顯微鏡知識(shí)在晚清的傳播

顯微鏡是一種利用光學(xué)原理制成的觀察細(xì)微物質(zhì)的精密儀器，其發(fā)明與發(fā)展對(duì)人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。晚清時(shí)期，隨著國(guó)門的開放及西學(xué)的傳入，顯微鏡知識(shí)在華得以較廣泛傳播，這不僅豐富了國(guó)人的科學(xué)知識(shí)，也促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的研究與發(fā)展。

一

顯微鏡是用于觀察細(xì)微物質(zhì)的精密儀器。晚清期刊《益聞錄》曰：“鏡名顯微，因渺小不可睹之物，由鏡視之，色相圖形，明如觀火。”《格致新報(bào)》亦曰：顯微鏡，西名為Microscope，“從希臘語而來，即以照小物之謂也。……其顯物也，有大至什倍者，有大至百倍者，有大至千倍者?！泻脼榇笱哉?，謂其顯物之微，可以放至萬倍”。

早在明末，顯微鏡就已傳入中國(guó)，入清后不僅為士人所認(rèn)知，亦成為清宮賞玩之物。李漁在《十二樓》中述顯微鏡曰：“大似金錢，下有三足。以極微極細(xì)之物置于三足之中，從上視之，即變?yōu)闃O宏極巨。蟣虱之屬，幾類犬羊；蚊虻之屬，有同鸛鶴。并蟣虱身上之毛，蚊虻翼邊之彩，都覺得根根可數(shù)，歷歷可觀。所以叫作‘顯微’，以其能顯至微之物而使之光明較著也。”孫云球《鏡史》曾論及顯微鏡的制作原理，有謂“鏡用俯視，以極微細(xì)之物，置三足之中。視醯雞頭尾了然，視疥蟲毛足畢現(xiàn)，蚊宛如燕雀，蟻虱幾類兔猿。博物者不特知所未知，信乎見所未見”。屈大均在《廣東新語》中提及澳門“有顯微鏡，見花須之蛆，背負(fù)其子，子有三四。見蟣虱毛黑色，長(zhǎng)至寸許，若可數(shù)”。乾隆、嘉慶分別作詩詠顯微鏡，有“能照小為大，物莫遁毫厘”“西洋多巧思，制鏡顯纖微”等句。

晚清時(shí)期，隨著中西交流的擴(kuò)大，一些外交人員在西方接觸到顯微鏡，并留下相關(guān)記錄。例如：1866年，斌椿使團(tuán)游歷歐洲。在《乘槎日記》中，斌椿記下顯微鏡觀感：“滴水于玻璃，用顯微鏡照影，壁上見蝎蟲千百，游走其中，滴醋亦然。蚤虱大于車輪，毫發(fā)粗于巨蟒，奇觀也！”使團(tuán)譯員張德彝在《航海述奇》中也有類似描述：“以滴水放于顯微鏡上，向日而照，映諸對(duì)壁，則水內(nèi)小蟲無數(shù)，蠕蠕如魚蝦然。醋內(nèi)照之，有蟲如蟬，千百飛舞，大皆三尺許。河水照之，有如蝎如蟹之蟲，大皆三尺?！?868年，蒲安臣使團(tuán)赴歐美考察，其成員志剛在《初使泰西記》中記錄觀看美國(guó)新式顯微鏡情形：“將面糊涂于徑二尺許、邊薄中厚之顯微鏡，鏡后發(fā)電氣光。人在鏡前觀之，則陳面糊中，有寸許至尺許大之蟲，或蜿蜒而行，或蠕蠕而動(dòng)?！?877年，駐英使臣郭嵩燾在英國(guó)皇家醫(yī)學(xué)院利用顯微鏡觀察了人體組織，并在其日記中贊其神奇曰：“體察入微而探討入神，直窮于思議矣！”上述諸人之觀感雖然真切，但畢竟存于日記內(nèi)，其社會(huì)影響有限，晚清顯微鏡知識(shí)的傳播主要是通過書刊文獻(xiàn)推動(dòng)的。

一般認(rèn)為，光學(xué)顯微鏡是由荷蘭眼鏡制造商詹森（Zacharias Jansen）于1590年左右發(fā)明的。其后伽利略和開普勒在研制望遠(yuǎn)鏡的同時(shí)，通過改變物鏡和目鏡之間的距離，大略弄清顯微鏡的光路結(jié)構(gòu)。1625年，德國(guó)人法伯（Johann Faber）正式將顯微鏡命名為“microscope”。1665年，英國(guó)發(fā)明家羅伯特·胡克（Robert Hooke）設(shè)計(jì)了一臺(tái)復(fù)合式顯微鏡，并出版了《顯微術(shù)》一書闡明其理。1673—1677年，荷蘭學(xué)者列文虎克（Antoni Van Leeuvenhoek）制成一臺(tái)高倍顯微鏡，“成功地使用單一透鏡將樣品放大270倍”?！缎旅駞矆?bào)》有文概述顯微鏡的早期制作情況，曰：“顯微鏡之改良自?？Γê耍┦迹鄠髦谱髦邽轭佇牵ㄕ采┦?，然據(jù)卡利列（伽利略）所說，則1622年羅馬已有其物，則其發(fā)明之在前，故可以概見。但自?？σ院螅@微、望遠(yuǎn)兩鏡之制造皆大有進(jìn)步?！?9世紀(jì)，隨著“消色差物鏡”的發(fā)明與改進(jìn)，光學(xué)顯微技術(shù)得以長(zhǎng)足發(fā)展，顯微鏡愈出愈奇，成為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究的必備工具，晚清文獻(xiàn)比較清晰地介紹了顯微鏡的基本構(gòu)造。

顯微鏡主要由鏡筒、物鏡、目鏡、聚光鏡、反光鏡等部件構(gòu)成，其中物鏡和目鏡最為關(guān)鍵。物鏡靠近被觀察物，目鏡靠近人目，二者皆為凸透鏡，分別承擔(dān)第一、第二次放大功能。物體通過物鏡成倒立、放大的實(shí)像，目鏡則將通過物鏡形成的實(shí)像轉(zhuǎn)換成正立、放大的虛像。《格致匯編》所載《顯微鏡說》介紹了顯微鏡的各種零部件，略曰：鏡筒為“連接目鏡、物鏡之筒”，其上端為目鏡，下端為物鏡。目鏡與人目接近，由“二鏡合成，均一面平、一面凸者”。物鏡與“所看之物近”，能“聚所看微體之光影，令歸于一聚點(diǎn)也”。反光鏡在鏡臺(tái)下，“其鏡兩面，一平一凹，皆能收光反聚于微體之下，通過其體，令極細(xì)之紋皆顯之甚明”。聚光鏡在反光鏡與臺(tái)板之間，“能令光積聚于微體之上”，加強(qiáng)對(duì)“微體”的照明。

凸透鏡是顯微鏡的關(guān)鍵性部件，其制作精密度如何，深關(guān)顯微效果?！端拇ń逃賵?bào)》有文曰：顯微鏡之作用，全在凸透鏡。制造凸透鏡之法，異常精細(xì)，凡凸度之大小與兩凸透鏡距離之遠(yuǎn)近，須用精密之算術(shù)推測(cè)之，“務(wù)使光線放出于空氣中時(shí)，其屈折之率一毫不爽，然后光線所聚之焦點(diǎn)，始可如法配準(zhǔn)”。

按透鏡配置數(shù)目而分，顯微鏡有單式和復(fù)式之別。前者由一個(gè)透鏡組成，如放大鏡；而后者則由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的透鏡組成?！懂媹D新報(bào)》有文將顯微鏡分為大、小兩種，小者即單式顯微鏡，“只一凸鏡”，“能顯小為大，惟所顯不過倍蓰而已”。大者即復(fù)式顯微鏡，由長(zhǎng)筒數(shù)個(gè)組成，“筒中藏有各種凸鏡，或四五塊，或十?dāng)?shù)塊不等”，可放大“什百千倍”?！陡裰聟R編》將顯微鏡分為“單放顯微鏡”和“雙放顯微鏡”。前者即單式顯微鏡，“只用玻璃一塊，兩面凸形，多用一鏡，更便于用”。后者即復(fù)式顯微鏡，“以物鏡放大微體之形而成影，再以目鏡放其影，大至若干倍。是微體之形兩經(jīng)放大，故謂之雙放也”?！吨袊?guó)教會(huì)新報(bào)》將顯微鏡分為三種：一為“能令眾人同看者”，其法“擇極光潔白粉壁，對(duì)面用鏡將日光收照極小物上，物影反射粉壁，人向粉壁看之，則物之全體俱見”；二為“單鏡”，用兩片玻璃制成，“一片分光，一片斂光……用發(fā)光鏡照射之，雖物極微，絲毫畢見”；三為“雙鏡”，“用三四看物鏡放入筒內(nèi)，如竹節(jié)然，下安極小鏡，名物鏡，上安視物大鏡，名眼鏡，均以兩片玻璃迭成”。

根據(jù)用途和功能，顯微鏡也可分為多種類別?！陡裰聟R編》列舉了當(dāng)時(shí)流行的若干款顯微鏡：一為“醫(yī)士常用之顯微鏡”，“形式美麗，可收攏裝一木匣”。二為“學(xué)徒合用之顯微鏡，廉價(jià)工省，形式簡(jiǎn)便”。三為“更廉之顯微鏡，能程之功與前二者相似，惟力較小耳”。四為“新法極精顯微鏡”，適合醫(yī)家診療之用。五為“常事合用之顯微鏡”，“甚合初學(xué)之用”。六為“格致家合用之顯微鏡”，性能良好。七為“范赫爾克顯微鏡”，架小而易移，最宜于“顯微鏡照像”。八為適合初學(xué)者之顯微鏡，“簡(jiǎn)而小，甚便移動(dòng)”。

二

在介紹顯微鏡的構(gòu)造和種類的同時(shí)，晚清文獻(xiàn)還對(duì)當(dāng)時(shí)顯微鏡的改進(jìn)情況有所報(bào)道。1892年，《格致匯編》介紹了德國(guó)慕尼黑“光學(xué)院”所造大顯微鏡，略曰：

德國(guó)慕尼黑光學(xué)院現(xiàn)造一大顯微鏡，擬于1893參展芝加哥博覽會(huì)?！捌淞δ芊糯笪Ⅲw之徑一萬六千倍，常顯微鏡力最大者僅放大一萬一千倍，此則過之，可謂天下第一大顯微鏡也。其鏡用于影戲燈，燈內(nèi)以電為光，配大燭光一萬一千支。惟如此大光，其熱必烈，熱時(shí)燈之金類料，易為之漲動(dòng)，致光距混而不清，乃特設(shè)一法，以減其熱。法用炭養(yǎng)二氣壓成流質(zhì)，此流質(zhì)每平方寸有三百五十磅壓力，藏于紅鋼筒內(nèi)，有自行小門，每若干時(shí)自放流質(zhì)一滴，散而為霧，遇金類面，即收其熱，而使變冷。如此則鏡之光距毫不變動(dòng)?！瓨O微之物，能顯于白色布面，最大最明，數(shù)千人可以同時(shí)并觀?！?/p>

按史實(shí)，為了紀(jì)念哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲400周年，1893年在美國(guó)芝加哥舉辦了世界博覽會(huì)。在這次博覽會(huì)上，曾展出這臺(tái)由德國(guó)慕尼黑大學(xué)設(shè)計(jì)制造的放大力高達(dá)16000倍的“可謂天下第一大”的顯微鏡，可供數(shù)千人同時(shí)觀看。該顯微鏡與“影戲燈”（幻燈）結(jié)合使用，以電燈照明，能將極微之物通過幻燈顯現(xiàn)于幕布上，效果“最大最明”。由于電燈照明時(shí)熱度太高，影像光距的調(diào)節(jié)，故采用二氧化碳液壓法降溫。

1904年，《萬國(guó)公報(bào)》報(bào)道了法國(guó)人新制的一款顯微鏡，其力“能顯十二萬六千分英寸之一”，可用于觀察微生物?！捌浞ㄏ纫匀展馍溆诖宋铮笠燥@微鏡映之，自得此鏡后，而微物之學(xué)又辟一新世界矣。”1906年，《萬國(guó)公報(bào)》《東方雜志》和《政藝通報(bào)》同時(shí)報(bào)道了西班牙某大學(xué)教授該斯基伯里所發(fā)明的“遠(yuǎn)視顯微鏡”：

其鏡有顯微之功，而亦可遠(yuǎn)視。設(shè)有物離鏡十九寸，仍能放大一百四十四倍。如以之觀蟻斗，則易見其創(chuàng)處。故此鏡最合用于醫(yī)士之窺喉病等癥，且可以之為攝影鏡云。

1911年，《大同報(bào)》報(bào)道了一種可兩人并用“雙方并視之顯微鏡”：

向用一目或兩目視察，今則不特兩目，且二人同時(shí)可用一鏡，視查一物矣。顏曰：雙方并視之顯微鏡。凡學(xué)校之地，工藝之場(chǎng)，設(shè)有一物非一人、一目所能考求者，可即由教習(xí)同視，雙管齊下，則學(xué)生領(lǐng)略亦必更易，裨益學(xué)界誠(chéng)非淺也。

在介紹西方顯微鏡知識(shí)的同時(shí)，晚清有國(guó)人試圖自行研制顯微鏡。1907年，廣東興寧縣生員李任重（1881—1913）自制一款顯微鏡，《農(nóng)工商報(bào)》報(bào)道其事云：

李君于光學(xué)一科，向曾專心研究，屢經(jīng)實(shí)驗(yàn)推側(cè)（測(cè)），爰得探明顯微鏡之理，用特設(shè)社鳩工，自行督造，由一百倍以至千倍，大小皆備。其光線之明顯，視物之倍數(shù)，內(nèi)容形式，一律與外國(guó)所制者相同，而定價(jià)則較為廉省。……李君顯微鏡，由本報(bào)社員，親為考察，其所謂五百倍者，初以頭發(fā)試驗(yàn)之，則放大如手指一樣；繼以木虱試之，則放大如大湯碗、大博古碗一樣。……李君年不滿三十，而手紋極粗，與做工人無異。由此可想其日夜試驗(yàn)，躬親操作之苦矣。

清末政府曾出臺(tái)獎(jiǎng)勵(lì)工商政策，故在李任重制出顯微鏡后，廣東提學(xué)使明示予以獎(jiǎng)勵(lì)。《四川教育官報(bào)》有文報(bào)道其事，有曰：李君所制顯微鏡，“一切原料皆非取材于外國(guó)，足見藝術(shù)精微，裨益教育，杜塞漏卮，曷勝嘉慰”。

三

顯微鏡是一種兼具娛樂性與實(shí)用性的光學(xué)儀器，不僅能夠用來獵奇消遣，而且可以應(yīng)用于科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、教育教學(xué)和生產(chǎn)領(lǐng)域。據(jù)《曾紀(jì)澤日記》記載，曾氏經(jīng)常于茶余飯后和親友擺弄觀看顯微鏡?？涤袨槟贻p時(shí)曾購置顯微鏡觀察微物，并著《顯微》一文述其觀感，有曰：“摘紅菊花之一瓣鏡之，長(zhǎng)竟丈余……取蟻解剖而引鏡視之，長(zhǎng)五尺許，其首、足、心、肝、脾、肺、腎之大皆與人等?！睘榱俗屆癖姼钊氲亓私膺@一儀器，晚清報(bào)刊文獻(xiàn)一再介紹了它的社會(huì)功效和作用。如《萬國(guó)公報(bào)》有文謂顯微鏡有三大功用：“一、視小如大，所謂視蟻如車輪也。二、視濁如清，所謂察秋毫之末也。三、即使小之至而形無可睹、濁之至而體不能出者，而窺以此鏡，經(jīng)經(jīng)緯緯直不啻掌紋之可數(shù)也?！薄陡裰聟R編》有文云，顯微鏡對(duì)常人來講有四種用途：一、“能視及萬物中最華麗雅趣之微體，快意怡神”；二、“教習(xí)幼學(xué)，現(xiàn)以顯微鏡為不可少之器”；三、“凡格致學(xué)內(nèi)，考求新物新理新法，亦以顯微鏡為不可少”；四、“顯微鏡于制造工藝內(nèi)亦有大益”。

《廣東勸業(yè)報(bào)》介紹了顯微鏡在農(nóng)業(yè)和工商業(yè)領(lǐng)域的功用：“凡農(nóng)業(yè)上如檢查害蟲，或選種，及查察各植物之病，必須有顯微鏡以查之；工業(yè)如修鐘表與各種微細(xì)手藝，亦必有顯微鏡以查之；商業(yè)之買貨，欲知其貨之真假良歹，亦必有顯微鏡以查之。”英國(guó)傳教士合信（Benjamin Hobson）譯《全體新論》述及顯微鏡在醫(yī)學(xué)和解剖學(xué)上的運(yùn)用，有曰：“人死未久，割片看之，不覺奇妙，用顯微鏡看之，見膜包裹肉絲，層疊不窮?！庇?guó)傳教士德貞（John Dudgeon）亦在《全體通考》中論及顯微鏡的應(yīng)用情況：“近五十年來，西國(guó)顯微鏡尤精益，得以詳察其各具與各質(zhì)。在道光以前顯微鏡有二病，一為分色之病，一為球形之病，故窺物皆模糊不真。至道光十年，始盡除前二病，以后解剖學(xué)尤盛而加增其智慧尤多，故由此有顯微鏡之解剖學(xué)?！?/p>

《格致匯編》專述顯微鏡用于查驗(yàn)血液情形，略曰：“凡見血跡者，欲知其為人血否耶，可將顯微鏡視之。以量微器，量其血輪比較巨細(xì)，能定其為何血?！Ｖ啅綖樗那О税倨呤姆执缰?，羊之血輪徑為五千九百五十二分寸之一，其余六畜之血輪亦小于人者?！薄饵c(diǎn)石齋畫報(bào)》更以圖文形式描繪了廣州某秀才利用顯微鏡進(jìn)行雕刻所獲奇效：“有三水縣梁星堂秀才者，年逾花甲，工篆錄，尤精雕刻，但因目力不支，幾乎不能操刀。近年來卻目光大方光明，能在一寸闊的石上，精刻《千字文》全文。顯微鏡下，但見刀法謹(jǐn)嚴(yán)，一筆不茍……這真是老眼無花呀?！?/p>

《格致匯編》還有文介紹了顯微鏡在醫(yī)學(xué)與微生物學(xué)研究中的作用：

近來西國(guó)醫(yī)家不但精究各病治法，以藥除病，猶詳究各癥根源由何而起。……現(xiàn)醫(yī)者用最精顯微鏡窺查各國(guó)所患最重病癥，如霍亂、吐瀉與肺癆等癥是也。知此等病俱系極細(xì)之生物所成，其生物難定為動(dòng)物、為植物，惟能傳種最速，蔓延甚易。以大顯微鏡看其形狀，各有不同，入人身內(nèi)，易遍通全體，人為之傷。如酵一物也，為極微植物質(zhì)以少許置生麩內(nèi)或糖水內(nèi)，則延生滋蔓，令全體發(fā)酵變壞?；魜y、吐瀉等之易害人者亦此理也，早有醫(yī)者以顯微鏡查辨患霍亂者吐之穢或?yàn)a之穢，見其微生物形如小木條，西名巴西利意（桿菌，bacilli）。

《農(nóng)工商報(bào)》則高度評(píng)價(jià)了顯微鏡的學(xué)術(shù)意義：

制鏡一大事也！自有大天文鏡，可以查出天河亦系堆積之星，天上諸星除金木水火土等八星外，其余滿天俱系太陽。自有顯微鏡，可以察出水內(nèi)之微蟲，每一滴水，有幾千萬。近十年來，西人創(chuàng)出極大倍數(shù)之微顯鏡，可以察出將物質(zhì)分至盡頭之原粒。故格致大反前十年之識(shí)論，制鏡不止有助于學(xué)問，實(shí)有轉(zhuǎn)移世界學(xué)說之力也。

顯微鏡知識(shí)在晚清的傳播，拓展了國(guó)人的視界，打動(dòng)了人心。時(shí)人在體驗(yàn)這一新的發(fā)明時(shí)，亦將其作為吟誦素材形諸詩文中。如《申報(bào)》有詩稱賞顯微鏡曰：

顯微小鏡制偏工，

方寸洋箋折疊平。

暗拓小窗閑把玩，

牛毛人物太分明。

西洋鏡片古來稀，

洞里乾坤借顯微。

紙上樓臺(tái)形畢現(xiàn)，

錯(cuò)疑縮地到蠻畿。

晚清所傳顯微鏡知識(shí)雖然淺顯，但已大略敘明顯微鏡的基本構(gòu)造、制作動(dòng)態(tài)及其功用。對(duì)于長(zhǎng)期處于“經(jīng)史辭章”等傳統(tǒng)學(xué)問熏陶下的晚清社會(huì)來說，這些新知無疑具有很大的沖擊力。它不僅顯示了近代西方科技的進(jìn)步，而且打開了一扇通往微觀世界的窗戶，拓展了國(guó)人的認(rèn)知邊界，推動(dòng)了晚清社會(huì)思想觀念的變化。