世界上第1台显微镜发明者英国胡克,跟牛顿吵过架,他到底有多牛

17 世纪,航海技术的大发展使欧洲人的视野拓展到大洋彼岸,人们对大自然的兴趣也日益剧增,在这个过程中,宗教的制约日益衰减,学者们开始向大自然提出刨根问底式的质疑。1660 年,一群不怎么“守本分”的知识分子聚在一起,成立了“伦敦自然知识拓展皇家学会”(the Royal Society of London for Improving Natural Knowledge),试图用观察、实验的方式来探究世界。这个组织就是今天众所周知的英国皇家学会。

这群知识分子里聚集了诸多大牛,比如圣保罗大教堂的设计师克里斯托弗·雷恩爵士,酸碱指示剂的发现人,同时也是理想气体波义耳-马略特定律的提出者之一罗伯特·波义耳,还有波义耳的学生,发明了弹性定律的罗伯特·胡克,也就是本文的主角。

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胡克的画像

胡克1645 年进入伦敦威斯敏斯特公学学习,随后进入了牛津大学,并被波义耳看中,成了他的助手。

1662年,胡克被任命为英国皇家学会的实验室主任,他的主要任务是在皇家学会的会议上准备几个实验,供会员们观察、讨论、分析、猜想。这个职位起初是义务劳动,后来随着胡克出色的工作,英国皇家学会开始给他发工资,于是胡克就成为了西方历史上第一个靠从事科学研究工作赚钱养家的“职业”科学家。

胡克在这个位置上干了40年,一直到1703年去世。

胡克的显微镜与《显微图谱》

在胡克所处的时代,研磨镜片,制造仪器,是颇为时髦的事。胡克本人也是一位极具天赋的仪器制造家。他亲手设计制作了一台拥有目镜、物镜和载物台的复合光学显微镜。

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胡克设计的双镜片显微镜(图片来自网络)

胡克用自己制造的这台显微镜东瞅瞅西瞧瞧,对身边的一切事物进行细致的观察,并亲手将肉眼看不到的物体微小细节画下来,并在1665 年出版了英国皇家学会历史上第一部影响最为广泛的著作《显微图谱》(Micrographia)

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胡克1665年出版的《显微图谱》(Micrographia)的封面,上面印着英国皇家学会的纹章以及座右铭“不轻信任何人之言”。

胡克不是第一个把显微图像画下来的人,但是那年头出书是非常奢侈的事,早期人们用显微镜观察的结果和绘制的图画大多只是以手稿形式留存。

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《显微图谱》中画的胡克显微镜

《显微图谱》题材非常广泛,共有66个专题,其中包括水晶,化石,真菌和各种昆虫,可以说但凡胡克在生活中能碰到的,他都画了个遍。书中有6 幅插图为折页图,最大的一幅画着一只跳蚤。这幅跳蚤的插图一经出版,即在英国引起轰动,从普通老百姓到王公贵族,都惊呆了,原来每天叮咬自己的昆虫居然长这个样子。

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胡克书中跳蚤的插图,也是人类历史上第一张跳蚤的写真

《显微图谱》书中第一次使用了 “细胞”(Cell)这个词。胡克有一次从一块软木上刮下薄薄的截片,放在显微镜下观察。他看到许多小的“密闭房间”,很像蜜蜂窝,于是他就将其称为Cell,后来日本人和中国人将这个词翻译为“细胞”。胡克的观点基本准确,但这些小房间其实不是真的生物细胞,而是细胞死后留下的细胞壁。

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胡克用显微镜在软木截片上看到的小房间(细胞)

真菌也是被胡克置于镜片之下仔细观察的对象。胡克发现一本皮革书上长了毛,很好奇这毛是什么,就将其置于显微镜下仔细观察,发现了皮革上长出的小菌丝。此外,胡克还发现真菌是感染和破坏玫瑰植物叶片,导致其出现锈病的“元凶”。胡克从这样的观察中提出一个理论:植物或动物腐烂时会产生“一些低等的、不复杂”的生物。

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这张图是人类历史上第一张真菌的插图

《显微图谱》中的诸多专题和大家熟悉的昆虫有关,例如苍蝇、蜜蜂、跳蚤、蚂蚁和虱子。

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《显微图谱》中的蚜蝇插图

胡克在书中对人虱的描述相当幽默:

“这东西如此令人厌恶,躲之不及;如此肆意妄为,横行霸道;如此趾高气昂,藐视一切;它居于紫禁之巅,行事简单粗暴,不会放过一个路人的耳朵,不吸到血决不善罢甘休。”

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历史上第一张虱子的裸照

胡克书中所有插图都是他亲手所画,没办法,那年头照相机还没发明,在没有照相机是年代,绘画也是科学家不可或缺的技能之一。

罗伯特·胡克与列文虎克

荷兰商人安东尼·范·列文虎克是《显微图谱》的忠实读者,他受这部著作启发,使用自己研制的放大倍数将近300倍的单透镜显微镜,深入地投身于微观世界,观察、描述和绘制了诸如原生动物和细菌这样的单细胞生物。由于胡克和列文虎克发音相近,国内有些著作将他们当作了同一个人,引起了不小的误会。

胡克这个人很难相处,他和荷兰科学家惠更斯有过游丝表的发明权之争,也与艾萨克·牛顿有过公开的争端。

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罗伯特·胡克与艾萨克·牛顿的纠葛

胡克支持光的波动学说,而牛顿则发表论文认为光是粒子,二人之间的争论非常激烈。胡克认为牛顿的部分观点有抄袭他《显微图谱》的嫌疑,并写信质问牛顿,牛顿则在回信中暗讽胡克,说出了那句尽人皆知的名言:

“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.——(关于光学)笛卡尔往前迈出很好的一步。您在很多方面又使其锦上添花……如果我能看得更远的话,那也是因为我站在您这样巨人的肩膀上。”

事实上,胡克是一个矮子,并略微有些驼背。

有证据表明有关万有引力的大量基础工作是胡克完成的,牛顿对此并不承认,在胡克1703年去世之后,牛顿遣散了胡克的实验室,并销毁了有关胡克的一切物品,据说连一幅画像都没有留下。那么我们今天看到的胡克的画像,画的人到底是谁?也就无从可知了。

可以说,显微镜的发展是现代科学最重要的基础之一。显微镜在孩子学习科学中的作用,就像地图仪在孩子学地理中的作用。

有了显微镜,孩子就等于有了打开另一个世界的大门,他就开始学会观察身边的万物。而观察就是科学的第一步。

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而且使用显微镜是很快乐的事情,能够贯彻快乐教育的目标,不要把学习当任务,学习本身就是快乐的源泉。

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我记得我小时候上初中,最喜欢上的就是生物实验课。因为可以使用显微镜。但是,那时候学校装备不足,通常是四五个同学用一个显微镜,所以我往往只看了一眼,就要被推开。

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我那时候就想,要是有钱了,我就买一个显微镜。

要让孩子具有科学素养,最好的方法就是给孩子配一个显微镜。

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买显微镜有讲究,太贵重的没必要,太便宜的看起来模糊,起不到效果。反而让孩子失去兴趣。

大家可以买一些品牌的,比如National Geographic国家地理儿童显微镜,这是由德国Bresser宝视德和美国国家地理共同推出的。

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这台显微镜一共有3个物镜,分别是4倍、10倍和40倍,再加上目镜的倍数,这台显微镜可以实现40倍-640倍的放大效果。

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为了保护孩子的视力问题,目镜用的是高清镜片,成像清晰,LED光源非常柔和,能保护孩子的视力。

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另外,这款显微镜除了直接在目镜上观察外,都还可以利用手机的相机观测!非常方便。

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让孩子用显微镜观察,他就能更了解这个世界。对于最近的冠状病毒,他也能知道,这些都是由一些我们看不见的东西造成的。所以我们出门要戴口罩,要勤洗手。

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现在孩子在家,时间比较充分,可以让孩子自己制作一些标本进行观察,培养他们的科学基础。这个显微配一全套的标本制工具。还可以拍下自己制作的标本朋友圈。孩子就是朋友圈最亮的科学小能手。

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家里的大件小件,都可以试着观察,各种树叶、沙子什么的,同样可以。

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妈妈的头发,爸爸的胡子,卫生间里捉到的小飞虫,一颗坏掉了的蓝莓,以及,咬了一口的麦丽素……

调镜头、制标本、做观察,生物启蒙,真是不知不觉就进行了。

这个显微镜由老牌的美国国家地理官方授权出品,美国国家地理创刊于1888年10月,这6个字本身就意味着权威、科学。

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变倍目镜、手柄、调焦手轮、物镜、载物台、滤光盘……另看它小,但相当专业。

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而且是专业儿童显微镜,目镜使用高清镜片,能保护孩子的视力,不像一些劣质的镜片,会影响孩子的视力。

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还有,它的光源也很贴心,是LED电光源,不会像平时我们日常所使用的灯那样产生闪烁,伤害眼睛,光线也比较柔和,不会刺眼。

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光源也可以调节滤光盘通光孔的大小,而且除了直接在目镜上观察外,还可以利用手机的相机观测!

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有了这个功能,孩子就可以把自己辛苦观察到的图像存起来,当做纪念,或者分享给小伙伴们。

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