列文虎克的科技成果

来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-11-09

列文虎克的科技成果展示。

列文虎克在荷兰的代尔夫特市出生。他家庭条件并不是很好,其祖父和父亲都是编篮人,其父在他6岁时去世。3年后,他的母亲和一名画家结婚,列文虎克在8岁时,被送到离家20英里(32km)的瓦尔蒙特(Warmond)读初级中学。16岁时,他的继父也去世了,同年,他到阿姆斯特丹的一家亚麻布店当学徒并担任店铺的出纳和记账人。1654年,他回到代尔夫特,开始自己的布业生意。在1660—1669年间,他还受雇作了代尔夫特行政长官的管家,相当于看门人。他的第一台显微镜就是在这期间制作完成的。之后,在1669年,他开始担任了荷兰法庭的调查员,1679年后担任酒的检量官。

列文虎克是一个具有强烈好奇心的人,正是因为他的好奇心才促使他发现了别人没有看到的“小动物”。列文虎克在自己制造出显微镜后,就用它来观察一切自己感兴趣的事物。除了布料外,他还会观察一些生物的标本,包括昆虫的翅膀和眼睛、花粉粒等他觉得放大后会非常有意思的东西。他是首先观察并描述单细胞生物的人,他当时将这些生物称为animalcules。此外,他也是最早纪录观察肌纤维、细菌、精虫、微血管中血流的科学家。

科学精神-科学方法

       列文虎克的科技成果。

① 科学成果的首次面世。

列文虎克在制成他的第一台显微镜后,仍然不断地磨炼自己的制镜技术,几年以后,列文虎克所制成的显微镜不仅越来越多和越来越大,而且也越来越精巧和完美了,以至能把细小的东西放大到两三百倍。他可能受到罗伯特·胡克《显微制图》的影响,开始观察纤维之外的东西,他也确实发现了很多有趣的事物。列文虎克的朋友——医生兼解剖学家格尼亚·德·格拉夫(Regnier de Graaf)是英国皇家学会的通讯会员,他很了解列文虎克的工作,知道列文虎克的显微镜比同时代的任何显微镜都要好。于是格拉夫鼓励列文虎克把他的显微镜和观察记录送给英国的皇家学会。但是列文虎克认为显微镜是自己的心血、自己的财富,并不想公开。最后他只把自己的观察记录邮寄给英国皇家学会,显微镜则一直隐藏着。

当时科学家的科技通信主要是拉丁语、英语和法语,但是列文虎克并没有受到过正统教育,除了自己的母语荷兰语外,其他语言一概不知。而且他也不熟悉科技文章要求简洁明了的规范,于是他用荷兰语写了一封厚厚的信寄到英国皇家学会。这封信中包括他在显微镜下观察的真菌孢子、普通的虱子、蜜蜂的蜇针和嘴、眼等。1673年,英国皇家学会收到了这封厚厚的信后,打开一看,原来是一份用荷兰文书写的记录,内容冗长且散漫,其标题也是如此——《列文虎克用自制的显微镜,观察皮肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录》,在场学者们看了后,纷纷笑道: “这真是个咬文嚼字的啰嗦标题。”“这一定是个乡巴佬写的,迷信加空想,这里边说不定写了些什么滑稽可笑的事呢。”不料,他们读着读着就被信中的内容吸引了,里面展现了一个人们所不知道的精彩世界。读完整封信后,这些学者态度大转变,“这是一篇极有价值的研究报告。”同年,皇家学会把列文虎克的信发表在《皇家学会哲学学报》上。从此,列文虎克开始了与皇家学会的通信,通信一直保持了50年,直到1723年列文虎克逝世为止。在1674年时,列文虎克还用他的光学显微镜首次观察到了红血球。

② 首次发现微生物。

列文虎克在对雨水经过多次细致的观察后,终于确认在雨水中确实存在着极小的生物,他称之为“微生物”(animalcules)。1675年,他又将他的这一观察记录送往了皇家学会,并对一些小动物进行了非常生动的描述: “我用4天的时间,观察了雨水中的小生物,我很感兴趣的是,这些小生物远比直接用肉眼所看到的东西要小,小到万分之一……这些小生物在运动的时候,头部会伸出两只小角,并不断地活动,角与角之间是平的……如果把这些小生物放在蛆的旁边,它就好像是一匹高头大马旁边的一只小小的蜜蜂……在一滴雨水中,这些小生物要比我们全荷兰的人数还多许多倍……”在信中除了对雨水的观察外,还有他对雪水、海水、干净的水的观察记录,他发现,无论什么样的水,都能发现微生物的影子,它们形状各异,在水中以各种方式运动。

当出现人们想象之外的事物,而自己又没有亲身体会时,人们难免会提出质疑。开始,人们并不相信列文虎克的发现,说他是骗子。他当然不能忍受这种污蔑,于是请来当时8位有名望的人士作证。但是,一般的显微镜根本达不到放大倍数,而列文虎克又不肯拿出自己的显微镜来,所以,在皇家学会第一次采用与列文虎克标本类似的物体进行观察时,并没有看到任何微生物。所幸,皇家学会中都是严谨的科学家,他们没有就此否定列文虎克的发现,而是委托学会的实验评议员罗伯特·胡克重复列文虎克的流程并对实验结果进行发表。罗伯特·胡克也是一位经验丰富的显微镜专家。1678年,他重复了列文虎克的实验,令人振奋的是,他真的用自制的显微镜观察到了那些微小的游动生物。他把他的实验公布后,学术界为之轰动,学术机构对列文虎克的发现也由怀疑转变为惊叹: 列文虎克发现了新世界!万幸的是,经过几番周折,列文虎克的科学实验终于得到了皇家学会的公认。一位伟大的微生物开拓者诞生了。

③ 发现人体微生物。

列文虎克在取得这些成就后,并没有骄傲自满,而是怀着更加虔诚的心继续科学观察。他已经不满足于观察外物,而是一头扎进人体微生物的研究中。他也因此得到许多有趣的发现,给我们留下宝贵的知识财富。

1677年,列文虎克用显微镜观察人类的精液,他兴奋地发现精液里有数以百万计游动的小东西,他称为“精子”。这些精子既不是细菌也不是原生生物,而是男性产生的性细胞配子(gametes)。于是他想到,别的雄性动物的精液里会不会也同样存在精子呢?他又对昆虫类、贝壳类、鱼类、鸟类、两栖类、哺乳类的各种动物的精液进行了观察,果然都发现了精子的存在,并证实了精子对胚胎发育的重要性。他认为雌性的卵子和子宫为新生命的成长提供营养和避难所。不得不说,他发现了事实真相。他的发现为人们认识精细胞和卵细胞的结合产生后代提供了启示,反驳和揭穿了认为生命来自非生物的“自然发生说”的错谬。

后来,列文虎克还观察了胡椒水中的细菌,并写信给罗伯特·胡克,并由此引发一系列文章,被认为是研究细菌学的首批文章。他甚至把自己腹泻的排泄物拿来观察,从中发现了鞭毛虫(giardia)。他还对自己牙齿表面的白色黏性物质进行观察,看到白色黏性物质里充满了细菌,他认为这是导致坏牙的元凶。因为其一系列成就,列文虎克在1680年被选为皇家学会的全职会员。

④ 毛细血管与红细胞。

列文虎克不仅研究微生物,还对解剖、生殖和植物营养物质传输很有兴趣,对血液很有研究,于1683年独立发现了毛细血管。他还通过观察血液准确地描述了血红细胞。列文虎克还进一步证实了毛细血管的存在。他相继在鱼、蛙、人、哺乳动物及一些无脊椎动物体中观察到毛细血管。1688年,他在描述显微镜下观察蝌蚪尾巴的血液回圈时写到“呈现在我眼前的情景太激动人了……因为我在不同的地方发现了五十多个血液回圈……我不仅看到,在许多地方血液通过极其细微的血管而从尾巴中央传送到边缘,而且还看到,每根血管都有弯曲的部分,即转向外,从而把血液带向尾巴中央,以便再传到心脏。由此我明白了,我现在在这动物中所看到的血管和称为动脉和静脉的血管事实上完全是一回事。这就是说,如果它们把血液送到血管的最远端,那就专称为动脉;而当它们把血液送回心脏时,则称为静脉。”

正是列文虎克的显微观察,圆满完成了血液回圈的发现工作。列文虎克在观察毛细血管中的血液回圈时,还发现了血液中的红血球,成为第一个看见并描述红细胞的人。

⑤ 显微镜之父。

我们来看一下列文虎克的成就: 1674年发现红血球;1675年发现原生动物;1677年描述了精子;1683年发现了细菌;1688年准确描述了血液回圈和血红细胞;记述并描述了骨骼、肌肉、皮肤等许多器官和组织的构造;1695年出版了他的书,简称《宇宙秘密的发现》。列文虎克的众多研究成果都离不开显微镜的辅助,同时他自己也是显微镜的制造大师,一生制造显微镜无数。随着列文虎克的名气越来越大,不少记者争相采访。一天,有位记者来采访列文虎克,向他问道: “列文虎克先生,你的成功秘诀是什么?”列文虎克想了片刻,他一句话不说,却伸出了因长期磨制透镜而满是老茧和裂纹的双手。这不是一种最诚挚而又巧妙的回答吗?他一生当中磨制了超过500个镜片,并制造了400种以上的显微镜,他把心血用在显微镜的制造和改进中,显微镜也帮助他发现了一个又一个新鲜事物,取得巨大的成功,让世人都记住了他的名字。

在1723年8月,当他察觉到自己命不久矣时,他交代自己的女儿将两封信和一批礼物送到皇家学会。一封信详细地写着显微镜的制作方法,另一封信这样写道: “我从50年来所磨制的显微镜中选出了最好的几台,谨献给我永远怀念的皇家学会。”这批礼物就是26台精心打造并配以各种标本的银制显微镜,它们被装在黑色的大橱窗里。1723年8月30日,91岁高龄的列文虎克与世长辞。

列文虎克显微镜的其中9种至今仍有人使用。而且,在他逝世200年后,人们才能再次做出放大倍数和解析度可与列文虎克的显微镜相媲美的显微镜。列文虎克不愧为“显微镜之父”。而且,当人们在用效率更高的显微镜重新观察列文虎克描述的形形色色的“小动物”,并知道它们会引起人类严重疾病和产生许多有用物质时,更加认识到列文虎克对人类认识世界所作出的伟大贡献。

摘自《科技史与方法论》清华出版社授权登载

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