https://frosthead.com

Tidlige mikroskoper afslørede en ny verden af ​​små levende ting

Antoni van Leeuwenhoek havde hvad nogle kunne betragte som en usædvanlig hobby for en hollandsk tøjhandler i det 17. århundrede: at lave enkle, men udsøgte mikroskoper.

Relateret indhold

  • Lad os nu prise opfindelsen af ​​mikroskopet

Hans hjemby Delft i Holland oplevede en gylden tidsalder med velstand og kulturel vækst. Hollænderne havde for nylig vundet deres uafhængighed fra Spanien, og nationen blev hurtigt en af ​​de rigeste i verden med en magtfuld flåde og blomstrende international handel gennem det hollandsk-østindiske selskab. De nyligt velhavende blev lånere af kunstnere som Rembrandt og Vermeer, og frigivet fra det katolske Spaniens begrænsninger begyndte lærde at se på den naturlige verden på en videnskabelig måde.

På det tidspunkt lignede mikroskoper ikke ligner dem, der nu findes i laboratorier og klasseværelser, og de blev ikke brugt meget til videnskab. Van Leeuwenhoek og andre købmænd brugte håndholdte mikroskoper for at kontrollere deres varer for mangler. Men med tid og penge til fritidsaktiviteter begyndte van Leeuwenhoek med at mikse med disse mikroskoper. Og i 1670'erne vendte han sine apparater til levende ting - og åbnede en ny verden. Han blev den første person til at observere kroppens indre virkning på et mikroskopisk niveau, idet han så bakterier, sædceller og endda blodceller strømme gennem kapillærer.

Hans mikroskoper, hver mindre end den gennemsnitlige tommelfinger, “havde en enorm indflydelse, og alligevel ser de forbløffende enkle ud, ” siger Marvin Bolt, kurator for videnskab og teknologi ved Corning Museum of Glass, hvor et sjældent van Leeuwenhoek-mikroskop, på lån fra Museum Boerhaave i Leiden, Holland, vises som en del af en udstilling om instrumenterne.

Linser - buede glasstykker, der kan fokusere lys for at skabe forstørrede billeder af genstande - var blevet lavet i Europa og brugt til at korrigere syn siden det 14. århundrede. I det 16. århundrede begyndte hollandske linseproducenter at bruge venetiansk glas af høj kvalitet til at skabe linser, der producerede klarere, skarpere billeder end nogensinde før. Snart brugte nogen en sådan linse til at oprette et simpelt mikroskop, der kunne forstørre genstande. Derefter parrede en producent konvekse og konkave linser sammen i en tilgang, der ligner, hvordan teleskoper blev lavet, hvilket skabte det første sammensatte mikroskop. I 1625 var udtrykket "mikroskop" blevet født, der optræder i en bog af de italienske lærde Francesco Stelluti og Federico Cesi, som havde brugt instrumentet til at studere honningbier.

Robert Hooke, en engelsk forsker, beskæftigede også enkle og sammensatte mikroskoper for at observere mange aspekter af den naturlige verden, herunder lopper, planter og svampe. Hans Micrography, den første populære videnskabelige bog, der blev udgivet i 1665, indeholdt detaljerede graveringer af flora og fauna som observeret under mikroskoper med forstørrelser på ca. 20 gange. Hooke beskrev også, hvordan man laver et simpelt mikroskop - inspirerende van Leeuwenhoek og andre.

Men van Leeuwenhoek tog den spirende teknologi til nye ekstremer og opnåede større forstørrelser end nogensinde før: op til 300 gange eller deromkring. Han lagde en omhyggeligt udformet glaskuglelins ind imellem hullerne i to metalplader, der var klinket sammen. Derefter monterede han prøven på den ene side, på en nål, der kunne justeres ved hjælp af skruer. Glaslinserne var nøglen, og van Leeuwenhoek brugte et par forskellige teknikker til at udforme hans - og bevogtet hans hemmeligheder nøje.

I et sammensat mikroskop, som det findes i et videnskabslaboratorium i dag, samler en linse tæt på objektet lys for at forstørre billedet, og derefter forstørrer en anden linse i okularet dette billede en anden gang. Men billederne i tidlige sammensatte mikroskoper blev forvrænget. Med et simpelt mikroskop gør en enkelt linse alt arbejde, og prøven, linsen og seertøjet er alle meget tæt på hinanden. I van Leeuwenhoeks lille kontrast var prøven placeret kun millimeter væk fra linsen og producerede et klart, skarpt billede for seeren.

”Efterhånden som du øgede effekten, var mikroskoper på det tidspunkt underordnet et godt, simpelt linseinstrument, ” siger Raymond Giordano, en historisk mikroskopopsamler og forhandler, og forfatter af The Discoverer's Lens: A Photographic History of the Simple Microscope, 1680 -1880 .

Et sammensat mikroskop med flere mål (1890-1910) (Billede med tilladelse fra Museum Boerhaave) Dette enkle mikroskop er et af de få lavet af van Leeuwenhoek, der stadig findes. (Billedet med tilladelse fra Museum Boerhaave) Et sammensat mikroskop med roterende glidebakke (1831-1850) (Billede med tilladelse fra Museum Boerhaave) Et trommelmikroskop (1750-1755) (billede med tilladelse fra Museum Boerhaave) Et simpelt mikroskop med flere linser (1774) (billede med tilladelse fra Museum Boerhaave)

Van Leeuwenhoek undersøgte prøver, han tog fra sin egen mund og fra vandglas og fandt, at de vrimler af det, han kaldte "animalcules." "Da disse dyrevæler eller levende atomer bevægede sig, fremsatte de to små horn og bevægede sig konstant, " skrev han i det første videnskabelige tidsskrift, Philosophical Transactions, efter at have observeret en prøve regnvand i 1675.

”Robert Hooke kiggede på dele af dyr, der allerede var kendt, ” siger Bolt. ”Derefter gik van Leeuwenhoek dybere, for at se på cellulært niveau ting, som ingen nogensinde havde set før, såsom muskelfibre, sædceller og bakterier. Han fløj virkelig en sti. ”

Det var så svært at bringe et eksemplar i fokus på hans bittesmå instrumenter, at van Leeuwenhoek normalt lavede et mikroskop til hvert nyt eksemplar, ca. 500 enheder i alt, skønt det kun vides, at kun et dusin originaler findes i dag. Han gav væk nogle, og mange blev auktioneret efter hans død og landede i forskellige lande. I sidste ende er det sandsynligvis, at mange blev tabt eller smeltet ned.

Van Leeuwenhoeks fund var afgørende for den videnskabelige revolution og udviklingen af ​​den videnskabelige metode. Men ligesom Galileo med teleskopet ville det være næsten 200 år, før forskere som Louis Pasteur ville samle op, hvor van Leeuwenhoek slap.

”Van Leeuwenhoek og hans samtidige regnede ud af, at de kunne opdage ting om den naturlige verden ikke ved at resonnere, ikke ved at diskutere, men ved faktisk at observere og derefter bekræfte en andens observationer, ” siger Bolt. ”Prioriteringen af ​​opdagelsen var et nyt koncept, ligesom replikerbarheden af ​​videnskabelige fund og objektivitet.”

Det enkle mikroskop spillede en vigtig rolle i videnskaben helt op til 1800-tallet. Sådanne mikroskoper "blev længe tænkt på som noget, som kun naturforskere brugte, " husker Giordano og bemærkede, at Charles Darwin brugte et simpelt mikroskop, som han designet selv, men faktisk brugte alle tidens videnskabsmænd dem.

Det 19. århundrede bragte store forbedringer af mikroskoper, herunder achromatiske linser, som gjorde det muligt for seerne at se farve nøjagtigt for første gang. Der var også nye måder at belyse prøver på og kontrollere lys på, og baserne i sammensatte mikroskoper blev mere stabile. I slutningen af ​​1800-tallet begyndte de tyske kemikere Otto Schott, Carl Zeiss og Ernst Abbe videnskabeligt at konstruere glas specielt til mikroskoper. I slutningen af ​​1800-tallet dukkede mikroskoper op i gymnasierne.

I dag er mikroskoper mere tilgængelige end nogensinde. Internettet er fuld af DIY-tutorials til fremstilling af et mikroskop ved at kombinere et iPhone-kamera med et billigt laserpinterobjektiv. Og sidste år introducerede Stanford University Foldscope, et papir “print-og-fold” simpelt mikroskop, som lærde mener kunne revolutionere global folkesundhed, videnskabsuddannelse og feltbaseret borgervidenskab. "Det er den logiske konklusion om mikroskopets historie som vidensinstrumenter, " siger Bolt, "at få dem fra et par hænder i mange menneskers hænder."

At afsløre det usynlige: Historien om glas og mikroskopet ” er synlig gennem 19. marts 2017 på Corning Museum of Glass i New York.

Tidlige mikroskoper afslørede en ny verden af ​​små levende ting