Historia wynalazku mikroskopu

W rozwoju nauki szczególną rolę odegrały dwa urządzenia, które radykalnie rozszerzyły granice wiedzy - mikroskop i teleskop. Jeśli w czasach starożytnych człowiek mógł postrzegać świat tylko w skali porównywalnej do wielkości własnego ciała, wówczas mikroskop mówił o istnieniu i niesamowitych właściwościach najmniejszych cząstek materii i drobnych żywych organizmów, i pozwolił mu zrobić pierwszy krok do mikroświata. Teleskop zbliżył odległe gwiazdy, zmuszając ludzkość do uświadomienia sobie swojego miejsca we Wszechświecie, otworzył megaworld na nasze spojrzenie. Mikroskop i teleskop (a dokładniej teleskop) pojawił się prawie jednocześnie, pod koniec XVI wieku, ale mikroskop szybko przeszedł z pierwszych prymitywnych modeli na pełnoprawne urządzenie optyczne.

Wynalazek tych urządzeń związany jest z imieniem holenderskiego mistrza Zachariih Jansen, który w 1590 r. Zaproponował schemat teleskopu i mikroskopu. Następnie ulepszenia obu urządzeń dokonały Galileo i Kepler. W 1665 r. Angielski naukowiec R. Hook, używając mikroskopu, odkrył strukturę komórkową wszystkich zwierząt i roślin, a dziesięć lat później holenderski przyrodnik A. Levenguk odkrył mikroorganizmy.

Po 200 latach niemiecki fizyk Abbe, pracownik i partner K. Zeissa, właściciela słynnych warsztatów optycznych, rozwinął teorię mikroskopu i stworzył jego nowoczesną wersję, której możliwości są ograniczone nie wadami projektowymi, ale podstawowymi prawami fizyki. Ludzkie oko może dostrzec szczegół wielkości dziesiątej części milimetra. Mikroskop optyczny może powiększyć go tysiąc razy. Skomplikowanie systemu soczewek nie byłoby trudne do osiągnięcia większego wzrostu, ale nie spowodowałoby to wyraźniejszego obrazu. Faktem jest, że materia ma jednocześnie właściwości falowe i krwinkowe. Dotyczy to światła, a jego właściwości falowe nie pozwalają zobaczyć obiektów, których wymiary są mniejsze niż dziesiąte części mikrona.

Dyfrakcja jest charakterystyczna dla fal - wyginają się wokół przeszkód, których rozmiar jest niewielki w porównaniu do długości fali. Na przykład słoma wystająca z wody nie zapobiega rozprzestrzenianiu się zmarszczek, a duży kamień ją powstrzymuje. Aby móc zauważyć obiekt, musi opóźniać lub odbijać fale świetlne. Długość fali światła widocznego dla ludzkiego oka jest mierzona w dziesiętnych częściach mikrona. Oznacza to, że mniejsze części prawie nie będą miały wpływu na propagację światła, a zatem żadne urządzenie optyczne nie pomoże w ich wykryciu.

Jednak dualizm cząsteczek fal nie tylko ogranicza wzrost konwencjonalnych mikroskopów, ale także otwiera nowe możliwości badania materii. Dzięki niemu można uzyskać obraz nie tylko za pomocą tego, co jesteśmy przyzwyczajeni do rozważania fal (światło widzialne, promieniowanie rentgenowskie), ale także za pomocą tego, co uważamy za cząstki (elektrony, neutrony). Dlatego właśnie stworzono mikroskopy, pokazujące obiekty nie tylko w zwykłym świetle, w promieniach ultrafioletowych lub podczerwonych, ale także w mikroskopach elektronowych i jonowych, których powiększenie jest tysiąc razy większe niż w przypadku optycznych. Opracowano mikroskopy rentgenowskie i neutronowe. Zaletą nowych urządzeń jest nie tylko większy wzrost, ale także różnorodność dostarczanych informacji. Na przykład mikroskopy w podczerwieni umożliwiają badanie nieprzezroczystych kryształów i minerałów, ultrafioletowe są niezbędne w kryminalistyce i badaniach biologicznych, rentgenowskie byłyby w stanie przebić się przez bardzo grube próbki bez zniszczenia, a neutronowe mogłyby rozróżnić części składające się z różnych pierwiastków chemicznych. Udoskonalanie mikroskopu trwa, a to urządzenie nadal będzie służyć nauce.