A mikroszkóp története

Antik világ

Az egyiptomiak és a rómaik már ismerték alapvetöen a nagyitás lehetöségét. Seneca (1-65 A.D.) például írta egyszer, hogy kis, sötét betük nagyobbnak és világosabbnak tünnek, ha egy vízzel töltött üvegkannát tartanak fölötte, aminek golyó formája van. Ugyanúgy egy alma szebbnek tünik, ha egy ilyen fajta tartájban úszik a vízben. Annak idelyén viszont még nem voltak képesek ezt a tudást célzottan használni meg nagyítókat épiteni, mert még nem látták át a fizikai rendszereket mögötte.

 

Alhazen (965–1039)

Alhazen egy muszlim tudós volt, arab-perzsa származással. Felfedezte az ovális felületek jelentöségét a fénytörésnél és a nagyításnál. Olvasóköveket kezdett gyártani, és evvel öt lehet mondani az egyszerü nagyító föltalálójának. Valószinüleg az ö leírásia voltak azok, amik késöbb Roger Bacont befolyásolták. Bacon továbfejlesztette ezt a tudást és segítette a szemüveg feltalálását.

Alhazen rábukkant, hogy az emberi szem hasonlóan van épitve, mint azok a lencsék, amiket ö épített hogy a betüket lehessen nagyítani. Ezért abbol indult ki, hogy az emberi szem csak földolgozza azt a fényt, amit a tárgyak a környezetben reflektálnak. Ezután sikerült neki bebizonyitani, hogy az antik „látosugár“-teóriák nem érvényesek. Azelött abbol indult ki sok tudós, hogy a szem küld sugarakat, amik letapasztalják a környezetet, mint egy radar.

 

Salvino D’Armati (1258-1317)

Ezt a nevet egy néhány könyvben és oldalon lehet találni a szemüveg föltalálásával összefüggöen. Ez egy történelmi hamisitás, amit 1920ban bebizonyítottak. Salvino D´Armati nem létezett, és a szemüveget semmiképpen nem ö találta föl.

 

Roger Bacon (1214-1292 illetve 1294)

Alhazen leírásai segítségével, Baconnek sikerült ovális lencséket csiszolni, és mint segítöeszközként a látáshoz haszálni. Ez a tudás késöbb segített kifejleszteni a szemüveget a 13-ik század végén.

Conrad von Soest: szemüveges apostol - 1403
Conrad von Soest: szemüveges apostol – 1403

Egy üvegpár, amit az órron lehet viselni.

 

Hans Lipperhey (1570-1619)

Hans Lipperhey egy optikus és szemüvegépitömester volt, aki a holland Middelburban élt. Ö számit a holland távcsö eggyik föltalálójának, úgy mint Zacharias Jansen.

 

Zacharias Janssen (1588-1631)

Janssen és az elöbb bemutatott Lipperhey számitanak a teleszkóp föltalálóinak. Hogy ki volt gyorsabb, azt ma már nem tudni. Ami biztos, az hogy 1608 ban Lipperhey megkérvényelte elsöként a szabadalmat a teleszkópjára. Ugyanabban az idöben Janssen is azt állitotta, hogy ö a föltaláló. Miután Lipperhey és Jansen mind ketten Middelburgban (Hollandia) éltek, elég valószinü, hogy az egyik lenézett valamit a másiknál. De lehet hogy csak véletlen, mivel mind a kettö kisérletezett különféle lencsekombinácioval.

Zacharias Janssen
Zacharias Janssen: ö számit a teleszkóp / mikroszkóp egyik feltalálójának

Zacharias Janssen – a mikroszkóp feltalálója

Mai tudás szerint Janssen már 1590-ben feltalálta a mikroszkópot. Nem volt nagy dolog, csak észrevette, hogy ha két lencsét egymás mögé tart az ember, akkor a nagyítási képességük nem összeadódik, hanem összeszorzódik. Szóval nem 5X + 5X = 10X, hanem 5X * 5X = 25X. Janssen iratai szerint megnézett vele bogarakat meg különféle tárgyakat, de nem használta találmányát tudományosan.

Nem látott benne sok értelmet, hogy a kis dolgok világával foglalkozzon.  A távcsöveknek a fejlesztése több és gyorsabb nyerességet igért, mert annak a haszna katonai célokra óriási volt. Hozzáadólag a csillagok figyelését fontosabbnak tartották. Ezért fejledtek azok gyorsabban, miközben a mikroszkópok csak lassan javúltak.

Janssen készüléke három kis csöböl volt összerakva, melyeket egymásba lehetett tolni, meg megint ki is lehetet húzni. Az elején meg a végén volt egy egy lencse. A szemlencse bikonvexis, az objektív plánkonvexis volt. Ez a fajta épitési mód a korához képest modern volt, mert egy plánkonvexis lencse segit megkerülni egy problémát, amit szférikus aberrációnak hivnak.

szferikus aberracio lencse
Szferikus aberráció: ha a plánkonvexis lencse sima oldalán lépnek ki a sugarak, a fókusz körül kissebb a szóródás és élesebb a kép

Konvexis lencséknek az a tulajdonságuk van, hogy a belépésnél párhuzamos sugarakat a kilépésnél összegyüjtik egy pontban – a fókuszban. Ez viszont csak egy ideális állapot. Igazában úgy van, hogy nem minden lencsének van olyan jó minösége, hogy tökéletesen müködjon. Sokszor az történik, hogy a sugarak a fokusz körül egy kicsit szétszóródnak. Ettöl e kép életlen lessz. Ha egy bikonvex lencse helyett egy plánkonvexet használnak, akkor a sugarak szóródása a fokusz körul kisebb leszz. Evvel a kép élesebb lessz.

 

William Harvey (1578-1657)

William Harvey a modern orvosi tudomány eggyik legfontosabb hozzájároja. Ö fedezte föl, hogy az emberi vérkeringés rendszere hogy müködik. Azelött, azt gondolták az orvosok, hogy a vért a máj gyártja és hogy az erek összehúzódással mozgatják a testben körben körben.

William Harvey
William Harvey

A kutatási módszerei szintén olyan úttörök voltak, mint a találmányai. Harvey úgy dolgozott hogy fölálitott egy teóriát, és utána tudományos tesztekkel megvizsgálta. Csak akkor akceptálta az eredményeket, ha be is tudta bizonyitani érvényességüket.

Az egyetlen pont, amit nem tudott telyesen tisztázni, az a kérdés volt, hogy a vér hogyan kerül az artériákbol a vénákba? Ezt a kérdést késöbb Marcello Malpighi tudta kideríteni egy mikroszkóp segitségével.

 

Marcello Malpighi (1628-1694)

Marcello Malpighi egy olasz orvos volt. Ö számit a hisztológia, a növényi-anatómia és a hasonlitó-phyziológia alapítójának. A hisztológia a növények szövetének a tudománya és a szövetpróbák mikroszkópi vizsgálatával foglalkozik.

A mikroszkóp segítségével Malpighi meg tudta adni a választ arra a kérdésre, amit William Harveynak már nem sikerült bebizonyitani. Ö deritette ki, hogy a hajszálerek kötik össze a vénákat az artériákkal.

Marcello Malpighi
Marcello Malpighi

Malpighi munkája olyan jelentös volt, hogy különbözö struktúrákat neveztek el utána, mint például a „Malpighi-edényt“ vagy a „Malpighi-korpuszkula“.

 

Galileo Galilei (1564-1642)

Galileo Galilei 1609-ben hallott a “holland teleszkóprol és elkezdett saját készülékeket építeni. De miközben sok kortársát csak a távcsövek érdekelték, Galiei a mikrovilágban is érdekelt volt. Ö volt az egyik elsö tudós, aki mikroszkópot tudományosan használt. Létezik sok irat Galileitöl, amiben a mefigyléseiröl beszél. Teljesen el volt büvölve a rovarok kinézetétöl.

Galilei az “Accademia dei Lincei” tagja volt. A társaival együtt elkezdték tovább fejleszteni a mikroszkópok technológijáját.

 

Francesco Stelluti (1577-1652)

Stelluti volt az “Accademia dei Lincei” egyik alapítója. Együtt Galileiel és a többi tagokal érdekeltek lettek a mirkoszkópiába. Ök segítették a mikroszkópia további elterjedését és fejlösdését.

1630-ban Stelluti mikroszkópal vizsgált méheket, és elkészített rajzokat róluk.

Francesco Stellutti
Francescop Stellutti: ö készitette az elsö rajzokt egy mikroszkóp segítségével

Ezek a rajzok számitanak az elsöknek, amiket egy mikrsozkóp segítségével készitett valaki.

 

Athanasius Kircher (1602-1680)

Kircher egy német származásu jezsuita volt, aki elsöként használt egy mikroszkópot, hogy betegségeknek az okát kiderítse. Megvizsgálta a pestisel fertözöt emberek vérét és felfedezett benne apró szervezeteket. Ezeket részletesen leírta a könyvében, amit „Scrutinium Pestis“ cím alatt publikált 1658-ban. Kircher ezeket a kis szervezeteket gyanította, hogy ök váltják ki a fertözést.

Manapság azt gondolják a történészek, hogy valószinüleg piros és fehér vértesteket látott. De a kovetkeztetéseivel már elég közel járt az igazhoz.

Athanasius Kircher
Athanasius Kircher

Kircher erreföl modern módszerekkel akarta a betegség terjedését megakadájozni. Azt ajánlotta, hogy a betegeket válasszák el az egészségesektöl, égessék el a ruhájukat és az emberek viseljenek védömaszkot, amikor kapcsolatuk van a fertözötekkel. A mai szempontból, ezek a módszerek mind helyesek és hasznosak voltak.

Kirchernek egy tanítványa volt Filippo Bonanni, aki szintén fontos lessz a mikroszkópok fejlesztésében.

 

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Leeuvenhoek volt a mikroszkóp történelmében az egyik legfontosabb személy. Olyan készülékeket épitett, amiben csak egy lencse volt. A lencséknek, amiket ö épített, olyan tökéletes golyóformájuk volt, hogy sikerült velük elérni 270-szeres nagyitásokat is, ami akkor még másoknak elérhetetlen volt. Az ö idejében már használtak két lencsés mikroszkopokat, de az akkori üveg feldolgozása még nem volt annyira kifejlesztett. Ezért a lencsék még sok hibákat meg bezárásokat tartalmaztak.

Leeuwenhoek elött a mikroszkópok olyan 30-60 szeres nagyítással dolgoztkak. Az ö találmánya telyesen új dimenzióba vezette a mikrsozkópiát. Onnantol lehetett látni baktériumokat meg vérsejteket, ami az orvostudománynak nagy lökést adott elöre.

Sajnos Leeuwenhoek a titkos gyártási modszerét nem adta tovább halála elött. Ezért megint majdnem 200 évnek kellett eltelini, míg a mikroszkópok elérték azt a teljesítményt mint azok, amiket ö készített.

Antonie van Leeuwenhoek
Antonie van Leeuwenhoek

Mai szakértök azt gondolják, hogy Leeuwenhoek a városában dolgozó gyémántárúsoktól felvásárolt gyémántport. Lehet, hogy avval tudta annyira kiváloan megcsiszolni a lencséit. Mások úgy vélik, hogy egy üvegpálcát tartott egy lángba. Amikor egy izzó üvegpálcát széthúz az ember, akkor a közepén egy üvegszál keletkezik. Ha azt megint a lángba tartják, akkor az össezolvad egy tökéletes golyó formájába. Azt kiválóan lehet lencséket használni.

Leeuwenhoek a mikroszkópjaival az apró dolgok világát kutatta és számos, fontos felfedezés neki köszönhetö. Példáúl ö volt az, aki bebizonyította, hogy gabonazsizsikék, bolhák meg kagylók apró tolyásokkal szaporodnak, és nem spontánan merülnek fel piszokbol vagy homokbol. Nagy mennyiségben rajzokat készíttett a megfigyeléseiröl és az angol „Royal Societynak” rendszeresen elküldte. Az ö hozzájárulásainak sok befolyása volt arra, hogy kifejlödjön egy telyesen új fölfogás arról, hogy az emberi test hogyan müködik, és hogy betegségek hogyan keletzkeznek meg terjednek.

 

Robert Hooke (1635–1703)

Robert Hooke egy angol polihisztor volt. Róla nem létezik kép, senki nem tudja, hogy nézett ki. Van egy portré, ami sok internetoldalon található, de az igazábol „Johan Baptista van Helmontot” mutatja.

Hookeot lehet zseniálisnak mondani, de a tudományos szempontbol a sokoldalusága lett a végzete. Aheylett, hogy egy területen alaposan kutatott volna, sok dologban volt érdekelt és semelyikben nem ért el maradandó, nagy hírességet. Azon kivül kimondottan élesnyelvü, kellemetlen személynek számitott. Valószinüleg az is hozzájárt ahhoz, hogy a teljesítményeit nem ismerték el soha abban a mértékben, amit érdemelt volna. A munkájához példáúl ezek a témák tartoztak: gravitáció, a fény struktúrája és a spektrális színek. Feltalált egy felhúzható órát, geológia, asztronómia – mellesleg építészmérnök és földméröként is dolgozott…

Azon kívül dolgozott készülékeken, amivel nagyítani lehet: mikroszkópok és teleszkópok. Azokkal kutatta a távol lévö csillagokat és ugyanúgy a mikrokoszmoszt egyenesen az órra elött.

Robert Hooke - Micrographia
Robert Hooke – Micrographia

Hooke a híres „Royal Society” tagja volt. Az felkérte, hogy készítsen rajzokat a mikroszkópi mefigyeléseiröl és gyüjtse össze öket egy könyben. 1665 évében ezt elkészitette és a „Mikrographia” név alatt publikálta. Ebben a könyben Hooke leírja a parafa tulajdonságait. A parafa üregei cellákra emlékeztették. Ugyanezeket a struktúrákat látta utána a növényeknél is. Ezért számit Hooke a növényi cellák felfedezöjének. Ö volt az, aki a „cella” szó használatát a biológiába bevezette.

 

Filippo Bonnani (1638-1725)

Bonanni egy olasz jezsuita volt, aki a korszakában különöbzö tudományban jelentös lett. Munkája egy része volt a mikroszkópok építése. Bonanninak sikerült elsönek olyan mikroszkópot épiteni, aminél a fényforrást a tárgyasztal alá lehetett állitani. Evvel már nem volt szükséges tükrökkel addig próbálkozni, mig sikerült föntröl napfényt vagy gyertjafényt a tárgyra reflektálni. 1691-ben megjelent a „Micrographia Curiosa” címü könyve, amiben leírja az elsö tárgytartó fölépítését. A saját találmánya volt és úgy volt épitve, hogy lentröl át lehetett világitani a próbát. Ehhez hozzá még föltalált egy készüléket is, amibe a tartót bele lehetett rögzíteni, hogy ne csússzon el.

Filippo Bonanni: feltalált egy rúgós asztalt (Bonanni spring stage), amivel a tárgyakat alúlról lehetett megvilágítani
Filippo Bonanni: feltalált egy rúgós asztalt (Bonanni spring stage), amivel a tárgyakat alúlról lehetett megvilágítani

Ezt ö utána neveztek el: angolúl „Bonanni spring stage”, ami annyit jelent mint a „Bonanni rúgós asztal”.

Itt lehet többet megtudni Filippo Bonanni életéröl és kiválló teljesítményeiröl.

 

Ernst Abbe (1840-1905) – Matthias Schleiden (1804-1881) & Carl Zeiß (1816-1888)

A tizenkilencedik században a mikroszkópok építése még nem volt tudományos módszerekkel megalapozva. Ehelyett az építök addig faragtak meg próbálkoztak az alkatrészekkel és a lencsékkel, míg elértek egy kielégítö eredményt. Utána azt felépítést probáltak másolni. Ebben az volt a probléma, hogy egy jó eredményt nem lehetett rendszeresen reprodukálni. Ugynaúgy lehetetlen volt elöre kalkulálni hogy mekkora nagyítást fog elérni egy készülék. Máshogy mondva: egy fajta szernecsejáték volt a gyártás.

Matthias Jacob Schleiden
Matthias Jacob Schleiden: ö gyözte meg Carl Zeissot, hogy a mikroszkópokat tovább kell fejleszteni

Matthias Schleiden egy jelentös kutató volt az akkor még ifju sejtbiológiai tudományban. Ö meggyözte a jénai vállalkozót – Carl Zeiss – hogy mennyire fontos lenne a mikroszkóp technológiának további fejlesztése az ö szakterületén. Jobb készülékekkel a kutatás jelentösen gyorsabban tudna haladni.

Carl Zeiss
Carl Zeiss

Zeiss viszont leszerzödtettet egy fiatal kutatót – Ernst Abbe – hogy kisérletezzen ezen a területen. Abbe megvizsgálta az optika törvényeit és próbálkozott mindenféle mikroszkóp objektívvel. Ebben a folyamatban felfedezte példáúl azt, hogy nem csak a fény refrakciója jelentös, hanem a diffrakció is. Azon kivül kiderítette azt, hogy a maximális nagyitás mindig a felhasznált fény hullámhosszának a felénél van korlátolva.. meg sog többi más fontosat.

Ernst Abbe
Ernst Abbe

Ernst Abbe kutatása egy óriási ugrást okozott mikroszkópok teljesítöképességénél. Abbe elött a Zeiss-készülékek már 200-300 szoros nagyítasokat tudtak elérni, onnantal a még jobbak lettek. Talált megoldásokat képhibákat korrigálni, hogy a kép minösége jöbb legyen.

Attol az idöponttol minden mikroszkópnál elöre meg lehetett mondani, hogy mekkora nagyitást fog elérni. Meg hozzá sorozatban lehetett öket gyártani. Így lett késöbb a „Carl Zeiss” nevü cég egy világhírü vállalat. Ernst Abbe társtulajdonos volt, a találmányaibol gazdag lett.