2.2: Вдивляючись у невидимий світ

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3982

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Опишіть історичні розробки та окремі внески, які призвели до винаходу та розвитку мікроскопа
Порівняйте і порівняйте особливості простих і складних мікроскопів

Деякі основні характеристики і функції мікроскопів можна зрозуміти в контексті історії їх використання. Італійський вчений Джироламо Фракасторо вважається першою людиною, яка офіційно постулює, що хвороба поширювалася крихітними невидимими семінаріями, або «насінням зараження». У своїй книзі De Contagione (1546) він запропонував, щоб ці насіння могли прикріпитися до певних предметів (які він називав fomes [тканина]), які підтримували їх передачу від людини до людини. Однак, оскільки технології бачення таких крихітних об'єктів ще не існувало, існування семінарії залишалося гіпотетичним трохи більше століття - невидимий світ, який очікує розкриття.

Ранні мікроскопи

Антоні ван Леувенгук, іноді називають «батьком мікробіології», як правило, зараховується як перша людина, яка створила мікроскопи досить потужні для перегляду мікробів (Рисунок\(\PageIndex{1}\)). Народився в місті Делфт в Голландській Республіці, ван Леувенгук почав свою кар'єру з продажу тканин. Однак пізніше він зацікавився виготовленням лінз (можливо, щоб подивитися на нитки), а його інноваційні методи виробляли мікроскопи, які дозволяли йому спостерігати мікроорганізми, як ніхто раніше не мав. У 1674 році він описав свої спостереження за одноклітинними організмами, існування яких раніше було невідомим, в серії листів до Лондонського королівського товариства. Його доповідь спочатку був зустрінутий скептицизмом, але його претензії незабаром були перевірені, і він став чимось на зразок знаменитості в науковому співтоваристві.

Фото a є Антоні ван Левенгук. Фото б являє собою невелику металеву пластину з довгим гвинтом, прикріпленим по її довжині. Кінчик гвинта - це тонка точка, яка сидить прямо перед отвором на пластині. Фото c - портрет Галілео Галілея. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): (а) Антоні ван Левенгук (1632—1723) зараховується як перша людина, яка спостерігала мікроби, включаючи бактерії, які він назвав «тваринами» та «маленькими звірятами». (b) Незважаючи на те, що мікроскопи ван Леувенгука були простими мікроскопами (як видно в цій репліці), вони були більш потужними і забезпечували кращу роздільну здатність, ніж складені мікроскопи свого часу. (Кредит б: модифікація роботи «Wellcome Images» /Wikimedia Commons) (c) Хоча більш відомий розробкою телескопа, Галілео Галілей (1564—1642) також був одним із піонерів мікроскопії.

У той час як ван Левенгуку приписують відкриття мікроорганізмів, інші до нього сприяли розвитку мікроскопа. До них входили виробники окулярів у Нідерландах наприкінці 1500-х років, а також італійський астроном Галілео Галілей, який використовував складний мікроскоп для дослідження частин комах (рис.\(\PageIndex{1}\)). У той час як ван Леувенгук використовував простий мікроскоп, в якому світло пропускається лише через одну лінзу, складний мікроскоп Галілея був більш витонченим, пропускаючи світло через два набори лінз.

Сучасник Ван Левенгука, англієць Роберт Гук (1635—1703), також зробив важливий внесок у мікроскопію, опублікувавши у своїй книзі Мікрографія (1665) багато спостережень за допомогою складних мікроскопів. Переглядаючи тонкий зразок пробки через його мікроскоп, він першим спостерігав структури, які ми тепер знаємо як клітини (рис.\(\PageIndex{2}\)). Гук описав ці структури як нагадують «Медовий гребінець», і як «маленькі ящики або бульбашки повітря», зазначивши, що кожна «печера, міхур або клітина» відрізняється від інших (латинською «клітина» дослівно означає «маленька кімната»). Вони, ймовірно, виявилися, що Гук наповнені повітрям, оскільки клітини пробки були мертвими, а лише жорсткі клітинні стінки забезпечують структуру.

На малюнку мікроскопа показано трубку з окуляром у верхній частині та маленькою лінзою, спрямованою на коло на підставі апарату. Більша лінза фокусує світло від свічки по колу на підставі апарату. На малюнку b показано малюнок аркуша внизу вище, тобто чорне коло з двома великими ділянками неправильної форми. Кожна з цих областей заповнена крихітними білими прямокутниками, розташованими рядами. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Роберт Гук використовував свій (а) складний мікроскоп для перегляду (б) клітин пробки. Обидві ці гравюри взяті з його насіннєвої праці *Micrographia*, опублікованого в 1665 році.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Поясніть різницю між простими і складними мікроскопами.
Порівняйте та порівняйте внески ван Левенгука, Гука та Галілея до ранньої мікроскопії.

Хто винайшов мікроскоп?

Хоча Антоні ван Левенгук і Роберт Гук, як правило, отримують значну частину кредиту за ранні досягнення в мікроскопії, жоден не може претендувати на те, щоб бути винахідником мікроскопа. Деякі стверджують, що це позначення має належати Гансу і Захаріасу Янссен, голландським виробникам видовищ, які, можливо, винайшли телескоп, простий мікроскоп та складний мікроскоп протягом кінця 1500-х або початку 1600-х років (рис.\(\PageIndex{3}\)). На жаль, мало що відомо напевно про Янсенс, навіть не точні дати їх народження і смерті. Янссени таємно ставилися до своєї роботи і ніколи не публікувалися. Можливо також, що Янссенс взагалі нічого не винайшов; їх сусід, Ганс Ліпперши, також розробляв мікроскопи і телескопи протягом тих же часових рамок, і йому часто приписують винахід телескопа. Історичні записи того часу настільки ж нечіткі та неточні, як зображення, що переглядаються через ці ранні лінзи, і будь-які архівні записи були втрачені протягом століть.

Показано фото Захарія Янссена — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Захарій Янссен разом зі своїм батьком Гансом, можливо, винайшов телескоп, простий мікроскоп та складний мікроскоп протягом кінця 1500-х або початку 1600-х років. Історичні докази є безрезультатними.

На відміну від цього, Ван Леувенгук і Гук можуть подякувати достатню документацію своєї роботи за їх відповідну спадщину. Як і Янссен, ван Леувенгук почав свою роботу в безвідомості, залишивши після себе кілька записів. Однак його друг, видатний лікар Рейньє де Грааф, написав лист редактору «Філософських угод Лондонського королівського товариства», звернувши увагу на потужні мікроскопи ван Левенгука. З 1673 року ван Леувенгук почав регулярно подавати листи до Королівського товариства з деталізацією своїх спостережень. У 1674 році його доповідь, що описує одноклітинні організми, викликав суперечки в науковому співтоваристві, але його спостереження незабаром були підтверджені, коли суспільство направило делегацію для дослідження його висновків. Він згодом користувався чималою знаменитістю, в один прекрасний момент навіть розважаючи візитом царя Росії.

Так само Роберт Гук мав свої спостереження за допомогою мікроскопів, опублікованих Королівським товариством у книзі під назвою Micrographia в 1665 році. Книга стала бестселером і значно підвищила інтерес до мікроскопії на всій території Європи.

Резюме

Антоні ван Леувенгуку приписують перше спостереження за мікробами, включаючи протестів і бактерій, за допомогою простих мікроскопів, які він зробив.
Роберт Гук першим описав те, що ми зараз називаємо клітинами.
Прості мікроскопи мають одну лінзу, тоді як складові мікроскопи мають кілька лінз.

Глосарій

складний мікроскоп: мікроскоп, який використовує кілька лінз для фокусування світла від зразка

простий мікроскоп: тип мікроскопа тільки з одним об'єктивом для фокусування світла від зразка