Mikroskoopin keksintöhistoria

Tieteen kehityksessä erityinen rooli oli kahdella laitteella, joka laajensi dramaattisesti tiedon rajoja - mikroskoopilla ja kaukoputkella. Jos muinaisina aikoina ihminen pystyi havaitsemaan maailman vain mittakaavassa, joka on verrattavissa oman ruumiinsa kokoon, niin mikroskooppi puhui aineen pienimpien hiukkasten ja pienten elävien organismien olemassaolosta ja uskomattomista ominaisuuksista, ja antoi hänelle mahdollisuuden ottaa ensimmäisen askeleen mikromaailmaan. Teleskooppi toi kaukaiset tähdet lähemmäksi, pakotti ihmiskunnan ymmärtämään paikkansa maailmankaikkeudessa, avasi megamaailman katseemme. Mikroskooppi ja teleskooppi (tarkemmin teleskooppi) ilmestyivät melkein samanaikaisesti, 1500-luvun lopulla, mutta mikroskooppi siirtyi nopeasti ensimmäisistä primitiivisistä malleista täysimittaiseksi optiseksi laitteeksi.

Näiden laitteiden keksintö liittyy hollantilaisen päällikön Zachariah Jansenin nimeen, joka ehdotti vuonna 1590 kaukoputken ja mikroskoopin suunnitelmaa. Sitten Galileo ja Kepler paransivat molempia laitteita. Englantilainen tiedemies R. Hook löysi mikroskoopilla vuonna 1665 kaikkien eläinten ja kasvien solurakenteen, ja kymmenen vuotta myöhemmin hollantilainen luonnontieteilijä A. Levenguk löysi mikro-organismit.

200 vuoden kuluttua saksalainen fyysikko Abbe, kuuluisan optisen työpajan omistajan K. Zeissin työntekijä ja kumppani, kehitti mikroskoopin teorian ja loi sen nykyaikaisen version, jonka mahdollisuuksia eivät rajoita suunnitteluvirheet, vaan fysiikan peruslait. Ihmisen silmä voi erottaa millimetrin kymmenesosan koon. Optinen mikroskooppi voi suurentaa sitä tuhat kertaa. Linssijärjestelmän monimutkaistaminen ei olisi vaikeaa saavuttaa suurempaa lisäystä, mutta tämä ei tee kuvaa selkeämmäksi. Tosiasia, että aineella on samanaikaisesti sekä aalto- että verisuoniominaisuuksia. Tämä koskee valoa, ja sen aalto-ominaisuudet eivät anna sinun nähdä kohteita, joiden mitat ovat alle mikronin kymmenesosat.

Diffraktio on ominaista aalloille - ne taipuvat esteiden ympäri, joiden koko on pieni verrattuna aallonpituuteen. Esimerkiksi vedestä jumittuva olki ei estä ryppyjen leviämistä, kun taas suuri kivi pitää sen takaisin. Jotta esine havaittaisiin, sen on viivästettävä tai heijastettava valoaaltoja. Ihmisen silmään nähden näkyvän valon aallonpituus mitataan mikronin kymmenesosina. Tämä tarkoittaa, että pienemmillä osilla ei ole melkein mitään vaikutusta valon leviämiseen, joten mikään optinen laite ei auta niiden havaitsemisessa.

Aaltohiukkasten kaksinaisuus ei kuitenkaan rajoita tavanomaisten mikroskooppien kasvua, vaan myös avaa uusia mahdollisuuksia aineen tutkimiseen. Hänen ansiosta on mahdollista saada kuva paitsi sen avulla, mitä olemme tottuneet ajattelemaan aaltoja (näkyvä valo, röntgenkuvat), vaan myös sen avulla, mitä pidämme hiukkasina (elektronit, neutronit). Siksi on nyt luotu mikroskooppeja, jotka esittävät esineitä paitsi tavallisessa valossa, ultravioletti- tai infrapunasäteissä, mutta myös elektroni- ja ionimikroskoopeissa, joiden suurennus on tuhat kertaa suurempi kuin optisten. Röntgen- ja neutronimikroskooppeja kehitetään. Uusien laitteiden etuna ei ole vain suurempi lisäys, vaan myös niiden tarjoama informaatio. Esimerkiksi infrapunamikroskoopit tekevät mahdolliseksi tutkia läpinäkymättömiä kiteitä ja mineraaleja, ultraviolettiosat ovat välttämättömiä oikeuslääketieteellisessä ja biologisessa tutkimuksessa, röntgenkuvat voivat paistaa erittäin paksien näytteiden läpi tuhoamatta, ja neutronimikroilla voitaisiin erottaa eri kemiallisista elementeistä koostuvat osat. Mikroskoopin parantaminen jatkuu, ja tämä laite palvelee silti tiedettä.