Při vývoji vědy hrály zvláštní roli dvě zařízení, která dramaticky rozšířila hranice znalostí - mikroskop a dalekohled. Pokud člověk mohl ve starověku vnímat svět pouze v měřítku srovnatelném s velikostí vlastního těla, pak mikroskop hovořil o existenci a úžasných vlastnostech nejmenších částic hmoty a malých živých organismů a dovolil mu, aby učinil první krok do mikrosvěta. Dalekohled přiblížil vzdálené hvězdy, přinutil lidstvo, aby si uvědomilo své místo ve vesmíru, a otevřel megaworld našemu pohledu. Mikroskop a dalekohled (přesněji dalekohled) se objevil téměř současně, na konci 16. století, ale mikroskop rychle přešel od prvních primitivních modelů k plnohodnotnému optickému zařízení.
Vynález těchto zařízení je spojen se jménem nizozemského mistra Zachariáše Jansena, který v roce 1590 navrhl schéma pro dalekohled a mikroskop. Poté vylepšování obou zařízení provedli Galileo a Kepler. V roce 1665 objevil anglický vědec R. Hook pomocí mikroskopu buněčnou strukturu všech zvířat a rostlin ao deset let později holandský přírodní vědec A. Levenguk objevil mikroorganismy.
Po 200 letech německý fyzik Abbe, zaměstnanec a partner K. Zeiss, majitele slavných optických seminářů, vyvinul teorii mikroskopu a vytvořil jeho moderní verzi, jejíž možnosti nejsou omezeny konstrukčními vadami, ale základními zákony fyziky. Lidské oko dokáže rozeznat detail o velikosti desetiny milimetru. Optický mikroskop ji může zvětšit tisíckrát. Komplikaci systému čoček by nebylo obtížné dosáhnout většího zvětšení, ale to by nezjasnilo obraz. Faktem je, že hmota má současně vlnové i korpuskulární vlastnosti. To platí pro světlo a jeho vlnové vlastnosti neumožňují vidět objekty, jejichž rozměry jsou menší než desetiny mikronu.
Difrakce je charakteristická pro vlny - ohýbají se kolem překážek, jejichž velikost je ve srovnání s vlnovou délkou malá. Například sláma vyčnívající z vody nezabrání šíření vlnky, zatímco velký kámen ji drží zpět. Aby si objekt mohl všimnout, musí zpožďovat nebo odrážet světelné vlny. Vlnová délka světla viditelná lidským okem se měří v desetinách mikronu. To znamená, že menší části nebudou mít téměř žádný vliv na šíření světla, a proto žádné optické zařízení nepomůže detekovat je.
Dualita vlnových částic však nejen omezuje nárůst konvenčních mikroskopů, ale také otevírá nové možnosti pro studium hmoty. Díky tomu můžete získat obraz nejen pomocí toho, co jsme zvyklí uvažovat o vlnách (viditelné světlo, rentgenové paprsky), ale také pomocí toho, co považujeme za částice (elektrony, neutrony). Proto byly nyní vytvořeny mikroskopy, které ukazují objekty nejen v obyčejném světle, v ultrafialovém nebo infračerveném záření, ale také elektronové a iontové mikroskopy, jejichž zvětšení je tisíckrát větší než optické. Jsou vyvíjeny rentgenové a neutronové mikroskopy. Výhodou nových zařízení je nejen větší nárůst, ale také rozmanitost informací, které poskytují. Například infračervené mikroskopy umožňují studovat neprůhledné krystaly a minerály, ultrafialové jsou nepostradatelné ve forenzní vědě a biologickém výzkumu, rentgenové by dokázaly prosvítat velmi silnými vzorky bez destrukce a neutronové mohly rozlišovat části sestávající z různých chemických prvků. Vylepšování mikroskopu pokračuje a toto zařízení bude stále sloužit vědě.
