Что рассматривал роберт гук в микроскоп. Микроскопическая эра. Память о Роберте Гуке

К концу семнадцатого века произошло несколько важных событий не только в совершенствовании микроскопии как средства познания окружающего мира, но также и в целях этого познания.
На заре реставрации королевского дома Стюартов, в лице короля Чарльза II (как будто бы и не было девятнадцати лет протектората семейства Кромвелей), в январе 1665 года, англичанин Роберт Гук (Robert Hooke) -- автор закона, названного его собственным именем (тот самый который звучит «растяжение пропорционально приложенной силе» или как-то так), публикует свой высокоученый и, надо сказать, великолепно иллюстрированный труд «Микрография» (Micrographia) отражающий потрясающе огромный круг интересов Гука.

В этой работе описывается множество различных предметов и явлений, начиная с особенностей и закономерностей отражения и преломления световых лучей в различных средах,

продолжая подробным морфологическим описанием срезов волос, и морфологии искр, получаемых при помощи огнива,

а также некоторых насекомых,

заканчивая снежинками,

кратерами на луне и звездами.

Что интересно, Гук не только описывает микроскопическое устройство, но и проводит параллели между их строением и физическими (физиологическими) свойствами, но эта работа примечательна даже не всеми этими, безо всякого сомнения, достоинствами, а тем, что в этой книге впервые в истории естествознания, описана наименьшая частица, которая может быть названа жизнью - клетка “cellula” и именно в этой книге, она получила свое название, которое осталось за ней по сей день и вероятно, навсегда. Кстати книга чудесно написана, весьма, рекомендую ознакомиться с чудесным старомодным английским и полюбоваться прекрасными гравюрами. Одно интересное наблюдение, строчные буквы “s” и некоторые “th” в использованном шрифте очень напоминают буквы “f” отчего вся книга кажется, немного шепелявой пока не привыкнешь. Как жалко, что у меня нет достаточно времени, чтобы ее прочесть, наверное, займусь этим, когда стану совсем старым пердуном и смогу ходить только под себя.
Однако мы немного отвлеклись. Микроскоп, который использовал Роберт Гук в общем напоминал остальные, обычные для той эпохи микроскопы. К тому моменту микроскоп претерпел несколько конструктивных усовершенствований и намного больше напоминал известный нам сейчас. Микроскоп состоял из раздвижного тубуса, сделанного из дерева или папье-маше, обтянутого тонкой выделки кожей с тиснением. Тубус был снабжен окулярной чашкой, для того чтобы сохранять необходимую дистанцию между глазом и окуляром, на объективе была устроена резьба, которая также позволяла фокусировать микроскоп поворачивая его в держателе, прикрепленным шарнирным соединением, (позволявшим наклонять тубус) к утяжеленной платформе, на которой находилось острие для фиксации исследуемого образца.

И хотя Гук не изобретал свой собственный велосипед микроскоп, тем не менее, он сделал несколько значительных усовершенствований в отношении его оптического аппарата. Так, Гук использовал двояковыпуклую линзу в объективе и две дополнительных плосковыпуклых линзы, расположенных выпуклыми поверхностями друг к другу, одно размещенное в окуляре, а другое -- в тубусе микроскопа. Линзы в тубусе и в окуляре были съемными и линзу в тубусе микроскопа могла быть извлечена для того, чтобы уменьшив сильные сферические и хроматические аберрации изображения (такие искажения изображения, которые возникают в результате неравного преломления лучей света с разной длинной волны, разными участками линзы), рассмотреть мелкие детали. Линзы в тубусе и в окуляре Гук фиксировал и герметизировал воском, а между ними заливал чистую воду.

Увеличение достигалось значительное кратностью - от 30 до 50 раз, лучшее возможное на тот момент аберрации при этом возникали страшные, представление о том, на что было похоже такое изображение можно получить на этой картинке, при этом также нужно учитывать, что прозрачность линз была довольно далека от совершенства.

Для того чтобы преодолеть такие искажения изображения Гук попытался использовать диафрагму, с крохотным отверстием, помещая ее на оптической оси, для того, чтобы ограничить лучи от краевых отделов линзы, пытаясь таким образом увеличить резкость, до какой-то степени это удавалось, но в таком случае, света просто катастрофически не хватало (следует принять во внимание еще и то, что свет использовался не проходящий, а отраженный), но Гук нашел остроумный выход из этого положения -- надо дать дополнительный свет, БОЛЬШЕ СВЕТА!
Для этого, им была изобретена хитроумная система искусственного освещения, которая располагалась на отдельной стойке отдельно от микроскопа и состояла из масляной лампы, свет от которой фокусировался на объекте исследования при помощи сосуда заполненного водой, и плосковыпуклой линзы.

Но, несмотря на все эти ухищрения преодолеть порог пятидесятикратного увеличения так и не удалось. «Да и хватит с него уже славы» -- подумала дама история и продолжила свой неспешный ход.

Другой интересной и концептуально новой идеей была идея бинокулярного микроскопа, впервые пришедшая в голову монаха Ордена Братьев Меньших Капуцинов в 1670 году отца Д’Орлеаня (Cherubin d"Orléans) серьезно занимавшемся изучением оптики, а также физики зрения и патологии аккомодации (фокусировки глаза), на фото ниже модель глазного яблока, авторство над которым, приписывается ему самому

Его стереомикроскоп обладал не только двумя окулярами, но и двумя объективами...

Он мог выглядеть в оригинале примерно, так как этот бинокулярный телескоп из музея истории науки во Флоренции (хотя учитывая конструктивную схожесть, они могли с легкостью быть взаимозаменены)…

Но этот прибор все же можно было назвать стереомикроскопом весьма условно, его также называют псевдоскоп, имея ввиду особенности получаемого изображения. Напомню, что стереоскопическим изображение получается тогда, когда правый и левый глаз отдельно друг от друга, получают свое собственное, но совершенно одинаковое изображение, но в случае с псевдоскопом отца Д’Орлеаня каждый глаз получал не только немного разное изображение, но также и перевернутое снизу вверх и «вывернутое наизнанку», то есть точки поверхности изучаемого предмета располагающиеся ближе к объективу располагались в получаемом оптическом образе дальше, а те которые ближе, в оптическом образе - дальше в итоге это получалась как бы форма для оттиска рассматриваемого предмета. В общем, ввиду всех этих недостатков, этот несомненно прогрессивный, но несвоевременный концепт, был оставлен еще почти на двести лет до тех самых пор, пока профессор Джон Леонард Риделл (John Leonard Riddell) из далеких как во времени, так и в пространстве Соединенных Штатов, в 1850 году, не додумался разместить две трапециевидные призмы позади линз объектива, которые разделяли оптический образ, полученный одним объективом на два совершенно одинаковых изображения для правого и левого глаза. Но, это уже совсем другая история.

До изобретения микроскопа самое маленькое, что люди могли видеть, было примерно такой же величины, как и человеческий волос. После изобретения микроскопа примерно в 1590 году мы внезапно узнали, что существует ещё удивительный микромир живых существ везде вокруг нас.

Правда до конца непонятно, кому стоит отдать лавры создания микроскопа. Некоторые учёные-историки утверждают, что это был Ханс Липперсгей, который известен за подачу первого патента на телескоп. Другие свидетельства указывают на Ханса и Захария Янссенов, отца и сына, настоящей команды изобретателей-энтузиастов, живших в том же городе, что и Липперсгей.

Липперсгей или Янссены?

Ханс Липперсгей родился в Везеле в Германии в 1570 году, но позже переехал в Голландию, которая затем стала местом инноваций в области искусства и науки, а эта эпоха была названа «Золотой век Голландии». Липперсгей поселился в Миддельбурге, где он изобрёл очки, бинокль и некоторые из самых ранних микроскопов и телескопов.

В Миддельбурге жили Ганс и Захарий Янссены. Часть историков приписывает изобретение микроскопа именно Янссенам, благодаря письмам голландского дипломата Уильяма Бореэля.

В 1650-х годах Бореэль написал письмо врачу французского короля, в котором он описал микроскоп. В своем письме Бореэль сказал, что Захарий Янссен начал писать ему о микроскопе в начале 1590-х годов, хотя Бореэль сам увидел микроскоп спустя годы. Некоторые историки утверждают, что Ханс Янссен помог построить микроскоп, поскольку Захария был подростком в 1590-х годах.

Ранние микроскопы

Ранние микроскопы Янссена были составными микроскопами, в которых использовались по меньшей мере две линзы. Линза объектива расположена близко к объекту и создает изображение, которое подбирается и увеличивается еще дальше второй линзой, называемой окуляром.

Музей Мидделбурга имеет один из первых микроскопов Янссена, датированный 1595 годом. Он имел три скользящих трубки для разных объективов без штатива и был способен увеличивать в три-девять раз истинные размеры объекта. Новости о микроскопах быстро распространились по всей Европе.

Галилео Галилей вскоре улучшил конструкцию сложного микроскопа в 1609 году. Галилей назвал свое устройство occhiolino или «маленький глаз».

Английский ученый Роберт Гук также улучшил микроскоп и исследовал структуру снежинок, блох, вшей и растений. Гук исследовал структуру пробкового дерева и придумал термин «клетка» из латинского cella, что означает «небольшая комната», потому что он сравнивал клетки, которые он видел у пробкового дерева, с небольшими комнатами, в которых жили монахи. В 1665 году он подробно описал свои наблюдения в книге «Микрография».

Микроскоп Гука около 1670-го года

Ранние составные микроскопы обеспечивали куда большее увеличение, чем микроскопы с одной линзой. Однако при этом они сильнее искажали изображение объекта. Голландский ученый Антуан ван Левенгук разработал мощные однообъективные микроскопы в 1670-х годах. Используя своё изобретение, он первым описал сперматозоиды собак и людей. Он также изучал дрожжи, эритроциты, бактерии из рта и простейших. Микроскопы Левенгука с одним объективом могут увеличивать в 270 раз фактические размеры рассматриваемого объекта. После ряда улучшений в 1830-х годах данный тип микроскопов стал очень популярным.

Ученые также разрабатывали новые способы подготовки и окраски образцов. В 1882 году немецкий врач Роберт Кох представил свое открытие микробактерии туберкулёза, бацилл, ответственных за туберкулез. Кох продолжил использовать свою методику окраски, чтобы изолировать бактерии, ответственные за холеру.

Самые лучшие микроскопы приближались к пределу увеличительной способности к началу 20-го века. Традиционный оптический (световой) микроскоп не способен увеличивать объекты, размер которых меньше длины волны видимого света. Но в 1931 году был преодолён этот теоретический барьер с помощью создания электронного микроскопа двумя учеными из Германии Эрнстом Руска и Максом Кноллом

Микроскопы развиваются

Эрнст Руска родился последним из пяти детей в Рождество 1906 года в Гейдельберге, Германия. Он изучал электронику в Техническом колледже в Мюнхене и продолжил изучать высоковольтные и вакуумные технологии в Техническом колледже в Берлине. Именно там Руска и его советник, доктор Макс Кнолл, сначала изобрели «линзу» магнитного поля и электрического тока. В 1933 году учёные смогли построить электронный микроскоп, который сумел превзойти предел увеличения светового микроскопа.

В 1986 году Эрнст был награждён Нобелевской премией по физике за своё изобретение. Увеличение разрешения электронного микроскопа достигалось за счёт того, что длина волны электрона была ещё меньше, чем длина волны видимого света, особенно при ускорении электронов в вакууме.

В XX веке развитие электронных и световых микроскопов не останавливалось. Сегодня лаборатории используют различные флуоресцентные метки, а также поляризованные фильтры для изучения образцов или использовать компьютеры для обработки изображений, которые не видны человеческому глазу. Имеются отражающие микроскопы, фазово-контрастные микроскопы, конфокальные микроскопы, а также ультрафиолетовые микроскопы. Современные микроскопы могут даже изображать один атом.

Англичане XVII века считали Роберта Гука самым изобретательным человеком, который когда-либо жил. Посвятив много времени изучению упругости, он в конце концов сформулировал закон, названный его именем. Тем не менее научные интересы Гука не ограничивались физическими явлениями. Он также оставил заметный след в архитектуре, математике и астрономии.

Наследие Роберта Гука

Будущий ученый родился в 1635 году на острове Уаит. Учился в Оксфордском университете. Вместе с Робертом Бойлем, известным английским химиком и физиком, участвовал в создании воздушного насоса. В 1662 году Гук получил свое первое назначение – куратора экспериментов при Лондонском королевском обществе. В следующем году его избрали членом этого общества, а спустя еще два года Роберт Гук получил кафедру геометрии в Оксфордском университете.

В 1666 году Лондон пережил пожар невиданных масштабов, после чего Гук стал одним из тех, кому власти поручили восстановление города. Над этим проектом он трудился вместе с главным смотрителем королевских зданий Кристофером Реном. Первое здание Британского музея (Дом Монтегю) и Лондонский мемориал, возведенный в память о страшном пожаре, – свидетельства архитектурного таланта Роберта Гука.

Кроме того, он выполнил большую часть проекта, по которому впоследствии была построена Гринвичская обсерватория. Интересно, что Лондонский мемориал, представляющий собой самую высокую безопорную каменную колонну в мире (ее высота 62 м), ученый собирался использовать для проверки теории гравитации.

Роберт Гук был еще и неплохим астрономом. Например, он создал зеркальный телескоп, установил, что Юпитер вращается вокруг своей оси, и даже двести лет спустя его рисунки Марса использовались для расчетов скорости вращения этой планеты.

Сегодня Гук не столь известен, как его оппонент Исаак Ньютон, однако некоторые его изобретения до сих находят свое применение. Универсальный шарнир, используемый в автомобилях, – один из таких примеров. Другой пример – термин «клетка», введенный Робертом Гуком при описании строения пробки.

Кстати, пробку ученый исследовал под усовершенствованным микроскопом, который сконструировал по его проекту английский конструктор Кристофер Кок. С помощью этого микроскопа Гук изучал окаменелости и пришел к заключению, что перед ним останки древних организмов. Также он рассматривал различных насекомых, тщательно зарисовывал увиденное, а затем в 1665 году издал книгу «Микрография».

Ее выход наделал в Лондоне много шума. На гравюрах размером 30х45 см красовались насекомые, запечатленные в мельчайших деталях. Говорят, самым известным рисунком стал рисунок блохи. Во-первых, потому что Гук изобразил ее со всеми шипами, коготками, крючками и щетинками.

А, во-вторых, состоятельные англичане вдруг узнали, что эти насекомые нередко живут в их собственных домах, ведь с гигиеной в Новое время было далеко не благополучно. В общем, впечатлительные дамы падали в обморок, разглядывая «Микрографию» Роберта Гука.

Тем не менее, издавая книгу, ученый не ставил перед собой цель развлечь публику. Это был научный труд, один из первых, созданный на основе микроскопических наблюдений. Кроме усовершенствованной модели микроскопа, Роберт Гук изобрел спиральную пружину для часов, диафрагму, регулирующую размер отверстия объектива, и многое другое.

Почему забыт

Из всего сказанного выше, очевидно – Роберт Гук действительно был выдающимся изобретателем и ученым Нового времени. Неудивительно, что сегодня его часто сравнивают с Леонардо да Винчи. Однако удивительно другое – почему столь разносторонний ученый был забыт?

Усовершенствованный микроскоп Роберта Гука

Как это ни печально, Исаак Ньютон, ранее считавший Гука своим учителем, впоследствии стал его главным противником. Спустя 22 года после публикации «Микрографии» Ньютон издал «Математические начала натуральной философии». В этом труде он среди прочего описал закон гравитации, к исследованию которого его побудили идеи Гука в этой области.

Содержание книги вызвало не просто разногласия между двумя учеными, оно привело к окончательному разрыву. Обозленный Ньютон сначала из своей книги удалил ссылки на работы Гука, а затем дошел до того, что приложил все силы, дабы имя его оппонента исчезло со страниц истории науки.
Например, после назначения Ньютона президентом Королевского общества исчезли бумаги Гука, его единственный портрет и все принадлежавшие ему инструменты. (Тот портрет, который вы видете в начале статьи, – это современная реконструкция, выполненная по сохранившимся описаниям современников).

Гука смело можно назвать одним из отцов физики , в особенности экспериментальной , но и во многих других науках ему принадлежат зачастую одни из первых основополагающих работ и множество открытий.

Биография [ | ]

Отец Гука подготавливал его первоначально к духовной деятельности, но ввиду слабого здоровья Роберта и проявляемой им способности к занятию механикой предназначил его к изучению часового мастерства. Впоследствии, однако, молодой Гук проявил интерес к научным занятиям и вследствие этого был отправлен в Вестминстерскую школу, где успешно изучал языки (латинский , древнегреческий , иврит), но в особенности интересовался математикой и показал большую способность к физике и химии.

Способность его к занятиям физикой и химией была признана и оценена учёными Оксфордского университета , в котором он стал заниматься с 1653 года. Он стал помощником химика Виллиса, а потом известного физика Роберта Бойля .

Открытия [ | ]

К числу открытий Гука принадлежат:

и многое другое.

Первое из этих открытий, как утверждает он сам в своём сочинении «De potentia restitutiva », опубликованном в , сделано им за 18 лет до этого времени, а в было помещено в другой его книге под видом анаграммы «ceiiinosssttuv », означающей «Ut tensio sic vis ». По объяснению автора, вышесказанный закон пропорциональности применяется не только к металлам, но и к дереву, камням, рогу, костям, стеклу, шёлку, волосу и проч. В настоящее время этот закон Гука в обобщённом виде служит основанием математической теории упругости . Что касается прочих его открытий, то в них он не имеет такого исключительного первенства; так, цвета тонких плёнок в мыльных пузырях Бойль заметил за 9 лет ранее; но Гук, наблюдая цвета тонких пластинок гипса, подметил периодичность цветов в зависимости от толщины: постоянство температуры таяния льда он открыл не ранее членов флорентийской академии, но постоянство температуры кипения воды подмечено им ранее Ренальдини ; идея о волнообразном распространении света высказана им позже Гримальди , хотя и в более четком, определенном и чистом виде.

Идею же об универсальной силе тяготения, следуя Кеплеру , Гук имел с середины 1660-х годов, затем, ещё в недостаточно определённой форме, он выразил её в в трактате «Попытка доказательства движения Земли » , но уже в письме 6 января 1680 года Ньютону Гук впервые ясно формулирует закон всемирного тяготения и предлагает Ньютону, как математически более компетентному исследователю, строго математически обосновать его, показав связь с первым законом Кеплера для некруговых орбит (вполне вероятно, уже имея приближённое решение). С этого письма, насколько сейчас известно, начинается документальная история закона всемирного тяготения. Непосредственными предшественниками Гука называют Кеплера , Борелли и Буллиальда , хотя их взгляды достаточно далеки от ясной правильной формулировки. Ньютону также принадлежат некоторые работы по тяготению, предшествовавшие результатам Гука, однако большинство самых важных результатов, о которых позднее вспоминал Ньютон, во всяком случае не было им никому сообщено.

Изобрёл множество различных механизмов, в частности для построения различных геометрических кривых (эллипсов, парабол). Предложил прототип тепловых машин.

Кроме того, он изобрёл термометр-минима, усовершенствованный барометр , гигрометр , анемометр , регистрирующий дождемер; делал наблюдения с целью определить влияние вращения Земли на падение тел и занимался многими физическими вопросами, например, о влияниях волосности, сцепления, о взвешивании воздуха, об удельном весе льда, изобрёл особый ареометр для определения степени пресности речной воды (water-poise). В Гук представил Королевскому обществу модель изобретённых им винтовых зубчатых колёс, описанных им впоследствии в «Lectiones Cutlerianae » (). Эти винтовые колёса известны теперь под именем Вайтовых колёс. Карданово сочленение , служащее для подвеса ламп и компасных коробок на судах, Гук применил для передачи вращений между двумя валами, пересекающимися под произвольным углом.

Установив постоянство температур замерзания и кипения воды, вместе с Гюйгенсом, около предложил эти точки в качестве реперных для шкалы термометра.

Другие достижения [ | ]

Вилленская церковь

Память о Роберте Гуке [ | ]

В память о Роберте в 1935 г. Международный астрономический союз присвоил имя Роберта Гука

«Игорь Васильевич Курчатов» - 7 Февраля 1960 года Игорь Васильевич скоропостижно скончался. Поступив в местную гимназию, он оканчивает ее в 1920 году с золотой медалью. Кто же такой КурчатовИ.В? Семья. Именем Курчатова, в 1960 году, назван основанный им Институт атомной энергии. Детство. И.В.Курчатов - депутат Верховного Совета СССР третьего и пятого созывов.

«Гук» - Герб Оксфордского университета. Гук, Роберт Материал из Википедии - свободной энциклопедии. К числу открытий Гука принадлежат: Павла. Купол Собора св. С 1664 - профессор Лондонского университета. Роберт Бойль. С 1667 Гук читает «Кутлеровские лекции» по механике. Барометр Гука. Изобретения. В 1684 изобрёл первую в мире систему оптического телеграфа.

«Биография Эйнштейна» - Атомная бомба. Альберт Эйнштейн умер в возрасте 76 лет, в США, в Принстоне. В 26 лет имя Эйнштейна было уже широко известно. В 30 лет он – уже Профессор университета в Цюрихе. Карта Германии. В 16 лет Эйнштейн отправился пешком из Милана в Цюрих. Эйнштейн увлекался парусным спортом и игрой на скрипке.

«Биография Ньютона» - 5 июня 1661г. Ньютон был принят в Тринити-колледж (коллегия Троицы) в Кембридже. Орбита кометы по рисунку Исаака Ньютона. Надгробие на могиле Ньютона. Внутренность школы в Грэнтэме. На статуе высечены слова Лукреция: «Разумом он превосходил род человеческий». Родился недоноском, поразительно маленьким и хилым.

«Л.И.Мандельштам» - Биография. Степень доктора натуральной философии (физики) Страсбургского университета (1902). В Страсбурге Николай Дмитриевич познакомился с Л. И. Мандельштамом, своим научным соратником и другом. Труды Папалекси посвящены вопросам радиофизики и радиотехники. Исследования по оптике посвящены преимущественно явлению рассеяния света.

«И.П.Кулибин» - Фонарь с зеркальным отражением. Особое внимание в юношеские годы уделял изучению часовых механизмов. В 1801 Кулибин вернулся в Нижний Новгород. В том же году изобретатель разработал конструкцию " механических ног " - протезов. Механические часы Кулибина. Русский механик-самоучка. В 1787г. Модель моста через Неву.

Всего в теме 25 презентаций