书城传记近代科学的奠基者:罗伯特·波义耳的故事
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第9章 小针眼里的大世界

有一次,波义耳受人之托主持皇家学会的学术讨论会。

乏味无聊的神学主题,冗长空泛的辩驳发言,再加上主教大人喋喋不休的虔诚论证,与会的人们简直要昏昏欲睡了。如果不是出于尊重贵族繁缛的礼仪,波义耳也会拂袖而去。

突然,一个满头大汗的邮差伴着学会秘书一起急匆匆地走进来。

“大人,荷兰急件,皇家学会收。”

众人也有意想使会议的议题转向,纷纷喧嚷着要当场拆阅信件,作为主持人的波义耳顺水推舟,一下子大家的注意力转移到那封刚刚到来的信件上了。这是一封冗长而奇特的信。它是后来被称为“显微镜之父”的荷兰人列文虎克寄来的。信上说:“我用自己制造的显微镜,观察皮肤、晶体、牛眼、兽毛等微小的东西,看到了一番令人意想不到的景象。”

“我知道了,那是人们俗称的‘跳蚤镜’;伽利略曾经说,他的‘跳蚤镜’使得苍蝇看起来像一只羔羊。”一位会员兴奋地说。

人们有时虽然把伽利略作为显微镜和望远镜的发明者,但事实上这些仪器起源于那些不太引人注目的荷兰眼镜制造商人。伽利略曾经说过,他在显微镜下看到过一个昆虫的复眼。伽利略的主要兴趣不是在望远镜上,他更关心天体运行……

会员们的议论引起大家的注意,经过举手决议,会议集中讨论荷兰人的“跳蚤镜”问题,看一看它对科学可能有什么作用。

“神谕上说,天使能在针尖上跳舞,从显微镜的角度上看,这是完全可能的。”主教大人认真地说。

“这样说来,小小的针眼里面还隐藏着一个我们不知道的世界。”

“我不亲眼看到,我死也不会相信的。”

“问题不在于信不信!关键是我们也要有一台显微镜。”

“一针见血。没有显微镜,诸君的议论是一文不值的。”

……

这封信引起了会员们及与会人员的热烈讨论。最后,会员们一致决议写致敬信给列文虎克,同时向他借一台显微镜。不知道什么原因,他们的请求遭到了列文虎克的婉拒。不久,列文虎克又来信描述了他的显微镜下更渺小的世界。皇家学会的会员们非常着急,他们都急切地想看一看显微镜下的微妙世界。

赶快到小针眼里去遨游,成为会员们的心病。忽然有人提议说:“我们自己研究制造一台显微镜吧!”

“谁来承担这个任务呢?”会员们把目光一齐转向了胡克。这个制造显微镜的重任,自然而然地落到了胡克身上。从此,胡克充分发挥他的才能,从理论研究、设计图的绘制、凸透镜片的磨制,直到整个显微镜的安装和组合,经过长达几个月的努力,胡克终于不负众望,成功地制成一台复式显微镜。当时光学仪器中的复合透镜,总是产生复合像差和赝像。心灵手巧的列文虎克利用小巧的短焦距双凸透镜,克服了这些不足;但胡克的显微镜的放大倍数,比列文虎克的还要大得多。

胡克的实验室成天挤满了人群,好奇心极强的皇家学会会员们严格按规定时间,排队观看显微镜下的世界。有一个顽皮的学会会员甚至说:“我真想把显微镜偷回家看个够!”

胡克用它观察微观世界,绘制出苍蝇眼、羽毛、虱子、跳蚤、霉菌等将近60张标本图谱。在观察软木纤维过程中,他第一个发现了“细胞”(英文cell一词就是胡克敲定使用的)。后来,胡克又对大量矿物、植物和动物进行观察,积累了大量精确的资料。两年以后,他编写的《显微图谱集》出版。这是世界上第一部关于显微图像的学术专著,向世人提供了许多以前鲜为人知的显微图像和信息,成为17世纪自然科学领域里重要的文献之一。

针眼里的世界是奇妙无比的。

透镜具有将微小东西放大的功能,早在远古时代人类就有意无意地涉猎过。在庞培城的废墟里人们就发现过透镜。到了13世纪末,玻璃工匠发明了眼镜,荷兰的眼镜商又发明了望远镜和显微镜。

第一批原始显微镜的放大率还不到10倍,但是它们还是为人类提供了令人兴奋的新视野。那些刚好能被肉眼察觉的微小生物,当放在显微镜下仔细研究时,一切显得那样的复杂多变、稀奇古怪,而且陌生难辨。

一位显微镜爱好者斯特勒特说:“连毒霉菌都变成了流光溢彩的鲜花丛。”

当时,到处都有的跳蚤成了用显微镜观测研究的最普遍的材料。为了比较大小,列文虎克曾经用虱眼或跳蚤眼来作为标准。人们到处抓跳蚤,观察跳蚤,以至于大家把显微镜戏称为“跳蚤镜”。人们详细地绘出了蜜蜂各个部分、昆虫妙不可言的复眼、线虫的血液、纺织品的纤维组织、蜘蛛的卵等等的图像。

科学家们抱着显微镜不舍昼夜、争先恐后地发现世界上“最小的小动物”。如果说研究其他科学问题尚有求名逐利的话,那么磨制透镜和发现我们眼睛看不见的东西,往往纯粹出于好奇心和强烈的求知欲望。列文虎克、哈姆、马尔比基和胡克成了第一批闯入微小世界的探险者。列文虎克证实了马尔比基关于毛细血管的发现,描述了鱼、蛙和鸟的红血球,极其严格地证明了毛细血管连接着动脉和静脉,发现蝌蚪体内动脉血液流向静脉的通路;哈姆细致地观察了鱼和蛙类的受精现象,描述了寄生虫的繁殖;马尔比基则更多地从生命科学的角度探讨微生物世界的奥秘。他最重要的研究包括:血液循环和毛细血管、肺和肾的细微结构、大脑皮层、植物微解剖学、无脊椎动物生物学,特别是蚕从卵到蛹演化中的结构。马尔比基为了确定组织结构,最早使用了染色剂,成为现代组织胚胎学的先驱。

在显微镜发展过程中,最值得一提的还是胡克,他是显微技术的集大成者。他是最早有意识地探究光线与显微镜关系的先驱。他描述了细胞内活物质的生理活动;系统地介绍和传播了同显微镜仪器相关的技术,诸如放大的效率、照明的方法和消除像差的原理。

胡克栩栩如生地描述道:“在这几种植物里,当它们仍然是绿色的时候,我用显微镜观察,十分清晰地发现了这些充满液汁的小室或孔道,并且发现其中的汁液在逐渐地渗出。”

有趣的是,他还观察一些木炭及打火石的火星,尽管由于胡克患有眼病,可是他简直希冀把显微镜对准一切事物,重新审视他们的存在。

胡克幻想钻入比针眼还小的世界中,去漫游那里的神奇,一饱眼福。可是,显微技术限制了他,其中主要问题是色差和球面像差以及玻璃的低质量——浑浊、气泡。关于色差,著名的牛顿曾经宣布这个问题永远无法解决。

微渺的世界像迷宫般吸引着永远怀有童稚之心的科学工作者,1755年牛顿的同胞多兰采用冕玻璃和燧石玻璃组合起来,制成了消色差透镜;意大利天文学家阿米西运用“浸没原理”,极大地提高了显微镜的分辨率。后来,德国人阿贝和蔡斯合作生产了世界上品质最为优良的光学显微镜。再后来,直到1938年,美国制成了世界上第一台电子显微镜。

人类所有这些努力,都是为了进入微观世界,探寻“针眼世界”的奥秘。

小小针眼里真有一个大大的世界。