显微镜的发明,使微观生物学有了真正的研究手段,从此成为了一门正式的学科。也就是说,生物学家这碗饭是物理学家给的。
在儿童时代,有两件事情让我记忆犹新:第一件事情,有一天我问我妈:“我是从哪里来的?”我妈回答说“你是从垃圾堆里捡来的。”我感到十分震惊,把这个消息分享给了班上的同学,谁知道当时我们班上50多位同学,居然有20多位都是从垃圾堆里捡来的。
第二件事情,班主任问大家的理想是什么?全班绝大多数同学都说想当科学家。只有一位女同学“义正言辞”地说:“怎么可以人人都当科学家?我就不想当科学家!我长大以后要嫁给科学家!”得到了全班男同学的热烈掌声。
一转眼20多年过去了,我们班上并没有出现伟大的科学家,这位女同学也没有嫁给科学家。但是我想,有梦想还是好的,万一实现了呢?
其实我小时候,对科学家的概念还是模糊的。那么科学家到底是个什么物体?我认为爱因斯坦是人类历史上最伟大的科学家。他提出了狭义相对论和广义相对论,还提出了激光的基本原理。
有一些了解科学史的人说,爱因斯坦一开始也不是真正意义上的科学家。为什么呢?因为虽然爱因斯坦毕业于苏黎世工业大学物理系,但在大学毕业后,并没有直接从事科学研究工作,也没有得到留校任教的机会,而是出去当家教。
后来,爱因斯坦经过好友父亲的介绍,才到瑞士专利局去做三级专利员。他利用业余时间做科学研究,直到他的工作被学术界认可,才成为了一名大学教授。
那么问题来了:什么是职业科学家?职业科学家,是指从事科学研究,并且依靠科学研究来赚钱养家的人。那么,人类历史上第一个真正的职业科学家是谁?他的名字叫罗伯特·胡克。罗伯特·胡克毕业于英国牛津大学,是英国皇家学会的创始人之一。
1662年,罗伯特·胡克被任命为英国皇家学会的实验室主任,他的任务是每隔一段时间准备几个实验,供英国皇家学会的会员们观察、分析、猜想。这个工作罗伯特·胡克做了40年,起初是义务劳动。后来英国皇家学会开始给他发工资。从此以后,罗伯特·胡克就成为了一个通过科学研究来赚钱养家的人,也就是西方科学史上第一个真正的职业科学家。
罗伯特·胡克有一个了不起的发现——胡克定律,即所有弹簧的拉力与它的伸长量成正比。此外他还有一个了不起的发明,他设计了双镜片的复式显微镜。这个显微镜的结构有物镜、镜筒、目镜、载物台,旁边还有一个玻璃圆球起到汇聚光线的作用。
罗伯特·胡克发明显微镜后,就开始把身边所有的事物都放到显微镜下看一看。1665年,他出版了一本书,名字叫《Micrographia》,中文翻译为《显微志》,也叫《显微图谱》,这是英国皇家学会出版的第一本最有影响力的著作。这部书里面大概有66个专题,有图有文字。
罗伯特·胡克找到一截软木,截取了一个截片放在显微镜下观察。他发现软木层中有很多小格子,特别像蜜蜂窝。罗伯特·胡克给“小格子”取名为cell,后来中国人把它翻译为细胞,罗伯特·胡克是第一个给细胞命名的人。
有一天,罗伯特·胡克从图书馆找到一本书,封面是皮革的。因为受潮,封面长毛了,罗伯特·胡克很好奇:长出来的毛是什么?他把“毛”拿到显微镜下观察,画了这张图,这是人类历史上第一张真菌手绘图。
罗伯特·胡克捉住一只圆蛛,把它翻过来放到显微镜下观察,我们看到它的腿被卸掉了。所以,这是一只为科学研究“献身”的蜘蛛。再看左边这张图,罗伯特·胡克给它起名叫水虫。只要下过雨,在大街小巷的水坑里舀一杯水,就能发现这种虫子。右边画的这三个,罗伯特·胡克给它起的名字叫Mite,是小虫子的意思。而今天,我们把它翻译做螨虫。
这张图是罗伯特·胡克书中最大的一幅图,图里面画的是跳蚤。上图中的虫子叫作头虱。有一天,罗伯特·胡克被虱子咬了,他就把这只特别小的虱子放在显微镜下观察,画了这张虱子图。
这次,罗伯特·胡克又捉住一只头特别大的苍蝇,准确地说应该叫灰蝇。他把这只灰蝇的头砍下来,放到自己的显微镜下观察。他在书里面解释说:“如果不把灰蝇的头砍掉,根本没办法把它放在显微镜下面。”他通过显微镜看苍蝇,苍蝇也通过显微镜看他,大眼瞪小眼,小眼瞪大眼。大家看图中灰蝇的眼睛,就能知道罗伯特·胡克的绘画功底也十分出众。
有一个非常容易记忆的口诀:体分三部头胸腹,两对翅膀三对足,体足触角都分节,骨骼奇特生外部,一生形态多变化,遍布全球大家族。蜘蛛八条腿四对足,所以它肯定不是昆虫。因此,螨虫也不是昆虫。
罗伯特·胡克发明的显微镜叫光学显微镜。所谓光学显微镜,可以理解为“眼球显微镜”。在罗伯特·胡克发明了显微镜,并且出版了《显微图谱》之后,一位叫列文虎克的荷兰人深受启发,发明了一个高倍数(大概能到300倍左右)的单镜片显微镜。
显微镜的发明,使微观生物学有了真正的研究手段,从此成为了一门正式的学科。也就是说,生物学家这碗饭是物理学家给的。现在最先进的显微镜叫电子显微镜,它也是物理学家根据量子力学的原理发明的。
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