IX.3. Увеличительная трубка

В голландском городе Миддельбурге жил триста пятьдесят лет назад очковый мастер. Терпеливо шлифовал он стекла, делал очки и продавал их всем, кто в этом нуждался. Было у него двое детей — два мальчика. Они очень любили забираться в мастерскую отца и играть его инструментами и стеклами, хотя это и было им запрещено. И вот однажды, когда отец куда-то отлучился, ребята пробрались по обыкновению к его верстаку, — нет ли чего-нибудь новенького, чем можно позабавиться? На столе лежали стекла, приготовленные для очков, а в углу валялась короткая медная трубка: из нее мастер собирался вырезать кольца — оправу для очков. Ребята втиснули в концы трубки по очковому стеклу. Старший мальчик приставил к глазу трубку и посмотрел на страницу развернутой книги, которая лежала здесь же на столе. К его удивлению, буквы стали огромными. В трубку посмотрел младший и закричал, пораженный: он увидел запятую, но какую запятую — она была похожа на толстого червяка! Ребята навели трубку на стеклянную пыль, оставшуюся после шлифовки стекол. И увидели не пыль, а кучку стеклянных зернышек. Трубка оказалась прямо волшебной: она сильно увеличивала все предметы. О своем открытии ребята рассказали отцу. Тот даже не стал бранить их: так был он удивлен необычайным свойством трубки. Он попробовал сделать другую трубку с такими же стеклами, длинную и раздвижную. Новая трубка увеличивала еще лучше. Это и был первый микроскоп. Его случайно изобрел в 1590 году очковый мастер Захария Янсен, — вернее сказать, — его дети. Почему микроскоп увеличивает? В микроскопе Янсена имелись два собирательных стекла, вставленных в трубку на некотором расстоянии друг от друга. Первое стекло служило микроскопу как бы хрусталиком: при приближении к какому-либо предмету оно давало его увеличенное изображение; второе стекло еще больше увеличивало это изображение: оно служило лупой. Стеклянный хрусталик и лупа — в этом суть всякого микроскопа. К стеклянному хрусталику подносят предмет, — объект, который хотят рассмотреть; оттого эту часть микроскопа и называют объективом. А глаз приставляют к лупе; оттого ее и называют окуляром: по-латыни «глаз» — «oculus». Так можно получить очень большое увеличение: если, например, объектив увеличит изображение предмета в двадцать раз, а окуляр — еще в десять раз, то общее увеличение будет в 20 Х 10 = 200 раз... Весть об открытии Янсена быстро распространилась не только по всей Голландии, но и по другим странам. Многие ученые стали нарочно приезжать в Миддельбург для того только, чтобы заказать увеличительную трубку или хоть разок посмотреть в нее. Уже в 1592 году один из посетителей Янсена, естествоиспытатель Гефнагель, написал книгу «О насекомых и разных мелких тварях». В книге рассказывалось о том, что можно увидеть с помощью микроскопа. Однако у первых микроскопов были большие недостатки. Изображение получалось тусклым, с какими-то цветными полосами и радужным сиянием. Наблюдать в такой прибор было не так-то просто: непривычный глаз почти ничего не мог разобрать в этом переплетении света и теней, цветных бликов и темных пятен. Нужна была большая сноровка и много терпения, чтобы рассмотреть, как устроены, например, лапка паука или челюсти мухи. Некоторые ученые пробовали строить микроскопы посильнее, чем те, какие изготовлял Янсен. Они вкладывали в трубку различные линзы в том или ином сочетании, — увеличение иногда получалось очень сильное. Но цветные полосы и радужное сияние так разрастались, что почти совсем затмевали изображение. Попытались тогда получить большее увеличение другим способом: стали отставлять стеклянный хрусталик и лупу подальше друг от друга. Изображение действительно стало большим, но зато оно потускнело так, что его нельзя было разобрать. Это было страшно обидно: мастер-оптик долго и тщательно шлифует линзы, осторожно вставляет их в трубку. По всем расчетам, микроскоп должен дать очень большое увеличение. Кажется, стоит только заглянуть в микроскоп — и увидишь такие чудеса и тайны природы, каких еще никогда не видел ни один человек. И все эти надежды вдруг рушатся. Микроскоп увеличивает больше чем в сто раз, но какой в этом толк, если разглядеть изображение невозможно: оно совсем бледное, тусклое и тонет в цветном сиянии! Что было делать? Оптики приходили в отчаяние. В конце концов они совсем отказались от трубок с двумя стеклами. Они стали вставлять в металлическую дощечку всего-навсего одно стеклышко. Но зато на шлифовку этого стеклышка не жалели ни времени, ни труда. Такие линзы, размером с горошину, увеличивали в сто раз и больше. Собственно говоря, это были сильные лупы, а не микроскопы. Крошечные линзы научился замечательно шлифовать голландец Антоний Левенгук, привратник городской ратуши. Это был необычайно настойчивый человек. Если уж он решил, что его линзы должны быть самыми лучшими, то можно было быть уверенным, что так и будет. Левенгук вставил в отверстие деревянной дощечки маленькую, с булавочную головку, линзу: он ее обтачивал и шлифовал в продолжение нескольких недель. Перед стеклышком он поставил иглу. Затем он стал насаживать на иглу всё, что попадалось под руку: волоконца мяса, кусочки бычьего глаза, мушиные головки, волосы разных животных. Чудесная линза давала увеличение в сто шестьдесят раз. Она превращала овечий волосок в толстое, мохнатое бревно, а в мушиной головке было ясно видно множество непонятных ниточек и трубочек. Долго смотреть в крошечное стеклышко было очень утомительно. К концу дня у Левенгука болела голова, глаза наливались кровью. Он давал себе слово бросить это вредное занятие. Но утром не выдерживал и снова садился за свой микроскоп. Однажды Левенгук взял тоненький стеклянный стерженек, окунул его в лужу перед домом и затем укрепил стерженек с капелькой воды на иголке перед микроскопом. И вот он увидел невероятное! В капле грязной воды копошился целый зверинец: мохнатые чудовища, какие-то шарики, окруженные венцом из усиков, какие-то цветки на стебельках — точно колокольчики. И все эти существа двигались, шевелили своими хвостиками. Это был целый новый мир, о существовании которого до Левенгука никто и не подозревал. А ведь среди них (это выяснилось впоследствии) были самые опасные враги человека — свирепые невидимые чудовища, которые проникают в человеческое тело, размножаются здесь, несут человеку болезнь и смерть... О своем удивительном открытии Левенгук написал английскому Ученому королевскому обществу членами которого были, между прочим, Исаак Ньютон, величайший физик, и Роберт Бойль, основатель химии. Левенгуку сначала не поверили: настолько невероятным показалось его сообщение о невидимом мире живых существ. Королевское общество поручило одному из своих членов — Роберту Гуку — соорудить микроскоп и проверить наблюдения Левенгука. Пятнадцатого ноября 1677 года Гук принес микроскоп на заседание Королевского общества. И тогда убедились, что Левенгук был прав: в капле настоя из черного перца все увидели крошечных животных. После этого очень многие ученые стали изучать невидимый мир. Лучшие оптики выбивались из сил, стараясь придумать приборы, увеличивающие посильнее. Многие пытались усилить увеличение, подбирая несколько стекол. Но из таких попыток по-прежнему ничего не выходило: каждый раз появлялось радужное сияние, оно совсем заливало изображение. Если б только можно было как-нибудь от него избавиться! Наконец английскому оптику и знатоку стекла Доллонду удалось добиться этого. Он склеил две линзы, собирательную и рассеивающую, причем сделаны они были из разных сортов стекла. Получилось увеличивающее стекло, которое уже не давало цветного сияния. Теперь можно было строить микроскопы со многими стеклами и очень большим увеличением. В наше время хорошие оптические микроскопы дают увеличение в две тысячи раз. А сверхсильные микроскопы особого устройства — «ультрамикроскопы» — увеличивают еще больше. Микроскоп стал теперь как бы глазом ученого. Биолог не может обойтись без микроскопа: как иначе он узнает тайны клетки? А ведь из клеток состоит всё живое — и человек, и ящерица, и цветок. Врач борется с болезнями. А болезни вызываются бактериями, которые так малы, что их можно увидеть только в микроскоп. Так что вся наша медицина, можно сказать, обязана своим существованием микроскопу. Физику, химику, геологу, минерологу тоже не обойтись без микроскопа: чтобы изучить как следует вещество, надо непременно разобраться в строении его мельчайших частиц — кристаллов. И инженеру нужен микроскоп. Каждый знает, какое огромное сооружение — современный военный авманосец. Его водоизмещение — около пятидесяти тысяч тонн. Толщина его стальной брони почти полметра. Но не каждый знает, что эту броню, прежде чем ею обшивать корабль, исследуют под микроскопом, — потому что прочность металла зависит от строения его кристаллов. Рассказать о всех заслугах микроскопа невозможно. Ни одна наука теперь не обходится без его содействия. И это понятно: он показывает строение вещества, его сокровенные тайны. Вот какое значение приобрел стеклянный хрусталик в сочетании с лупой. Однако, как бы ни был хорош микроскоп со стеклянной оптикой, он не может дать увеличение больше определенного предела. Ученые же стремятся проникнуть всё глубже и глубже в мир бесконечно малых организмов и строения вещества. Достичь увеличения в 20 тысяч раз и больше ученым удалось, создав электронный микроскоп. Стеклянные линзы в нем заменены электромагнитными, а световые лучи — потоком электронов, выбрасываемых электронной пушкой. Получился электронный микроскоп.