活了九十多岁的业余科学家,竟是最伟大的显微镜发明人-深度-知识分子

活了九十多岁的业余科学家,竟是最伟大的显微镜发明人

5天前
导读
列文虎克为何能够在牛顿、伽利略等大咖云集的十七世纪的科学界占有一席之地?

画家扬·维尔科齐在1686年为列文虎克画的肖像画(图片来源:参考文献 [1] )


撰文 | 葛科学(中国科学院分子细胞科学卓越创新中心)


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1723年8月24日清晨,荷兰的代尔夫特市,一位91岁高龄的老人没有像往常一样早起。这一次,这位老人将女儿叫过来,用微弱的声音说:“快去请胡格夫利特先生到这里来......”


胡格夫利特先生来到之后,见到老人已经没有力气抬起手,眼睛也黯淡无光,但仍用尽力气喃喃的说着什么。胡格夫利特先生靠近之后,终于听清楚了:“我的朋友,对不起,麻烦将桌上的两封信翻译成拉丁文......连同包裹......一起寄给伦敦皇家学会......”


三天后,这位老人在女儿和朋友的陪伴下,安详地离开了人世。伦敦皇家学会收到信和包裹后,发现信中写着制作显微镜的详细方法,而包裹中则是这位老人用毕生精力制作的几十个显微镜和几百个放大镜。


这位老人是谁?他就是安东尼·范·列文虎克(Antonie Van Leeuwenhoek)。为什么列文虎克临终前要给伦敦皇家学院寄送这些东西?这一切都要从列文虎克本人的传奇经历说起。


艰辛的年少时光

荷兰的代尔夫特市是一个遍布风车和运河的城市,也是一个以生产啤酒和陶瓷而闻名的城市。1632年10月24日,列文虎克就出生在这里。他的父亲是一个制造篮子的商人,而母亲则是酿酒商人的女儿,这样一个家庭在当时也算得上小康之家。


画家维米尔笔下的油画《代尔夫特的风景》(图片来源:参考文献 [3] )


可惜好景不长,列文虎克6岁时,父亲便去世了。父亲的去世使得家道中落,母亲也改嫁了。为了使列文虎克今后能够在政府部门工作,母亲将他送到了一所寄宿学校。但是,列文虎克在16岁初中毕业后便辍学了。


辍学后,列文虎克来到阿姆斯特丹,在亚麻布商处当学徒,学习布匹贸易。在这里,列文虎克一待就是6年。期间,他对用于检测亚麻布质量的放大镜产生了兴趣。


六年后,22岁的列文虎克回到了自己的老家代尔夫特。他先后娶了两个妻子,生下来的孩子多数都夭折了。他买下了一栋房子和一个布店,自己也成了一个布商,布店内的多数活都由他亲自打理。虽然店里生意比较忙,列文虎克还是把大把的功夫用在了自己的兴趣爱好上:吹玻璃、磨透镜


韬光养晦的二十年

一个偶然的机会,代尔夫特市长指派列文虎克去市政厅工作,也就是去看大门。这份工作给列文虎克的报酬还算可以;同时,工作的清闲让列文虎克可以把大把的时间用在兴趣爱好上。列文虎克从朋友那里听说显微镜可以看清非常小的东西,他也想买一个显微镜,但是太贵了。


1668年,36岁的列文虎克在工作途中造访伦敦。在那里,他看到了一本风靡一时的奇书——罗伯特·胡克(Robert Hooke)所写的《微物图志》。胡克是一位职业科学家,他首次利用显微镜观察软木塞,看到了一个个的小房间,创造了“细胞”这个术语。他将他的观察整理在《微物图志》一书中,并在书的前言部分详细介绍了如何制作一台单目镜高倍显微镜。


左图:后人描绘的罗伯特·胡克的肖像;右图:《微物图志》中的插图,展示的是罗伯特·胡克观察到的软木塞的网状结构。(左图来源:万维百科;右图来源:参考文献 [1] )


这里需要注意的是,胡克比较倾向于使用制作工艺精良的复式显微镜,也就是含有目镜物镜两个镜片的显微镜。一个原因是复式显微镜外形高贵,符合他的高贵身份,其高昂的价格对于任职于皇家学会的胡克来说也不算什么;另一个原因是简单式的显微镜虽然制作简单,但用起来操作复杂,确实不方便。


左:列文虎克当年使用的简单式显微镜,镜片镶嵌在金属板上,待观测的样品需要提前插在镜片前面的针尖上。右:罗伯特·胡克使用的复式显微镜,含有目镜和物镜,制造工艺比简单式显微镜更加复杂。


列文虎克被书中所描绘的微观世界吸引了,各种跳蚤、虱子、蜜蜂、种子、苍蝇和蚊子等图片极大地激发了他的兴趣。他向胡克详细请教了显微镜制作方法,回到家后,自己制作显微镜,也将书中描绘的生物观察了一遍。由于列文虎克财力有限,他只能自己动手制作简单式显微镜。简单式显微镜可以解决复式显微镜产生相差、颜色虚假和视野扭曲的问题,列文虎克将简单显微镜的制作推向了极致。


《微物图志》中的插图,显微镜下观察到的虱子(左)和苍蝇头部(右)。(图片来源:参考文献 [1] )


列文虎克将精心打磨的镜片镶嵌在金属版的小孔中,其最高放大倍数竟然可以达到惊人的300倍,而胡克《微物图志》书中图像的放大倍数多数只有30倍。


除了磨制镜片,列文虎克还访问炼金师和药剂师,向他们学习金属提炼的奥秘,还向金银匠学习制作金器的技巧。日复一日地钻研使得列文虎克的显微镜制造技术有了大幅度的提升。总之,40岁之前的列文虎克一直在忙着学习和探索,再学习再探索。


终于遇到伯乐

在20岁到40岁这段时间,列文虎克潜心磨制镜片,观察一个又一个微小的物体。由于性格的孤僻,他与大众社会显得格格不入,邻居们都说他是个怪物,两位妻子也先后离开了他。不过他不在乎这些,仍旧痴迷于自己的微观世界。列文虎克不知道,一位伯乐正在慢慢的出现。这位伯乐的出现与当时的社会背景有着千丝万缕的联系。


十七世纪的英国、法国和意大利出现了一群不一样的人,这些人不再把亚里士多德的观点当作权威,也不再把教皇的命令当作圣旨。他们敢于打破一切的约定俗成,认为只有亲眼见到的才是真的,只有实验验证出来的才能相信。这群人暗地里成立了一个学会——“无形学院”。学院的成员包含了牛顿、波义耳等等如今大名鼎鼎的人物。之所以“无形学院”要避人耳目,是因为当时的英国执政者是奥利弗·克伦威尔(Oliver Cromwell),他对于这些人非常反感,抓住便处以绞刑。


英国政治家、宗教领袖奥利弗·克伦威尔(图片来源:万维百科)


不久,克伦威尔因病去世,他的儿子即位。不过由于治国无能,很快被英国人民推翻。当年被克伦威尔处死的查理一世的儿子查理二世登上了王位。就这样,在克伦威尔执政时期不能光明正大活动的“无形学院”在查理二世执政时期一跃成为“英国皇家学会”。


十九至二十世纪的英国皇家学会


在英国皇家学会会员中,有一位医生过去就是列文虎克的朋友。这位医生因为在人类卵巢中做出了有趣的发现而被选为英国皇家学会的通讯会员。在邻居们都嘲笑列文虎克的时候,这位医生却没有嘲笑他,他就是雷尼尔·德·格拉夫


列文虎克生性多疑,性格怪癖,不轻易相信任何人,但和格拉夫关系不错。一次,列文虎克邀请格拉夫去自己的工作室观察微观世界。格拉夫被显微镜下的景象震惊了,马上给英国皇家学会写信:“务必请安东尼·列文虎克向你们汇报他的发现。”


就这样,格拉夫把列文虎克推荐到了英国皇家学会。


艰难的第一封信

得到了格拉夫的引荐,列文虎克准备把自己的发现写信寄给皇家学会,但是他犯难了。列文虎克虽然上过几年学,但是文化程度并不高。他只会说荷兰语,这在当时被认为是下等人的语言,只有打鱼的、挖沟的人才会使用这种语言。相反,上层社会的人用的是拉丁文,并且当时的学术发现也都用拉丁文来发表,而列文虎克对拉丁文是一窍不通。


最后,列文虎克凭借一个民间业余科学家的充分自信,用荷兰文写了一封长信,把自己用显微镜看到的、想到的,都如实记录了下来。他还给文章起了一个标题,充分展示了他的业余形象,标题就是《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》


皇家学会收到信后,会员们起初并没有太在意,但是慢慢地都被信里面描述的微观世界惊呆了,这是一个比胡克所观察到的更加精美细致的世界。在鉴定了内容的真伪后,这封信被翻译成拉丁文,发表在皇家学会刊物上。


列文虎克写给皇家学会的其中一封信(图片来源:参考文献 [1] )


列文虎克的主要发现

得到皇家学会认可后的列文虎克,终于有了越来越多的观众,他这么多年来的发现也逐渐被大众所知。他没有明确的研究方向,用自己的好奇心来决定接下来观察什么。由于他不懂拉丁文,因此无法阅读当时一些自然哲学著作,这倒也是一件好事,使他少了许多思想上的束缚。


列文虎克仔细观察了鱼和青蛙的红细胞,还看到了人与哺乳动物红血球的圆盘状结构。他还观察到蝌蚪动脉和静脉的连接通路很小,只允许一个血球通过,证实了意大利解剖学家马尔比基对于毛细血管的发现。


列文虎克还观察了平时看起来非常干净的雨水,发现里面充满了各种各样的小动物,并将他们命名为Dierken,意思就是小动物、小畜生。这些小动物比肉眼能见到的所有小动物都要小一千倍。

列文虎克观察到的各种形态的微生物


1677年,一位医学生哈姆在淋巴病患者的精液里发现了许多的小动物,他认为这些小动物就是患病的根源。后来,列文虎克仔细观察了人、昆虫、兔子和狗的精子,他描述道:“这些小家伙像小蛇一样用优美的弯曲姿势运动。”他认为这些小蛇不是疾病的根源,而是生殖过程中所必须的东西。这也打破了当时一个传统观点:精液中存在着没有长大的小人,这些小人会在以后慢慢长大。


列文虎克观察到的各种动物的精子


1682年,这一年列文虎克50岁了,牙齿不太好。虽然他按时清理牙齿,但仍发现牙齿缝隙里有一些白色东西。他将牙垢放在显微镜下观察,发现这分明就是一个动物园:有的小动物就像梭子鱼;有的一直在游动,还时不时的转弯,翻一个跟头;还有一些是螺旋状的……有一次,他喝了一杯滚烫的咖啡,嘴都烫得起泡了。他再次观察牙垢,却发现这些Dierken都不动弹了,死了。


列文虎克不光看自己的牙垢,还看别人的牙垢。有一次,他在河边和一位老人交谈,这位老人虽然不抽烟不喝酒,但牙齿却不怎么好。列文虎克心想这位老人牙齿上应该也有一个动物园,于是拉着老人就去了自己工作室。果不其然,他又看到了一个动物园,里面各种Dierken在翻滚跳动……


除此之外,列文虎克还观察了蚜虫的孤雌生殖,那时候雄性蚜虫没有被发现。他解剖了雌性蚜虫,发现里面有许多没有发育成熟的小蚜虫,认为可能并不存在雄性蚜虫。他还发现了原生动物,多种寄生虫等。他的许多发现在当时并没有引起注意,直到一百多年后才被重新提起,成为医学微生物学基础研究的一部分


列文虎克一生与英国皇家学会的通信多达400余封,里面详细记录了自己在微生物学领域的观察结果。他还著有《列文虎克发现的自然界的秘密》一书,是他一辈子探索未知的最好总结。


成名后的列文虎克

列文虎克因其在微生物学的开创性工作而名声大振,被选为英国皇家学会会员。英国女王以及俄国的彼得大帝都曾接见过他。画家杨·维尔科齐专门为他画了一幅肖像画,这就是现在广为流传的列文虎克的肖像。与他通信的许多人也都是当时著名的自然哲学家。这其中,数学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)就是其中一位。


数学家、哲学家莱布尼兹(图片来源:万维百科)


莱布尼兹在信中想让列文虎克把他精湛的显微镜制作技术以及显微观察技术公开出来,以便传承后世,但遭到了列文虎克的拒绝。一方面,列文虎克是一个高傲不羁的人,他认为没有人能够像他这样做出成就,其他人想要学他简直是浪费时间;另一方面,列文虎克到头来是个商人,他也指望着自己的显微镜技术能够给自己带来些利润,一旦公开了,自己只能喝西北风了。


虽然列文虎克直到40岁才开始职业科研生涯,但之后一直没有停下脚步。他在80多岁牙齿脱落后,还把牙齿捡起来仔细观察,生怕漏掉一些细节。90岁的时候,还在帮东印度公司的客户检验金沙……


到了1723年,91岁的列文虎克感觉自己时间不多了,最终将自己的制作显微镜的一切秘密都公开了。这便是文章开头所写的,列文虎克让朋友将信和包裹寄到皇家学会的故事。


1723年8月26日,91岁的列文虎克安详的离开了人世。他的墓志铭上记载着这样一句话:“活了九十年十个月零两天的业余科学家,最伟大的显微镜制造者离开了人间。


如果有人要问:列文虎克为何能够在牛顿、伽利略等大咖云集的十七世纪的科学界占有一席之地,我想他那因为常年磨制镜片而遍布老茧的双手便是答案。


参考文献:

[1](英)罗伯特·赫胥黎.伟大的博物学家.北京:商务印书馆,2014

[2](美)保罗·德·克鲁伊夫.微生物猎人传.北方妇女儿童出版社,2006

[3](意)莫莉琪亚·塔萨提斯.信仰真实:维米尔作品赏析.北京:北京时代华文书局,2018

[4] 张才龙.列文虎克.生物学教学,1989(2):22-23.

[5] 张洁.生命科学发展史上的一朵奇葩.中学生物教学,2005(6):1.

[6] 刘从.显微镜:让人类走进微观世界[J].发明与创新(综合科技),2011(03):46.

制版编辑 | 栗子

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