第九章光的反射和折射·視覺 9.20為什么顯微鏡能夠放大？

第九章光的反射和折射·視覺 9.20為什么顯微鏡能夠放大？

　　對于這個(gè)問題常�？梢月牭竭@樣的回答，“因?yàn)樗�能象物理學(xué)教科書里所說的那樣按照一定的方式改變光線的進(jìn)路。”但是這樣的回答只說明了它的遠(yuǎn)因，還沒有說出事實(shí)的本質(zhì)。那末顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡能夠放大的基本原因究竟在哪里呢？

　　它的基本原因，我不是從教科書里知道的，而是當(dāng)我還是一個(gè)小學(xué)生的時(shí)候，有一次注意到了一種怎樣想也想不通的極有趣的現(xiàn)象而偶然理解的。我坐在關(guān)著的玻璃窗旁邊，眼睛看著小胡同對面的一所房屋的磚墻。突然我恐怖地躲開了。原來我清楚地看見磚墻上有一只好幾米寬的人眼在瞪著我……那時(shí)候我還沒有讀過剛才那個(gè)愛倫坡的故事，所以沒有能夠立刻理會到這只大眼睛就是我自己的眼睛在窗玻璃里的反映像，我把這個(gè)像看做是在很遠(yuǎn)的墻上，所以才把它估計(jì)得這么大。

　　猜透了這是怎么一回事以后，我就想能不能根據(jù)這種錯(cuò)覺的道理來制造顯微鏡。后來我試驗(yàn)失敗了，我才明白顯微鏡放大作用的本質(zhì)并不在于它能使被觀察的物體顯得尺寸大些，而是在于使我們能夠在比較大的視角里看物體，因而，這是最重要的一點(diǎn)物體的像在我們眼睛的視網(wǎng)膜上能夠占據(jù)比較大的地位。

　　為了明白視角的作用在這里為什么這樣重要，我們應(yīng)該先來說明一下我們眼睛的一個(gè)重要特點(diǎn)：每一個(gè)物體或者它的一部分，我們?nèi)绻�是在比一分小的視角里看它，那它對正常的眼晴說來，就會聚成一點(diǎn)，使我們既看不清它的形狀，也分不清它一共有多少部分。當(dāng)一個(gè)物體離開我們眼睛的距離遠(yuǎn)到（或者物體本身小到）這樣程度，使這個(gè)物體的全部或一部在我們眼睛里的視角比一分還小，這時(shí)候我們就不能分辨出它的結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)了。原因在于：在這樣小的視角里，物體（或物體的任何一部分）在視網(wǎng)膜上的像不能同時(shí)接觸到許多神經(jīng)末梢，而只能全部落在一個(gè)感覺細(xì)胞上。這時(shí)候，形狀和結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)都消失了我們看到的只是一點(diǎn)。

　　顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的作用是，它們能夠改變所觀察的物體發(fā)出的光線的進(jìn)路，使我們能夠在比較大的視角里看到這個(gè)物體。結(jié)果，視網(wǎng)膜上的像就擴(kuò)大到可以接觸到更多的神經(jīng)末梢，而我們也能分辨清楚物體的這些本來看起來是聚成一點(diǎn)的細(xì)節(jié)了。“顯微鏡或望遠(yuǎn)鏡放大100倍”這句話的意思是，我們通過這種儀器來看物體，視角要比沒有它的時(shí)候大100倍。假如光學(xué)儀器不能放大視角，那末雖說我們覺得看到的物體是變大了，其實(shí)并沒有放大什么。磚墻上的眼睛我覺得是很大的，但是我不能在這個(gè)反映像里看到比鏡子里所能見到的更多一些的細(xì)節(jié)。月亮離地平線近的時(shí)候，我們覺得它比起它在半空中要大得多，但是在這個(gè)好象比較大的月面上，我們能夠比它在高空的時(shí)候分辨清楚更多的、即使只是多一個(gè)的黑點(diǎn)嗎？

　　回頭說那在愛倫坡的故事《天蛾》里所描寫的那種放大的情形，我們相信在這個(gè)放大了的天蛾的像里，也不能看出任何新的細(xì)節(jié)來。無論是把這只天蛾的像放到很遠(yuǎn)的樹林里，或是移近到窗框上，我們看它時(shí)候的角度都相同，視角并沒有改變。視角既然沒有改變，那末這個(gè)物體的像，無論大得多么使你吃驚，也不能使你從里面看出什么新的細(xì)節(jié)來。作為一個(gè)真正的藝術(shù)家，愛倫坡甚至在自己故事的這一點(diǎn)上，也是忠實(shí)于自然的。不知道你有沒有注意他是怎樣描寫森林里的“怪物”的。在他所列舉的天蛾的那些肢體里，沒有一樣是我們用肉眼觀察天蛾的時(shí)候不能看到的新東西。故事有意把天蛾描寫了兩次。如果把它們拿來比較一下，你就會看出它們之間的區(qū)別只是在字句的表達(dá)上（直徑大約是10——20英尺的金屬片有金屬光澤的帶色的小鱗片；兩只筆直的大角觸須；象野豬一樣的長牙長著柔毛的觸角；等等），至于肉眼所分辨不出的任何細(xì)節(jié)，在第一次描寫里也沒有提到。

　　如果顯微鏡的作用只是上面所說的那種放大，那它就只是一種玩具，對于科學(xué)毫無用處�？墒俏覀冎�道，實(shí)際的情況并不是這樣。顯微鏡在人類面前打開了一個(gè)新的世界，使我們天然視力的界限向前推進(jìn)了一大步。

　　俄羅斯科學(xué)家羅蒙諾索夫在《談玻璃的用處》里寫道：

　　盡管自然界賦予了我們銳利的目光，

　　但是它的力量有一個(gè)很近的界限。

　　不知有多少生物由于身體微小，

　　我們的目力怎么也看它不見！

　　但是在“現(xiàn)代”，顯微鏡已經(jīng)給我們揭露了看不見的極小的生物的構(gòu)造：

　　它們用來維持生命力的肢體、關(guān)節(jié)、

　　心臟、血管和神經(jīng)是多么細(xì)��！

　　小蠕蟲的構(gòu)造的復(fù)雜，

　　并不比大海里的巨鯨差多少……

　　顯微鏡所揭露的看不見的微粒，

　　和身體里的細(xì)小血管，真是沒完沒了！

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)可以明確地理解了：為什么愛倫坡故事里的觀察者不能在自己的怪蛾身上看到的“秘密”，在顯微鏡里卻能夠看到。把上面所講的總結(jié)一下就知道，因?yàn)轱@微鏡并不是簡單地使我們看見物體的放大形態(tài)，它還能使我們在比較大的視角里看到這物體。由于視角的加大，在我們眼睛的視網(wǎng)膜上就會出現(xiàn)物體的放大像。這像能作用在數(shù)目更多的神經(jīng)末梢上，使我們感官得到的各別視印象的數(shù)目加多。說得簡單一些，顯微鏡所放大的不是物體，而是它們在我們眼睛視網(wǎng)膜上的像。

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