Mikroskops ir unikāla ierīce, kas izstrādāta, lai palielinātu mikroattēlus un izmērītu objektu vai strukturālu veidojumu izmērus, kas novēroti caur objektīvu. Šī attīstība ir pārsteidzoša, un mikroskopa izgudrojuma nozīme ir ārkārtīgi liela, jo bez tā dažas mūsdienu zinātnes jomas nepastāvētu. Un no šejienes sīkāk.
Mikroskops ir ar teleskopu saistīta ierīce, ko izmanto pilnīgi citiem mērķiem. Ar to var aplūkot acij neredzamu objektu uzbūvi. Tas ļauj noteikt mikroveidojumu morfoloģiskos parametrus, kā arī novērtēt to tilpuma izvietojumu. Tāpēc ir pat grūti iedomāties, kāda nozīme bija mikroskopa izgudrojumam un kā tā izskats ietekmēja zinātnes attīstību.
Mikroskopa un optikas vēsture
Šodien ir grūti pateikt, kurš pirmais izgudroja mikroskopu. Iespējams, arī šis jautājums tiks plaši apspriests, kā arī arbaleta izveide. Tomēr atšķirībā no ieročiem mikroskopa izgudrošana patiesībā notika Eiropā. Kurš tieši, joprojām nav zināms. Varbūtība, ka šīs ierīces atklājējs bija nīderlandiešu briļļu ražotājs Hanss Jansens, ir diezgan liela. Viņa dēls Zakarijs Jansens 1590. gadā apgalvoja, ka viņš un viņa tēvs uzbūvēja mikroskopu.
Bet jau 1609. gadā parādījās cits mehānisms, kuru radīja Galileo Galilejs. Viņš to nosauca par occhiolino un prezentēja to sabiedrībai Nacionālajā akadēmijā dei Lincei. Pierādījums tam, ka tolaik jau varēja izmantot mikroskopu, ir zīme uz pāvesta Urbāna III zīmoga. Tiek uzskatīts, ka tā ir attēla modifikācija, kas iegūta ar mikroskopiju. Galileo Galilei gaismas mikroskops (kompozīts) sastāvēja no vienas izliektas un vienas ieliektas lēcas.
Uzlabošana un ieviešana
Jau 10 gadus pēc Galileo izgudrošanas Kornēlijs Drēbels izveido saliktu mikroskopu ar divām izliektām lēcām. Un vēlāk, tas ir, līdz 1600. gadu beigām, Kristians Huigenss izstrādāja divu objektīvu okulāru sistēmu. Tie joprojām tiek ražoti, lai gan tiem trūkst redzes loka. Bet, kas ir vēl svarīgāk, ar šāda mikroskopa palīdzību 1665. gadā Roberts Huks veica korķa ozola griezuma izpēti, kur zinātnieks ieraudzīja tā sauktās medus kāres. Eksperimenta rezultāts bija jēdziena "šūna" ieviešana.
Cits mikroskopa tēvs - Entonijs van Lēvenhuks - tikai to izgudroja no jauna, taču spēja ierīcei piesaistīt biologu uzmanību. Un pēcTas skaidri parādīja, cik nozīmīgs zinātnei ir mikroskopa izgudrojums, jo tas ļāva attīstīties mikrobioloģijai. Iespējams, minētā iekārta būtiski paātrināja dabaszinātņu attīstību, jo līdz brīdim, kad cilvēks redzēja mikrobus, viņš uzskatīja, ka slimības dzimst no netīrības. Un zinātnē dominēja alķīmijas jēdzieni un vitalistiskās teorijas par dzīvo un spontāno dzīvības paaudzi.
Lēvenhuka mikroskops
Mikroskopa izgudrošana ir unikāls notikums viduslaiku zinātnē, jo, pateicoties ierīcei, bija iespējams atrast daudz jaunu priekšmetu zinātniskai diskusijai. Turklāt daudzas teorijas ir iznīcinātas ar mikroskopiju. Un tas ir Entonija van Lēvenhuka lielais nopelns. Viņš spēja uzlabot mikroskopu tā, lai tas ļautu detalizēti redzēt šūnas. Un, ja mēs aplūkojam šo jautājumu šajā kontekstā, tad Lēvenhuks patiešām ir šāda veida mikroskopa tēvs.
Instrumentu struktūra
Levenhuka gaismas mikroskops pats par sevi bija plāksne ar objektīvu, kas spēj pavairot aplūkojamos objektus. Šai plāksnei ar objektīvu bija statīvs. Caur to viņa tika uzstādīta uz horizontāla galda. Pavēršot lēcu pret gaismu un novietojot testa materiālu starp to un sveces liesmu, varēja redzēt baktēriju šūnas. Turklāt pirmais materiāls, ko Entonijs van Lēvenhuks pārbaudīja, bija plāksne. Tajā zinātnieks ieraudzīja daudzas radības, kuras viņš vēl nevarēja nosaukt.
Lēvenhuka mikroskopa unikalitāte ir pārsteidzoša. Tajā laikā pieejamie kompozītmateriālu modeļi nenodrošināja augstu attēla kvalitāti. Turklāt divu lēcu klātbūtne defektus tikai saasināja. Tāpēc bija vajadzīgi vairāk nekā 150 gadi, lai saliktie mikroskopi, kurus sākotnēji izstrādāja Galileo un Drebbel, nodrošinātu tādu pašu attēla kvalitāti kā Lēvenhuka ierīcei. Pats Entonijs van Lēvenhuks joprojām netiek uzskatīts par mikroskopa tēvu, taču ir pamatoti atzīts par vietējo materiālu un šūnu mikroskopijas meistaru.
Lēcu izgudrojums un uzlabošana
Pats objektīva jēdziens pastāvēja jau Senajā Romā un Grieķijā. Piemēram, Grieķijā ar izliekta stikla palīdzību bija iespējams iekurt uguni. Un Romā jau sen ir pamanītas ar ūdeni pildītu stikla trauku īpašības. Viņi ļāva attēlus palielināt, lai gan ne vairākkārt. Lēcu tālākā attīstība nav zināma, lai gan ir acīmredzams, ka progress nevarēja stāvēt uz vietas.
Ir zināms, ka 16. gadsimtā Venēcijā briļļu lietošana ienāca praksē. To apstiprina fakti par stikla slīpmašīnu pieejamību, kas ļāva iegūt lēcas. Bija arī optisko ierīču rasējumi, kas ir spoguļi un lēcas. Šo darbu autorība pieder Leonardo da Vinči. Bet pat agrāk cilvēki strādāja ar palielināmajiem stikliem: 1268. gadā Rodžers Bēkons izvirzīja ideju izveidot teleskopu. Vēlāk tas tika ieviests.
Acīmredzot, objektīva autorība nepiederēja nevienam. Bet tas tika novērots līdz brīdim, kad Kārlis Frīdrihs Zeiss sāka izmantot optiku. 1847. gadā viņš sāka ražot mikroskopus. Pēc tam viņa uzņēmums kļuva par līderi optisko briļļu izstrādē. Tas pastāv līdz šai dienai, paliekot galvenaisnozares. Ar to sadarbojas visi uzņēmumi, kas ražo foto un video kameras, optiskos tēmēkļus, tālmērus, teleskopus un citas ierīces.
Mikroskopijas uzlabošana
Mikroskopa izgudrošanas vēsture ir pārsteidzoša, ja to rūpīgi pēta. Bet ne mazāk interesanta ir mikroskopijas turpmākās uzlabošanas vēsture. Sāka parādīties jauni mikroskopu veidi, un zinātniskā doma, kas tos radīja, ienira arvien dziļāk. Tagad zinātnieka mērķis bija ne tikai mikrobu izpēte, bet arī mazāku sastāvdaļu apsvēršana. Tās ir molekulas un atomi. Jau 19. gadsimtā tos varēja izpētīt ar rentgenstaru difrakcijas analīzi. Taču zinātne prasīja vairāk.
Tātad jau 1863. gadā pētnieks Henrijs Kliftons Sorbijs izstrādāja polarizējošo mikroskopu meteorītu pētīšanai. Un 1863. gadā Ernsts Abbe izstrādāja mikroskopa teoriju. Tas tika veiksmīgi pieņemts Carl Zeiss ražošanā. Tādējādi viņa uzņēmums ir kļuvis par atzītu līderi optikas nozarē.
Bet drīz pienāca 1931. gads – elektronu mikroskopa radīšanas laiks. Tas ir kļuvis par jauna veida aparātu, kas ļauj redzēt daudz vairāk par gaismu. Tajā pārraidei tika izmantoti nevis fotoni un nevis polarizētā gaisma, bet gan elektroni - daļiņas, kas ir daudz mazākas par vienkāršākajiem joniem. Tieši elektronu mikroskopa izgudrojums ļāva attīstīt histoloģiju. Tagad zinātnieki ir guvuši pilnīgu pārliecību, ka viņu spriedumi par šūnu un tās organellām patiešām ir pareizi. Tomēr tikai 1986. gErnsts Ruska, elektronu mikroskopa radītājs, saņēma Nobela prēmiju. Turklāt jau 1938. gadā Džeimss Hillers uzbūvēja transmisijas elektronu mikroskopu.
Jaunākie mikroskopu veidi
Zinātne pēc daudzu zinātnieku panākumiem ir attīstījusies arvien ātrāk. Tāpēc mērķis, ko noteica jaunā realitāte, bija nepieciešamība izstrādāt ļoti jutīgu mikroskopu. Un jau 1936. gadā Ervins Mullers ražoja lauka emisijas ierīci. Un 1951. gadā tika ražota vēl viena ierīce - lauka jonu mikroskops. Tās nozīme ir ārkārtīgi liela, jo tā ļāva zinātniekiem pirmo reizi ieraudzīt atomus. Un papildus tam 1955. gadā Džežijs Nomarskis izstrādā diferenciālās interferences-kontrasta mikroskopijas teorētiskos pamatus.
Jaunāko mikroskopu uzlabošana
Mikroskopa izgudrojums vēl nav veiksmīgs, jo principā nav grūti panākt, lai joni vai fotoni izietu cauri bioloģiskai videi un pēc tam ņemtu vērā iegūto attēlu. Bet jautājums par mikroskopijas kvalitātes uzlabošanu bija patiešām svarīgs. Un pēc šiem secinājumiem zinātnieki izveidoja tranzīta masas analizatoru, ko sauca par skenējošo jonu mikroskopu.
Šī ierīce ļāva skenēt vienu atomu un iegūt datus par molekulas trīsdimensiju struktūru. Kopā ar rentgenstaru difrakcijas analīzi šī metode ļāva ievērojami paātrināt procesudaudzu dabā sastopamu vielu identificēšana. Un jau 1981. gadā tika ieviests skenējošais tunelēšanas mikroskops, bet 1986. gadā - atomu spēka mikroskops. 1988. gads ir skenējošā elektroķīmiskā tuneļmikroskopa izgudrošanas gads. Un jaunākā un visnoderīgākā ir Kelvina spēka zonde. Tas tika izstrādāts 1991. gadā.
Novērtējot mikroskopa izgudrojuma globālo nozīmi
No 1665. gada, kad Lēvenhuks sāka stikla apstrādi un mikroskopu izgatavošanu, nozare ir attīstījusies un kļuvusi sarežģītāka. Un, domājot, kāda bija mikroskopa izgudrojuma nozīme, ir vērts apsvērt galvenos mikroskopijas sasniegumus. Tātad šī metode ļāva apsvērt šūnu, kas kalpoja kā vēl viens stimuls bioloģijas attīstībai. Tad ierīce ļāva redzēt šūnas organellus, kas ļāva veidot šūnu struktūras modeļus.
Tad mikroskops ļāva redzēt molekulu un atomu, un vēlāk zinātnieki varēja skenēt to virsmu. Turklāt caur mikroskopu var redzēt pat atomu elektronu mākoņus. Tā kā elektroni pārvietojas ar gaismas ātrumu ap kodolu, ir absolūti neiespējami uzskatīt šo daļiņu. Neskatoties uz to, ir jāsaprot, cik svarīgs bija mikroskopa izgudrojums. Viņš ļāva ieraudzīt kaut ko jaunu, ko ar aci nevar redzēt. Šī ir pārsteidzoša pasaule, kuras izpēte tuvināja cilvēku mūsdienu fizikas, ķīmijas un medicīnas sasniegumiem. Un tas ir visa smagā darba vērts.
