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显微镜,继续说说光学

已有 2179 次阅读 2021-12-23 13:36 |系统分类:生活其它

好了,还是说说我们今天的话题:显微镜。光学很多不起眼的东西对其他领域的作用实在是翻天覆地的变化,比如显微镜。普通显微镜在光学里的份量会是一节,在讲主面节面时会有一些题目;相衬显微镜在讲傅里叶光学(信息光学、现代光学、高级光学,以上名字讲的都是差不多的事情)中会有一节,还主要是因为是其历史地位重大,若不然会是一个习题,荧光显微镜、倒置显微镜、暗场显微镜、偏振显微镜、共焦显微镜多半会有些段落提到,但不会做为一节来介绍。在工程光学、光学检测、光学设计这类专业性比较强的课程中或许会有一章,那得看编者对这部分的熟悉程度和热爱程度了。

但显微镜对于博物学、对于生物学、对于金属学、对于材料学来说,有着重要的作用。甚至在某些学科中,正是因为显微镜的应用才得以建立这个学科,比如生物学的主要研究内容都是在显微镜广泛使用后才得以建立。这里讨论一下显微镜与医学的相互关系。

显微镜对医学的贡献简直就是逆天了,可以讲没有显微镜就没有现代医学,应该说是显微镜才使医学成为科学。现代医学应该有两条腿,一条是因果论,即致力于发现某一现象的原因,一条是在细胞(分子)层面找原因。

现代解剖学、细胞学、免疫学及疫苗、细菌(病毒)学、药物学、护理学,仍到现在医学的所有分支当年在建立的时候都是因为有了显微镜这个工具。

十七世纪七十年代,荷兰商人列文虎克( Antonie Philips van Leeuwenhoek )用独家秘技制成高倍单镜显微镜,放大倍数至少两百倍。他用这种显微镜观察到细菌和血细胞,并且把观察结果写信向英国皇家学会报告。列文虎克没经过医学训练,他的报告仅仅是对那些微观世界的描绘,但极大的激起了人们对显微的使用和提升。他一直没有公开他的制作方法和结构,现代猜测他就是用了水滴状的玻璃做为显微(物)镜,而后筛选出来高倍显微镜,所以也就是说他没有什么可以用来公开的,当然了,很快双镜的显微镜发明了,放大倍数足够人们使用,单镜的显微镜便没有人关心了。

显微镜在人身上的的最早应用或许算是血液循环理论。十七世纪中期,意大利马尔皮基( Marcello Malpighi ,1628-1694)的在微观水平上研究人体解剖,做出许多重大发现。这些发现对了解人体生理功能有很关键的影响。比如肾小球的描述让明确了泌尿功能的真实机制,肝细胞的描述让肝脏和胆囊各自的作用,对肺泡毛细血管的描述确认了肺脏的功能是气体交换。更为主要的是他找到了毛细血管,使得动脉和静脉两大系统结合成一个循环系统。

相衬显微镜是比较特殊的一种显微镜,这是一款基于波动光学的显微镜。通过相衬显微镜可以观测透明物体,这在医学上的用处太大了,因为生物组织有许多是透明的,在相衬显微镜出现前只能靠染色的方法进行观察,但染色需要特定的过程也会破坏生物的原始结构,所以相衬显微镜的出色可以使许多检查更加快捷与准确,特别是在战地救护条件下。这款显微镜也是战争的产物,首次应用是在二战时期的德国,当时德国的政府对技术有种迷信,总是相信有新鲜的技术可以赢得战争,因而广泛收罗技术的点子,从而发现了这个五六年前就有的发明,迅速的推广。这个故事可以引伸出很多道理,比如国家行为对技术发展的作用、基础研究与技术应用的关系(在这个事例中是技术催生了基础研究,信息光学的研究都具有这个特点,比如全息光学、激光应用)、信息的交流的重要性(二战后,美国人才在战场上发现了这种特殊的显微镜,才开始竞相效仿,据说战后还有过商业上的一些争执)

大名鼎鼎的蔡司公司就是做显微镜出身的,而且深耕好多年,不但在技术上不遑多让,而且提出了很多基础性的理论。比如阿贝原理(阿贝是蔡司第二代领导人),这是一个理论问题,讨论的是光学成像的衍射极限(这些年很热的题目就是人们想尽办法打破这个极限,还拿过化学奖,对,是化学奖。),在此之前,成像光学是几何光学的天下,没想到需要用到波动光学;泽尼克(相衬显微镜的发明者,获诺贝尔奖)多项式,这是一个数学问题,是讨论级数理论中的一个问题,但却是光学设计中与光学像差对应的数学表示。当年长春光机所也提出过做中国的蔡司(还提出过做中国的索尼),现在肯定是没有司了。

推荐一本(套)书【医学大神】。如果你想知道显微镜在医学的发展上到底起到过什么作用的话,不妨去翻翻这套书,每本书里你都看到显微镜的影子轻盈的飘过,如果非要反对的话,你也可以讲现代医学发展的年代正好与显微镜普及的年代相重合,若没有显微镜人们也可以建立现代医学,那就来看看塞麦尔维斯与产褥热的故事(在【医学大神】“邪症迷思”那一分册里)。塞先生不会显微镜,不会设计实验,更不要提双盲实验,因而他的正确结论并没有迅速得到推广与应用,他的统计数据很充实,但他的统计理论不完备,特别是在数据整理与发布上。只能说,这是个奇人,能够在纷杂的数据中找到真相,但很可惜,因为不会用显微镜来分辨和发现机理,使得他的理论和应用延误了好多年,可是你要知道,每一天的延误都意味着生命的枯萎与消亡。

这书好是极好,但我总是怀疑是不是自己写的,最大的可能是改写,因为从根上收集这么多资料,令人咂舌,而在其记述中没有发现资料收集的艰辛。读库不是没干过这事儿,0801期就刊过“经度之战 袁 越”,这实际上是达娃索贝尔“经度”的改写本,但书中并没有提到这是抄来的。(吊诡的是达娃的“经度”是2007年翻译出版的,这也抄的太大胆了),而且作者后来还在读库上还写过东西的(那个不知是不是改写),说明读库没有清醒的认识到0801那一期的问题。

文字不错,但出的是小刊本,一个故事一本薄薄的册子,好像是19本,价钱那是相当的高,近400元,也不是个想让很多人看的书,商人逐利,无不用其极。读库总的感觉还是比罗某的书要相对便宜些,但这套书实在是太贵了。




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