Мікроскопом називається унікальний прилад, покликаний збільшувати мікрозображення і вимірювати розміри об’єктів або структурні утворення, що спостерігаються через об’єктив. Ця розробка дивна, а значення винаходу мікроскопа надзвичайно велике, адже без нього не існувало б деяких напрямів сучасної науки. І звідси детальніше.
Мікроскоп – родинний телескопу пристрій, що застосовується для зовсім інших цілей. З його допомогою вдається розглянути структуру об’єктів, які невидимі оком. Він дозволяє визначати морфологічні параметри мікроутворень, а також оцінювати їх об’ємне розташування. Тому навіть складно уявити, яке значення мав винахід мікроскопа, і як його поява вплинуло на розвиток науки.
Історія мікроскопа і оптики
Сьогодні складно відповісти, хто першим винайшов мікроскоп. Ймовірно, це питання також буде широко обговорюватися, як і створення арбалета. Однак, на відміну від зброї, винахід мікроскопа дійсно відбувся в Європі. А ким саме, поки невідомо. Ймовірність того, що першовідкривачем пристрою став Ханс Янсен, голландський майстер з виробництва окуляр, досить висока. Його сином Захаром Янсеном, в 1590 році було зроблено заяву, що він разом з батьком сконструював мікроскоп.
Але вже в 1609 році з’явився і ще один механізм, який створив Галілео Галілей. Він назвав його occhiolino і презентував публіці Національної академії. Доказом того, що в той період вже міг використовуватися мікроскоп, є знак на печатці папи Урбана III. Вважається, що він являє собою модифікацію зображення, отриманого шляхом мікроскопування. Світловий мікроскоп (складовою) Галілео Галілея складався з однієї опуклою і однієї увігнутої лінзи.
Удосконалення і впровадження в практику
Вже через 10 років після винаходу Галілея Корнеліус Дреббель створює складніший мікроскоп, який має дві опуклі лінзи. А пізніше, тобто вже до кінця 1600-х років, Христіан Гюйгенс розробив двохлінзеву систему окулярів. Вони виробляються і зараз, хоча їм не вистачає широти огляду. Але, що важливіше, за допомогою такого мікроскопа в 1665 році Робертом Гуком було проведено дослідження зрізи коркового дуба, де вчений побачив так звані стільники. Результатом експерименту стало введення поняття “клітина”.
Інший батько мікроскопа – Антоні ван Левенгук – лише первинайшов його, але зумів залучити до приладу увагу біологів. І після цього стало зрозуміло, яке значення мало винахід мікроскопа для науки, адже це дозволило розвиватися мікробіології. Ймовірно, згаданий прилад істотно прискорив розвиток і природничих наук, адже поки людина не побачила мікробів, вона вірила, що хвороби зароджуються від неохайності. А в науці панували поняття алхімії і віталістичні теорії існування живої і самозародження життя.
Мікроскоп Левенгука
Винахід мікроскопа є унікальною подією в науці Середньовіччя, тому що завдяки пристрою вдалося знайти безліч нових предметів для наукового обговорення. Більш того, безліч теорій зруйнувалося завдяки мікроскопіюванню. І в цьому велика заслуга Антоні ван Левенгука. Він зміг удосконалити мікроскоп так, щоб він дозволяв детально побачити клітини. І якщо розглядати питання в цьому контексті, то Левенгук дійсно є батьком мікроскопа такого типу.
Структура приладу
Сам світловий мікроскоп Левенгука представляв собою пластинку з лінзою, здатної багаторазово збільшувати розглянуті об’єкти. Ця платівка з лінзою мала штатив. Через нього вона монтувалася на горизонтальний стіл. Направляючи лінзу на світло і розташовуючи між нею і полум’ям свічки досліджуваний матеріал, можна було розгледіти бактеріальні клітини. Причому першим матеріалом, який Антоні ван Левенгук досліджував, був зубний наліт. У ньому вчений побачив безліч істот, назвати які поки не міг.
Унікальність мікроскопа Левенгука вражає. Наявні тоді складові моделі не давали високої якості зображення. Більш того, наявність двох лінз тільки посилювало дефекти. Тому знадобилося понад 150 років, поки складові мікроскопи, спочатку розроблені Галілеєм і Дреббелем, почали давати таку ж якість зображення, як пристрій Левенгука. Сам же Антоні ван Левенгук все одно не вважається батьком мікроскопа, але по праву є визнаним майстром мікроскопування нативних матеріалів і клітин.
Винахід і вдосконалення лінз
Саме поняття лінзи існувало вже в Стародавньому Римі та Греції. Наприклад, у Греції за допомогою випуклих скельців вдавалося розпалювати вогонь. А в Римі давно помітили властивості скляних посудин, наповнених водою. Вони дозволяли збільшувати зображення, хоча і не у багато разів. Подальший розвиток лінз невідомий, хоча очевидно, що прогрес на місці стояти не міг.
Відомо, що в 16 столітті у Венеції увійшло в практику застосування окулярів. Підтвердженням цього є факти про наявність верстатів для шліфування скла, що дозволяло отримувати лінзи. Також були креслення оптичних приладів, що представляють собою дзеркала і лінзи. Авторство цих робіт належить Леонардо да Вінчі. Але ще раніше люди працювали зі збільшувальними скельцями: ще в 1268 році Роджер Бекон висунув ідею створення підзорної труби. Пізніше вона була реалізована.
Очевидно, що авторство лінзи нікому не належало. Але це спостерігалося до того моменту, поки оптикою не зайнявся Карл Фрідріх Цейс. У 1847 році він приступив до виробництва мікроскопів. Потім його компанія стала лідером в розробці оптичного скла. Вона існує до сьогоднішнього дня, залишаючись головною в галузі. З нею співпрацюють всі компанії, які займаються виробництвом фото – і відеокамер, оптичних прицілів, далекомірів, телескопів та інших пристроїв.
Вдосконалення мікроскопії
Історія винаходу мікроскопа вражає при її детальному вивченні. Але не менш цікавою є й історія подальшого вдосконалення мікроскопії. Почали з’являтися нові види мікроскопів, а наукова думка, що породжує їх, все глибше занурювалася. Тепер метою вченого було не тільки вивчення мікробів, але і розгляд більш дрібних складових. Ними є молекули і атоми. Вже в 19 столітті їх вдавалося досліджувати за допомогою рентгеноструктурного аналізу. Але наука вимагала більшого.
Отже, вже в 1863 році дослідником Генрі Кліфтоном Сорбі для дослідження метеоритів був розроблений поляризаційний мікроскоп. А в 1863 році Ернстом Аббе була розроблена теорія мікроскопа. Вона була успішно перейнята на виробництві Карла Цейса. Його компанія за рахунок цього розвинулася до визнаного лідера галузі оптичних приладів.
Але незабаром настав 1931 рік – час створення електронного мікроскопа. Він став новим видом апарату, що дозволяє бачити набагато більше, ніж світловий. У ньому для просвічування застосовувалися не фотони і не поляризоване світло, а електрони – частки куди більш дрібні, ніж найпростіші іони. Саме винайдення електронного мікроскопа дозволило розвиватися гістології. Тепер вчені знайшли повну впевненість, що їх судження про клітині та її органелах дійсно правильні. Втім, лише в 1986 році творцеві електронного мікроскопа Ернсту Руска була присуджена Нобелівська премія. Більш того, вже в 1938 році Джеймс Хіллер будує просвічуючий електронний мікроскоп.
Новітні види мікроскопів
Наука після успіхів багатьох вчених розвивалася швидше. А тому метою, продиктовані новими реаліями, стала необхідність розробки високочутливого мікроскопа. І вже у 1936 році Ервіном Мюллером випускається польовий емісійний прилад. А в 1951 році проводиться ще один пристрій – польовий іонний мікроскоп. Його важливість надзвичайна, тому як він вперше дозволив вченим бачити атоми. А на додачу до цього в 1955 році Єжи Номарский розробляє теоретичні основи диференціальної інтерферометрично-контрастної мікроскопії.
Вдосконалення новітніх мікроскопів
Винахід мікроскопа ще не є успіхом, бо як змусити іони або фотони проходити через біологічні середовища, а потім розглядати отримане зображення, в принципі, неважко. Ось тільки питання підвищення якості мікроскопії було дійсно важливим. І після цих висновків учені створили пролітний мас-аналізатор, який отримав назву скануючого іонного мікроскопа.
Це пристрій дозволяв сканувати окремо взятий атом і отримувати дані про тривимірну структуру молекули. Разом з рентгеноструктурним аналізом цей метод дозволив значно прискорити процес ідентифікації багатьох речовин, що зустрічаються в природі. А вже в 1981 році був введений скануючий тунельний мікроскоп, а в 1986 – атомно-силовий. 1988 – це рік винаходу мікроскопа скануючого електрохімічного тунельного типу. А останнім і найбільш корисним є силовий зонд Кельвіна. Він був розроблений в 1991 році.
Оцінка глобального значення винаходу мікроскопа
Починаючи з 1665 року, коли Левенгук зайнявся обробкою скла і виробництвом мікроскопів, галузь розвивалась і ускладнювалась. І задаючись питанням про те, яке значення мав винахід мікроскопа, варто розглянути основні досягнення мікроскопування. Отже, цей метод дозволив розглянути клітку, що стало черговим поштовхом розвитку біології. Потім прилад дозволив розглянути органели клітини, що дало можливість сформувати закономірності клітинної структури.
Потім мікроскоп дозволив побачити молекулу і атом, а пізніше вчені змогли сканувати їх поверхню. Більш того, за допомогою мікроскопа можна побачити навіть електронні хмари атомів. Оскільки електрони рухаються зі швидкістю світла навколо ядра, то розглянути цю частку абсолютно неможливо. Незважаючи на це, слід розуміти, яке значення мало винайдення мікроскопа. Він дав можливість побачити щось нове, що не можна бачити оком. Це дивовижний світ, вивчення якого наблизило людини до сучасних досягнень фізики, хімії та медицини. А це вартує таких зусиль.
