Mikroskopa izgudrošanas vēsture

Zinātnes attīstībā īpašu lomu spēlēja divas ierīces, kas dramatiski paplašināja zināšanu robežas - mikroskops un teleskops. Ja senatnē cilvēks varēja uztvert pasauli tikai tādā mērogā, kas ir salīdzināms ar paša ķermeņa lielumu, tad mikroskops runāja par matērijas mazāko daļiņu un sīko dzīvo organismu eksistenci un pārsteidzošajām īpašībām, un ļāva viņam spert pirmo soli mikro pasaulē. Teleskops tuvināja tālās zvaigznes, liekot cilvēcei apzināties savu vietu Visumā, atvēra megapasauli mūsu skatienam. Mikroskops un teleskops (precīzāk - teleskops) parādījās gandrīz vienlaikus, 16. gadsimta beigās, bet mikroskops ātri pārgāja no pirmajiem primitīvajiem modeļiem uz pilnvērtīgu optisko ierīci.

Šo ierīču izgudrojums ir saistīts ar holandiešu meistara Zaharija Jansena vārdu, kurš 1590. gadā ierosināja teleskopa un mikroskopa shēmu. Pēc tam abu ierīču uzlabošanu veica Galileo un Kepler. 1665. gadā angļu zinātnieks R. Huks, izmantojot mikroskopu, atklāja visu dzīvnieku un augu šūnu struktūru, bet desmit gadus vēlāk holandiešu dabas zinātnieks A. Levenguks atklāja mikroorganismus.

Pēc 200 gadiem vācu fiziķis Abbe, slavenā optisko darbnīcu īpašnieka K. Zeiša darbinieks un partneris, izstrādāja mikroskopa teoriju un izveidoja tās moderno versiju, kuras iespējas ierobežo nevis dizaina trūkumi, bet gan fizikas pamatlikumi. Cilvēka acs var saskatīt detaļu, kuras izmērs ir desmit milimetru. Optiskais mikroskops to var palielināt tūkstoš reizes. Komplicējot objektīvu sistēmu, nebūs grūti panākt lielāku palielinājumu, taču tas nepadara attēlu skaidrāku. Fakts ir tāds, ka matērijai vienlaikus piemīt gan viļņu, gan asinsvadu īpašības. Tas attiecas uz gaismu, un tā viļņu īpašības neļauj jums redzēt objektus, kuru izmēri ir mazāki par mikrona desmitdaļām.

Viļņiem raksturīga difrakcija - tie saliecas ap šķēršļiem, kuru izmērs ir mazs salīdzinājumā ar viļņa garumu. Piemēram, salmi, kas izkļūst no ūdens, neliedz ripples izplatīties, savukārt liels akmens to aiztur. Lai varētu pamanīt priekšmetu, tam ir jāatliek vai jāatstaro gaismas viļņi. Gaismas viļņa garumu, kas redzams cilvēka acij, mēra desmitdaļās mikronu. Tas nozīmē, ka mazākām detaļām gandrīz nebūs nekādas ietekmes uz gaismas izplatīšanos, un tāpēc neviena optiska ierīce nepalīdzēs tās atklāt.

Tomēr viļņu daļiņu divdabība ne tikai ierobežo parasto mikroskopu pieaugumu, bet arī paver jaunas iespējas matērijas izpētei. Pateicoties viņam, attēlu ir iespējams iegūt ne tikai ar to, ko esam pieraduši uzskatīt par viļņiem (redzamā gaisma, rentgenstari), bet arī ar to, ko mēs uzskatām par daļiņām (elektroniem, neitroniem). Tāpēc tagad ir izveidoti mikroskopi, kas objektus rāda ne tikai parastajā gaismā, ultravioletā vai infrasarkanā starā, bet arī elektronu un jonu mikroskopus, kuru palielinājums ir tūkstoš reižu lielāks nekā optiskajiem. Tiek izstrādāti rentgenstaru un neitronu mikroskopi. Jaunu ierīču priekšrocība ir ne tikai lielāks palielinājums, bet arī to sniegtās informācijas dažādība. Piemēram, infrasarkanie mikroskopi ļauj izpētīt necaurspīdīgus kristālus un minerālus, ultravioletie ir obligāti nepieciešami kriminālistikā un bioloģiskajā izpētē, rentgena stariem būtu iespēja spīdēt caur ļoti bieziem paraugiem bez iznīcināšanas, bet neitronu dators varētu atšķirt daļas, kas sastāv no dažādiem ķīmiskiem elementiem. Mikroskopa uzlabojumi turpinās, un šī ierīce joprojām kalpos zinātnei.