Миниатюрный мир: кто и когда изобрел микроскоп

Если начинать издалека, то изобретению микроскопа предшествовало изобретение стекла. В I веке нашей эры римляне нашли способ выдувать стекло и делать из него разнообразные изделия. Позже, в Средневековье, начали изготавливать плоское прозрачное стекло, которое использовалось для окон и зеркал. А уже в XII веке стали появляться первые увеличительные стекла, так называемые «камни для чтения» — плоско-выпуклые линзы, полученные путем разрезания стеклянной сферы пополам.

Первые увеличительные линзы давали небольшое увеличение — от 6 до 8 раз. Но с их помощью можно было разглядеть какую-нибудь букашку, например, блоху. Так, мастера по изготовлению линз начали проводить различные эксперименты, стремясь улучшить качество изображения. И в конце концов одни из них изготовили нечто похожее на микроскоп.

Первым в списке кандидатов на звание изобретателя микроскопа числится голландский мастер по изготовлению очков Захарий Янсен. Якобы в 1590-х годах он вместе со своим отцом Хансом смастерил составной микроскоп, который представлял собой трубку с двумя линзами: первая, выпуклая, располагалась близко к объекту и формировала изображение, а вторая, вогнутая, увеличивая ее примерно в 10 раз.

Однако документальных подтверждений точной даты и авторства не сохранилось, а показания сына Захария нередко путались, поэтому вклад Янсенов остается вероятным, но не абсолютно доказанным.

Наряду с Захарием Янсеном изобретение первого прототипа микроскопа (или, скорее, телескопа) приписывают другому голландскому мастеру по производству очков немецкого происхождения. Иоганн Липперсгей жил в том же городе, что и Янсены, из-за чего и могла произойти путаница. Но у Липперсгея был как минимум один туз в рукаве: в 1608 году он запатентовал устройство, которое могло увеличивать объекты в три раза. По одной из версий, идея пришла ему в голову, когда в очередной раз наблюдал за детьми в своей лавке: они держали две линзы таким образом, что далекий флюгер стал казаться близким.

Нельзя сказать, что знаменитый итальянский ученый изобрел микроскоп, но в 1609 году до него дошли слухи о «голландских перспективных очках», и он решил повторить их успех, немного «докрутив» идею. Устройство Галилея могло увеличивать объекты в 20 раз.

Однако то, что уже можно было назвать микроскопом, еще не выглядело как современный микроскоп.

Настоящий прорыв в микроскопии совершил английский ученый Роберт Гук: в 1665 году он опубликовал труд «Микрография», который стал сенсацией для своего времени. Доработанный микроскоп Гука был схож с ранними телескопами и состоял из наглазника для поддержания правильного расстояния между глазом и окуляром, отдельных выдвижных трубок для фокусировки изображения и шарнира для наклона корпуса. Ученый также использовал двояковыпуклую линзу объектива, а не просто выпуклую, в сочетании с трубчатой линзой.

В своей книге Гук представил подробные рисунки объектов, увиденных через микроскоп: от структуры пробки до строения насекомых. Именно изучая срез пробки, он ввел термин «клетка», заметив, что ткань состоит из множества повторяющихся ячеек.

Правда, все то, что видел ученый с помощью такого сочетания линз, было в крайне плохом качестве. Чтобы исправить проблему, он пытался поместить в оптическую систему небольшую диафрагму для уменьшения количества периферийных световых лучей. Изображение в самом деле становилось четче, но гораздо темнее, так что разглядеть что-либо все равно было проблематично.

Решить все проблему Гука смог, как ни странно, вовсе не ученый. Антони ван Левенгук работал торговцем тканей и в свободное время нередко читал различные книги. Так в 1675 году ему в руки попало творение Роберта Гука, которое вдохновило его на разработку собственного микроскопа — поначалу, чтобы просто разглядывать нити в тканях, а затем, быть может, и открыть мир микроорганизмов.

В отличие от предшественника, ван Левенгук использовал не составные, а простые микроскопы с одной, но чрезвычайно качественной линзой, которая обеспечивала 270-кратное увеличение (ее он получил из отполированного стеклянного шара). Теперь уже бывший торговец тканями стал первым человеком, который смог увидеть микроорганизмы — дрожжи и бактерии, сперматозоиды, а также клетки крови человека. О своих открытиях он сообщил Королевскому обществу и фактически положил начало бактериологии.

Однолинзовые микроскопы ван Левенгука оставались популярными вплоть до 1830-х годов, пока британец Джозеф Джексон Листер не обнаружил способ уменьшения сферической аберрации путем объединения нескольких слабых линз без размытия изображения. Однозначно, то был прорыв, но еще целый век в силу технических ограничений микроскопы оставались скорее инструментами любознательных натуралистов, чем точными научными приборами.

Микроскопы вышли на новый уровень благодаря немецким ученым в 1931 году. Если ранее все приборы были оптическими, то есть основывались исключительно на преломлении света линзами, то электронный микроскоп Руска и Кнолла был электрическим и использовал пучки электронов. Длина волны электрона меньше длины волны видимого света, особенно когда электрон движется в вакууме, и это позволяет электронному микроскопу обеспечивать гораздо более высокое разрешение. В 1986 году за эту работу Эрнст Руска получил премию по физике.

Современные микроскопы устроены гораздо сложнее: в лабораториях для изучения образцов могут использоваться флуоресцентные метки или поляризационные фильтры, а также цифровые микроскопы, которые позволяют получать снимки высокого качества, сохранять их в цифровом формате и проводить дальнейшую обработку изображений на компьютере.