世界上第1臺顯微鏡發明者英國胡克,跟牛頓吵過架,他到底有多牛

17 世紀,航海技術的大發展使歐洲人的視野拓展到大洋彼岸,人們對大自然的興趣也日益劇增,在這個過程中,宗教的制約日益衰減,學者們開始向大自然提出刨根問底式的質疑。

1660 年,一群不怎麼“守本分”的知識分子聚在一起,成立了“倫敦自然知識拓展皇家學會”(the Royal Society of London for Improving Natural Knowledge),試圖用觀察、實驗的方式來探究世界。這個組織就是今天眾所周知的英國皇家學會。

這群知識分子裡聚集了諸多大牛,比如聖保羅大教堂的設計師克里斯托弗·雷恩爵士,酸鹼指示劑的發現人,同時也是理想氣體波義耳-馬略特定律的提出者之一羅伯特·波義耳,還有波義耳的學生,發明了彈性定律的羅伯特·胡克,也就是本文的主角。

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胡克的畫像

胡克1645 年進入倫敦威斯敏斯特公學學習,隨後進入了牛津大學,並被波義耳看中,成了他的助手。

1662年,胡克被任命為英國皇家學會的實驗室主任,他的主要任務是在皇家學會的會議上準備幾個實驗,供會員們觀察、討論、分析、猜想。這個職位起初是義務勞動,後來隨著胡克出色的工作,英國皇家學會開始給他發工資,於是胡克就成為了西方歷史上第一個靠從事科學研究工作賺錢養家的“職業”科學家。

胡克在這個位置上幹了40年,一直到1703年去世。


胡克的顯微鏡與《顯微圖譜》


在胡克所處的時代,研磨鏡片,製造儀器,是頗為時髦的事。胡克本人也是一位極具天賦的儀器製造家。他親手設計製作了一臺擁有目鏡、物鏡和載物臺的複合光學顯微鏡。


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胡克設計的雙鏡片顯微鏡(圖片來自網絡)

胡克用自己製造的這臺顯微鏡東瞅瞅西瞧瞧,對身邊的一切事物進行細緻的觀察,並親手將肉眼看不到的物體微小細節畫下來,並在1665 年出版了英國皇家學會歷史上第一部影響最為廣泛的著作《顯微圖譜》(Micrographia)

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胡克1665年出版的《顯微圖譜》(Micrographia)的封面,上面印著英國皇家學會的紋章以及座右銘“不輕信任何人之言”。

胡克不是第一個把顯微圖像畫下來的人,但是那年頭出書是非常奢侈的事,早期人們用顯微鏡觀察的結果和繪製的圖畫大多隻是以手稿形式留存。

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《顯微圖譜》中畫的胡克顯微鏡

《顯微圖譜》題材非常廣泛,共有66個專題,其中包括水晶,化石,真菌和各種昆蟲,可以說但凡胡克在生活中能碰到的,他都畫了個遍。書中有6 幅插圖為摺頁圖,最大的一幅畫著一隻跳蚤。這幅跳蚤的插圖一經出版,即在英國引起轟動,從普通老百姓到王公貴族,都驚呆了,原來每天叮咬自己的昆蟲居然長這個樣子。

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胡克書中跳蚤的插圖,也是人類歷史上第一張跳蚤的寫真

《顯微圖譜》書中第一次使用了 “細胞”(Cell)這個詞。胡克有一次從一塊軟木上刮下薄薄的截片,放在顯微鏡下觀察。他看到許多小的“密閉房間”,很像蜜蜂窩,於是他就將其稱為Cell,後來日本人和中國人將這個詞翻譯為“細胞”。胡克的觀點基本準確,但這些小房間其實不是真的生物細胞,而是細胞死後留下的細胞壁。


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胡克用顯微鏡在軟木截片上看到的小房間(細胞)

真菌也是被胡克置於鏡片之下仔細觀察的對象。胡克發現一本皮革書上長了毛,很好奇這毛是什麼,就將其置於顯微鏡下仔細觀察,發現了皮革上長出的小菌絲。此外,胡克還發現真菌是感染和破壞玫瑰植物葉片,導致其出現鏽病的“元兇”。胡克從這樣的觀察中提出一個理論:植物或動物腐爛時會產生“一些低等的、不復雜”的生物。


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這張圖是人類歷史上第一張真菌的插圖

《顯微圖譜》中的諸多專題和大家熟悉的昆蟲有關,例如蒼蠅、蜜蜂、跳蚤、螞蟻和蝨子。

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《顯微圖譜》中的蚜蠅插圖

胡克在書中對人蝨的描述相當幽默:


“這東西如此令人厭惡,躲之不及;如此肆意妄為,橫行霸道;如此趾高氣昂,藐視一切;它居於紫禁之巔,行事簡單粗暴,不會放過一個路人的耳朵,不吸到血決不善罷甘休。”

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歷史上第一張蝨子的裸照


胡克書中所有插圖都是他親手所畫,沒辦法,那年頭照相機還沒發明,在沒有照相機是年代,繪畫也是科學家不可或缺的技能之一。


羅伯特·胡克與列文虎克


荷蘭商人安東尼·範·列文虎克是《顯微圖譜》的忠實讀者,他受這部著作啟發,使用自己研製的放大倍數將近300倍的單透鏡顯微鏡,深入地投身於微觀世界,觀察、描述和繪製了諸如原生動物和細菌這樣的單細胞生物。由於胡克和列文虎克發音相近,國內有些著作將他們當作了同一個人,引起了不小的誤會。

胡克這個人很難相處,他和荷蘭科學家惠更斯有過遊絲表的發明權之爭,也與艾薩克·牛頓有過公開的爭端。


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羅伯特·胡克與艾薩克·牛頓的糾葛

胡克支持光的波動學說,而牛頓則發表論文認為光是粒子,二人之間的爭論非常激烈。胡克認為牛頓的部分觀點有抄襲他《顯微圖譜》的嫌疑,並寫信質問牛頓,牛頓則在回信中暗諷胡克,說出了那句盡人皆知的名言:


“What Descartes did was a good step. You have added much several ways…… If I have seen further it is by standing on ye shoulders of Giants.——(關於光學)笛卡爾往前邁出很好的一步。您在很多方面又使其錦上添花……如果我能看得更遠的話,那也是因為我站在您這樣巨人的肩膀上。”


事實上,胡克是一個矮子,並略微有些駝背。

有證據表明有關萬有引力的大量基礎工作是胡克完成的,牛頓對此並不承認,在胡克1703年去世之後,牛頓遣散了胡克的實驗室,並銷燬了有關胡克的一切物品,據說連一幅畫像都沒有留下。那麼我們今天看到的胡克的畫像,畫的人到底是誰?也就無從可知了。


可以說,顯微鏡的發展是現代科學最重要的基礎之一。顯微鏡在孩子學習科學中的作用,就像地圖儀在孩子學地理中的作用。

有了顯微鏡,孩子就等於有了打開另一個世界的大門,他就開始學會觀察身邊的萬物。而觀察就是科學的第一步。

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而且使用顯微鏡是很快樂的事情,能夠貫徹快樂教育的目標,不要把學習當任務,學習本身就是快樂的源泉。

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我記得我小時候上初中,最喜歡上的就是生物實驗課。因為可以使用顯微鏡。但是,那時候學校裝備不足,通常是四五個同學用一個顯微鏡,所以我往往只看了一眼,就要被推開。

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我那時候就想,要是有錢了,我就買一個顯微鏡。

要讓孩子具有科學素養,最好的方法就是給孩子配一個顯微鏡。

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買顯微鏡有講究,太貴重的沒必要,太便宜的看起來模糊,起不到效果。反而讓孩子失去興趣。

大家可以買一些品牌的,比如National Geographic國家地理兒童顯微鏡,這是由德國Bresser寶視德和美國國家地理共同推出的。

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這臺顯微鏡一共有

3個物鏡,分別是4倍、10倍和40倍,再加上目鏡的倍數,這臺顯微鏡可以實現40倍-640倍的放大效果。

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為了保護孩子的視力問題,目鏡用的是高清鏡片,成像清晰,LED光源非常柔和,能保護孩子的視力。

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另外,這款顯微鏡除了直接在目鏡上觀察外,都還可以利用手機的相機觀測!非常方便。

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讓孩子用顯微鏡觀察,他就能更瞭解這個世界。對於最近的冠狀病毒,他也能知道,這些都是由一些我們看不見的東西造成的。所以我們出門要戴口罩,要勤洗手。

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現在孩子在家,時間比較充分,可以讓孩子自己製作一些標本進行觀察,培養他們的科學基礎。這個顯微配一全套的標本制工具。還可以拍下自己製作的標本朋友圈。孩子就是朋友圈最亮的科學小能手。

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家裡的大件小件,都可以試著觀察,各種樹葉、沙子什麼的,同樣可以。

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媽媽的頭髮,爸爸的鬍子,衛生間裡捉到的小飛蟲,一顆壞掉了的藍莓,以及,咬了一口的麥麗素……

調鏡頭、制標本、做觀察,生物啟蒙,真是不知不覺就進行了。

這個顯微鏡由老牌的美國國家地理官方授權出品,美國國家地理創刊於1888年10月,這6個字本身就意味著權威、科學。

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變倍目鏡、手柄、調焦手輪、物鏡、載物臺、濾光盤……另看它小,但相當專業。

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而且是專業兒童顯微鏡,目鏡使用高清鏡片,能保護孩子的視力,不像一些劣質的鏡片,會影響孩子的視力。

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還有,它的光源也很貼心,是LED電光源,不會像平時我們日常所使用的燈那樣產生閃爍,傷害眼睛,光線也比較柔和,不會刺眼。

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光源也可以調節濾光盤通光孔的大小,而且除了直接在目鏡上觀察外,還可以利用手機的相機觀測!

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有了這個功能,孩子就可以把自己辛苦觀察到的圖像存起來,當做紀念,或者分享給小夥伴們。

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