Микроскоп роберта гука сообщение

Обновлено: 05.07.2024

Самая оригинальная книга, которую я когда-либо читал.

Многие великие научные открытия были совершены благодаря тому, что у человека появлялась возможность увидеть нечто, невидимое ранее. Наиболее замечательным изобретением, которое расширило возможности человеческого видения, был микроскоп – пользоваться им мог практически каждый, и для того, чтобы вникнуть в смысл увиденного, не требовалось особенных пояснений.

Под объективом микроскопа человеку открылся невероятно сложный и красивый мир, скрывавшийся в самых обыкновенных предметах. Микроскоп навсегда изменил наши представления о замысловатых творениях природы. Он позволил людям обратить свой удивленный взор на вещи самые маленькие и самые большие. А поблагодарить за возможность путешествия в микромир и за создание его точных и емких изображений следует одного-единственного человека.

Изображение блохи – яркий пример того, что Гук обладал настоящим талантом рисовальщика. В подростковом возрасте он был учеником художника, но масляная краска вызывала у него дыхательную болезнь. Гук стремился скрупулезно и в точности воспроизвести все увиденное в микроскоп с учетом того, что некоторые детали трудно передать из-за особенностей светотени, и, кроме того, трехмерные объекты искажаются в плоской проекции.

Эти изображения вдохновили ученых на серьезные систематические исследования в области строения и физических возможностей насекомых и других мелких существ. Кроме того, эти иллюстрации заставили многих вернуться к старым богословским представлениям о том, что каждая деталь в этом мире сотворена Создателем. Как ни странно, это убеждение в некоторых странах сохранилось до наших дней. Исключительно четкое строение ножек блохи и других миниатюрных существ, запечатленное на этих иллюстрациях, служило убедительным подтверждением, что подобные живые механизмы, идеально приспособленные для выполнения своих функций, были сотворены в готовом виде. Лишь в середине XIX века такие представления пошатнулись под натиском теорий Альфреда Рассела Уоллеса и Чарльза Дарвина. Они утверждали, что сложность строения организмов является результатом небольших последовательных изменений, накапливавшихся в ходе естественного отбора. И все же удивительно сложное строение живых существ и то, как их органы приспособлены к условиям окружающей среды, привлекало внимание ученых и способствовало формированию круга вопросов, которые требовали от биологов ответа. Дарвин осознавал, что разработка его теории была бы невозможна, если бы поколения предшественников не снабдили его фактами, которые он изучил на младших курсах Кембриджского университета. Без этих фактов не удалось бы сформулировать проблему, которую объясняет механизм естественного отбора.

Изобретение микроскопа началось с того, что однажды Галилей соорудил очень длинную подзорную трубу. Дело происходило днем. Закончив работу, он навел трубу на окно, чтобы на свету проверить чистоту линз. Прильнув к окуляру, Галилей оторопел: все поле зрения занимала какая-то серая искрящаяся масса. Труба немного покачнулась, и ученый увидел огромную голову с выпуклыми черными глазами по бокам. У чудовища было черное, с зеленым отливом туловище, шесть коленчатых ног… Да ведь это … муха! Отняв трубу от глаза, Галилей убедился: на подоконнике действительно сидела муха.

Первый микроскоп Галилея

И. Фабера в 1625 г. Это было научное общество, которое, кроме прочего, одобряло и поддерживало применение оптических приборов в науке.

А сам Галилей в 1624 г. вставил в микроскоп более короткофокусные (более выпуклые) линзы, благодаря чему труба стала короче.

Роберт Гук и его достижения

Следующая страница в истории создании микроскопа связана с именем Роберта Гука. Это был очень одаренный человек и талантливый ученый. Наиболее значимыми достижениями Гука являются следующие:

изобретение спиральной пружины для регулировки хода часов; создание винтовых зубчатых колес;
определение скорости вращения Марса и Юпитера вокруг своей оси; изобретение оптического телеграфа;
создание прибора для определения пресности воды; создание термометра для измерения низких температур;
установление постоянства температур таяния льда и кипения воды; открытие закона деформации упругих тел; предположение о волновой природе света и природе земного тяготения.

По окончании Оксфордского университета в 1657 г. Гук стал помощником Роберта Бойля. Это была отличная школа у одного из крупнейших ученых того времени. В 1663 г. Гук уже работал секретарем и демонстратором опытов Английского Королевского общества (академии наук). Когда там стало известно о микроскопе, Гуку поручили провести наблюдения на этом приборе. Имевшийся в его распоряжении микроскоп мастера Дреббеля являл собой полуметровую позолоченную трубу, расположенную строго вертикально. Работать приходилось в неудобной позе — изогнувшись дугой.

Совершенствование микроскопа Гуком

Прежде всего Гук сделал трубу — тубус — наклонной. Чтобы не зависеть от солнечных дней, которых в Англии бывает немного, он установил перед прибором масляную лампу оригинальной конструкции. Однако солнце светило все же гораздо ярче. Поэтому пришла мысль лучи света от лампы усилить, сконцентрировать. Так появилось очередное изобретение Гука — большой стеклянный шар, наполненный водой, а за ним специальная линза. Такая оптическая система в сотни раз усиливала яркость освещения.

Находчивый Гук легко справлялся с любыми трудностями, появлявшимися на его пути. Например, когда понадобилось сделать очень маленькую линзу идеально круглой формы, он опустил острие иглы в расплавленное стекло и затем быстро вынул ее — на кончике иголки сверкала капелька. Гук подшлифовал ее немного — и линза была готова. А когда возникла необходимость улучшить качество изображения в микроскопе, то Гук между двумя традиционными линзами — объективом и окуляром — вставил третью, коллектив, и изображение стало более четким, при этом увеличилось поле зрения.

Обнаружения и открытия, строение клетки

Наблюдения Антони ван Левенгука

Вскоре после Гука начал вести свои наблюдения голландец Антони ван Левенгук. Это была интересная личность — он торговал тканями и зонтиками, но не получил никакого научного образования. Зато у него был пытливый ум, наблюдательность, настойчивость и добросовестность. Линзы, которые он сам шлифовал, увеличивали предмет в 200—300 раз, то есть в 60 раз лучше применявшихся тогда приборов. Все свои наблюдения он излагал в письмах, которые аккуратно посылал в Лондонское королевское общество. В одном из своих писем он сообщил об открытии мельчайших живых существ — анималькул, как Левенгук их назвал.

Оказалось, что анималькули присутствуют повсюду—в земле, растениях, теле животных. Это событие произвело революцию в науке — были открыты микроорганизмы.

В 1698 г. Антони ван Левенгук встретился с российским императором Петром I и продемонстрировал ему свой микроскоп и анималькул. Император был так заинтересован всем, что он увидел и что объяснил ему голландский ученый, что закупил для России микроскопы голландских мастеров. Их можно увидеть в Кунсткамере в Петербурге.

Левенгуку принадлежит еще одно важное открытие. Нагревая воду до кипения, он обратил внимание, что практически все анималькулы погибают. Значит, таким способом можно избавляться от болезнетворных микроорганизмов в воде, которую пьют люди.

Камера-обскура

Заканчивая разговор об оптических инструментах, необходимо упомянуть камеру-обскуру, изобретенную в 1420 г. итальянским инженером Дж. Фонтаной. Камера-обскура является простейшим оптическим приспособлением, позволяющим получать на экране изображения предметов. Это темный ящик с небольшим отверстием в одной из стенок, перед которым помещают рассматриваемый объект. Исходящие от него лучи света проходят через отверстие и создают на противоположной стене ящика (экране) перевернутое изображение объекта.

В 1558 г. итальянец Дж. Порта приспособил камеру-обскуру для исполнения рисунков. Ему же принадлежит идея применения камеры-обскуры для проецирования рисунков, помещенных у отверстия камеры и сильно освещаемых свечами или солнцем.

До изобретения микроскопа самое маленькое, что люди могли видеть, было примерно такой же величины, как и человеческий волос. После изобретения микроскопа примерно в 1590 году мы внезапно узнали, что существует ещё удивительный микромир живых существ везде вокруг нас.

Правда до конца непонятно, кому стоит отдать лавры создания микроскопа. Некоторые учёные-историки утверждают, что это был Ханс Липперсгей, который известен за подачу первого патента на телескоп. Другие свидетельства указывают на Ханса и Захария Янссенов, отца и сына, настоящей команды изобретателей-энтузиастов, живших в том же городе, что и Липперсгей.

Липперсгей или Янссены?

В Миддельбурге жили Ганс и Захарий Янссены. Часть историков приписывает изобретение микроскопа именно Янссенам, благодаря письмам голландского дипломата Уильяма Бореэля.

В 1650-х годах Бореэль написал письмо врачу французского короля, в котором он описал микроскоп. В своем письме Бореэль сказал, что Захарий Янссен начал писать ему о микроскопе в начале 1590-х годов, хотя Бореэль сам увидел микроскоп спустя годы. Некоторые историки утверждают, что Ханс Янссен помог построить микроскоп, поскольку Захария был подростком в 1590-х годах.

Ранние микроскопы

Ранние микроскопы Янссена были составными микроскопами, в которых использовались по меньшей мере две линзы. Линза объектива расположена близко к объекту и создает изображение, которое подбирается и увеличивается еще дальше второй линзой, называемой окуляром.

Микроскоп Гука около 1670-го года

Ранние составные микроскопы обеспечивали куда большее увеличение, чем микроскопы с одной линзой. Однако при этом они сильнее искажали изображение объекта. Голландский ученый Антуан ван Левенгук разработал мощные однообъективные микроскопы в 1670-х годах. Используя своё изобретение, он первым описал сперматозоиды собак и людей. Он также изучал дрожжи, эритроциты, бактерии из рта и простейших. Микроскопы Левенгука с одним объективом могут увеличивать в 270 раз фактические размеры рассматриваемого объекта. После ряда улучшений в 1830-х годах данный тип микроскопов стал очень популярным.

Ученые также разрабатывали новые способы подготовки и окраски образцов. В 1882 году немецкий врач Роберт Кох представил свое открытие микробактерии туберкулёза, бацилл, ответственных за туберкулез. Кох продолжил использовать свою методику окраски, чтобы изолировать бактерии, ответственные за холеру.

Самые лучшие микроскопы приближались к пределу увеличительной способности к началу 20-го века. Традиционный оптический (световой) микроскоп не способен увеличивать объекты, размер которых меньше длины волны видимого света. Но в 1931 году был преодолён этот теоретический барьер с помощью создания электронного микроскопа двумя учеными из Германии Эрнстом Руска и Максом Кноллом

Микроскопы развиваются

В 1986 году Эрнст был награждён Нобелевской премией по физике за своё изобретение. Увеличение разрешения электронного микроскопа достигалось за счёт того, что длина волны электрона была ещё меньше, чем длина волны видимого света, особенно при ускорении электронов в вакууме.

В XX веке развитие электронных и световых микроскопов не останавливалось. Сегодня лаборатории используют различные флуоресцентные метки, а также поляризованные фильтры для изучения образцов или использовать компьютеры для обработки изображений, которые не видны человеческому глазу. Имеются отражающие микроскопы, фазово-контрастные микроскопы, конфокальные микроскопы, а также ультрафиолетовые микроскопы. Современные микроскопы могут даже изображать один атом.

Вклад Роберта Гука в биологию сложно переоценить. Этот человек был одним из самых выдающихся учёных и изобретателей XVII столетия. Он трудился над различными приборами и теориями, первым определил строение клетки и усовершенствовал микроскоп. Кроме того, его вполне можно назвать основателем современной экспериментальной физики.

Образование и первые открытия

Роберт Гук появился на свет в 1635 году. Отец знаменитого изобретателя, астронома, ботаника и физика был главой местной церкви. Родственники довольно долго переживали за здоровье мальчика, потому что он появился на свет слишком слабым.

В 1648 году отец умер, после чего семья отправилась жить в Лондон, где подросток начал обучаться у художника Лели. После того как Гук стал известным учёным, он с неодобрением отзывался о своих юношеских годах. Но если посмотреть на иллюстрации, которыми сопровождаются его труды, то можно сказать, что время в художественной мастерской он провёл не зря.

В 1653 году Роберт выпустился из Вестминстерской школы Башби, где отучился несколько классов. В то время он увлекался темой истории, а также успел изучить латынь (тогда этот язык был международным). Кроме того, Гук знал греческий и древнееврейский, отлично играл на органе.

После окончания школы будущий известный деятель науки переехал в Оксфорд для поступления в колледж Крайст-Черч. Именно тогда в его биографии происходят кардинальные перемены. Начало научной деятельности позволило осуществить Гуку главную заслугу (как сейчас считается) — открыть микрографию.

Изобретения профессора

Гук курировал эксперименты, проводимые в Королевском обществе. Хотя эта должность не предполагала зарплаты, она позволила ученому получить авторитет хорошего консультанта и помогала ему работать над своими исследованиями. Открытия автора клеточной теории Роберта Гука:

Он обнаружил существование цветов тонких плёнок. В итоге он назвал свое открытие интерференцией света.
Физик увидел закономерность между высотой звука и частотой колебаний.
Создал гипотезу о поперечном характере световых волн.
Правильно сформулировал закон тяготения. Его первооткрывателем считается Ньютон, но точно не в области термина. Ньютон никому не говорил об открытии им формулы, пока это не сделал Гук.
Связал пропорциональность растяжения, сжатия и изгибов с производящими их силами.
Ввёл теорию о взаимосвязи тепла и движения частиц.
Наблюдения исследователя позволили определить постоянную точку таяния льда.
Открыл клетку и ядро.
Определил существование одноклеточных живых организмов, благодаря чему люди узнали о многообразии природы.

Также осуществил открытие клетки Роберт Гук, что считается наибольшим его вкладом в науку. Он впервые употребил название яйцеклетка. В планах у него было развитие микрографии.

Помимо открытий учёный придумал много изобретений, которыми практически в неизменном виде пользуются по сей день. Среди них выделяются следующие:

спиральная пружина, которая используются для регулирования хода часов;
спиртовой уровень;
тепловые машины;
оптический телеграф;
термометр-минима.

Изобретатель значительно усовершенствовал анемометр (прибор, который регистрирует скорость движения газов), барометр, гигрометр. Гук проводил наблюдения, пытаясь определить влияние вращения планеты на скорость и траекторию падения тел. Учёный занимался и многими другими вопросами.

В 1666 году он показал Королевскому обществу первый прототип винтовых зубчатых колёс. Иначе их называют вайтовыми.

Микрография и изучение клетки

Именно этот учёный сделал открытие о том, что живые существа состоят из клеток. Биология не являлась его основным увлечением, поэтому результаты его деятельности ещё больше удивляют.

Хоть учёный почти забыт, его открытие имеет огромное значение. Открыть клетку ему помог улучшенный микроскоп, который Гук сам и сделал. При помощи этого устройства он рассматривал различные предметы.

Однажды профессор взял бутылочную пробку в качестве объекта. Сложная структура среза его поразила. Ячейки материала были похожи на пчелиные соты. Роберт Гук решил исследовать срезы других растений. На бузине он опять увидел похожую структуру. Эти ячейки физик назвал клетками. Он продолжил наблюдения и начал изучать их влияние на свойство взятого материала.

Дальнейшая работа

Роберт Гук продолжал трудиться. Иногда его считали несколько резким в своих взглядах, но это учёного не останавливало. Он разработал теории:

о строении материалов;
о свете;
о тяготении.

Также Гук придумал вычислительный механизм, с помощью которого решал сложные арифметические задачи. Этот прибор позволял работать над изучением магнитного поля Земли.

В 1674 году у Роберта начался довольно сильный конфликт с Гевелием. У них были разногласия по поводу методик применения микроскопа. Спустя несколько лет исследователь трудился над написанием работ, связанных с теорией упругости. Они стали фундаментом для дальнейшей разработки закона Гука.

Ньютона в 1672 году приняли в Королевское общество. Гук на тот момент уже долгое время был его членом. Он пользовался огромным авторитетом благодаря многим физическим экспериментам и открытию клетки, но с Ньютоном у него были напряжённые отношения на протяжении многих лет.

Они не могли прийти к общему мнению как в частных вопросах, так и в фундаментальных. Например, Ньютон представлял свет как направленный поток каких-то частиц, которые он назвал корпускулами. Гук предполагал, что свет является вибрационным движением, происходящим наподобие звука в прозрачной среде. Спор был слишком напряжённым, поэтому Ньютон не публиковал работы по оптике до смерти Гука.

В 1686 году произошла новая дискуссия в отношении вопроса всемирного тяготения. Гук сам пришёл к выводу, что сила притяжения пропорционально относится к квадрату расстояния. Благодаря этому он смог обвинить оппонента в плагиате.

По этому поводу Гук обратился в Королёвское общество. Но Ньютон, защищая себя, смог намного подробнее описать теорию, а также сформулировать наиболее важные законы механики и взаимодействия тел. С их помощью у учёного получилось объяснить приливы и отливы на Земле, движение планет в Солнечной системе, а также сделать много других значимых открытий. То есть Гук в этом вопросе проиграл.

Читайте также: