Микроскопъ и его исторія
Въ настоящее время микроскопъ получилъ такое большое распространеніе, что трудно найти человѣка съ среднимъ образованіемъ, который не былъ бы знакомъ съ нимъ, хотя бы въ основныхъ чертахъ. Среди различныхъ изобрѣтеній, доставившихъ человѣку и наукѣ ту или другую выгоду, тотъ или другой способъ двигаться на пути дальнѣйшаго развитія‚ — едва-ли найдется другое, которое производило бы такіе громадные перевороты, какъ микроскопъ. Всѣ отрасли естественныхъ наукъ пользуются имъ, и въ настоящее время немыслимы безъ него. Даже народились новыя науки, существующія только однимъ микроскопомъ. Тысячи ученыхъ и десятки тысячъ учащихся отдаютъ часть своего времени микроскопу. Издается нѣсколько журналовъ, посвященныхъ только микроскопическимъ трудамъ. Наконецъ, существуетъ не одинъ десятокъ ученыхъ обществъ, занимающихся только микроскопическими изслѣдованіями. Теперешній микроскопъ, прежде чѣмъ принять свое устройство, подвергся многократнымъ передѣлкамъ, усовершенствованіямъ видоизмѣненіямъ и сталъ вовсе не похожъ на первоначальные свои образцы. Раньше еще, чѣмъ сдѣлаться приборомъ, онъ пережилъ періодъ простаго увеличивающаго стекла, потомъ періодъ любопытной игрушки. Только послѣ многихъ вѣковъ онъ сталъ завоевывать себѣ мѣсто среди научныхъ приборовъ. Въ этомъ очеркѣ я изложу краткую исторію микроскопа, начиная съ древнѣйшихъ временъ. Имѣя въ виду дать общеинтересный очеркъ, я не буду останавливаться на техническихъ мелочахъ, или на незначительныхъ видеизмѣненіяхъ микроскоповъ, а покажу только, какъ совершенствовался микроскопъ въ техническомъ и, главное, оптическомъ отношеніяхъ. Рисунки приведены только особенно интересныхъ въ томъ или другомъ отношеніи инструментовъ. Изображеній современныхъ инструментовъ тоже не приводится, потому что ихъ можно видѣть въ любой книгѣ, посвященной микроскопу, а такихъ книгъ не мало. Желающіе детально ознакомиться съ исторіей микроскопа могутъ найти подробныя описанія въ лучшей книгѣ по этому предмету: P. Harting. «Das Mikroskop» B. III. Это очень большое сочиненіе; первые 2 тома посвящены теоріи и употребленію микроскопа. Изъ дешевыхъ книгъ по микроскопіи можно рекомендовать: Тангофферъ: «Микроскопъ и его употребленіе».
Исторія микроскопа сама по себѣ очень поучительна уже тѣмъ, что показываетъ, какъ медленно идетъ человѣкъ по пути изобрѣтеній. На основаніи очень многихъ указаній, можно предполагать, что способъ увеличенія при помощи двояко-выпуклаго стекла или стекляннаго шарика былъ извѣстенъ уже во времена глубокой древности. Исторію микроскопа можно раздѣлить на слѣдующіе пять періодовъ:
Съ древнихъ временъ до 1300 г. нашей эры; около 1300 года стало извѣстно употребленіе и свойства выпуклыхъ и вогнутыхъ стеколъ.
Отъ 1300 до 1600,
т. е. до времени появленія сложнаго микроскопа.Отъ 1600 до 1824 г. За это время улучшаются оптическія свойства стеколъ. Сферическая и хроматическая аберрація ихъ настолько побѣждается, что уже можно съ микроскопомъ производить научныя работы.
Съ 1824 г. до 1889 г. Въ этотъ періодъ микроскопъ, уже годный для занятій, достигаетъ большаго совершенства.
Начинающійся съ 1889 г. и тянущійся и въ настоящее время періодъ, когда появляются новые составы стекла, изъ которыхъ приготовляются вполнѣ совершенныя линзы.
Прежде чѣмъ приступить къ самому изложенію, слѣдуетъ сдѣлать нѣсколько предварительныхъ замѣчаній:
Оптическими стеклами или линзами (чечевицами) называются прозрачныя тѣла, ограниченныя двумя сферическими или одною сферическою, другою плоскою поверхностями. Они бываютъ двояко-выпуклыя, плоско-выпуклыя, двояко-вогнутыя и плоско-вогнутыя. Они могутъ имѣть форму серпа (въ разрѣзѣ),
Сферической аберраціей называется то свойство оптическихъ стеколъ, вслѣдствіе котораго наблюдаемые черезъ него предметы, особенно противъ краевъ стекла, кажутся искривленными: прямые края предмета кажутся дугообразными, плоскія его части кажутся выпуклыми.
Хроматической аберраціей называется свойство стеколъ показывать предметы окрашенными, или съ видоизмѣненными цвѣтами.
Древнія времена
Въ древности умѣли шлифовать камень. Шлифуя камни, приходилось, конечно, шлифовать и стекло, и прозрачные камни и познакомиться со свойствами выпуклыхъ и вогнутыхъ стеколъ. Народы Востока, вѣроятно, первые узнали искусство шлифовки; знаніе свое они передали Египтянамъ, а отъ этихъ послѣднихъ оно перешло къ Грекамъ, и, позже, въ Италію, въ которой сохранились сочиненія о шлифовкѣ и гравированіи. (Гравировка почти не мыслима безъ увеличивающихъ приборовъ.) У археологовъ особенно цѣнятся интаглі
Камни, не поддававшіяся гравированію, только шлифовались. Имъ придавалась различная форма: выпуклая, продолговатая, круглая, чечевицеобразная (Plinius, Hist. Nat.). Въ коллекціяхъ попадаются камни, отшлифованные въ видѣ выпуклыхъ и вогнутыхъ линзъ. Есть камни и той и другой формы, которымъ археологи насчитываютъ до 3000 лѣтъ. Среди такихъ камней попадаются и прозрачные изъ горнаго хрусталя и берилла. Насколько давно они были извѣстны, можетъ показать то, что Лейярдъ, при раскопкахъ въ Ниневіи, среди разныхъ бронзовыхъ и другихъ вещей нашелъ куски горнаго хрусталя, отшлифованные плоско-выпукло. Въ 1852 г. Брьюстеръ (Brewster) показывалъ это стекло въ собраніи Британской Ассоціаціи. Оно не совсѣмъ кругло: одинъ діаметръ 1,6 дюйма, другой — 1,4. Выпуклая сторона, по мнѣнію Брьюстера, отшлифована на чемъ-нибудь въ родѣ шлифовальнаго колеса. Толщина линзы 0,2 дюйма. Фокусное разстояніе 4,2 дюйма.
Въ Неаполитанскомъ музеѣ хранится выпуклое стекло, найденное въ Помпеяхъ. Оно величиною въ талеръ, сильно потерто, такъ что силу увеличенія трудно опредѣлить.
Трудно допустить, чтобы, выдѣлывая такіе камни, не замѣтили бы ихъ увеличивающихъ свойствъ. Въ историческомъ матерьялѣ указаній объ этомъ, впрочемъ, не имѣется.
Пристлей въ своемъ изслѣдованіи (1772 г.), разбирая древнія линзы и шарики по ихъ шлифовкѣ, приходитъ къ заключенію, что древніе непремѣнно должны были знать ихъ увеличивающія свойства, равно какъ и зажигательныя. Сохранилась историческая замѣтка о томъ, что Неронъ смотрѣлъ на бой гладіаторовъ въ смарагдъ. Быть можетъ, это былъ отшлифованный камень, что могло улучшать зрѣніе, быть можетъ это были первые очки. Есть нѣкоторыя указанія на стеклянные шарики, которые наполнялись водою. У Плинія и Сенеки есть мѣста, указывающія на употребленіе древними шлифованныхъ стеколъ въ видѣ драгоцѣнныхъ камней, палочекъ, etc.
Зажигательныя свойства стеколъ, были хорошо извѣстны древнимъ. Аристофанъ (V столѣтіе до Р. Х.) въ своей комедіи «Облака» (Акт. 2, сц. 1) говоритъ о зажиганіи бумаги солнечными лучами на нѣкоторомъ разстояніи, при помощи стекла. Waller, разбирая другія мѣста классиковъ относительно зажигательныхъ стеколъ древнихъ, предполагаетъ, что это были не линзы, а шары; что они употреблялись въ хирургіи для прижиганія, съ одной стороны, и у Весталокъ для зажиганія ихъ огня — съ другой. Относительно же стекла, упоминаемаго Аристофаномъ, Делагиръ справедливо предполагаетъ, что это была линза, потому что она зажигала «на нѣкоторомъ разстояніи». Отъ шара же, имѣющаго очень малое фокусное разстояніе, бумага въ такомъ положеніи не загорѣлась-бы. У Плинія есть мѣста (Lib. 37, с. 2; Lib. 36, с. 26), гдѣ говорится о стеклахъ и стеклянныхъ шарахъ, служившихъ для зажиганія.
Среди произведеній искусства древнихъ попадаются предметы, которые, какъ кажется, по тонкости своей работы, едва-ли могли быть сдѣланы безъ увеличительнаго стекла. Vettori пишетъ о камняхъ, видѣнныхъ имъ въ Museo Victorio; камни эти очень мелки, вдвое меньше чечевичнаго зерна, между тѣмъ на нихъ вырѣзаны то выпуклыя, то углубленныя фигуры и столь нѣжной работы, что трудно допустить, чтобы такую работу возможно было сдѣлать, пользуясь невооруженнымъ глазомъ.
Въ Histoire de Suscription (III, 1, p. 270) есть описаніе одной печати. Она простому глазу кажется потертою, но подъ микроскопомъ она показываетъ удивительную работу. Это «печать Микель-Анджело» и вырѣзана на карнеолѣ (камень). Длинна ея 15 mm., ширина 12 mm. Кромѣ нѣсколькихъ небольшихъ вещей, на этомъ небольшомъ пространствѣ выгравировано 17 изображеній людей и животныхъ. Предполагаютъ, что здѣсь изображено цѣлое праздничное шествіе въ честь рожденія Бахуса (по другимъ предположеніямъ, это праздникъ въ честь богини Аѳины).
Быть можетъ, у предковъ нашихъ были инструменты, которыми можно было производить очень мелкую работу, инструменты, подобные современнымъ?
Нѣтъ сомнѣнія, что прежнимъ мастерамъ интаглій и камей было извѣстно употребленіе вращающагося колеса, вращающагося желѣзнаго острія (даже съ алмазнымъ наконечникомъ). Объ этомъ есть мѣста у Плинія (въ 37 книгѣ).
Во всякомъ случаѣ, остается вопросомъ, приготовляли-ли древніе свои крошечныя вещи нашими механическими средствами, или какими-либо другими.
Но, чтобы пользоваться микроскопическою вещью, нужно ее разсмотрѣть. Нужно и видѣть ее, чтобы насладиться искусствомъ, которое ее произвело. И для приготовленія, и для пользованія нужно увеличительное стекло, или особенно зоркіе глаза. У классиковъ есть указанія на такіе предметы, которые и теперь могли бы считаться чудесными. У нихъ разсказывается про вещи, которыя едва-ли могли быть сдѣланы безъ лупы. Плиній разсказываетъ, что у Страбона была цѣлая Иліада, написанная на одномъ листочкѣ, который сохранялся въ орѣховой скорлупѣ. Калликратъ дѣлалъ изъ слоновой кости мухъ и другихъ животныхъ, части которыхъ съ трудомъ можно было разобрать глазомъ. Мирмицидесъ прославился сдѣланной имъ четырехколесной телѣжкой (изъ слоновой кости), которая покрывалась мушинымъ крыломъ. Имъ же былъ сдѣланъ корабль, закрывавшійся пчелинымъ крыломъ.
Итакъ, можно сказать навѣрное, что древніе умѣли полировать твердые камни, придавая имъ иногда выпуклую или вогнутую форму, что они приготовляли стеклянные шары для зажиганія, — родъ зажигательныхъ стеколъ. Узнали это свойство, вѣроятно, случайно — помощью шарообразныхъ стеклянныхъ сосудовъ, наполненныхъ жидкостью. Но въ тоже время они не знали ничего о преломленіи свѣта раньше Птоломея (II столѣтіе до Р. Х.). Только въ 1270 году Вителлій впервые пытается объяснить преломленіе свѣта въ прозрачныхъ линзахъ. Немного позже этимъ занимается Роджеръ Бэконъ (Bacon). Объ отраженіи лучей свѣта древніе имѣли болѣе полныя познанія. Уже въ раннія времена было извѣстно употребленіе отражательныхъ зеркалъ. Эти зеркала имѣли бо́льшую силу, чѣмъ наши. Достаточно сказать о зеркалахъ, при помощи которыхъ Архимедъ въ Сиракузахъ жегъ Римскіе корабли. Предполагаютъ, что Архимедъ оставилъ сочиненіе о зеркалахъ, но оно не дошло до насъ. Сочиненія по оптикѣ приписываются Евклиду, послѣдователю Платона, ученикамъ котораго были извѣстны уже нѣкоторые законы отраженія, напр. равенство угловъ паденія и отраженія. Объ увеличивающей силѣ вогнутыхъ зеркалъ древнимъ было хорошо извѣстно; на это указываютъ нѣкоторыя мѣста у Плинія и Сенеки.
Дальнѣйшая исторія оптическихъ стеколъ. Изобрѣтеніе очковъ
Проходитъ около тысячи лѣтъ, а движеніе на поприще наукъ идетъ очень медленно, такъ что за это время почти ничего не сдѣлано для микроскопа. Послѣ яркаго шествія науки въ древнемъ мірѣ, наступаетъ затишье, начинается мракъ среднихъ вѣковъ. Только въ одномъ мѣстѣ, у Арабовъ, тлѣетъ искра науки.
Около 1100 года жилъ Арабъ Альгазенъ-бен-Альгазенъ. Онъ оставилъ сочиненіе объ оптикѣ. Въ этомъ сочиненіи онъ говоритъ: «Если приложить предметъ къ плоской сторонѣ сегмента стекляннаго шара‚ выпуклая сторона котораго обращена къ глазу, тогда этотъ предметъ представляется увеличеннымъ». Здѣсь впервые рѣчь идетъ о плоско-выпукломъ стеклѣ.
Въ 1270 г. Вителлій написалъ свою оптику, въ которой нѣтъ ничего новаго; повторяются выводы Альгазена. Вителлій говоритъ, что лучи свѣта, проходя черезъ сегментъ стекляннаго шара, соединяются «въ центрѣ шара».
Одновременно (1214–1292) жилъ знаменитый Роджеръ Бэконъ, великій любитель изученія природы. Онъ былъ обвиненъ въ чародѣйствѣ, посаженъ въ темницу, въ которой томился десять лѣтъ и даже, по нѣкоторымъ даннымъ, — умеръ въ ней. Въ его сочиненіяхъ есть мѣста, указывающія на его знакомство съ оптическими стеклами. Рикордъ (Record) въ своемъ сочиненіи «Chemin de la science» (1551) говоритъ, что Бэконъ отшлифовалъ одно стекло, черезъ которое увидѣлъ столь замѣчательныя вещи, что дѣйствіе стекла приписано было могуществу чорта. Бэконъ же говоритъ о важности увеличительнаго стекла для ослабѣвшихъ глазъ стариковъ.
Хотя, можно сказать навѣрное, онъ не могъ приготовить стеколъ съ большими фокусными разстояніями, употребляемыми въ очкахъ, а говорилъ о стеклахъ, которыя накладывались на читаемое, или держались въ рукѣ, но слова его во всякомъ случаѣ наводятъ мысль на очки, которыя именно и появились около времени смерти Бэкона, или даже немного ранѣе.
Извѣстно, что многія открытія и изобрѣтенія, напр. порохъ, компасъ, рельсы… etc. были извѣстны Китайцамъ задолго до появленія ихъ въ Европѣ. Тоже самое говорятъ и про очки. Но очки китайцевъ совсѣмъ не похожи на наши. Они круглыя, выпуклыя съ одной стороны, вогнутыя съ другой. Приготовлялись они изъ камня, который Китайцы называютъ Шахи,
Есть нѣсколько старыхъ изображеній, относящихся къ болѣе раннему времени, въ которыхъ на лицѣ людей фигурируютъ очки. Но это, очевидно, анахронизмъ. Такъ ходожникъ Ludovico Candi da Cigoli (1559–1613) изобразилъ въ очкахъ старца Симеона, принимающаго Іисуса. Domenico del Ghirlandajo (1551–1595) изобразилъ (на картонѣ) святаго Іеронима (жившаго въ 4 вѣкѣ) тоже въ очкахъ.
Очки были изобрѣтены Флорентинцемъ Армати. Искусству приготовлять ихъ онъ обучилъ Александра де-Спина, который изготовилъ много очковъ и самое изобрѣтеніе сдѣлалъ извѣстнымъ міру. Это было въ концѣ 13 и въ началѣ 14 столѣтій.
Долго не знали истиннаго изобрѣтателя очковъ, и изобрѣтеніе ихъ приписывалось де-Спина. Но флорентинскій археологъ, Leopoldo-del-Migliore, нашелъ во Флоренціи, въ церкви Санта Маріа Маджіоре надгробную надпись, гласящую: Qui giace Salvino d'Armato degli Armati di Fir. Inventore degli Occhiali. Dio gli perdoni la peccata. Anno D. MCCCXVII. Въ этой надписи годъ показанъ 1317.
Изобрѣтеніе очковъ имѣло очень важныя послѣдствія для исторіи развитія микроскопа. Очки требовались для многихъ. Явились мастера, занимающіеся ихъ приготовленіемъ. Главная работа заключалась въ приготовленіи и шлифованіи стеколъ. Благодаря Александру де-Спина, искусство приготовленія очковъ стало общеизвѣстно и стало распространяться. Настоящіе очки, со стеклами имѣющими большое фокусное разстояніе, конечно, явились не сразу. Нужно предполагать, что это было въ 1285–1290 годахъ.
Въ послѣдней половинѣ 14 стол. очки были уже довольно распространены. Мало по малу шлифовка очковъ сдѣлалась ремесломъ, при чемъ‚ какъ это всегда бываетъ, нѣкоторыя мѣстности стали особенно славиться этимъ мастерствомъ. Въ концѣ 16 стол. въ Миддельбургѣ, въ Голландіи, пользовались извѣстностью двое мастеровъ — Гансъ Янсенъ и его сынъ Захарія. Кромѣ нихъ, въ Голландіи около того же времени славился еще Липперсгей (Lippershey). Были и еще мастера. Выдѣлка линзъ и шлифовка ихъ повлекли за собою изобрѣтеніе самыхъ важныхъ оптическихъ инструментовъ микроскопа и телескопа.
Интаглями называются камни съ углубленною на нихъ вырѣзкою (примѣръ: печать); они употреблялись и какъ печати, и какъ украшенія. Камеи — тоже самое, что интагли, но рисунокъ вырѣзанъ выпукло. И тѣ и другія извѣстны съ глубокой древности. Интагли приготовлялись по большей части изъ аметиста, гіацинта, агата; камея изъ слоистаго Халцедона (въ древности Ониксъ и Сардониксъ). Въ музеяхъ сохраняются рѣдкіе образцы тѣхъ и другихъ. Ихъ умѣли дѣлать Финикіане и Вавилоняне. Искусство это было извѣстно Грекамъ во время Греко-Персидскихъ войнъ. Въ царствованіе Александра Македонскаго оно достигло большаго совершенства, и особенно славился царскій рѣзчикъ перстней — печатей Пирготенесъ. Позже камеи и интагли появляются уже для украшенія, и работа дѣлается еще лучше. Рѣжутъ также рисунки на чашахъ (Ониксовыя чаши). Особенно извѣстны: Камея Гонзага (Петербургъ, Эрмитажъ). На ней изображены головы Птоломея I и его супруги Евридики. Камея въ кабинетѣ антиковъ въ Вѣнѣ съ головами Птоломея II и Арсиное. Въ Италіи еще Этрусски знали это дѣло до тонкости. Въ Берлинѣ хранится этрусская камея, называющаяся по рисунку на ней сдѣланному «пять героевъ». Изъ позднѣйшихъ камей, какъ высоко художественныя произведенія указываются: камея, изображающая Августа въ видѣ земнаго Юпитера, рядомъ съ нимъ богиня Рима (въ Вѣнѣ) и камея, изображающая императора Тиверія въ томъ же видѣ, но въ сопровожденіи матери Ливіи (въ Парижѣ). Изъ новѣйшихъ камей славятся камеи 16 столѣтія работы итальянцевъ Белонезе, Поссаро, Песчіи, и др. Онѣ изображаютъ античныя сцены. Во всѣхъ этихъ предметахъ такая тонкость работы, что даже разсмотрѣть ее для невооруженнаго глаза очень трудно.
Современные инструменты такого рода представляютъ рядъ пантографовъ съ системою рычаговъ, позволяющею уменьшать рисунки и надписи до малыхъ размѣровъ. Изъ чудесъ, произведенныхъ на этомъ пути въ наше время, слѣдуетъ указать на карту Франціи начерченную Павловичемъ (Paulowiez) въ 1845 г., которую Араго показывалъ во Французской Академіи, и которая была величиною въ 3 сантиметра. При помощи лупы видны отчетливо всѣ линіи и города. Во время Лондонской всемірной выставки въ 1851 году механикъ Фроманъ (Froment) предложилъ императрицѣ Викторіи стеклянную пластинку величиною съ квадратный миллиметръ. На ней былъ изображенъ гербъ Англіи, надпись и посвященіе. Наконецъ, въ 1855 году въ XII томѣ Quarterly Journal of Microscop. Scienses описанъ приборъ Петерса, которымъ можно уменьшать движеніе руки отъ 110 до 6250 разъ. При его помощи, изобрѣтатель написалъ на 6 строчкахъ «Отче Нашъ»: буквы имѣли высоту одной десяти-тысячной дюйма. Молитва заняла одну сто-пятидесяти-тысячную часть квадр. дюйма.