光学显微镜的发展历史系列
光学显微镜的发展历史系列
显微镜（microscope）是一种借助物理方法产物体放大影像的仪器。最早发明于16世纪晚期，至今已有400多年的历史。现在，它已经成为了一种极为重要的科学仪器，广泛地用于生物、化学、物理、冶金、酿造等各种科研活动，对人类的发展做出了巨大而卓越的贡献。光学显微镜的发展历史系列会按照时间顺序给大家做一个介绍，由于篇幅有限，我们会将显微镜发展历史上重要的节点做一个介绍。
一、背景介绍
在3000多年以前，欧洲腓尼基人在地中海沿岸的贝鲁斯河边第一次制成了人造玻璃。大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达，而玻璃是制造显微镜的基本材料。早在公元前，中国人民就发展出了透镜制造技术，当时的材料是水晶。13世纪，著名的马可波罗将中国的眼镜传入欧洲，欧洲人学会了磨制眼镜的技术。当时，玻璃制造业已经很发达，欧洲人用廉价的玻璃来磨制眼镜，使眼镜成为了一种相对廉价的商品。眼镜制造业兴盛起来，那时戴眼镜的人大都是富翁，他们的年纪多半很大，所以他们需要老花镜，也就是凸透镜。人们很快发现，凸透镜可以产生物体的放大影像。于是，一些人开始使用凸透镜来观察细小的物体，凸透镜在科学研究中开始发挥它巨大的作用，为了观察更多的细微物体，人们迫切需要一种更好的放大工具。
二、16世纪的显微科学
1595年，荷兰的著名磨镜师詹森（Janssen）发明了第一个简陋的复式显微镜（如图，其真品已经遗失）。这个显微镜是由三个镜筒连接而成，其中中间的镜筒较粗，是手握的地方，另外两个镜筒分别插入它的两端，可以自由伸缩，从而达到聚焦的目的。镜头有两个，都是凸透镜，分别固定在镜筒的两端。物镜是一个只有一个凸面的单凸透镜，目镜是一个有两个凸面的双凸透镜。当这个显微镜的两个活动镜筒完全收拢时，它的放大倍数是3倍；当两个活动镜筒完全伸出时，它的放大倍数是10倍（其实这也是最早的变焦镜头）。
詹森复式显微镜
关于复式显微镜的发明过程，一种说法是Janssen在他父亲Hans的帮助下完成的；另一种说法较为有趣：詹森有两个淘气的儿子，一天，他们溜进爸爸的作坊里玩耍，哥哥顺手拿起了两个镜片放到铜管的两端，发现通过这个铜管看书时书上的字大得显吓人，詹森知道后很高，让他们帮助他制成了世界上的第一架复式显微镜。
复式显微镜在性能上明显优于单式显微镜。一是它的放大率可以做得很高，可以把几个放大倍数较小的凸透镜组合起来获得很高的放大率。二是制造工艺较简单，不必磨制一个个极小的透镜。复式显微镜的发明，是科学史上的里程碑，人类从此开始认识微观世界。不过，由于技术条件不成熟，16世纪的显微镜放大倍数都不高，因此在16世纪人类在探索微观世界方面并没有什么激动人心的发现。
不过很可惜，詹森父子的显微镜发明虽然为人类打开了微观世界的大门，但在那个年代，还没有人能够真正踏进去。由于技术水平的局限，复式显微镜放大倍数仍然不够高，人类在探索微观世界上并没有什么激动人心的发现。在那个时代，与其说显微镜是科学仪器，倒不如说它是一种艺术品。它美丽的黄铜外表、精美的装饰受到上流社会的追捧，大部分人只把显微镜当做典雅高贵的收藏品。
三、17世纪的显微科学
自17世纪中期以来，欧洲兴起了一阵科学与发明热潮，这一时期被称作"科学革命"时代，期间的许多发现彻底改变了人们对世界的认识，标志着现代科学的开端。半个世纪过去了，荷兰再次诞生了一位显微镜伟人。1632年10月24日，安东尼·范·列文虎克出生在荷兰的代尔夫，由于家境困难，他只上过很短时间的学，16岁就被送去荷兰首都阿姆斯特丹做布店学徒。1654年，22岁的列文虎克回到老家代尔夫，开了一家属于自己的小布店。一开始，他尝试着用凸透镜来放大鉴定布料的质量，布匹店的工作并不忙碌，他很快培养起了对透镜的兴趣，并尝试自己打磨镜片。靠着兴趣和毅力，这个没上过几年学的年轻人在自家的小店里打磨制造出了世界第一流的镜片，它们的厚度仅为1毫米，曲率半径为0.75毫米，有着很高的放大率和分辨率。
1663年英国科学家罗伯特.胡克有一个非常了不起的发现，他用自制的复合显微镜观察一块软木薄片的结构，发现它们看上去像一间间长方形的小房间，就把它命名为细胞。用自己制造的显微镜观察植物组织，于1665年发现了植物细胞(实际上看到的是细胞壁)，并命名为"cell"，至今仍被使用。
罗伯特.胡克
罗伯特.胡克的显微镜
1677年，列文虎克观察到了池塘水中的原生动物，鲑鱼血液中的红细胞。1683年，他在牙垢里发现了细菌，并将结果写成报告寄给英国皇家学会，获得了后者的肯定，从而开创了微生物学。他还正确地描述了微生物的形态有杆状、螺旋状等多种。通过对毛细血管的观察，他证实了血液循环系统的存在，结束了多年的科学界之争。微观世界的大门只对他一个人开启，他用镜片在其中遨游，不断发现着各种令人震惊的事实，改变了人们的观念。
列文虎克一生亲自磨制了550块透镜，装配了247台显微镜，为人类创造了一批宝贵的财富。至今保存下来的有9台，都被妥善地保存在各地的博物馆里。荷兰尤特莱克特大学博物馆里的那台显微镜的放大倍数为270倍，分辨率为1.4微米，这几乎已经是光学显微镜的极限。列文虎克制作透镜的方法已经失传了，而他手工制作出来的显微镜的质量之高，到现在为止都没有人能仅靠双手复刻。
小结
1665年，R·Hooke(罗伯特·胡克)：「细胞」名词的由来便由胡克利用复合式显微镜观察软木的木栓组织上的微小气孔而得来的。
1674年，A·V·Leeuwenhoek(列文虎克)：发现原生动物学的报导问世，并于九年后成为首位发现「细菌」存在的人。
四、19世纪后的显微科学
1833年，Brown(布朗)：在显微镜下观察紫罗兰，随后发表他对细胞核的详细论述。
1838年，Schliedenand Schwann(施莱登和施旺)：提出细胞学原理，其主旨即为「有核细胞是所有动植物的组织及功能之基本元素」。
1857年，Kolliker(寇利克)：发现肌肉细胞中之线粒体。
1876年，Abbe(阿比)：剖析影像在显微镜中成像时所产生的绕射作用，试图设计出最理想的显微镜。
1879年，Flrmming(佛莱明)：发现了当动物细胞在进行有丝分裂时，其染色体的活动是清晰可见的。
1881年，Retziue(芮祖)：动物组织报告问世，此项发表在当世尚无人能凌驾逾越。然而在20年后，却有以Cajal(卡嘉尔)为首的一群组织学家发展出显微镜染色观察法，此举为日后的显微解剖学立下了基础。
1882年，Koch(寇克)：利用苯安染料将微生物组织进行染色，由此他发现了霍乱及结核杆菌。往后20年间，其它的细菌学家，像是Klebs 和 Pasteur(克莱柏和帕斯特)则是藉由显微镜下检视染色药品而证实许多疾病的病因。
🌟1886年，Zeiss(蔡司)：打破一般可见光理论上的极限，他的发明--阿比式及其它一系列的镜头为显微学者另辟一新的解像天地。
1898年，Golgi(高尔基)：首位发现细菌中高尔基体的显微学家。他将细胞用硝酸银染色而成就了人类细胞研究上的一大步。
1924年，Lacassagne(兰卡辛)：与其实验工作伙伴共同发展出放射线照相法，这项发明便是利用放射性钋元素来探查生物标本。
1930年，Lebedeff(莱比戴卫)：设计并搭配第一架干涉显微镜。另外由Zernicke(卓尼柯)在1932年发明出相位差显微镜，两人将传统光学显微镜延伸发展出来的相位差观察使生物学家得以观察染色活细胞上的种种细节。
1941年，Coons(昆氏)：将抗体加上萤光染剂用以侦测细胞抗原。
1952年，Nomarski(诺马斯基)：发明干涉相位差光学系统。此项发明不仅享有专利权并以发明者本人命名之。
1981年，Allen andInoue(艾伦及艾纽)：将光学显微原理上的影像增强对比，发展趋于完美境界。
1988年，Confocal(共轭焦)扫描显微镜在市场上被广为使用。
参考文献：
- 张景强. 《生物电子显微技术》.中山大学出版社
- 苏显渝. 《信息光学》.科学出版社
- 陈力. 《生物电子显微术教程》. 北京师范大学出版社
- Lamaze M. Microscopic analysis of the influence of multiple thermal cycles on simulated has toughness in p91 steel.