In der Entwicklung der Wissenschaft spielten zwei Geräte eine besondere Rolle, die die Grenzen des Wissens dramatisch erweiterten - ein Mikroskop und ein Teleskop. Konnte ein Mensch in der Antike die Welt nur auf einer Skala wahrnehmen, die mit der Größe seines eigenen Körpers vergleichbar war, so sprach das Mikroskop über die Existenz und die erstaunlichen Eigenschaften kleinster Materieteilchen und winziger lebender Organismen und ermöglichte ihm den ersten Schritt in die Mikrowelt. Das Teleskop brachte entfernte Sterne näher und zwang die Menschheit, ihren Platz im Universum zu erkennen. Es öffnete die Megawelt für unseren Blick. Das Mikroskop und das Teleskop (genauer gesagt das Teleskop) erschienen Ende des 16. Jahrhunderts fast gleichzeitig, aber das Mikroskop entwickelte sich schnell von den ersten primitiven Modellen zu einem vollwertigen optischen Gerät.
Die Erfindung dieser Geräte ist mit dem Namen des niederländischen Meisters Zachariah Jansen verbunden, der 1590 ein Schema für ein Teleskop und ein Mikroskop vorschlug. Dann wurde die Verbesserung beider Geräte von Galileo und Kepler durchgeführt. 1665 entdeckte der englische Wissenschaftler R. Hook mit einem Mikroskop die Zellstruktur aller Tiere und Pflanzen, und zehn Jahre später entdeckte der niederländische Naturwissenschaftler A. Levenguk Mikroorganismen.
Nach 200 Jahren entwickelte der deutsche Physiker Abbe, Mitarbeiter und Partner von K. Zeiss, dem Inhaber der berühmten optischen Werkstätten, die Theorie des Mikroskops und schuf seine moderne Version, deren Möglichkeiten nicht durch Konstruktionsfehler, sondern durch die grundlegenden Gesetze der Physik begrenzt sind. Das menschliche Auge kann ein Detail von der Größe eines Zehntelmillimeters erkennen. Ein optisches Mikroskop kann es tausendfach vergrößern. Es wäre nicht schwierig, das Linsensystem zu komplizieren, um eine größere Vergrößerung zu erzielen, aber dies würde das Bild nicht klarer machen. Tatsache ist, dass Materie gleichzeitig sowohl Wellen- als auch Korpuskulareigenschaften besitzt. Dies gilt für Licht, und aufgrund seiner Welleneigenschaften können Sie keine Objekte sehen, deren Abmessungen weniger als ein Zehntel Mikrometer betragen.
Die Beugung ist charakteristisch für Wellen - sie biegen sich um Hindernisse, deren Größe im Vergleich zur Wellenlänge gering ist. Zum Beispiel verhindert ein Strohhalm, der aus dem Wasser ragt, nicht, dass sich Wellen ausbreiten, während ein großer Stein ihn zurückhält. Um ein Objekt wahrnehmen zu können, muss es Lichtwellen verzögern oder reflektieren. Die Wellenlänge des für das menschliche Auge sichtbaren Lichts wird in Zehntel Mikron gemessen. Dies bedeutet, dass kleinere Teile fast keinen Einfluss auf die Lichtausbreitung haben und daher kein optisches Gerät zur Erkennung dieser Teile beiträgt.
Die Welle-Teilchen-Dualität begrenzt jedoch nicht nur die Zunahme herkömmlicher Mikroskope, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten für die Untersuchung von Materie. Dank dessen können Sie nicht nur mit Hilfe dessen, was wir gewohnt sind, Wellen zu betrachten (sichtbares Licht, Röntgenstrahlen), sondern auch mit Hilfe dessen, was wir als Teilchen betrachten (Elektronen, Neutronen), ein Bild erhalten. Daher werden nun Mikroskope geschaffen, die Objekte nicht nur in gewöhnlichem Licht, in ultravioletten oder infraroten Strahlen, sondern auch in Elektronen- und Ionenmikroskopen zeigen, deren Vergrößerung tausendmal größer ist als die von optischen. Röntgen- und Neutronenmikroskope werden entwickelt. Der Vorteil neuer Geräte liegt nicht nur in einer größeren Zunahme, sondern auch in der Vielfalt der bereitgestellten Informationen. Zum Beispiel ermöglichen Infrarotmikroskope die Untersuchung von opaken Kristallen und Mineralien, ultraviolette Kristalle sind in der Forensik und der biologischen Forschung unverzichtbar, Röntgenmikroskope können sehr dicke Proben zerstörungsfrei durchstrahlen, und Neutronenmikroskope können Teile unterscheiden, die aus verschiedenen chemischen Elementen bestehen. Die Verbesserung des Mikroskops geht weiter und dieses Gerät wird weiterhin der Wissenschaft dienen.
