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2019-07-22 15:52

历史上第一个真正的科学家到底是谁?

Photo by Lucas Vasques on Unsplash,出品公众号:,作者:吴宝俊,中国科学院大学 。


“显微镜的发明,使微观生物学有了真正的研究手段,从此成为了一门正式的学科。也就是说,生物学家这碗饭是物理学家给的。”

                                             

在儿童时代,有两件事情让我记忆犹新:第一件事情,有一天我问我妈:“我是从哪里来的?”我妈回答说“你是从垃圾堆里捡来的。”


我感到十分震惊,把这个消息分享给了班上的同学,谁知道当时我们班上50多位同学,居然有20多位都是从垃圾堆里捡来的。


第二件事情,班主任问大家的理想是什么?全班绝大多数同学都说想当科学家。只有一位女同学“义正言辞”地说:“怎么可以人人都当科学家?我就不想当科学家!我长大以后要嫁给科学家!”得到了全班男同学的热烈掌声。


一转眼20多年过去了,我们班上并没有出现伟大的科学家,这位女同学也没有嫁给科学家。



但是我想,有梦想还是好的,万一实现了呢?


科学家到底是个什么物体?


其实我小时候,对科学家的概念还是模糊的。那么科学家到底是个什么物体?


霍金于2018年3月14日去世了,而他去世的这一天,刚好是另外一位科学家爱因斯坦的生日。



我认为爱因斯坦是人类历史上最伟大的科学家。他提出了狭义相对论和广义相对论,还提出了激光的基本原理。


有一些了解科学史的人说,爱因斯坦一开始也不是真正意义上的科学家。为什么呢?


因为虽然爱因斯坦毕业于苏黎世工业大学物理系,但在大学毕业后,并没有直接从事科学研究工作,也没有得到留校任教的机会,而是出去当家教。


爱因斯坦的私人授课广告


这张图是爱因斯坦曾经贴出一张广告,内容是为大学生与中小学生提供数学和物理钟点补习。


后来,爱因斯坦经过好友父亲的介绍,才到瑞士专利局去做三级专利员。他利用业余时间做科学研究,直到他的工作被学术界认可,才成为了一名大学教授。


那么问题来了:什么是职业科学家?



职业科学家,是指从事科学研究,并且依靠科学研究来赚钱养家的人。那么,人类历史上第一个真正的职业科学家是谁?


史上第一个职业科学家


他的名字叫罗伯特·胡克。罗伯特·胡克毕业于英国牛津大学,是英国皇家学会的创始人之一。


罗伯特·胡克


1662年,罗伯特·胡克被任命为英国皇家学会的实验室主任,他的任务是每隔一段时间准备几个实验,供英国皇家学会的会员们观察、分析、猜想。


这个工作罗伯特·胡克做了40年,起初是义务劳动。后来英国皇家学会开始给他发工资。从此以后,罗伯特·胡克就成为一个通过科学研究来赚钱养家的人,也就是西方科学史上第一个真正的职业科学家。


胡克制造的双镜片显微镜


罗伯特·胡克有一个了不起的发现——胡克定律,即所有弹簧的拉力与它的伸长量成正比。此外他还有一个了不起的发明,他设计了双镜片的复式显微镜。这个显微镜的结构有物镜、镜筒、目镜、载物台,旁边还有一个玻璃圆球起到汇聚光线的作用。


罗伯特·胡克发明显微镜后,就开始把身边所有的事物都放到显微镜下看一看。1665年,他出版了一本书,名字叫《Micrographia》,中文翻译为《显微志》,也叫《显微图谱》,这是英国皇家学会出版的第一本最有影响力的著作。这部书里面大概有66个专题,有图有文字。


显微趣事



这张图片经常出现在我们的生物书上。


罗伯特·胡克找到一截软木,截取了一个截片放在显微镜下观察。他发现软木层中有很多小格子,特别像蜜蜂窝。罗伯特·胡克给“小格子”取名为cell,后来中国人把它翻译为细胞,罗伯特·胡克是第一个给细胞命名的人。


罗伯特·胡克介绍完cell后,发现软木特别轻,能浮在水面上,可以用来做瓶塞。现在的红酒瓶塞都是软木塞,同样来源于罗伯特·胡克的这本书。


人类历史上第一张微生物图


有一天,罗伯特·胡克从图书馆找到一本书,封面是皮革的。因为受潮,封面长毛了,罗伯特·胡克很好奇:长出来的毛是什么? 


他把“毛”拿到显微镜下观察,画了这张图,这是人类历史上第一张真菌手绘图。为什么是手绘的呢?因为那个年代没有照相机。科学家有了新发现,必须画下来才能保存起来。


严格意义上来说,科学家在那个年代不叫“科学家”,而是“博物学家”。他们和艺术家的关系非常紧密,要么自己会画画,要么找艺术家帮他们画画。


左蚂蚁 右圆蛛


有一天,罗伯特·胡克捉住一只圆蛛,把它翻过来放到显微镜下观察,我们看到它的腿被卸掉了。所以,这是一只为科学研究“献身”的蜘蛛。


螨虫


再看左边这张图,罗伯特·胡克给它起名叫水虫。只要下过雨,在大街小巷的水坑里舀一杯水,就能发现这种虫子。右边画的这三个,罗伯特·胡克给它起的名字叫Mite,是小虫子的意思。而今天,我们把它翻译做螨虫。


跳蚤


这张图是罗伯特·胡克书中最大的一幅图,图里面画的是跳蚤。


头虱


上图中的虫子叫作头虱。有一天,罗伯特·胡克被虱子咬了,他就把这只特别小的虱子放在显微镜下观察,画了这张虱子图。


灰蝇头


这次,罗伯特·胡克又捉住一只头特别大的苍蝇,准确地说应该叫灰蝇。他把这只灰蝇的头砍下来,放到自己的显微镜下观察。他在书里面解释说:“如果不把灰蝇的头砍掉,根本没办法把它放在显微镜下面。”


他通过显微镜看苍蝇,苍蝇也通过显微镜看他,大眼瞪小眼,小眼瞪大眼。大家看图中灰蝇的眼睛,就能知道罗伯特·胡克的绘画功底也十分出众。


我们知道像苍蝇这种昆虫,大概有几千只复眼。假如观众都是苍蝇,那么观众在台下用几千只复眼看我,看到的是几千个我,还是一个完整的我?


告诉大家正确答案:观众的眼睛里看到的是一个完整的我,但是,是一个打了马赛克的我!


为什么呢?因为苍蝇复眼的分辨率非常有限,大概只能接收一个像素,所有的图像拼起来才形成一个完整的图像。


刚才介绍的蜘蛛、蚂蚁、螨虫和跳蚤,它们有的是六条腿,有的是八条腿。这些动物都是昆虫吗?并不都是。那到底什么是昆虫呢?


有一个非常容易记忆的口诀:体分三部头胸腹,两对翅膀三对足,体足触角都分节,骨骼奇特生外部,一生形态多变化,遍布全球大家族。


蜘蛛八条腿四对足,所以它肯定不是昆虫。因此,螨虫也不是昆虫。


罗伯特·胡克发明的显微镜叫光学显微镜。“光学的”是一个难以理解的专业术语,对应的英文是Optical,一个意思翻译为“光学的”,还有一个意思翻译为“眼球的”。


所谓光学显微镜,可以理解为“眼球显微镜”。在罗伯特·胡克发明了显微镜,并且出版了《显微图谱》之后,一位叫列文虎克的荷兰人深受启发,发明了一个高倍数(大概能到300倍左右)的单镜片显微镜。


显微镜的发明,使微观生物学有了真正的研究手段,从此成为了一门正式的学科。也就是说,生物学家这碗饭是物理学家给的。现在最先进的显微镜叫电子显微镜,它也是物理学家根据量子力学的原理发明的。


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