第九章光的反射和折射·视觉 9.20为什么显微镜能够放大？

第九章光的反射和折射·视觉 9.20为什么显微镜能够放大？

　　对于这个问题常常可以听到这样的回答，“因为它能象物理学教科书里所说的那样按照一定的方式改变光线的进路。”但是这样的回答只说明了它的远因，还没有说出事实的本质。那末显微镜和望远镜能够放大的基本原因究竟在哪里呢？

　　它的基本原因，我不是从教科书里知道的，而是当我还是一个小学生的时候，有一次注意到了一种怎样想也想不通的极有趣的现象而偶然理解的。我坐在关着的玻璃窗旁边，眼睛看着小胡同对面的一所房屋的砖墙。突然我恐怖地躲开了。原来我清楚地看见砖墙上有一只好几米宽的人眼在瞪着我……那时候我还没有读过刚才那个爱伦坡的故事，所以没有能够立刻理会到这只大眼睛就是我自己的眼睛在窗玻璃里的反映像，我把这个像看做是在很远的墙上，所以才把它估计得这么大。

　　猜透了这是怎么一回事以后，我就想能不能根据这种错觉的道理来制造显微镜。后来我试验失败了，我才明白显微镜放大作用的本质并不在于它能使被观察的物体显得尺寸大些，而是在于使我们能够在比较大的视角里看物体，因而，这是最重要的一点物体的像在我们眼睛的视网膜上能够占据比较大的地位。

　　为了明白视角的作用在这里为什么这样重要，我们应该先来说明一下我们眼睛的一个重要特点：每一个物体或者它的一部分，我们如果是在比一分小的视角里看它，那它对正常的眼晴说来，就会聚成一点，使我们既看不清它的形状，也分不清它一共有多少部分。当一个物体离开我们眼睛的距离远到（或者物体本身小到）这样程度，使这个物体的全部或一部在我们眼睛里的视角比一分还小，这时候我们就不能分辨出它的结构上的细节了。原因在于：在这样小的视角里，物体（或物体的任何一部分）在视网膜上的像不能同时接触到许多神经末梢，而只能全部落在一个感觉细胞上。这时候，形状和结构上的细节都消失了我们看到的只是一点。

　　显微镜和望远镜的作用是，它们能够改变所观察的物体发出的光线的进路，使我们能够在比较大的视角里看到这个物体。结果，视网膜上的像就扩大到可以接触到更多的神经末梢，而我们也能分辨清楚物体的这些本来看起来是聚成一点的细节了。“显微镜或望远镜放大100倍”这句话的意思是，我们通过这种仪器来看物体，视角要比没有它的时候大100倍。假如光学仪器不能放大视角，那末虽说我们觉得看到的物体是变大了，其实并没有放大什么。砖墙上的眼睛我觉得是很大的，但是我不能在这个反映像里看到比镜子里所能见到的更多一些的细节。月亮离地平线近的时候，我们觉得它比起它在半空中要大得多，但是在这个好象比较大的月面上，我们能够比它在高空的时候分辨清楚更多的、即使只是多一个的黑点吗？

　　回头说那在爱伦坡的故事《天蛾》里所描写的那种放大的情形，我们相信在这个放大了的天蛾的像里，也不能看出任何新的细节来。无论是把这只天蛾的像放到很远的树林里，或是移近到窗框上，我们看它时候的角度都相同，视角并没有改变。视角既然没有改变，那末这个物体的像，无论大得多么使你吃惊，也不能使你从里面看出什么新的细节来。作为一个真正的艺术家，爱伦坡甚至在自己故事的这一点上，也是忠实于自然的。不知道你有没有注意他是怎样描写森林里的“怪物”的。在他所列举的天蛾的那些肢体里，没有一样是我们用肉眼观察天蛾的时候不能看到的新东西。故事有意把天蛾描写了两次。如果把它们拿来比较一下，你就会看出它们之间的区别只是在字句的表达上（直径大约是10——20英尺的金属片有金属光泽的带色的小鳞片；两只笔直的大角触须；象野猪一样的长牙长着柔毛的触角；等等），至于肉眼所分辨不出的任何细节，在第一次描写里也没有提到。

　　如果显微镜的作用只是上面所说的那种放大，那它就只是一种玩具，对于科学毫无用处。可是我们知道，实际的情况并不是这样。显微镜在人类面前打开了一个新的世界，使我们天然视力的界限向前推进了一大步。

　　俄罗斯科学家罗蒙诺索夫在《谈玻璃的用处》里写道：

　　尽管自然界赋予了我们锐利的目光，

　　但是它的力量有一个很近的界限。

　　不知有多少生物由于身体微小，

　　我们的目力怎么也看它不见！

　　但是在“现代”，显微镜已经给我们揭露了看不见的极小的生物的构造：

　　它们用来维持生命力的肢体、关节、

　　心脏、血管和神经是多么细小！

　　小蠕虫的构造的复杂，

　　并不比大海里的巨鲸差多少……

　　显微镜所揭露的看不见的微粒，

　　和身体里的细小血管，真是没完没了！

　　现在我们已经可以明确地理解了：为什么爱伦坡故事里的观察者不能在自己的怪蛾身上看到的“秘密”，在显微镜里却能够看到。把上面所讲的总结一下就知道，因为显微镜并不是简单地使我们看见物体的放大形态，它还能使我们在比较大的视角里看到这物体。由于视角的加大，在我们眼睛的视网膜上就会出现物体的放大像。这像能作用在数目更多的神经末梢上，使我们感官得到的各别视印象的数目加多。说得简单一些，显微镜所放大的不是物体，而是它们在我们眼睛视网膜上的像。

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