來源：果殼

安東尼·范·列文虎克丨Wikimedia Commons

　　17世紀，荷蘭商人安東尼·范·列文虎克用自制的顯微鏡，第一次觀察到了單細胞生物，人類也從此打開了微生物學(xué)的大門。 

　　列文虎克能發(fā)現(xiàn)前人從未見過的世界，是因為他的顯微鏡放大倍數(shù)，比同時代的對手們高出一個數(shù)量級。比如，現(xiàn)存放大倍數(shù)最高的一臺列文虎克顯微鏡，能將物體放大266倍。 

　　這個男人向世人說出了微觀世界的秘密，但一問到他的顯微鏡里藏著怎樣的鏡片，用何種工藝制成，列文虎克便守口如瓶。外界一直對此十分好奇，就連最早用顯微鏡發(fā)現(xiàn)細胞的前輩羅伯特·胡克都不例外。 

　　如今300多年過去，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的科學(xué)家們終于從那臺“266倍鏡”里看出了鏡片的樣子，同時也替羅伯特·胡克感受到一絲微妙。 

　　怎么跟說好的不一樣？

　　從前，人們大多是利用X射線來觀察列文虎克顯微鏡的內(nèi)部，好像醫(yī)院里拍片那樣。 

能放大物體266倍的列文虎克顯微鏡，藏于烏得勒支大學(xué)博物館

　　但列文虎克顯微鏡的孔徑太小，不到1毫米，鏡片只有很小一部分暴露在外，90%以上都被黃銅板覆蓋。X射線不易穿透金屬，就很難檢測出里面的鏡片是什么形狀。 

　　于是，代爾夫特理工大學(xué)的科學(xué)家們不用X射線，改用中子層析（Neutron Tomography）的辦法。與X射線相比，中子束對大部分金屬的穿透能力更強。中子不會因為原子核外電子的影響而嚴重衰減，而X射線里的光子更容易被電子吸收或散射。 

　　發(fā)射中子束，科學(xué)家就可以在不破壞文物的情況下，看出現(xiàn)存放大倍數(shù)最高的那臺列文虎克顯微鏡里面的樣子了： 

顯微鏡（266x）的中子層析成像，灰色為鏡片所在，各角度看都是圓形，直徑大約1.3毫米

左為顯微鏡（266x）本體，右為3D重建之后

　　搭載鏡片的黃銅板很薄，且鑲嵌鏡片的位置是凹進的。這樣，鏡片前表面可以凸出于黃銅板，鏡片也能離觀察樣本近一點，再近一點。科學(xué)家們相信，“近”是列文虎克設(shè)計中的重要考量。 

　　當然，他們更關(guān)心的還是鏡片形狀。成像顯示，不論從哪個方向看，鏡片的截面都是圓形。也就是說，那是顆玻璃球。而從用顯微鏡觀察物體時的視角（也就是圖中XZ方向）看，還會發(fā)現(xiàn)一條玻璃線與玻璃球相連。

圓形連著一條短線

　　但這樣的結(jié)果，與學(xué)界先前的認知大相徑庭。從前的一項主要研究認為，這臺“266倍鏡”搭載的鏡片并非球狀，而是球被壓扁一些的樣子（下圖）。如今的成像結(jié)果卻指向，它的鏡片就是球狀，加一條線。 

1981年一項研究認為顯微鏡（266x）的鏡片是如此得來：把玻璃管吹成燈泡的形狀，再將末端鼓起的部分掰下來，得到的鏡片比較扁

　　而當科學(xué)家們對另一臺中等放大倍數(shù)的列文虎克顯微鏡也做了成像，發(fā)現(xiàn)鏡片倒是扁了許多，更像小扁豆的形狀。 

中等放大倍數(shù)（118x）顯微鏡的成像結(jié)果，鏡片更扁

小扁豆丨Medical News Today

　　研究團隊的這項成果，發(fā)表在5月的一期Science Advances期刊上。 

　　新的成像打破了舊有的認知，但也沒有完全超出科學(xué)家的想象。因為，他們對那種一個球連著一條線的形狀有印象。 

　　怎么和胡克的方案很像？

　　1670年代，列文虎克把一滴池塘水放在顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)里面竟有許許多多“微小的動物”游來游去。從此，他開始將自己觀察各種樣本所見的“微小動物”，寫信描述給英國皇家學(xué)院。 

　列文虎克觀察一滴水丨Google Doodle

　　今天我們知道，他看到的是微生物。但在時人眼中，信里描述的場景難以置信，加之列文虎克一直拒絕透露使用的是怎樣的設(shè)備，質(zhì)疑和嘲諷接踵而來。1676年，皇家學(xué)會對那些“微小動物”的真實性提出疑問。在列文虎克堅持下，皇家學(xué)會安排多位宗教界高層鑒定他的觀察結(jié)果。 

　　1677年，列文虎克的發(fā)現(xiàn)得到了認可。但顯微鏡內(nèi)部的秘密，并沒有因此解開。時任皇家學(xué)會秘書的羅伯特·胡克，也是首先用顯微鏡看到細胞的人，便對列文虎克的秘而不宣頗有怨言。哪怕不論政治，一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)的透明性和可復(fù)現(xiàn)性，也是皇家學(xué)會看重的因素。  

　　1678年，胡克索性自己發(fā)表了一種“超級簡單”的方案： 

　　把一根細玻璃棒放在火焰上，當它慢慢融化，末端便會卷成一個小球。把小球掰下來，留一個小把手，方便安裝。

　科學(xué)家重建的鏡片形狀丨Rijksmuseum Boerhaave

　　一個小球連著一根線。時隔三個多世紀的今天，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)，列文虎克那一臺能夠放大物體266倍的顯微鏡，鏡片原來與胡克的“超級簡單”方案十分吻合。  

　　這個方案，其實是1665年胡克所著《顯微圖譜》（Micrographia）中介紹過的一種方法的變體。差別只在于那個小把手，書中曾經(jīng)認為需要磨掉。而《顯微圖譜》風(fēng)靡的年代，早于列文虎克制造顯微鏡的全部生涯。 

《顯微圖譜》丨羅伯特·胡克

　　那么，“266倍鏡”的制造很可能借鑒了胡克的方法，而非采用什么秘制工藝。這個發(fā)現(xiàn)讓研究團隊相信，列文虎克的保密行為是面向競爭對手有意為之。 

　　1685年，鍥而不舍的胡克把一位皇家學(xué)會會士送到荷蘭代爾夫特，試圖從列文虎克那里獲取顯微鏡的一些細節(jié)，依舊無所得。如今科學(xué)家們也稍稍替胡克感到諷刺，因為他一直尋找的答案，可能早在自己心里。 

　　但即便如此，也是列文虎克自身的技藝讓胡克的方法發(fā)揮出了同時期里最大的效用。列文虎克顯微鏡的放大倍數(shù)，直到100多年后才被超越。 

　　怎么也研究不完

　　原本，列文虎克是一位布料商人，希望能有一種工具讓他把每根絲線看得更清晰，以判斷品質(zhì)的優(yōu)劣。 

　　而在游歷英國并受到胡克《顯微圖譜》的啟發(fā)后，列文虎克對顯微技術(shù)的鉆研便一發(fā)不可收拾。 

他觀察過各種各樣的細胞，還會把它們畫下來，比如1-4為兔子的精子，5-8為狗的精子丨安東尼·范·列文虎克

　　他一生中制造了超過400臺顯微鏡，打磨鏡片的技藝精湛，火工和吹制也得心應(yīng)手。而除開那些常規(guī)操作，列文虎克可能還探索過一些外界看來不可思議的工具：有歷史文件顯示，他曾經(jīng)用一顆鱈魚卵作透鏡，來觀察周圍事物的倒像。 

　　只不過，400多臺顯微鏡中只有11臺存世，列文虎克本人對工藝的描述又微乎其微，于是外界對他的顯微鏡制造方法了解甚少，大部分信息仍待挖掘。 

　　而科學(xué)家們也在論文里寫到，列文虎克制造顯微鏡鏡片時用的工藝，怎么研究都不會枯竭，因為沒有哪一種工藝是可以被完全排除的。