Микроскоп был одним из самых значительных изобретений научной революции, открывшим совершенно новые миниатюрные миры. Первые микроскопы были изобретены в первой четверти 17 века в Нидерландах, но вскоре ученые по всей Европе стали использовать этот инструмент для совершения новых и часто ошеломляющих открытий в области ботаники, энтомологии и анатомии.
Первые микроскопы
Первые оптические микроскопы появились в начале 17 века, вскоре после изобретения телескопа, которое обычно приписывают фламандскому изготовителю очков Гансу Липперши (ок. 1570 — ок. 1619). Год или два спустя Галилей (1564-1642) сконструировал превосходный телескоп, с помощью которого он наблюдал небеса в мельчайших подробностях, опубликовав свои открытия в Sidereus Nuncius (Звездный вестник ) в 1610 году. Микроскоп также появился в Нидерландах, его изобретение обычно приписывают Корнелиусу Дреббелю (1572-1635) или Хансу Janssen. Как и телескоп, в микроскопе использовались две линзы, установленные в полой трубке. Модель Дреббеля повторяла конструкцию телескопа не Галилея, который имел вогнутую и выпуклую линзы, а Иоганна Кеплера (1571-1630), который использовал в своих приборах две выпуклые линзы. Хотя в этом последнем варианте изображение было перевернуто, оно также было намного четче.
Подготовка образцов для просмотра была навыком сама по себе и могла повлиять на выбор между получением нового научного открытия или вообще ничего не увидеть.
Вскоре появились специалисты по изготовлению микроскопов, одним из весьма уважаемых производителей был Джон Маршалл. Разработанный Маршаллом составной микроскоп с тремя линзами (окуляр, полевая линза и объективная линза) и возможностью добавления дополнительного освещения с помощью свечи под основанием можно увидеть сегодня в Музее науки в Лондоне. Одним из известных частных производителей был Антони ван Левенгук (подробнее смотрите ниже), который изготовил более 500 микроскопов, включая образцы с впечатляющим увеличением в 270 раз, используя крошечную стеклянную бусину вместо более крупной стеклянной линзы. Были внесены дополнительные изменения для улучшения прибора, такие как добавление небольшого зеркала к основанию, угол наклона которого можно регулировать, чтобы направлять больше света на рассматриваемый образец. Производитель приборов Эдвард Калпепер (1670-1737) сделал это зеркало вогнутым, увеличив количество света, доступного в его микроскопах. Однако недостаточно было иметь отличный инструмент, подготовка образцов для просмотра была навыком сама по себе и могла повлиять на выбор между получением нового научного открытия или вообще ничего не увидеть.
Вскоре ученые нашли хорошее применение новому устройству и начали исследовать то, что ранее было нечетким или невидимым невооруженным глазом. Анатомы, энтомологи и ботаники особенно стремились использовать это новое изобретение для углубления своего понимания мира природы. Например, в 1625 году Франческо Стеллути подробно исследовал тела пчел и опубликовал свои исследования под названием Пасека , первое исследование, основанное на науке о микроскопии. Вскоре последовало множество других открытий и научных статей, и ко второй половине 17-го века стали публиковаться прекрасно иллюстрированные работы, раскрывающие заинтересованным читателям именно то, что можно увидеть с помощью новейших микроскопов. Теперь стало ясно, что крошечное насекомое может быть столь же сложным по своему строению, как и крупное млекопитающее. Просмотр в микроскоп также вызвал некоторые озадачивающие вопросы, например, если у самой паразитической блохи есть блохи, не могут ли у этих блох тоже быть блохи и так далее до бесконечности ? Микроскоп открыл новые миры, но где они заканчивались? Изобретение, казалось, ставило больше вопросов, чем могла ответить современная технология.
Открытия первых микроскопистов
В ранней истории микроскопа было несколько ключевых фигур. Марчелло Мальпиги (1628-1694) был известным врачом. Он стал профессором медицины в Пизанском университете, а затем в Болонском университете, прежде чем занять должность врача папы Иннокентия XII (в 1691-1700 годах). Мальпиги был первым, кто использовал микроскоп для детальных анатомических исследований, и он опубликовал свою работу О легких в 1661 году, где он раскрыл их истинное строение. Далее Мальпиги обнаружил, что капилляры соединяют вены и артерии, и таким образом подтвердил открытие Уильямом Гарвеем кровообращения в человеческом теле. Мальпиги провел несколько других углубленных исследований, в частности, человеческого мозга, языка, почек и кожи, а также тутового шелкопряда и куриного эмбриона (таким образом, по сути, основав науку эмбриологию). Исследования Мальпиги по анатомии человека были включены во влиятельный Анатомия человеческого тела Говард Бидлоо (1649-1713), опубликованный в 1685 году.
Кристиан Гюйгенс (1629-1695) был известен своими работами во многих других областях науки, но он также проявлял активный интерес к микроскопам, производя высококачественные приборы вместе со своим братом Константином. Голландец, Гюйгенс извлек выгоду из местного производства высококачественных линз.
Антони ван Левенгук (1632-1723), также родом из Нидерландов, внес один из наиболее значительных вкладов в растущую область микроскопии. Его «вклад включает открытие красных кровяных телец, циркуляции крови по капиллярам, существования простейших и природы мужских сперматозоидов» (Бернс, 166). Он также разработал шкалу измерений, с помощью которой можно было сравнивать виды различных образцов. Более необычные зрелища, которые ван Левенгук наблюдал в свои микроскопы, в которых использовались одиночные стеклянные шарики невероятного увеличения, часто фиксировались на рисунках, сделанных местными рисовальщиками. Работы голландца стали настолько хорошо известны, что он смог предложить свой дом в Делфте в качестве своего рода открытого музея, который публика могла посетить и увидеть подготовленные слайды в многочисленных установленных им микроскопах.
Сваммердам обнаружил, что гусеницы содержат то, что после метаморфозы стало крыльями бабочки.
Роберт Гук (1635-1703) опубликовал свою Микрография в 1665 году появилась основополагающая работа в этой области, ставшая популярной во многом благодаря своим прекрасно детализированным иллюстрациям. Гук смог получить четкие изображения благодаря своему скотоскопу, то есть «конденсирующему свет шарику, заполненному соляным раствором, между источником света его лампы и его образцом», который «узко фокусировал усиленные лучи лампы с помощью выпуклой линзы» (Jardine, 44). Микрофотография содержит первое использование слова «клетка» применительно к биологии, в данном случае оно используется для описания структуры пробки, видимой под микроскопом. Был открыт новый мир, который совсем не походил на тот, который виден невооруженным глазом. Гук, например, продемонстрировал, что то, что глазу казалось острым кончиком иглы, при рассмотрении под микроскопом на самом деле было зазубренным концом металла. Гук, член Королевского общества, также был ответственен за несколько технических разработок в области микроскопа.
Ян Сваммердам (1637-1680) был энтомологом, который объединил свой многолетний опыт препарирования с новыми возможностями, предлагаемыми микроскопом. Сваммердам особенно сосредоточил свои линзы на размножении насекомых и опубликовал свою Общая история насекомых в 1669 году. Сваммердам обнаружил, что гусеницы содержат то, что после метаморфозы становится крыльями бабочки.
Неемия Грю (1641-1712) был основоположником анатомии растений, основанной на микроскопии; двумя заметными работами были Начата «Анатомия овощей» (1672) и Анатомия растений (1682). Назначенный в 1672 году куратором Королевского общества растений, Грю был первым, кто предпринял углубленное изучение половых органов растений.
Прием микроскопа
Многие ученые возвестили о появлении микроскопа, но то же самое сделали и другие интеллектуалы. Философы-механики XVII века, наиболее известный из которых Рене Декарт (1596-1650), верили, что, исследуя материю и движение, можно лучше понять окружающий нас мир. Микроскоп казался ниспосланным небом, чтобы помочь понять мельчайшую механику природы. Однако восприятие микроскопа не всегда было столь позитивным.
Христианская церковь не обязательно была против открытий микроскопа – примечательно, что самая первая статья Стеллути о микроскопии была посвящена папе Урбану VIII (в 1623-1644 годах). С одной стороны, новый инструмент раскрыл невероятные детали и изобретательность жизни на Земле; в этом отношении, если бы человек верил в это, он мог бы только усилить свое восхищение Божьей работой. Некоторые теологи предположили, что пристальное изучение природы может быть таким же поучительным, как чтение Библии. Кроме того, механическое объяснение природы не означало, что божественные деяния, такие как чудеса, не могли происходить (современные чудеса были верой, широко распространенной среди католиков, если не протестантов). В-третьих, акцент на механике реального мира уменьшил привлекательность магии и суеверий, традиционных врагов Церкви. Между механической философией и христианскими верованиями оставались некоторые серьезные различия, в частности идея пресуществления – когда священник превращает хлеб и вино в тело и кровь Иисуса Христа во время католической мессы. У многих протестантов также были проблемы с механической философией, поскольку она умаляла активную роль Бога в мирских делах. Даже если кто-то верил в Бога, идея о том, что мир — это своего рода механическое устройство, которое, по сути, работает само по себе, беспокоила многих, и такая вера приводила к обвинениям в атеизме (что в то время означало скорее отрицание Божьего надзора, чем отрицание существования Бога).
Некоторые сторонники натурфилософии были обеспокоены влиянием микроскопа (так же, как они были обеспокоены телескопом и научной революцией). Велись споры о том, можно ли доверять этим новым приборам и не является ли то, что они показывают, простым обманом. Некоторые утверждали, что данные, полученные с помощью таких приборов, даже если для них требуется человеческий глаз, отличаются от данных, полученных при непосредственном использовании органов чувств. Другие утверждали, что микроскоп показывает человечеству то, чего не следует видеть, поскольку Бог дал нам совершенно хорошие глаза, чтобы смотреть на мир, а копать глубже — это не место человечества и считается каким-то нечестивым.
Наследие
Микроскопия пришла в упадок в 18 веке. Микроскоп, например, не был инструментом, широко используемым в медицине. Историк Дж. Генри объясняет, почему это было так:
По крайней мере, одной из причин того, что микроскоп не стал таким же незаменимым в анатомических исследованиях, каким телескоп стал в астрономических исследованиях, была его неспособность завоевать авторитет среди практикующих врачей. Способность телескопа повышать точность позиционной астрономии гарантировала его полезность, но знание невидимой структуры органов никак не способствовало повышению эффективности медицинской системы, основанной в основном на изучении и лечении симптомов заболеваний… ведущие врачи, такие как Томас Сиденхэм (1624-89) и Джон Локк (1632-1704), явно отказался от его использования. (46)
Короче говоря, телескоп использовался для доказательства ошибочности существующих теорий, в то время как микроскоп просто показал, что теперь необходимо создать целый ряд новых теорий. В этом смысле, по мнению некоторых историков, микроскоп не был существенной частью научной революции, которая была революцией против господствующих идей, часто тех, которые господствовали со времен античности. Однако это не совсем верно. Микроскописты смогли бросить вызов целому ряду господствующих убеждений, хотя вряд ли это те из них, которые разрушили бы все здание западной мысли, если бы они были пересмотрены. Например, долгое время считалось, что очень маленькие насекомые были созданы спонтанно из какой-то невидимой материи. Микроскоп показал, что крошечные насекомые на самом деле проходят репродуктивный цикл, как и более крупные существа. Микроскоп, возможно, правильно подобранный для своего назначения, смог немного расширить наши знания о мире. На самом деле его проблема заключалась в технических недостатках линз, освещения и подготовки предметных стекол; когда они, наконец, будут устранены, инструмент вступит в свои права.
Была одна важнейшая область, в которую микроскоп внес такой же вклад, как и телескоп во время научной революции, и это была идея масштаба. На протяжении тысячелетий считалось, что масштаб нашего мира каким-то образом связан с масштабом человеческого тела, отсюда и ранние системы измерения с использованием пальцев, кистей и стоп. Телескопы на одном конце шкалы и микроскопы на другом показали, что человеческому разуму требуется совершенно новая система измерений, чтобы охватить, сравнить и противопоставить чудеса видимой Вселенной, начиная с огромной далекой планеты и заканчивая мельчайшими волосками на блохе.
Микроскоп, возможно, и не доминировал в ранней науке, как это могло бы быть, но инструмент действительно стал популярным в домах богатых. Он стал своего рода сложной игрушкой, которой можно было поражать посетителей наряду с семейными картинами и кунсткамерой. Несмотря на то, что микроскоп был дешевле телескопа, он все еще оставался дорогим предметом хобби. В начале 18 века типичный микроскоп стоил около 5 фунтов стерлингов (в то время это было эквивалентно трехмесячной заработной плате рабочего). Сэмюэл Пепис (1633-1703), знаменитый автор дневников, был вдохновлен Микрофотографией Гука , которую он описал как «самую гениальную книгу» (Джардин, 42 года), чтобы потратить 5 фунтов стерлингов и 10 шиллингов на микроскоп для своего исследования. К сожалению, как и почти всем остальным, Пепису было очень трудно что-либо отчетливо разглядеть в свой микроскоп.
Более совершенные и гораздо более мощные микроскопы в конечном счете возродили научное использование этого инструмента. Исаак Ньютон предсказал, «что приборы, увеличивающие изображение в три или четыре тысячи раз, могут сделать видимыми атомы» (Глейк, 94). Другие мыслители 17-го века надеялись, что микроскопы однажды смогут показать частицы воздуха и реальное движение света. Микроскоп вернулся на передний план науки в 19 веке благодаря работам таких деятелей, как Луи Пастер (1822-1895), чье новаторское изучение микробов привело к существенному прогрессу в борьбе с болезнями и вакцинации. Когда в 1930-х годах были изобретены более мощные микроскопы, такие как электронный микроскоп, этот прибор уже занял свое законное место в качестве одного из важнейших инструментов современных научных исследований.
https://worldhistory.org/article/2271/the-microscope—the-scientific-revolution/
Загрузка...
