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公元1670年

通过列文虎克的微型显微镜看世界

安东尼·范·列文虎克没有接受过科学的教育。科学是从自然哲学发展起来的一个新领域。事实上,那个时代英国刚特设了一所科学研究院,并称之为“伦敦皇家自然知识促进学会”(即英国皇家学会)。

在科学家出现之前,肯定没有微生物学家。微生物学研究需要显微镜,显微镜仍然只是当时的“行政人员的玩意儿” [1] 。然而,列文虎克通过自制的透镜观察微生物和细菌,称它们为“animalcules”——微小的动物,并且在更权威的科学家嘲笑他的研究成果时,斩钉截铁地坚持认为它们确实存在。他还观察到了精液中的精子。列文虎克被称为“微生物学之父”。

列文虎克在荷兰一个中产阶级家庭长大。他没有学过拉丁语 [2] ,进行科学交流时必须从荷兰语翻译过来。他也没有读过大学,而是在阿姆斯特丹当学徒(簿记员),回到代尔夫特后开了一家布店。列文虎克凭借数学能力还担任过小城市的官员——职责包括计算葡萄酒的容量和处理破产公民的遗产 [3]

列文虎克偶然间看到了1664年出版的罗伯特·胡克(RobertHooke)的《显微术》( Micrographia )——胡克是英国皇家学会的“实验馆长”,他用显微镜将普通的东西放大,比如跳蚤、树叶、针,甚至布料。列文虎克可以通过显微镜来检查布料,他开始制作自己的透镜,这使他能够以新的视角看待自然 [4] 。1673年,在一位年轻医生的鼓励下,他写了1封信给英国皇家学会,这是他所写的190封信中的第1封 [5] 。1680年,列文虎克被选为英国皇家学会成员,他从来没有参加过会议,也没有学习过英语,为了读懂他的信,胡克学会了荷兰语 [6]

这幅画是列文虎克的代尔夫特邻居约翰内斯·维米尔(Johannes Vermeer)为他画的吗?没有证据表明这两个人认识对方,但作为镇上破产财产的管理人,列文虎克解决了维米尔的相关事务。

在50年的科学观察中,列文虎克制作了数百个高质量的透镜和显微镜。他将其中的26个捐赠给了英国皇家学会。

在空闲时间,受过简单教育的列文虎克逐渐成为一名科学家,他的研究方法是自下而上的 [7] 。一些研究者从指导性问题开始,设计实验来回答这些问题;列文虎克从工具开始,透过显微镜看究竟能看到什么。与其他科学家的交流能帮助他集中精力。英国皇家学会秘书亨利·奥尔登堡(Henry Oldenburg)发表了列文虎克的论文,并建议他研究这些,包括受精卵、肌肉纤维和唾液 [8] 。列文虎克检查了自己的唾液和牙齿的擦伤,1676年,他发表了第一份准确无误的细菌观察报告 [9]

细菌的发现对医学的发展有巨大的意义,但当时没有人明白这一点。人们仍然在争论诸如无生源说(自然发生说)之类的问题。比如,蛆有父母吗?还是它们产生于死肉?这个问题既有哲学意义,也有宗教意义 [10] 。如果列文虎克在拿起显微镜之前仔细想一想,大概会用民间智慧来形容:从尘土中冒出来的跳蚤,大小都是相同的,那么哪些是父母呢?但后来他把几只跳蚤围起来,等它们产卵,然后把卵放在小容器里,直到孵化出幼虫,他观察到幼虫在制茧,蛹中出现了可辨认的跳蚤——这肯定是个令人发痒的容器,但是列文虎克从中发现了昆虫的生命周期 [11]

列文虎克以制作数百个显微镜而闻名,但他没有发明显微镜,也没有教别人如何改进它。他把26个显微镜留给了英国皇家学会 [12] ,但几乎所有他制作的透镜后来都丢失了。他真正留给后世的遗产是,用开放的心态努力理解透过镜片看到的一切。一位学者指出:“他秉持并实践经验主义、客观性和开放性的价值观”,“他根据新的证据改变了想法。他是我们现在称之为科学革命和启蒙运动的重要参与者” [13] 。列文虎克对医学的贡献不仅仅是他发现了微生物或精子,而是他对发现过程的投入。

列文虎克显微镜的复制品。微型透镜在顶部附近,放在尖头支架上的样本可以通过钥匙状的旋钮聚焦。列文虎克还必须在合适的角度布置一个稳定的光源进行观察。

英国皇家学会对于提高自然知识的贡献

英国皇家学会于1662年在伦敦成立 [14] 。它缘起于医生、自然哲学家和实验者或多或少地非正式会面。一些人早在1645年时就在格雷沙姆学院碰过面 [15] ,而“学会”则是在1660年11月的克里斯托弗·雷恩(Christopher Wren)演讲之后形成的。英国刚刚经历了几十年的内战,国会议员一度战胜了保皇党,国王查理一世(Charles Ⅰ)在1649年被处死,社会的法律和宗教基础备受争议。1660年恢复了君主制,但新皇家学会的成员——保皇党和国会议员都质疑了知识权威。英国皇家学会的座右铭是拉丁语“(未经验证)不随他人之言”,或者说“不要相信任何人的话” [16]

英国皇家学会是现代科学发展的一个重要机构。无论是在会议上还是在出版物上,它都带来了探究的思维,促进了思想交流。出版物包括胡克的《显微术》和艾萨克·牛顿(Isaac Newton)的《数学原理》( Principia Mathematica )。从1665年开始,还出版了《哲学学报》( Philosophical Transactions )——“目前世界上最古老的连续出版的科学期刊” [17]

列文虎克的论文通过《哲学学报》传播到世界各地,至少可以说该杂志是由当时对列文虎克的思想持开放态度的科学家编辑的。《哲学学报》第16、17、29卷和第30卷是由彗星发现者、数学家爱德蒙·哈雷(Edmond Halley)编辑的,他将交流限制于“关于物理、数学和机械理论或观察的论述或关系” [18] ,其中包括天文学,而不仅仅是生物学。哈雷领导下的同行评议程序下,列文虎克的研究类别被排除了,他的许多论文都是自己发表的。

罗伯特·胡克的《显微术》被称为第一部科普读物,它揭示了肉眼看不见的世界,比如生长在皮革上的霉菌群。

英国皇家学会及其刊物并不完美,但这是科学革命的先锋,其他科学团体也紧随其后,就像荣迪沙帕尔和萨莱诺的医学院一样,新的学会也启发了一代又一代思想家。

文艺复兴时期的原始细菌理论

早在1546年的文艺复兴时期,一位意大利医生提出了流行病可能是由微小颗粒或孢子引起的这一观点,尽管尚不清楚他是否相信这些“孢子”是生物。吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗(Girolamo Fracastoro)认为感染可以通过直接接触或间接接触传播,甚至可以在长距离没有接触的情况下传播,此外,衣服或亚麻布之类的东西也可以将“传染的种子”从一个人传给另一个人 [19] 。弗拉卡斯托罗的想法很有影响力,也许这就是为什么在1631年,当另一场瘟疫袭击意大利时,托斯卡纳建立了一个专门用于熏蒸丝绸的隔离医院 [20] 。但是,如果没有强大的显微镜或成熟的实验方法,弗拉卡斯托罗就不能证明或完善他的假设。直到19世纪,瘴气理论(见第19章)仍然是许多疾病传播的标准解释。

文艺复兴时期的医生、学者吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗认为这种疾病可能是由微小颗粒引起的,这个想法或许远远领先于他所在的时代。

[1] Brian J. Ford, “The Royal Society and the Microscope,” Notes and Records of the Royal Society of London 55, 1 (January 2001): 29–49.

[2] Lodewijk C. Palm, “The Edition of Leeuwenhoek's Letters: Changing Demands, Changing Policies,” Text 17(2005): 265–76.

[3] Douglas Anderson, “Still Going Strong: Leeuwenhoek at Eighty,” A ntonie van Leeuwenhoek Journal of Microbiology 105, 4 (2014): lensonleeuwenhoek.net/sites/default/files/avl_at_80.pdf.

[4] Ford, “The Royal Society.”

[5] Palm, “Edition.”

[6] Howard Gest, “The Discovery of Microorganisms by Robert Hooke and Antoni van Leeuwenhoek,” Notes and Records of the Royal Society of London 58, 2 (2004): 187–201.

[7] Anderson, “Still Going.”

[8] Palm, “Edition.”

[9] Gest, “Discovery of Microorganisms.”

[10] Edward G. Ruestow, “Leeuwenhoek and the Campaign against Spontaneous Generation,” Journal of the History of Biology 17, 2 (1984): 225–48.

[11] Ruestow, “Leeuwenhoek.”

[12] Henry Baker, “An Account of Mr. Leeuwenhoek's Microscopes,” Philosophical Transactions 41 (1 January 1739): 503–19.

[13] Anderson, “Still Going.”

[14] Palm, “Edition.”

[15] Wikipedia, “Gresham College and the Formation of the Royal Society,” en.wikipedia.org/wiki/ Gresham_College_and_the_formation_of_the_Royal_Society.

[16] Royal Society, “History,” royalsociety.org/about-us/history/.

[17] Royal Society, “History.”

[18] Anderson, “Still Going.”

[19] Frank N. Egerton, “A History of the Ecological Sciences, Part 12: Invertebrate Zoology and Parasitology During the 1500s,” Bulletin of the Ecological Society of America 85, 1 (2004): 27–31.

[20] Stephen Porter, The Great Plague (Stroud, Gloucestershire: Sutton Publishing, 1999). oaFNpNs1UpGSpYLTElQsjisDtCB5WasN+80pf7O1zWBd3qtGeqO7x5WDfGqH2ieg

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