第九章光的反射和折射·視覺 9.20為什么顯微鏡能夠放大？

　　對(duì)于這個(gè)問題常常可以聽到這樣的回答，“因?yàn)樗�能象物理學(xué)教科書里所說的那樣按照一定的方式改變光線的進(jìn)路。”但是這樣的回答只說明了它的遠(yuǎn)因，還沒有說出事實(shí)的本質(zhì)。那末顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡能夠放大的基本原因究竟在哪里呢？

　　它的基本原因，我不是從教科書里知道的，而是當(dāng)我還是一個(gè)小學(xué)生的時(shí)候，有一次注意到了一種怎樣想也想不通的極有趣的現(xiàn)象而偶然理解的。我坐在關(guān)著的玻璃窗旁邊，眼睛看著小胡同對(duì)面的一所房屋的磚墻。突然我恐怖地躲開了。原來我清楚地看見磚墻上有一只好幾米寬的人眼在瞪著我……那時(shí)候我還沒有讀過剛才那個(gè)愛倫坡的故事，所以沒有能夠立刻理會(huì)到這只大眼睛就是我自己的眼睛在窗玻璃里的反映像，我把這個(gè)像看做是在很遠(yuǎn)的墻上，所以才把它估計(jì)得這么大。

　　猜透了這是怎么一回事以后，我就想能不能根據(jù)這種錯(cuò)覺的道理來制造顯微鏡。后來我試驗(yàn)失敗了，我才明白顯微鏡放大作用的本質(zhì)并不在于它能使被觀察的物體顯得尺寸大些，而是在于使我們能夠在比較大的視角里看物體，因而，這是最重要的一點(diǎn)物體的像在我們眼睛的視網(wǎng)膜上能夠占據(jù)比較大的地位。

　　為了明白視角的作用在這里為什么這樣重要，我們應(yīng)該先來說明一下我們眼睛的一個(gè)重要特點(diǎn)：每一個(gè)物體或者它的一部分，我們?nèi)绻�是在比一分小的視角里看它，那它�?duì)正常的眼晴說來，就會(huì)聚成一點(diǎn)，使我們既看不清它的形狀，也分不清它一共有多少部分。當(dāng)一個(gè)物體離開我們眼睛的距離遠(yuǎn)到（或者物體本身小到）這樣程度，使這個(gè)物體的全部或一部在我們眼睛里的視角比一分還小，這時(shí)候我們就不能分辨出它的結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)了。原因在于：在這樣小的視角里，物體（或物體的任何一部分）在視網(wǎng)膜上的像不能同時(shí)接觸到許多神經(jīng)末梢，而只能全部落在一個(gè)感覺細(xì)胞上。這時(shí)候，形狀和結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)都消失了我們看到的只是一點(diǎn)。

　　顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的作用是，它們能夠改變所觀察的物體發(fā)出的光線的進(jìn)路，使我們能夠在比較大的視角里看到這個(gè)物體。結(jié)果，視網(wǎng)膜上的像就擴(kuò)大到可以接觸到更多的神經(jīng)末梢，而我們也能分辨清楚物體的這些本來看起來是聚成一點(diǎn)的細(xì)節(jié)了。“顯微鏡或望遠(yuǎn)鏡放大100倍”這句話的意思是，我們通過這種儀器來看物體，視角要比沒有它的時(shí)候大100倍。假如光學(xué)儀器不能放大視角，那末雖說我們覺得看到的物體是變大了，其實(shí)并沒有放大什么。磚墻上的眼睛我覺得是很大的，但是我不能在這個(gè)反映像里看到比鏡子里所能見到的更多一些的細(xì)節(jié)。月亮離地平線近的時(shí)候，我們覺得它比起它在半空中要大得多，但是在這個(gè)好象比較大的月面上，我們能夠比它在高空的時(shí)候分辨清楚更多的、即使只是多一個(gè)的黑點(diǎn)嗎？

　　回頭說那在愛倫坡的故事《天蛾》里所描寫的那種放大的情形，我們相信在這個(gè)放大了的天蛾的像里，也不能看出任何新的細(xì)節(jié)來。無論是把這只天蛾的像放到很遠(yuǎn)的樹林里，或是移近到窗框上，我們看它時(shí)候的角度都相同，視角并沒有改變。視角既然沒有改變，那末這個(gè)物體的像，無論大得多么使你吃驚，也不能使你從里面看出什么新的細(xì)節(jié)來。作為一個(gè)真正的藝術(shù)家，愛倫坡甚至在自己故事的這一點(diǎn)上，也是忠實(shí)于自然的。不知道你有沒有注意他是怎樣描寫森林里的“怪物”的。在他所列舉的天蛾的那些肢體里，沒有一樣是我們用肉眼觀察天蛾的時(shí)候不能看到的新東西。故事有意把天蛾描寫了兩次。如果把它們拿來比較一下，你就會(huì)看出它們之間的區(qū)別只是在字句的表達(dá)上（直徑大約是10——20英尺的金屬片有金屬光澤的帶色的小鱗片；兩只筆直的大角觸須；象野豬一樣的長牙長著柔毛的觸角；等等），至于肉眼所分辨不出的任何細(xì)節(jié)，在第一次描寫里也沒有提到。

　　如果顯微鏡的作用只是上面所說的那種放大，那它就只是一種玩具，對(duì)于科學(xué)毫無用處。可是我們知道，實(shí)際的情況并不是這樣。顯微鏡在人類面前打開了一個(gè)新的世界，使我們天然視力的界限向前推進(jìn)了一大步。

　　俄羅斯科學(xué)家羅蒙諾索夫在《談玻璃的用處》里寫道：

　　盡管自然界賦予了我們銳利的目光，

　　但是它的力量有一個(gè)很近的界限。

　　不知有多少生物由于身體微小，

　　我們的目力怎么也看它不見！

　　但是在“現(xiàn)代”，顯微鏡已經(jīng)給我們揭露了看不見的極小的生物的構(gòu)造：

　　它們用來維持生命力的肢體、關(guān)節(jié)、

　　心臟、血管和神經(jīng)是多么細(xì)小！

　　小蠕蟲的構(gòu)造的復(fù)雜，

　　并不比大海里的巨鯨差多少……

　　顯微鏡所揭露的看不見的微粒，

　　和身體里的細(xì)小血管，真是沒完沒了！

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)可以明確地理解了：為什么愛倫坡故事里的觀察者不能在自己的怪蛾身上看到的“秘密”，在顯微鏡里卻能夠看到。把上面所講的總結(jié)一下就知道，因?yàn)轱@微鏡并不是簡(jiǎn)單地使我們看見物體的放大形態(tài)，它還能使我們?cè)诒容^大的視角里看到這物體。由于視角的加大，在我們眼睛的視網(wǎng)膜上就會(huì)出現(xiàn)物體的放大像。這像能作用在數(shù)目更多的神經(jīng)末梢上，使我們感官得到的各別視印象的數(shù)目加多。說得簡(jiǎn)單一些，顯微鏡所放大的不是物體，而是它們?cè)谖覀冄劬σ暰W(wǎng)膜上的像。

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