呢?”他開始找來一些厚玻璃,用不同粗細的沙子磨了起來。

從那時起,列文虎克利用自己的空閑時間,耐心地磨製起鏡片來。當然,這種偶然導致的行動必然會結出果實。列文虎克經過辛勤勞動,終於磨製成了小小的透鏡。但由於實在太小了,他就做了一個木架子,把這塊小小的透鏡鑲在上麵,以方便觀察。經過反複琢磨,他又在透鏡的下邊裝了一塊銅板,上麵鑽了一個小孔,以使光線從這裏射進而反照出所觀察的東西來。這就是列文虎克所製作的第一架顯微鏡,它的放大能力相當大,超過了當時所有的放大鏡。

列文虎克有了自己的顯微鏡後,便十分高興地觀察周圍的一切。他把手伸到顯微鏡下,隻見手指上的皮膚粗糙得像塊柑橘皮一樣,難看極了;他看到蜜蜂腿上的短毛猶如縫衣針一樣地直立著,會使人有點害怕。隨後,他又觀察了蜜蜂的螫針、蚊子的長嘴和一種甲蟲的腿。

總之,他對任何東西都感興趣,都要仔細觀察。可是,當他把身邊和周圍能夠觀察的東西都看過之後,便開始不大滿足了。他覺得應再有一個更大、更好的顯微鏡。

為此,列文虎克更加認真地磨製透鏡。由於經驗加上興趣使他毅然辭退了公職,並把家中的一間空房改作了自己的實驗室。

幾年以後,列文虎克所製成的顯微鏡不僅越來越多、越來越大,而且也越來越精巧、越來越完美了,以致能把細小的東西放大到兩三百倍。

1675年的一個雨天,列文虎克從院子裏舀了一杯雨水用顯微鏡觀察。他發現水滴中有許多奇形怪狀的小生物在蠕動,而且數量驚人。在一滴雨水中,這些小生物要比當時全荷蘭的人數還多出許多倍。以後,列文虎克又用顯微鏡發現了紅血球和酵母菌。這樣,他就成為了世界上第一個微生物世界的發現者,被吸收為英國皇家學會的會員。

顯微鏡的發明和列文虎克的研究工作為生物學的發展奠定了基礎。人們利用顯微鏡發現各種傳染病都是由特定的細菌引起的。從而開始進行抵抗疾病的健康檢查、種痘和研製藥物。

一個看門人竟登上了科學的殿堂,並為後人留下了非常寶貴的精神食糧。他一生磨製了超過500個鏡片,並製造了400種以上的顯微鏡,其中有9種至今仍有人使用。雖然他在世時就看到人們承認了他的發現,但當100多年以後,人們在用效率更高的顯微鏡重新觀察列文虎克描述的形形色色的“小動物”時,並知道他們會引起人類嚴重疾病和產生許多有用物質時,才真正認識到列文虎克對人類認識世界所做出的偉大貢獻。

3.1.2 從光學顯微鏡到電子顯微鏡

列文虎克發明的顯微鏡被稱為光學顯微鏡。現在,光學顯微鏡已經發展成非常完善的係列產品,在科學研究、醫學和生產中發揮著重要作用。

光學顯微鏡是利用光學原理,把人眼所不能分辨的微小物體放大成像,以供人們提取微細結構信息的光學儀器。但是,鑒於光學原理和鏡片物理性能的限製,光學顯微鏡的放大倍數在達到一定值以後,難以再有所提高。

顯微鏡的放大倍數為目鏡倍數乘以物鏡倍數。如果目鏡倍數為10倍,物鏡倍數為40倍,則放大倍數為40×10倍,即最大放大倍數是400倍。光學顯微鏡的極限放大倍數是2000倍。

光學顯微鏡的分辨本領由於所用光波的波長而受到限製。小於光波波長的物體因衍射而不能成像。最高級的光學顯微鏡的分辨率限度約200納米(2000埃)。為了突破這一限度,人們通過實驗,采用電子射線來代替光波。電子微粒高速運動時,類似光波的傳播過程。運動電子的波長隨其速度而定。由此誕生了電子顯微鏡。

電子顯微鏡是以電子束為照明源、通過電子流對樣品的透射或反射及電磁透鏡的多級放大後,在熒光屏上成像的大型儀器,而光學顯微鏡則是利用可見光照射,將微小物體形成放大影像的光學儀器。

1988年5月末,西柏林技術大學向報界宣布,諾貝爾獎金物理學獎獲得者、電子顯微鏡發明人、物理學家恩斯特·魯斯卡於1988年5月27日去世,享年81歲。魯斯卡和克諾爾在1932年發明了電子顯微鏡。由於克諾爾去世較早,而諾貝爾獎隻授給仍然健在的人,所以,1986年諾貝爾物理學獎授予了魯斯卡和另外兩位科學家。和他同時分得另一半諾貝爾獎金的科學家是德國的賓尼希和瑞士的羅雷爾。這兩位科學家發明了掃描隧道顯微鏡。

從掃描隧道顯微鏡的發明到得獎,曆時5年,而同時獲得這一榮譽的魯斯卡則等了50多年。

恩斯特·魯斯卡,生於海德堡,是德國東方學家、科學曆史學家和教育家尤利烏斯·魯斯卡的兒子。恩斯特·魯斯卡的弟弟赫爾穆特·魯斯卡是德國醫生,也是電子顯微鏡的先驅之一。魯斯卡在海德堡讀完中學後,1925年起,在慕尼黑工業大學學習電子學,1927年轉到柏林工業大學,1933年完成論文《關於電子顯微鏡的磁性鏡頭》,並獲得博士頭銜。

由於電子顯微鏡的商業化開發不是大學研究所的任務,研究所的儀器也無法達到這個要求,魯斯卡開始在電子光學的工業界尋求新的發展。他於1933~1937年在柏林電視機股份公司的研發部門工作,負責電視機接收發送管和帶二級放大器的光電池的開發。在此期間,他同博多·馮·博裏斯開始試探性地開發高分辨率的電子顯微鏡。1936年底、1937年初,他們在西門子公司從事電子顯微鏡工業研發工作實現了這一目標,在柏林設立了電子顯微鏡實驗室,並於1939年,研發出了第一台能夠批量生產的“西門子超顯微鏡”。