每当我发现了什么非凡的东西,我认为有义务将我的发现记录在纸上,以便所有聪慧的人都能获悉。
Antonie Philips van Leeuwenhoek是荷兰黄金时代科学技术领域的商人和科学家。作为一位在科学领域基本自学成才的人,他通常被称为"微生物学之父",也是最早的显微镜学家和微生物学家之一。Van Leeuwenhoek因其在显微镜领域的开创性工作和对微生物学建立为科学学科的贡献而最为人所知。
Van Leeuwenhoek在荷兰共和国的Delft长大,年轻时曾做过布商,并在1654年开设了自己的店铺。他在市政治中获得了广泛认可,并对透镜制造产生了兴趣。在1670年代,他开始用显微镜探索微生物生命。这是荷兰黄金时代探索和发现(约1590年代-1720年代)的一项显著成就。
使用自己设计的单透镜显微镜,van Leeuwenhoek是首次用微生物进行实验的人,他最初将其称为dierkens、diertgens或diertjes,荷兰语意为"小动物"。通过他的实验,他首次相对确定了它们的大小。大多数"微小动物"现在被称为单细胞生物,尽管他观察到了池水中的多细胞生物。他也是首次记录肌肉纤维、细菌、精子、红细胞、痛风结节中的晶体和毛细血管中血液流动的显微观察的人。虽然van Leeuwenhoek没有写过任何书籍,但他的发现通过与皇家学会的通信而广为人知,皇家学会发表了他的信件。
早年生活和职业
Antonie van Leeuwenhoek于1632年10月24日在荷兰共和国的Delft出生。11月4日,他受洗时被命名为Thonis。他的父亲Philips Antonisz van Leeuwenhoek是一位篮子制造商,在Antonie仅五岁时去世。他的母亲Margaretha Bel van den Berch来自一个富有的酿酒商家族。她再嫁给画家Jacob Jansz Molijn。Antonie有四个姐姐:Margriet、Geertruyt、Neeltje和Catharina。大约十岁时,他的继父去世。他在Warmond上了一段时间的学校,然后被送到Benthuizen与他的叔叔(一位律师)一起生活。16岁时,他在Amsterdam一家亚麻布商的店铺担任簿记员学徒,该店铺由苏格兰人William Davidson拥有。Van Leeuwenhoek在那里待了六年后离开。
Van Leeuwenhoek于1654年7月与Barbara de Mey结婚,与她生了一个女儿Maria存活,其他四个孩子在婴幼儿时期夭折。同年他返回Delft,并在那里度过了余生进行研究。他开设了一家布店,整个1650年代都在经营这家店。他的妻子在1666年去世,1671年,van Leeuwenhoek与Cornelia Swalmius再婚,但他们没有孩子。他在Delft的地位随着岁月增长而提高。1660年,他获得了一份报酬丰厚的工作,担任市政厅Delft警长议会厅的侍从长,这个职位他几乎担任了40年。1669年,他被Holland法院任命为土地测量员;在某个时期,他兼任另一个市政职务,是Delft的官方"酒桶量器"并负责城市葡萄酒进口和税收。
Van Leeuwenhoek是另一位著名Delft市民——画家Johannes Vermeer的同代人,他仅在早四天时受洗。有人建议他是Vermeer在1660年代后期两幅绘画《天文学家》和《地理学家》中描绘的人物,但也有人辩称他们的身体特征似乎相差不大。因为他们都是一个仅有24,000名居民城市中相对重要的人物,他们很可能至少是熟人;1675年画家去世后,van Leeuwenhoek担任了Vermeer遗嘱的执行人。
显微镜研究
经营布店期间,van Leeuwenhoek想看到线的质量比当时可能使用放大镜所能看到的更好。他对透镜制造产生了兴趣,尽管他早期活动的记录很少。Van Leeuwenhoek对显微镜的兴趣和对玻璃加工的熟悉导致了科学史上最重要同时也最隐蔽的技术洞察之一:通过将小根苏打石灰玻璃的中间部分放在炽热的火焰中,van Leeuwenhoek可以将热的部分拉开,形成两根长的玻璃须。随后,通过将其中一根须的末端重新插入火焰中,他可以创造一个非常小的高质量玻璃球。这些球成为了他显微镜的透镜,最小的球提供最高的放大倍率。
皇家学会的认可
开发了制造强大透镜的方法并将其应用于显微镜世界的研究后,van Leeuwenhoek将他的工作介绍给了他的朋友、著名荷兰医生Reinier de Graaf。当伦敦皇家学会在其期刊《皇家学会哲学汇刊》上发表一位意大利透镜制造商的开创性工作时,de Graaf写信给该期刊的编辑Henry Oldenburg,对van Leeuwenhoek的显微镜进行了热烈推荐,他声称这些显微镜"远超我们迄今所见的那些"。作为回应,皇家学会在1673年发表了van Leeuwenhoek的一封信,其中包括他关于霉菌、蜜蜂和虱子的显微镜观察。
Van Leeuwenhoek的工作完全吸引了皇家学会的注意,他开始定期与学会通信,讨论他的观察。起初他不太愿意宣传他的发现,认为自己是一位在科学、艺术或写作方面背景有限的商人,但de Graaf敦促他对自己的工作更有信心。到van Leeuwenhoek在1723年去世时,他已经给皇家学会写了约190封信,详细阐述了他在多个领域的发现,集中于他的显微镜工作。他只用自己的日常荷兰语写信;他从未用拉丁语发表过正式的科学论文。他强烈倾向于独自工作,不信任那些主动提供帮助的人的诚意。这些信件由为此特意学习荷兰语的Henry Oldenburg翻译成拉丁文或英文。他也是第一个使用"animalcules"一词来翻译van Leeuwenhoek用来描述微生物的荷兰词汇的人。尽管van Leeuwenhoek与皇家学会关系最初很成功,但很快关系变得严重紧张。当他向皇家学会发送了他对显微镜单细胞生物的首次观察副本(日期为1676年10月9日)时,他的可信度受到了质疑。以前,单细胞生物的存在完全未知。因此,即使他在皇家学会享有可靠观察者的既定声誉,他关于显微镜生命的观察最初也遭到了一些怀疑。
最终,在van Leeuwenhoek的坚持下,皇家学会安排了Delft英国改革教会的牧师Alexander Petrie;当时Delft的路德教牧师Benedict Haan;以及The Hague的路德教牧师Henrik Cordes,伴随Robert Gordon爵士和其他四人,来确定是van Leeuwenhoek有能力进行观察和清晰推理,还是皇家学会的生命理论可能需要改革。最终在1677年,van Leeuwenhoek的观察得到了皇家学会的充分认可。
Antonie van Leeuwenhoek于1680年2月被选入皇家学会,由当时著名医生William Croone提名。Van Leeuwenhoek对这个提名"感到惊讶",认为这是一种高度的荣誉,尽管他没有参加在伦敦的就职典礼,也从未参加过皇家学会的任何会议。
科学名声
到十七世纪末,van Leeuwenhoek实际上垄断了显微镜研究和发现。他的同代人Robert Hooke,早期显微镜先驱,为这个领域完全落在一个人肩上而感到遗憾。多年来他接待了许多著名人士的访问,比如俄罗斯沙皇Peter the Great。令来访者失望的是,van Leeuwenhoek拒绝透露他依赖的尖端显微镜用于他的发现,而是向访问者展示了一系列平均质量的透镜。
Van Leeuwenhoek曾被Leibniz、Orange的William III及其妻子英格兰的Mary II,以及Amsterdam市长Johan Huydecoper访问,后者对为Amsterdam植物园Hortus Botanicus收集和培育植物特别感兴趣,他们都看到了这些微小生物。1698年,van Leeuwenhoek被邀请访问他的船上的沙皇Peter the Great。这次,van Leeuwenhoek给沙皇呈献了一个"鳗鱼观察器",这样Peter就可以随时研究血液循环。
技术和发现
Antonie van Leeuwenhoek制造了超过500个光学透镜。他还制造了至少25个单透镜显微镜,类型各不相同,其中仅九个幸存下来。这些显微镜由银或铜框架制成,装有手工制作的透镜。幸存下来的那些显微镜能够放大275倍。据推测,van Leeuwenhoek拥有一些能放大500倍的显微镜。尽管他一直被广泛视为业余爱好者或非专业人士,但他的科学研究质量相当高。
Van Leeuwenhoek的单透镜显微镜是相对较小的设备,最大的长约5厘米。它们的使用方式是将透镜非常靠近眼睛放置,同时朝向太阳看。显微镜的另一侧有一个针,样本附着在上面以保持靠近透镜。还有三个螺钉可以沿三个轴移动针和样本:一个轴用于改变焦点,另外两个轴用于在样本中导航。
Van Leeuwenhoek终身坚持认为显微镜的制造有一些方面"我只为自己保留",特别是他如何制造透镜的最关键秘密。多年来,没有人能够重构van Leeuwenhoek的设计技术,但在1957年,C. L. Stong使用细玻璃丝熔融而不是抛光,成功地创造了一些有效的van Leeuwenhoek设计显微镜样本。这种方法也由俄罗斯Novosibirsk国立医学院的A. Mosolov和A. Belkin独立发现。
Van Leeuwenhoek使用样本和测量来估计水单位中的微生物数量。他也充分利用了他的方法所提供的巨大优势。他研究了广泛的显微现象,并自由地与英国皇家学会等团体分享了所得的观察。这样的工作确定了他在历史上作为首批最重要的显微镜世界探险家之一的地位。Van Leeuwenhoek是最早观察细胞的人之一,就像Robert Hooke一样。
Van Leeuwenhoek的主要发现是:
- 1674年,纤毛虫原生动物(现代动物学分类中),
- 1683年,细菌,例如来自人类口腔的大Selenomonads
- 细胞的液泡
- 1677年,精子
- 1682年,肌肉纤维的条纹图案
1687年,van Leeuwenhoek报告了他对咖啡豆的研究。他烘烤了豆子,将其切成片,看到了海绵状的内部。豆子被压榨,油出现了。他用雨水两次煮咖啡并将其搁置一旁。
Van Leeuwenhoek被认为是第一个使用组织学染料(番红花)为在显微镜下观察的标本着色的人。
与Robert Boyle和Nicolaas Hartsoeker一样,van Leeuwenhoek对干燥的胭脂虫感兴趣,试图找出染料是来自浆果还是昆虫。
Van Leeuwenhoek的宗教信仰是"荷兰改革"加尔文教。他经常用敬畏的语气提到上帝在创造伟大和渺小的生物中所设计的奇迹,并相信他的发现仅仅是创造奇迹的进一步证明。
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