望遠鏡與顯微鏡的歷史發展比較

楊馨然

(西安建筑科技大學馬克思主義學院 陜西 西安 710000)

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望遠鏡與顯微鏡的歷史發展比較

楊馨然

(西安建筑科技大學馬克思主義學院 陜西 西安 710000)

人類賴以生存的世界是物質的，而物質世界是限的。對于從宇宙到粒子如此巨大空間跨度的物質結構的研究，要用各種不同的科學儀器，需要各式各樣先進的望遠鏡和顯微鏡。400年前望遠鏡和顯微鏡兩項偉大的發明，極大地深化了人類對于物質世界的認識，促進了科學的復興和社會的發展。宇宙的魅力，宇宙探索的挑戰性，宇宙蘊含的豐富科學問題，無疑為青年人展示自己的潛力，為人類提升創造力，提供了無與倫比的舞臺。

望遠鏡；顯微鏡；宏觀；微觀

盡管地球是我們最為了解的星球，但從海洋到陸地，從地下到天空，還有太多未知的地方，需要用高性能的設備去深入探究。400年前望遠鏡和顯微鏡兩大發明，極大地深化了人類對于物質世界的認識，推動了科學的復興和社會的進步。

1 望遠鏡與顯微鏡的發現

1607年在荷蘭的密特爾堡小鎮上的一個眼鏡店里，里佩爾海斯的孩子們因為好奇，偷偷地拿走了磨好的鏡片去玩耍，突然發現兩個鏡片重疊在一起可以看清楚遠處的事物。原來他們把老花鏡放在前面，近視鏡放在后面形成了放大的效果。就這樣世界上第一架望遠鏡誕生了。

顯微鏡與望遠鏡一樣都是由眼鏡制造商發現的，利用凸透鏡與凹透鏡的結合，使人們發現距離我們更遠和更小的事物。顯微鏡從最初的研制成功到今天經歷了一個漫長的發展歷程。

2 望遠鏡與顯微鏡的發展

2.1 望遠鏡的發展

西歐早在 13 世紀就出現磨制眼鏡片的手工業。到了16 世紀前半期意大利的眼鏡片制造業已很發達，但當時只流行遠視眼鏡，而近視眼鏡尚無社會需要，所以在市場上凹透鏡片起先是罕見的。直到 16 世紀晚期，矯正近視的凹鏡片才開始在市場出現。到了 1604 年這種組合調整夾架和較高的凸凹鏡片磨制技術才由意大利人傳入荷蘭一帶。可見，只有這時的社會生產技術才提供發明望遠鏡的客觀條件。

伽利略望遠鏡的出現,更新了一些士人的天文學知識,一定程度上改變了他們的宇宙觀。1609年意大利科學家伽利略制成了倍率為3的世界上第一架天文望遠鏡，隨后又制作了倍率為20的望遠鏡，并用以發現了月球表面的環形山。在此之后，不但建造了各種地面望遠鏡，還把望遠鏡送上太空，不斷揭示宇宙深處的奧秘。

伽利略創造了高倍率簡單望遠鏡的設計制造方法，為早期天文望遠鏡的迅速發展作出了突出貢獻。他是天文望遠鏡的發明人和第一個用望遠鏡觀天取得巨大成果的人。3

2.2 顯微鏡的發展

1665年,英國學者羅伯特·胡克用自己設計制造的顯微鏡觀察了軟木的薄片,第一次描述了植物細胞的構造,并為這些蜂巢狀的小室起名。其實,他所觀察到的只是纖維質的細胞壁,并非完整的活細胞。

此后不久,同樣是在1665年,荷蘭的業余科學家列文·虎克也制造出了一架顯微鏡。這架顯微鏡的放大能力已經超過了當時世界上已有的任何顯微鏡。因為使用了顯微鏡,列文·虎克觀察到了許多動、植物的活細胞與原生動物,并于1674年在觀察魚的紅細胞時描述了細胞核的結構,又于1680年發現了酵母菌。

1931年,兩位德國科學家為了提高顯微鏡的分辨率,嘗試用電子束代替可見光,用電磁透鏡代替玻璃透鏡,設計出了世界上第一臺電子顯微鏡。雖然當時這臺電鏡的放大倍數只有12倍,卻揭開了人類用電鏡探索微觀世界的新篇章。

我國在1965年試制成功了20萬倍電子顯微鏡,后來又研制成功了80萬倍電子顯微鏡,它具有分辨率高放大倍率范圍寬,操作方便,使用范圍廣的特點,并配有自動照相裝置。

幾十年來,人類應用不斷更新的電子顯微鏡,不但揭示了細胞內部各種細胞器的精細結構,還相繼發現了病毒、類病毒、噬菌體和各種生物大分子等,并獲取了“原子核和電子云”的原子像。因此,繼光學顯微鏡之后,電子顯微鏡的發明被稱為人類探索微觀世界的第二次飛躍。4

3 望遠鏡與顯微鏡給中國帶來科技進步

人類賴以生存的世界是物質的，而物質世界是限的。對于從宇宙到粒子如此巨大空間跨度的物質結構的研究，要用各種不同的科學儀器，需要各式各樣先進的望遠鏡和顯微鏡。400年前望遠鏡和顯微鏡兩項偉大的發明，極大地深化了人類對于物質世界的認識，促進了科學的復興和社會的發展。

認知宇宙一直是人類的夢想，人類一直試圖對浩森的宇宙做出合理的解釋。中國古人提出過蓋天說和渾天說，中國漢代學者張衡曾經提出“宇之表無極，宙之端無窮”的無限宇宙概念。古希臘哲學家柏拉圖認為宇宙中的物體呈現出最完美的圓形運動，宇宙由各個星層組成，存在著一個宇宙的中心。古希臘的天文學家托勒密提出了地心說，認為地球是宇宙的中心。哥白尼提出了日心說。牛頓提出了機械的宇宙觀，認為在第一推動力的作用下，宇宙按照機械運動的規律運行著。近代科學認為，任何一種宇宙學說或者模型，都必須經過觀測或實驗的檢驗，才能成為被普遍接受的科學理論。可以說望遠鏡的發現推動了歷史的進程，開拓了人們的眼界，讓人們對大自然的有了更深的了解。

許多年來，人們一直致力于提高顯微鏡的分辨能力和成像襯度。隨著計算機技術和工具的不斷進步，光學設計的理論和方法也在不斷改進，學科的交叉和聯系越來越緊密，使得顯微鏡與激光、計算機、新材料技術、信息技術相結合，顯微成像技術大大提高。近年來隨著近場穿透式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡以及激光共焦顯微鏡的發展和廣泛應用，為人類獲得新型材料以及促進現代醫學的發展創造了條件，應用廣泛的納米材料就是在電子顯微鏡的基礎上發展起來的，它為21世紀科學技術的發展奠定了基礎，在材料、生物、醫學等領域得到廣泛的應用。因此顯微鏡的研究具有重要的意義。

顯微鏡把一個全新的世界展現在人類眼前，人們第一次看到了數以百計“新”的微小動物和植物，以及從人體組織到植物纖維等各種致密物體的內部構造。顯微鏡的發明大大擴展了人類的視野，也使生物學進人了細胞時代。

[1] 程景全.天文望遠鏡原理和設計.北京:中國科學出版社,2003

[2] 張雙南.我國空間天文發展的現狀和展望.中國科學：物理學,力學,天文學，2012

[3] 解啟榮.伽利略與望遠鏡.[J]2014

[4] 陳琳.顯微鏡的歷史.[J]2000

[5] 陸琰.解開宇宙之謎的十個里程碑.中國國家天文，2009.

楊馨然，女，漢族，陜西西安人，在讀碩士研究生，西安建筑科技大學馬克思主義學院，研究方向：建筑哲學。

TH742.9

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1672-5832(2017)07-0278-01