酒商玩票成大事
李斯特的名字跟他爸一模一样,都是约瑟夫李斯特,只不过他爸多个中间名杰克逊。
省事起见,我管他爸叫老李斯特。
李斯特知名业绩是为外科手术引入消毒术,让术后感染率陡坡下降。而老李斯特跟外科没半毛钱的关系。他干的是卖酒的营生。
可怪的是,这位老牌酒商,因为一点业余爱好,竟然间接地给医学界打了一针鸡血。
现代医学的发展,一个重要的分水岭是显微镜的出现。有显微镜,人类就可以观察到细菌和细胞。前者导致了细菌致病理论,后者让我们真正了解了人体所有功能的内在机制。
但老李斯特之前的显微镜,其实没法帮我们做到这些。
当时的显微镜是复合式,就是有物镜,有目镜,这比列文虎克的玻璃珠显微镜进步,也更有潜力提高放大倍数,但有两个大问题,很长时间没人能解决。第一,色差。不同颜色的光,波长不同,穿过透镜之后,折光率也就差异。差异很小,对于肉眼观察没影响,但显微镜看的东西极其细小,这些差异就让图像边缘出现彩虹,如图左上。
第二个问题是球面像差。
平面玻璃不能聚焦,球面的能,凭本能推想,似乎球面就是个理想的曲面,光线穿过的时候,离中心越远,折射越大,这就刚好都会聚在焦点。
实际上却不是这样。从透镜的中心到边缘,光线折射率的变化,并不是这样等比增加,而是遵循一个古怪的公式(斯奈尔定理),曲度先大后小。
所以,球面透镜的聚焦,其实只是部分聚焦,另一部分光线是落在焦点之外的,如图左下。
假如这些问题不能解决,显微镜大概也只能用来在米粒上做微型雕刻,对科研不会有太大帮助。
老李斯特一边卖酒,一边拿着显微镜琢磨,竟然找到了解决办法。
对于色差问题,他调查之后,知道不同玻璃,对不同光线的折射率不一样,所以他用不同材质的玻璃,比如冕牌玻璃和燧石玻璃等等,组合成透镜,经过试验调整,找到最佳配置,可以让不同波长的光线准确聚焦。
解决这个问题之后,显微镜下看到的图像就如图右上。
要解决球面像差,理想的办法是根据斯奈尔定理,制作非球面透镜(如图右下),但这需要非常精密的测量和加工技术,老李斯特研究透镜是1820年前后的事,那时候不可能有这么精密的加工设备。
但老李斯特很能想办法,也很有耐心做实验。他给显微镜里放了不同屈光度的透镜,小心调整这些镜片的距离,最后找到了理想组合,让不同的透镜互相纠正,最后让所有的光线聚焦到一点。
这两个研究发现,类似巴斯德发现第一种人工疫苗,意义不仅在于这款疫苗本身,而是为后来的发展打开一条通道。
顺便说一下,老李斯特不仅改进了显微镜透镜,还设计出新的支架,让观察者可以用旋钮精确地调整镜头焦距和玻片位置。
改良之后的显微镜,让菲尔绍奠定了细胞学,让罗斯看到疟原虫在蚊子体内的孵化过程,让科赫看到细菌在动物体内外的繁殖周期。那以后的医学研究突飞猛进。
他儿子后来能在学术圈做出革命性的贡献,应该是基因里就继承了他的科学天分。
