Мікроскоп був одним з найважливіших винаходів Наукової революції, відкриваючи абсолютно нові та мініатюрні світи. Перші мікроскопи винайшли в першій чверті 17 століття в Нідерландах, але невдовзі науковці по всій Європі користувались цим приладом, щоб робити нові та часто приголомшувані відкриття в ботаниці, ентомології та анатомії.
Перші Мікроскопи
Перші оптичні мікроскопи з'явились на початку 17 століття, одразу ж після винайдення телескопу, який зазвичай приписують фламандському окулярному майстру Йоганну Ліпперсгею (1570 - 1619). Рік або два потому Галілео (1564-1642) зробив кращий телескоп, за допомогою якого він спостерігав за небом в найдрібніших деталях, публікуючи свої відкриття в Sidereus Nuncius (Зоряний вісник) в 1610. Мікроскоп також з'явився і в Нідерландах, його винахід присвоюють Корнеліусу Дреббелю (1572-1635) або Гансу Янсену. Як і телескоп, мікроскоп мав дві лінзи, встановлені в порожній тубус. Модель Дреббеля наслідувала дизайн телескопа не Галілея, що мав увігнуту та опуклу лінзи, а Йоганна Кеплера (1571-1630), який використовував дві опуклі лінзи для свого прилада. Незважаючи на те, що в останньому випадку картинка була перевернутою, вона була світлішою.
Невдовзі з'явилися спеціалісти виробники мікроскопів, одним з яких був високоповажний Джон Маршалл. Розроблений Маршаллом складний мікроскоп, який мав три лінзи (окуляр, польову лінзу та лінзу об'єктиву) та можливість додати світла, розташовуючи свічку під основою, сьогодні можна побачити в Музеї науки в Лондоні. Одним видатним приватним виробником був Антоні ван Левенгук (див. нижче), який виготовив більше 500 мікроскопів, в тому числі примірники з вражаючим збільшенням у 270 раз, використовуючи малесеньку скляну кульку замість більшої скляної лінзи. Для покращення прилада були зроблені інші пристосування, наприклад, додавання до основи маленького дзеркала, кут якого можна було корегувати, щоб направити більше світла на зразок. Виробник приладів Едвард Кульпепер (1670-1737) зробив це дзеркало увігнутим, збільшивши таким чином світло в своїх мікроскопах. Тим не менш, цього було недостатньо для отримання ідеального пристрою, адже підготовка зразків для спостереження була вже умінням по собі та могла істотно вплинути на отримання нового наукового відкриття або взагалі привести ні до чого.
Незабаром вчені почали використовувати прилад за призначенням та досліджувати те, що раніше було нечітким або непомітним для неозброєного ока. Анатоми, ентомологи та ботаніки особливо були зацікавлені в використанні цього нового винаходу для подальшого розуміння світу природи. Наприклад, в 1625 році Франческо Стеллуті детально дослідив тіла бджіл та опублікував своє дослідження під назвою Apiarium, перший науковий труд, заснований на мікроскопічній науці. Невдовзі з’явилося багато інших відкриттів та наукових робіт, та у другій половині 17 століття були надруковані красиві ілюстровані труди, які точнісінько показували зацікавленим читачам те, що можна було побачити через найновіші мікроскопи. Тепер з’ясувалося, що малесенька комаха може бути за структурою такою ж складною, як і великий ссавець. Спостереження через мікроскоп також викликало кілька хвилюючих питань, таких як, чи паразитна блоха сама має бліх, та чи ці блохи також мають бліх і так далі ad infinitum (до нескінченності)? Мікроскоп відкривав нові світи, але де вони закінчувались? Здавалось, що винахід ставив більше питань, ніж сучасні технології могли відповісти.
Відкриття перших мікроскопістів
На початку історії мікроскопу було кілька ключових фігур. Марчелло Мальпігі (1628-1694) був відомим лікарем. Він здобув звання професора медицини в Пізанському університеті, потім в Болонському університеті до того як зайняв пост лікаря Папи Інокентія XII (роки роботи 1691-1700). Мальпігі був першим, хто використав мікроскоп для детальних анатомічних досліджень, і в 1661 він опублікував свій труд Анатомічні спостереження легень, в якому показав їх справжню структуру. Далі Мальпігі відкрив, що капіляри з’єднують вени та артерії і, таким чином, підтвердив теорію кровообігу в організмі людини Вільяма Гарвея. Мальпігі зробив багато інших поглиблених досліджень, зокрема мозку, язика, нирок та шкіри людини, а також шовкопряда та ембріонів курчат (таким чином, по суті заснувавши науку ембріологію). Дослідження анатомії людини Мальпігі було включено до відомої праці Говарда Бідлоо (1649-1713) Анатомія людського тіла, опублікованої в 1685.
Христия́н Гюйґенс (1629-1695) відомий своїми роботами в багатьох інших галузях науки, але також дуже цікавився мікроскопами, виробляючи високоякісні інструменти зі своїм братом Константином. Голландець Гюйґенс отримав вигоду від місцевого виробництва високоякісних лінз.
Антоні ван Левенгук (1632-1723), також з Нідерландів, зробив одні з найбільш значущих внесків в зростаючу галузь мікроскопії. Його "внески включають відкриття еритроцитів, циркуляцію крові через капіляри, існування найпростіших та природу чоловічих сперматозоїдів" (Burns, 166). Він також розробив шкалу вимірювання, за допомогою якої можна було порівняти види різних зразків. Найбільш незвичайні види, які ван Левенгук бачив в своїх мікроскопах з однією скляною кулькою неймовірного збільшення, часто фіксували в своїх малюнках місцеві художники. Роботи голландця стали настільки відомими, що він зробив зі свого дому в Делфті щось на кшталт відкритого музею, куди можна було прийти і побачити підготовлені слайди на встановлених мікроскопах.
В 1665 Роберт Гук (1635-1703) опублікував свою Мікрографію, фундаментальний труд в цій галузі, що став популярним значною мірою завдяки красивим детальним ілюстраціям. Гуку вдалось отримати чіткі зображення завдяки його скотоскопу, тобто "кулі, заповненій ропою та конденсуючій світло, між джерелом світла лампи та зразком", який вузько фокусував посилені промені лампи за допомогою опуклої лінзи" (Jardine, 44). В Мікрографії вперше вживається слово "клітина" у відношенні біології, в даному випадку воно вживається для опису структури кори, яку було видно через мікроскоп. Було відкрито новий світ, який взагалі був не таким, яким його бачили неозброєним оком. Гук, наприклад, показував, що те що здавалось оку гострою точкою голки, в дійсності під мікроскопом був рваний край металу. Гук, член Королівського Товариства, також відповідав за кілька технічних розробок мікроскопа.
Ян Сваммердам (1637-1680) був ентомологом, який поєднав свій багатий досвід в препаруванні з новими можливостями мікроскопу. Особливо Сваммердам зосередив вої лінзи на репродукції комах і в 1669 опублікував свою Загальну історію комах. Сваммердам відкрив, що гусені містять в собі те, що після перетворення становиться крилами метелика.
Неємія Ґрю (1641-1712) був засновником анатомії рослин на основі мікроскопії; його дві видатні роботи були Початок Анатомії Овочей (1672) та Анатомія Рослин (1682). У 1672 ставши куратором рослин Королівського Товариства, Ґрю першим почав поглиблене вивчення статевих органів рослин.
Сприймання мікроскопу
Багато науковців раділи появі мікроскопу наряду з іншими інтелектуалами. Філософи-механіки 17 століття, найвідоміший Рене Декарт (1596-1650), вважали, що вивчаючи матерію та рух, можна краще зрозуміти світ навколо нас. Мікроскоп ніби був посланий небом, щоб допомогти зрозуміти найдрібнішу механіку природи. Тим не менш, сприймання мікроскопу не завжди було таким позитивним.
Християнська церква не обов’язково була проти відкриттів мікроскопу - перша стаття Стеллуті про мікроскопію була, значною мірою, присвячена Папі Урбану VIII (на посаді 1623-1644). З одного боку, новий прилад відкривав неймовірні деталі та геніальність життя на Землі; у зв’язку з цим можна було тільки збільшити захоплення творінням Господа, якщо в нього вірити. Деякі теологи припускали, що поглиблене вивчання природи може бути таким показовим як і читання Біблії. До того ж, механічне пояснення природи не означало, що божественні дії, такі як чудеса, не могли відбуватися (сучасні чудеса були широко поширеною вірою у католиків, але не в протестантів). По-третє, зосередження на дійсно існуючій механіці зменшувало привабливість магії та забобонів, традиційних ворогів церкви. Між механістичною філософією та християнською вірою залишились серйозні відмінності, особливо ідея перетворення - коли священик перетворює хліб та вино у тіло та кров Ісуса Христа під час католицької меси. Багато протестантів також мали проблеми з механістичною філософією, адже вона послабляла активну роль Господа в мирських справах. Навіть якщо вірили в Бога, ідея що світ є чимось на кшталт механічного приладу, який головним чином функціював самостійно, хвилювала багатьох, і така віра призвела до звинувачень в атеїзмі (що в ті часи означало заперечення нагляду Божого, а не заперечення існування Бога).
Деякі прихильники натуральної філософії були занепокоєні впливом мікроскопа (так само як це було з телескопом і науковою революцією). Були спірки щодо довіри цим новим приладам та чи не було все те, що вони відображали, обманом. Деякі стверджували, що свідчення, отримані за допомогою цих приладів, навіть якщо було задіяне людське око, не були такими ж, як ті, що отримали безпосередньо органами чуття. Інші стверджували, що мікроскоп показував людству те, що не слід бачити, адже Бог дав нам надзвичайно гарні очі, щоб дивитись на світ, і що допитуватись глибше людству було не слід і вважалось чимось нечестивим.
Спадщина
У 18 столітті мікроскопія зазнала занепаду. Наприклад, як прилад мікроскоп не дуже використовувався у медицині. Історик Дж. Генрі пояснював це так:
Принаймні частково причиною того, що мікроскоп не став таким важливим для анатомічних досліджень, як телескоп для астрономічних, була неспроможність набути популярності серед практикуючих лікарів. Здатність телескопу підвищувати точність позиційної астрономії гарантувало йому корисність, а знання невидимої структури органів зовсім не покращували ефективність медичної системи, що головним чином базувалась на вивченні та лікуванні симптомів хвороби...такі видатні лікарі як Томас Сиденгам (1624-89) та Джон Лок (1632-1704) однозначно відхиляли його використання. (46)
Одним словом, телескоп використовувався, щоб довести хибність існуючих теорій, тоді як мікроскоп лише виявив цілий новий набір теорій, які тепер потрібно було створити. У цьому сенсі, на думку деяких істориків, мікроскоп не був значною частиною наукової революції, яка була революцією проти панівних ідей, часто тих, що панували ще з часів античності. Однак це не зовсім так. Мікроскопістам вдалось поставити під сумнів ряд домінуючих переконань, навряд таких, що б зруйнували цілісну систему західної думки, якби їх перевірити. Наприклад, давно вважалося, що дуже маленьких комах було створено спонтанно з якоїсь невидимої матерії. Мікроскоп виявив, що, в дійсності, крихітні комахи пройшли такий же репродуктивний цикл, як і більші істоти. Мікроскопу, враховуючи його призначення, вдалося досягти невеликого успіху в пізнанні нашого світу. Дійсно, його проблема була пов'язана з технічними недоліками лінз, світлом та підготовкою слайдів; та коли зрештою їх було вирішено, прилад здобув визнання.
Була одна важлива сфера, в яку мікроскоп зробив внесок такий самий як і телескоп під час наукової революції, а саме ідея масштабу. Протягом тисячоліть масштаб нашого світу вважався певним чином пов’язаним з масштабами людського тіла, саме тому ранні системи вимірювання використовували пальці, руки та ноги. Телескопи на одній стороні масшатаба та мікроскопи на іншій показали, що абсолютно нова система вимірювання була необхідна людському розуму, щоб осягнути, порівняти та протиставити чудеса видимого всесвіту, від величезної далекої планети до найдрібніших волосинок блохи.
Ймовірно, мікроскоп не мав великого впливу в ранній науці, як мав би, але прилад набув популярності в будинках багатіїв. Він став чимось на кшталт вишуканої іграшки для враження гостей, так само як і сімейні картини та кунсткамери. Незважаючи на те, що мікроскоп був дешевшим за телескоп, він залишався дорогим хобі. На початку 18 століття звичайний мікроскоп коштував приблизно 5 фунтів стерлінгів (в той час дорівнювало тримісячній заробітній платні робітника). Семюел Піпс (1633-1703), відомий своїм щоденником, надихнувся Мікрографією Гука, яку він назвав "найгеніальнішою книгою" (Jardine, 42), та витратив 5 фунтів стерлінгів 10 шилінгів на мікроскоп для свого дослідження. Нажаль, як і більшість інших, Піпс зіткнувся з великими труднощами чітко побачити щось через мікроскоп.
Кращі та набагато потужніші мікроскопи зрештою відродили наукове використання приладу. Ісаак Ньютон передбачив "що прилади, які збільшують в три або чотири тисячи раз, можуть дозволити побачити атоми " (Gleick, 94). Інші мислителі 17 століття сподівались, що мікроскопи одного дня зможуть показати частки повітря та фактичний рух світла. Мікроскоп вийшов на перший план науки у 19 столітті завдяки трудам таких визначних фігур як Луї Пастер (1822-1895), чиї новаторські дослідження мікробів привели до суттєвого прогресу у боротьби з хворобами та щепленні. Коли було винайдено більш потужні мікроскопи, як наприклад, електронний мікроскоп у 1930 роках, прилад нарешті зайняв своє законне місце одного з найголовніших приладів сучасного наукового дослідження.
