顯微鏡：游戲打開的一扇大門

　　生物課上，一台顯微鏡、一片菜葉子加上一只青蛙或者顯微鏡鯽魚，一場生物顯微解剖課開場了。各自不免興奮，顯微鏡是多麼神奇的一個東西！它讓我們能夠看到流淌江水中的各種微生物，能夠知曉細胞內形形色色的細胞器，能夠區分出猩猩有24對染色體而人卻只有23對。

　　這都要歸功於16世紀一個叫Zacharias Jansen的荷蘭人，我們不清楚他如何想到將兩個鏡片疊在一起並放在管子的兩頭，但是這個奇怪想法催生出的工具，卻能夠在壓縮最小的時候放大3倍，拉到最長時可以放大達到10倍。他在孩童時期的嘻哈把玩，將我們帶進了令人瞠目結舌的微觀世界。

　　▲玩出來的顯微鏡

　　很奇怪，做出顯微鏡的第一人不是生物學家，而是一個觀星的人——現代物理學與天文學之父伽利略。1609年，在聽說了這個孩子的發明後，他不僅研究明白了這些鏡片放大鏡在一起能夠放大很多倍的原理，還制造出了一台更為精密的工具，並將其命名為occhi望遠鏡olino(也被稱為little eye)。從此，現代意義上的顯微鏡走進人們的視野。

　　然而，顯微鏡真正發展成為一個學科，成為窺視微觀世界的獨門兵器，還是要等到17世紀六、七十年代。列文虎克，這個出生於1632年的荷蘭小伙子，在稚嫩的年紀就不得不面對父親的去世，被迫來到阿姆斯特丹的一家干貨商店當學徒，在那裡他接觸到放大鏡，產生極大的興趣。閑暇之余，他便耐心地磨起了自己的鏡片。或許是太無聊，或許是太好玩，他一生中竟然磨制了400多個透鏡，放大倍數竟然可以達到300倍！利用自制的顯微鏡，列文虎克為我們展現了一個全新的微觀世界，他第一個發現並描繪了細菌，展現了一滴水中的世界，准確地描述了紅細胞，證明了馬爾皮基推測的毛細血管層是真實存在的，他成為了微生物學的奠基人。

　　與列文虎克同期的，還有一個叫做羅伯特•胡克，被稱為“倫敦的萊奧納多•達•芬奇”的英國博物學家。你說對了，“胡克定律”就是以他名字命名的。他不僅提出了彈性材料的胡克定律，萬有引力的平方反比關系，設計了真空泵，還利用自制的顯微鏡發現了軟木中的“小室”，並將“cell”一詞深深地刻進了現代人的腦海中。從此，顯微鏡的發展進入了快車道，出現了形式多樣、擁有不同功能的各色顯微鏡。

　　▲光學顯微鏡

　　燈泡的發明讓那些狂熱的顯微鏡粉絲們欣喜不已，終於可以在晚上也可以使用高倍鏡片來觸摸微觀世界了。但是當他們將光源經聚光鏡投射在被檢樣本上後，卻發現在視野中除了有那些小東西，竟然還發現了燈絲的影像。直到1893年，一個叫柯勒的年輕人，發明了二次成像技術，成功地將熱焦點落在了被檢樣本之外，不僅光線均勻了，而且也不會損傷樣本。這種被稱為柯勒照明的光源系統，成為了現代光學顯微鏡的關鍵部件。

　　顯微鏡的變革，也使細胞學迎來了最為輝煌的發展時期。細胞器、染色體等細胞染色方法的出現，使人們對於細胞這一生命最基本單位有了相當深入的認識。但是，染色畢竟影響甚至殺死了細胞，跟一堆死細胞玩真是太沒意思了！直到20世紀二、三十年代，弗裡茨•澤爾尼克在研究衍射光柵的時候，發明了相差顯微技術，這一情況才被徹底改變。

　　再後來，出現了各種形形色色的顯微鏡，按照設計天文望遠鏡方式的不同，有正立的、倒立的，還有解剖顯微鏡，按照目鏡的個數，有單目鏡的、雙目鏡的，還有直接數碼相機采集圖像的，有使用偏振光作光源的，還有不將光直接射入樣本的暗視野顯微鏡，還有選定特定波長的光波照射樣本，以產生熒光的熒光顯微鏡。

　　▲瓶頸所在

　　十八世紀，光學顯微鏡的放大倍數已經可以達到1 000倍，直到現在人們也只能將其提高到1 600倍左右這個極限了。不是因為技術不夠，而是因為顯微鏡的最大分辨率受到光源波長的限制。

　　光在傳播途徑中，如果碰到的障礙物或者小孔的尺寸遠大於光的波長時，就會被反射回去或者穿透過去，可以看作是沿直線傳播。但是當物體尺寸與光波差不多甚至還要小的時候，光波就會發生衍射現像並繞過去。不論我們怎樣磨鏡片，或者使用油鏡來提高清晰度，顯微鏡的分辨率最多也只能達到光波長的一半。而我們肉眼通常能感知的可見光，波長範圍在0。39μm ~0。76μm，即便使用0。39μm左右的紫外光，理想狀況下，也就能達到0。2μm的分辨率。金相顯微鏡所以，要想提高分辨率，只能改變光源，並且改用儀器來探測放大的圖像。