活了九十多歲的業餘科學家，竟是最偉大的顯微鏡發明人

以下文章來源於科學大院 ，作者葛科學。

撰文 | 葛科學（中國科學院分子細胞科學卓越創新中心）

1723年8月24日清晨，荷蘭的代爾夫特市，一位91歲高齡的老人沒有像往常一樣早起。這一次，這位老人將女兒叫過來，用微弱的聲音說：「快去請胡格夫利特先生到這裡來......」

胡格夫利特先生來到之後，見到老人已經沒有力氣抬起手，眼睛也黯淡無光，但仍用盡力氣喃喃的說著什麼。胡格夫利特先生靠近之後，終於聽清楚了：「我的朋友，對不起，麻煩將桌上的兩封信翻譯成拉丁文......連同包裹......一起寄給倫敦皇家學會......」

三天後，這位老人在女兒和朋友的陪伴下，安詳地離開了人世。倫敦皇家學會收到信和包裹後，發現信中寫著製作顯微鏡的詳細方法，而包裹中則是這位老人用畢生精力製作的幾十個顯微鏡和幾百個放大鏡。這位老人是誰？他就是安東尼·范·列文虎克（Antonie Van Leeuwenhoek）。為什麼列文虎克臨終前要給倫敦皇家學院寄送這些東西？這一切都要從列文虎克本人的傳奇經歷說起。

畫家揚·維爾科齊在1686年為列文虎克畫的肖像畫（圖片來源：參考文獻 [1] ）

艱辛的年少時光

荷蘭的代爾夫特市是一個遍布風車和運河的城市，也是一個以生產啤酒和陶瓷而聞名的城市。1632年10月24日，列文虎克就出生在這裡。他的父親是一個製造籃子的商人，而母親則是釀酒商人的女兒，這樣一個家庭在當時也算得上小康之家。

畫家維米爾筆下的油畫《代爾夫特的風景》（圖片來源：參考文獻 [3] ）

可惜好景不長，列文虎克6歲時，父親便去世了。父親的去世使得家道中落，母親也改嫁了。為了使列文虎克今後能夠在政府部門工作，母親將他送到了一所寄宿學校。但是，列文虎克在16歲初中畢業後便輟學了。

輟學後，列文虎克來到阿姆斯特丹，在亞麻布商處當學徒，學習布匹貿易。在這裡，列文虎克一待就是6年。期間，他對用於檢測亞麻布質量的放大鏡產生了興趣。

六年後，22歲的列文虎克回到了自己的老家代爾夫特。他先後娶了兩個妻子，生下來的孩子多數都夭折了。他買下了一棟房子和一個布店，自己也成了一個布商，布店內的多數活都由他親自打理。雖然店裡生意比較忙，列文虎克還是把大把的功夫用在了自己的興趣愛好上：吹玻璃、磨透鏡。

韜光養晦的二十年

一個偶然的機會，代爾夫特市長指派列文虎克去市政廳工作，也就是去看大門。這份工作給列文虎克的報酬還算可以；同時，工作的清閒讓列文虎克可以把大把的時間用在興趣愛好上。列文虎克從朋友那裡聽說顯微鏡可以看清非常小的東西，他也想買一個顯微鏡，但是太貴了。

1668年，36歲的列文虎克在工作途中造訪倫敦。在那裡，他看到了一本風靡一時的奇書——羅伯特·胡克（Robert Hooke）所寫的《微物圖志》。胡克是一位職業科學家，他首次利用顯微鏡觀察軟木塞，看到了一個個的小房間，創造了「細胞」這個術語。他將他的觀察整理在《微物圖志》一書中，並在書的前言部分詳細介紹了如何製作一臺單目鏡高倍顯微鏡。

左圖：後人描繪的羅伯特·胡克的肖像；右圖：《微物圖志》中的插圖，展示的是羅伯特·胡克觀察到的軟木塞的網狀結構。（左圖來源：萬維百科；右圖來源：參考文獻 [1] ）

這裡需要注意的是，胡克比較傾向於使用製作工藝精良的複式顯微鏡，也就是含有目鏡和物鏡兩個鏡片的顯微鏡。一個原因是複式顯微鏡外形高貴，符合他的高貴身份，其高昂的價格對於任職於皇家學會的胡克來說也不算什麼；另一個原因是簡單式的顯微鏡雖然製作簡單，但用起來操作複雜，確實不方便。

左：列文虎克當年使用的簡單式顯微鏡，鏡片鑲嵌在金屬板上，待觀測的樣品需要提前插在鏡片前面的針尖上。右：羅伯特·胡克使用的複式顯微鏡，含有目鏡和物鏡，製造工藝比簡單式顯微鏡更加複雜。

列文虎克被書中所描繪的微觀世界吸引了，各種跳蚤、蝨子、蜜蜂、種子、蒼蠅和蚊子等圖片極大地激發了他的興趣。他向胡克詳細請教了顯微鏡製作方法，回到家後，自己製作顯微鏡，也將書中描繪的生物觀察了一遍。由於列文虎克財力有限，他只能自己動手製作簡單式顯微鏡。簡單式顯微鏡可以解決複式顯微鏡產生相差、顏色虛假和視野扭曲的問題，列文虎克將簡單顯微鏡的製作推向了極致。

《微物圖志》中的插圖，顯微鏡下觀察到的蝨子（左）和蒼蠅頭部（右）。（圖片來源：參考文獻 [1] ）

列文虎克將精心打磨的鏡片鑲嵌在金屬版的小孔中，其最高放大倍數竟然可以達到驚人的300倍，而胡克《微物圖志》書中圖像的放大倍數多數只有30倍。

除了磨製鏡片，列文虎克還訪問鍊金師和藥劑師，向他們學習金屬提煉的奧秘，還向金銀匠學習製作金器的技巧。日復一日地鑽研使得列文虎克的顯微鏡製造技術有了大幅度的提升。總之，40歲之前的列文虎克一直在忙著學習和探索，再學習再探索。

終於遇到伯樂

在20歲到40歲這段時間，列文虎克潛心磨製鏡片，觀察一個又一個微小的物體。由於性格的孤僻，他與大眾社會顯得格格不入，鄰居們都說他是個怪物，兩位妻子也先後離開了他。不過他不在乎這些，仍舊痴迷於自己的微觀世界。列文虎克不知道，一位伯樂正在慢慢的出現。這位伯樂的出現與當時的社會背景有著千絲萬縷的聯繫。

十七世紀的英國、法國和義大利出現了一群不一樣的人，這些人不再把亞里斯多德的觀點當作權威，也不再把教皇的命令當作聖旨。他們敢於打破一切的約定俗成，認為只有親眼見到的才是真的，只有實驗驗證出來的才能相信。這群人暗地裡成立了一個學會——「無形學院」。學院的成員包含了牛頓、波義耳等等如今大名鼎鼎的人物。之所以「無形學院」要避人耳目，是因為當時的英國執政者是奧利弗·克倫威爾（Oliver Cromwell），他對於這些人非常反感，抓住便處以絞刑。

英國政治家、宗教領袖奧利弗·克倫威爾（圖片來源：萬維百科）

不久，克倫威爾因病去世，他的兒子即位。不過由於治國無能，很快被英國人民推翻。當年被克倫威爾處死的查理一世的兒子查理二世登上了王位。就這樣，在克倫威爾執政時期不能光明正大活動的「無形學院」在查理二世執政時期一躍成為「英國皇家學會」。

十九至二十世紀的英國皇家學會

在英國皇家學會會員中，有一位醫生過去就是列文虎克的朋友。這位醫生因為在人類卵巢中做出了有趣的發現而被選為英國皇家學會的通訊會員。在鄰居們都嘲笑列文虎克的時候，這位醫生卻沒有嘲笑他，他就是雷尼爾·德·格拉夫。

列文虎克生性多疑，性格怪癖，不輕易相信任何人，但和格拉夫關係不錯。一次，列文虎克邀請格拉夫去自己的工作室觀察微觀世界。格拉夫被顯微鏡下的景象震驚了，馬上給英國皇家學會寫信：「務必請安東尼·列文虎克向你們匯報他的發現。」

就這樣，格拉夫把列文虎克推薦到了英國皇家學會。

艱難的第一封信

得到了格拉夫的引薦，列文虎克準備把自己的發現寫信寄給皇家學會，但是他犯難了。列文虎克雖然上過幾年學，但是文化程度並不高。他只會說荷蘭語，這在當時被認為是下等人的語言，只有打魚的、挖溝的人才會使用這種語言。相反，上層社會的人用的是拉丁文，並且當時的學術發現也都用拉丁文來發表，而列文虎克對拉丁文是一竅不通。

最後，列文虎克憑藉一個民間業餘科學家的充分自信，用荷蘭文寫了一封長信，把自己用顯微鏡看到的、想到的，都如實記錄了下來。他還給文章起了一個標題，充分展示了他的業餘形象，標題就是《列文虎克用自製的顯微鏡，觀察皮膚、肉類以及蜜蜂和其他蟲類的若干記錄》。

皇家學會收到信後，會員們起初並沒有太在意，但是慢慢地都被信裡面描述的微觀世界驚呆了，這是一個比胡克所觀察到的更加精美細緻的世界。在鑑定了內容的真偽後，這封信被翻譯成拉丁文，發表在皇家學會刊物上。

列文虎克寫給皇家學會的其中一封信（圖片來源：參考文獻 [1] ）

列文虎克的主要發現

得到皇家學會認可後的列文虎克，終於有了越來越多的觀眾，他這麼多年來的發現也逐漸被大眾所知。他沒有明確的研究方向，用自己的好奇心來決定接下來觀察什麼。由於他不懂拉丁文，因此無法閱讀當時一些自然哲學著作，這倒也是一件好事，使他少了許多思想上的束縛。

列文虎克仔細觀察了魚和青蛙的紅細胞，還看到了人與哺乳動物紅血球的圓盤狀結構。他還觀察到蝌蚪動脈和靜脈的連接通路很小，只允許一個血球通過，證實了義大利解剖學家馬爾比基對於毛細血管的發現。

列文虎克還觀察了平時看起來非常乾淨的雨水，發現裡面充滿了各種各樣的小動物，並將他們命名為Dierken，意思就是小動物、小畜生。這些小動物比肉眼能見到的所有小動物都要小一千倍。

列文虎克觀察到的各種形態的微生物

1677年，一位醫學生哈姆在淋巴病患者的精液裡發現了許多的小動物，他認為這些小動物就是患病的根源。後來，列文虎克仔細觀察了人、昆蟲、兔子和狗的精子，他描述道：「這些小傢伙像小蛇一樣用優美的彎曲姿勢運動。」他認為這些小蛇不是疾病的根源，而是生殖過程中所必須的東西。這也打破了當時一個傳統觀點：精液中存在著沒有長大的小人，這些小人會在以後慢慢長大。

列文虎克觀察到的各種動物的精子

1682年，這一年列文虎克50歲了，牙齒不太好。雖然他按時清理牙齒，但仍發現牙齒縫隙裡有一些白色東西。他將牙垢放在顯微鏡下觀察，發現這分明就是一個動物園：有的小動物就像梭子魚；有的一直在遊動，還時不時的轉彎，翻一個跟頭；還有一些是螺旋狀的……有一次，他喝了一杯滾燙的咖啡，嘴都燙得起泡了。他再次觀察牙垢，卻發現這些Dierken都不動彈了，死了。

列文虎克不光看自己的牙垢，還看別人的牙垢。有一次，他在河邊和一位老人交談，這位老人雖然不抽菸不喝酒，但牙齒卻不怎麼好。列文虎克心想這位老人牙齒上應該也有一個動物園，於是拉著老人就去了自己工作室。果不其然，他又看到了一個動物園，裡面各種Dierken在翻滾跳動……

除此之外，列文虎克還觀察了蚜蟲的孤雌生殖，那時候雄性蚜蟲沒有被發現。他解剖了雌性蚜蟲，發現裡面有許多沒有發育成熟的小蚜蟲，認為可能並不存在雄性蚜蟲。他還發現了原生動物，多種寄生蟲等。他的許多發現在當時並沒有引起注意，直到一百多年後才被重新提起，成為醫學微生物學基礎研究的一部分。

列文虎克一生與英國皇家學會的通信多達400餘封，裡面詳細記錄了自己在微生物學領域的觀察結果。他還著有《列文虎克發現的自然界的秘密》一書，是他一輩子探索未知的最好總結。

成名後的列文虎克

列文虎克因其在微生物學的開創性工作而名聲大振，被選為英國皇家學會會員。英國女王以及俄國的彼得大帝都曾接見過他。畫家楊·維爾科齊專門為他畫了一幅肖像畫，這就是現在廣為流傳的列文虎克的肖像。與他通信的許多人也都是當時著名的自然哲學家。這其中，數學家戈特弗裡德·威廉·萊布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）就是其中一位。

數學家、哲學家萊布尼茲（圖片來源：萬維百科）

萊布尼茲在信中想讓列文虎克把他精湛的顯微鏡製作技術以及顯微觀察技術公開出來，以便傳承後世，但遭到了列文虎克的拒絕。一方面，列文虎克是一個高傲不羈的人，他認為沒有人能夠像他這樣做出成就，其他人想要學他簡直是浪費時間；另一方面，列文虎克到頭來是個商人，他也指望著自己的顯微鏡技術能夠給自己帶來些利潤，一旦公開了，自己只能喝西北風了。

雖然列文虎克直到40歲才開始職業科研生涯，但之後一直沒有停下腳步。他在80多歲牙齒脫落後，還把牙齒撿起來仔細觀察，生怕漏掉一些細節。90歲的時候，還在幫東印度公司的客戶檢驗金沙……

到了1723年，91歲的列文虎克感覺自己時間不多了，最終將自己的製作顯微鏡的一切秘密都公開了。這便是文章開頭所寫的，列文虎克讓朋友將信和包裹寄到皇家學會的故事。

1723年8月26日，91歲的列文虎克安詳的離開了人世。他的墓志銘上記載著這樣一句話：「活了九十年十個月零兩天的業餘科學家，最偉大的顯微鏡製造者離開了人間。」

如果有人要問：列文虎克為何能夠在牛頓、伽利略等大咖雲集的十七世紀的科學界佔有一席之地，我想他那因為常年磨製鏡片而遍布老繭的雙手便是答案。

參考文獻:

[1]（英）羅伯特·赫胥黎.偉大的博物學家.北京：商務印書館，2014

[2]（美）保羅·德·克魯伊夫.微生物獵人傳.北方婦女兒童出版社，2006

[3]（意）莫莉琪亞·塔薩提斯.信仰真實：維米爾作品賞析.北京：北京時代華文書局，2018

[4] 張才龍.列文虎克.生物學教學，1989(2):22-23.

[5] 張潔.生命科學發展史上的一朵奇葩.中學生物教學，2005(6):1.

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