В развитието на науката специална роля изиграха две устройства, които драстично разшириха границите на знанието - микроскоп и телескоп. Ако в древни времена човек можеше да възприема света само в мащаб, съпоставим с размерите на собственото си тяло, тогава микроскопът говори за съществуването и невероятните свойства на най-малките частици от материята и мъничките живи организми и му позволява да направи първата стъпка в микровния свят. Телескопът приближи далечните звезди, принуждавайки човечеството да осъзнае мястото си във Вселената, отвори мегасвета към нашия поглед. Микроскопът и телескопът (по-точно телескопът) се появяват почти едновременно, в края на 16 век, но микроскопът бързо премина от първите примитивни модели до пълно оптично устройство.
Изобретението на тези устройства се свързва с името на холандския майстор Захария Янсен, който през 1590 г. предложи схема за телескоп и микроскоп. Тогава подобрението и на двете устройства беше направено от Галилео и Кеплер. През 1665 г. английският учен Р. Хук с помощта на микроскоп открил клетъчната структура на всички животни и растения, а десет години по-късно нидерландският учен А. Левенгук открил микроорганизми.
След 200 години немският физик Abbe, служител и съдружник на K. Zeiss, собственик на известните оптични работилници, разработи теорията на микроскопа и създаде съвременната му версия, чиито възможности са ограничени не от недостатъци на дизайна, а от основните закони на физиката. Човешкото око може да различи детайл с размер десета от милиметъра. Оптичен микроскоп може да го увеличи хиляди пъти. Усложняване на системата от обективи не би било трудно да се постигне по-голямо увеличение, но това не би направило изображението по-ясно. Факт е, че материята едновременно притежава както вълнови, така и корпускуларни свойства. Това се отнася за светлината и нейните свойства на вълната не ви позволяват да виждате обекти, чиито размери са по-малки от десети от микрона.
Дифракцията е характерна за вълните - те се огъват около препятствия, чийто размер е малък в сравнение с дължината на вълната. Например, слама, която стърчи от водата, не пречи на пулсациите да се разпространяват, докато голям камък я държи назад. За да може да забележи предмет, той трябва да забави или отразява светлинни вълни. Дължината на вълната на светлината, видима за човешкото око, се измерва в десети от микрона. Това означава, че по-малките части няма да имат почти никакъв ефект върху разпространението на светлина и следователно нито едно оптично устройство няма да помогне да ги открие.
Двойствеността на вълновите частици обаче не само ограничава увеличаването на конвенционалните микроскопи, но и отваря нови възможности за изучаване на материята. Благодарение на него можете да получите изображение не само с помощта на това, което сме свикнали да считаме за вълни (видима светлина, рентгенови лъчи), но и с помощта на това, което считаме за частици (електрони, неутрони). Затова сега са създадени микроскопи, показващи обекти не само в обикновена светлина, в ултравиолетови или инфрачервени лъчи, но и електронни и йонни микроскопи, чието увеличение е хиляда пъти по-голямо от това на оптичните. Разработени са рентгенови и неутронни микроскопи. Предимството на новите устройства е не само по-голямо увеличение, но и разнообразието от информация, която предоставят. Например инфрачервените микроскопи позволяват да се изследват непрозрачни кристали и минерали, ултравиолетовите са незаменими в криминалистиката и биологичните изследвания, рентгеновите лъчи биха могли да светят през много дебели проби без разрушаване, а неутронните могат да различават детайли, състоящи се от различни химически елементи. Подобряването на микроскопа продължава и това устройство все още ще служи на науката.
