現代意義上的光學顯微鏡在13世紀才開始出現,最初只是一個鏡片的單式顯微鏡,也就是放大鏡,后來到了16世紀才出現由兩個透鏡組成的復式顯微鏡。人們一般都認為荷蘭的詹森父子是現代復式顯微鏡的發明者。17世紀以后,荷蘭學者列文虎克開始大量制造顯微鏡,英國博物學家羅伯特·胡克則利用顯微鏡發現了細胞結構,顯微鏡開始在科學中發揮巨大作用。彼時,已經是中國的康熙王朝。
不過,中國人對顯微鏡的認識也并未比西方人遲多少。早在清順治時期,李漁就已經在《十二樓》中講到了顯微鏡:“大似金錢,下有三足,以極微、極細之物,置于三足之中,從上視之,即變為極宏、極巨。蟣虱之屬,幾類犬羊;蚊虻之屬,有同鸛鶴;并蟣虱身上之毛,蚊虻翼邊之彩,都覺得根根可數,歷歷可觀,所以叫做顯微鏡,以其能顯至微之物,而使之光明較著也。”不過,目前還無法確定顯微鏡傳入中國的確切時間。
根據歷史記載,1687年,法國國王路易十四派了一批傳教士來華,他們給康熙皇帝帶來了不少法國的奇器,其中就有顯微鏡。由于第一批傳教士帶來的奇器不多,作為會長的洪若翰趕緊給法國方面寫信,要求送來更多的奇器,各種顯微鏡自然也是少不了的。后來的幾批傳教士都帶來了不少顯微鏡,這些顯微鏡不僅僅呈現在康熙、雍正、乾隆面前,也逐漸為士紳達官所識。
剛剛進入中國的顯微鏡,只不過是令國人大開眼界的奇器,卻沒有被用在科學研究和生產生活當中。乾隆皇帝曾經寫過一首《詠顯微鏡》:“玻璃制為鏡,視遠已堪奇。何來 逮器,其名曰顯微。能照小為大,物莫遁毫厘。遠已莫可隱,細有鮮或遺。我思水清喻,置而弗用之。”可見,顯微鏡起初只不過被拿來賞玩的,“置而弗用”罷了。
盡管顯微鏡傳入中國的時間并不算晚,然而卻一直是一種稀罕奇器。一方面,傳教士帶來的顯微鏡數量有限,國人又鮮有能制造者;另一方面,已經傳入的顯微鏡大都被“置而弗用”,自然知道的人也就不多了,以致清末出洋大臣見到顯微鏡時依然表現得十分驚奇。1866年,斌椿、張德彝訪問瑞典,看到了顯微鏡投影:“術者以滴水放于顯微鏡上,向日而照,映諸對壁,則水內小蟲無數,蠕蠕如魚蝦者。醋內照之有蟲如蟬,千百飛舞,大皆三尺許。河水照之有如蝎如蟹之蟲,大皆三四尺。”到了光緒年間,隨著顯微鏡的介紹日漸增多,國人才逐漸了解。英國傳教士傅蘭雅在其主編的《格致匯編》中,曾有專門一篇《釋顯微鏡》,詳細介紹了顯微鏡的用途、結構、工作原理、制造和使用方法。
自制顯微鏡的能工巧匠
清朝時期的顯微鏡大部分是傳教士帶來的,卻也有一些是國人自己制造的。在順治時期,有一個叫做孫云球的吳江人,從西學中學到了一些光學的知識,并且善于磨制鏡片,主要是制作眼鏡和望遠鏡,也有一些顯微鏡。他曾寫過一部《鏡史》,書中這樣介紹顯微鏡:“鏡用俯視,以極微細之物,置三足之中。視醯雞頭尾了然,視疥蟲毛足畢現,蚊蟁宛如燕雀,蟻虱幾類兔猿。博物者不特知所未知,信乎見所未見。”據推測,他可能既會制造單式顯微鏡(存目鏡),也會制造復式顯微鏡(察微鏡),只可惜沒有實物留給后人。康熙年間的黃履莊也是一位能工巧匠,不但制作了溫度計、濕度計、機械狗等機巧器械,而且也善于自制顯微鏡和望遠鏡等光學奇器。
其后又出現了一位光學家鄒伯奇,此人尤其擅長制作照相機并為人攝影,而且他還用攝影術繪制了廣東沿海的村落地圖。在他所著的《格術補》一書中,他給出了透鏡成像的原理和計算公式,以及望遠鏡和顯微鏡的制作方法,而他本人也制作了不少望遠鏡和顯微鏡。
說到清朝中期的幾何光學,不得不提鄭復光。此人活躍于嘉慶道光年間,曾經在國子監讀書,在數學、光學、機械制造方面頗有造詣。當他讀到漢朝《淮南萬畢術》中“夏造冰”的章節時,便親自試驗,研究了冰透鏡取火的影響因素。除此之外,他還制造了眼鏡、幻燈機、望遠鏡和顯微鏡。
不過,在清朝能夠磨制鏡片、自制顯微鏡的能工巧匠畢竟是鳳毛麟角,即便到了民國以后,國人制造顯微鏡的技術仍然落后于西方,學校和醫院使用的顯微鏡主要還是靠進口。
小鏡片,大影響
顯微鏡的出現,對整個世界都產生了深遠的影響。正如望遠鏡可以讓人類將遙遠的星空拉到眼前一樣,顯微鏡可以讓不能由感官直接察覺的事物暴露于人類眼前。更為重要的是,望遠鏡所見畢竟是遙遠之處存在之物,顯微鏡所見似乎是本來沒有的東西,這種“無中生有”的感覺更讓人覺得驚奇。
特別是在復式顯微鏡被發明之后,西方的生物學獲得了巨大突破,人類對于生物的研究進入到細胞時代;而各種微小生物的發現不但促成了微生物學的發展,而且還否定了生物的自然發生說。隨著顯微鏡及其相關技術(如細胞染色技術、消色差技術等)的進步,顯微鏡在生命科學中發揮了越來越大的作用。
顯微鏡在中國似乎是另一番景象。直到19世紀即將結束的時候,仍然沒有被應用到科學研究當中。盡管如此,顯微鏡還是多少改變了清朝人的生活。當人們透過顯微鏡看到那個“無中生有”的世界時,他們的世界觀肯定發生了變化:原來還有這樣一個未知的世界!更有像康有為這樣的人據此發揮,能夠通過顯微鏡“而悟大小齊同之理”。而當出洋大臣志剛看到顯微鏡下的面糊中蠕動著各種小蟲之后,也終于明白“冷水及隔宿有湯水之物,皆不可食。”
不只是在世界觀上,在生產生活中顯微鏡也已經開始發揮作用。當西方近代科學技術發展起來以后,蠶絲業也受益匪淺,特別是法國科學家巴斯德用顯微鏡檢查蠶蛾,切斷了蠶粒子病由帶病蠶蛾傳給蠶卵的途徑,由此提高了養蠶的質量。晚清時,西方的養蠶法傳入中國,其中就包括了蠶體病理學的知識。應用巴斯德的顯微鏡技術挑選蠶種的“巴斯德制種法”也隨著法國學者喝茫氏的《喝茫蠶書》而傳入中國,這本書中還專門介紹了顯微鏡的結構及其使用方法,根據書中描述,可以知道當時應用的是復式顯微鏡。那么,顯微鏡是否對中國的蠶絲業產生影響了呢?光緒南書房翰林徐琪在《南齋日記》中記錄了他向慈禧報告浙江農商情況的對話“……即如從前養蠶不精,近仿西法,用顯微鏡先照,將蠶子有毛病者先行挑出,所以近來所養之蠶既好,絲亦較從前漂亮”。非但如此,顯微鏡在養蠶業的應用還催生了一名顯微鏡制造高手——廣東興寧的李任重,由于他制造的顯微鏡安裝的是自己磨制的凸透鏡,透鏡的質量又很好,被譽為“中國新顯微鏡制造家”。
但顯微鏡在中國的科學研究中發揮更大的作用,還要等到近代醫學與生命科學的教育與研究開始之后,這個任務在清朝并沒有完成,而是留給了后來的民國時代。
【責任編輯】張小萌