Mitől voltak olyan jók Leeuwenhoek mikroszkópjai?

 

Két fennmaradt mikroszkóp Leeuwenhoek több mint 500 alkotásából

Antonie van Leeuwenhoek, aki eredetileg textilkereskedő volt, a 17. században felfedezte a mikrobákat, annak köszönhetően, hogy mikroszkópjával rendkívüli képminőséget ért el, egészen mostanáig úgy vélték, hogy a különleges lencseminőségnek köszönhetően. Egy nemrégiben elvégzett kutatás azonban megállapította, hogy Leeuwenhoek lencséiben semmi extra nem volt, teljesen átlagosak voltak.

A mikroszkópja nem nagyon hasonlított arra, amit ma értünk e szó alatt (a kortárs angol Robert Hooke mikroszkópja már inkább). Az egészen egyszerű szerkezettel mégis 50-300-szoros nagyítást tudott elérni, s eredetileg az általa árult textilek szálainak minőségét akarta ellenőrizni. Ám, aki már nézett mikroszkópba, az sejti, miért is nézett végül a textilszálakon túl másfelé is a tudóssá lett kereskedő.

A Leeuwenhoek-féle mikroszkóp felépítése: két bronzlap közé került a lencse (3), amely előtt két csavarral irányítható (2, 4) módon lehetett a céltárgy helyét (1) változtatni.

Az eszköz egy lapba illesztett aprócska üveglencsét tartalmazott, ez ugyan nem tudott olyan nagy nagyítást elérni, ám sokkalta jobb volt a leképezés minősége, mint a több lencséből álló rendszereknél, ahol elmosottá vált a kép. A függőlegesen tartott lapot a szem elé kellett fogni, s így átnézni a lencsén, a lap túloldalán elhelyezett nagyítandó objektumra, amelyet egy csavarszerkezet segítségével lehetett mozgatni, vagyis fókuszba hozni.

Leeuwenhoek mindenről beszámolt, mindent lejegyzett, amit látott, azonban nagyon titkolózott magukról a saját maga gyártotta lencsékről, talán ez a titkolózás keltette azt a hitet, hogy különlegesek voltak. A minőségüket egészen az 1830-as évekig nem tudták túlszárnyalni.

Leeuwenhoek korában háromféle feltételezett lencsekészítési technika volt:

- a jól ismert csiszolás

- gömb alakú üvegcseppecske létrehozása

- egy Leeuwenhoek által érintőlegesen említett titokzatos technika, amelyet ő fejlesztett saját célra, és gyakorlatilag üvegfúvás útján állított elő nem gömb alakú lencséket.

A: csiszolt lencse; B: Hudde által tűhegyen előállított gömb lencse (ez rossz minőségű képet adott a tűről belekerült szennyeződések miatt); C: egy modern kutató feltételezése a titokzatos üvegfúvó technikáról; D: Robert Hooke egyszerű gömb lencséje.

Van Zuylen 1981-ben azt feltételezte, hogy ez utóbbi „misztikus” technikával készülhetett a legnagyobb nagyítású (266x) ismert műszere, amelynek felbontása 1,36 mikron volt. Hogy készülhetett? Egy üvegcső végének gömbölydeddé fúvásakor a legutolsó rész vastagabb volt, és ez lett az az aszférikus (vagyis a gömb vonalától eltérő) lencse, amely a mikroszkópokba került.

Azonban igen nehéz Leeuwenhoek fennmaradt mikroszkópjainak lencséit vizsgálni, mivel a lyukas bronzlapok közé fogott üvegből sok esetben csak egy egész piciny, 0,5-1mm-es rész látható a lyukon keresztül, így pedig nem lehet a teljes üvegdarabot, se annak alakját, se a felületét felmérni. A neutrontomográfia sietett a kutatók segítségére, e módszerrel be lehetett nézni a fémlapok közé, s így kiderülhetett az is, milyenek voltak Leeuwenhoek lencséi. (A neutrontomográfia is csak egy típusú CT, amelynek képalkotása kontrasztosabb eredményt ad pl. a jobb felbontású röntgen-tomográfiánál, így a mostani vizsgálati célra tökéletesen alkalmas volt.) A Delfti Műszaki Egyetemen elvégzett vizsgálat két eredeti Leeuwenhoek-mikroszkópot tárt fel e módszer segítségével.

A két vizsgált lencse neutrontomográfos képe, fent csiszolt, lent pedig nyélmaradványt is tartalmazó gömb lencse látható.

A keresztmetszet lencse alakú csiszolt lencsét mutatott az egyik, közepes nagyítású esetben, és kicsiny nyélmaradvánnyal rendelkező gömb alakot a másik, nagy nagyítású esetben, ezek tehát a hagyományos módszerekkel készült lencsék voltak. Különösen kifinomult volt azonban a bronzlapok kiképzése a lencse körül, az apertúránál csupán néhány tizedmilliméter vastag volt a fém, ez pedig azt tette lehetővé, hogy a vizsgálandó céltárgyat igen jelentősen el tudta mozgatni a mester a lencséje előtt, kifinomultan pozicionálhatta.
Bár Leeuwenhoek legalább 500 mikroszkópot készített, így valamiféle sorozatgyártási technikája lehetett, a lencsék befogatása minden egyes esetben rendkívül precíz egyedi munka lehetett. A máig fennmaradt mikroszkópok alapján minden egyes műszer lencséje eltérő alakú és nagyítású lehetett, és a műszer titka a bronz foglalat finomságában rejlik. Amellett, hogy kifinomultan helyezte el a lencséket, egyedi volt még abból a szempontból is, hogy a szem felőli és a céltárgy felőli nyílás mérete eltért. A gondosan megválasztott apertúrával a gömb lencse egyes torzító hatásait is ki lehetett küszöbölni.
Honnan jön akkor az üvegfúvásra utaló megjegyzés? Úgy fest, egyszerű nyelvi félreértésről van szó. Amint azt a 17. századi nyelvhasználatból le lehet szűrni, nem egy üreges üvegdarab belsejét fújta ugyanis a mester, hanem az üveget forrósító lángot, s emelte annak hőmérsékletét.

A gömb alakú lencse készítését Robert Hooke már részletezte Leeuwenhoek mikroszkópos munkássága előtt. Az 1665-ben kiadott Micrographia (a közismert bolhával) volt az a mű, amely Leeuwenhoek-ot a mikroszkóp felé mozdította el.

Hidra, vorticella, kerekesféreg egy delfti csatornában nőtt békalencsén (balra)
Baktérium rajzok Leeuwenhoek felfedezéséből, a pontozott vonal a mozgást jelzi (jobbra)

A két tudós közt alapvető különbség volt, hogy Hooke, aki ekkor a Royal Society titkára is volt, nyíltan tárgyalta a tudományos módszereit, Leeuwenhoek azonban titkolózott. Ez utóbbi különösen a felfedezései fényében volt problémás, hisz a Royal Society egyik alapelve volt az a fajta ismételhető tudományos kísérletezés, amely a mai napig alapja a kutatásoknak. A két tudós közt versengés is volt, és talán nem véletlen a titkolózás Leeuwenhoek részéről, hisz a Hooke által részletesen leírt, egészen könnyű lencsekészítési technikát akkor kezdte alkalmazni, miután az megjelent, ám sosem ismerte el, főként nem Hooke-nak, hogy átvette a módszerét.

Hooke technikájával készüt mikroszkóplencsék

Persze két mikroszkóp felmérésével nem lehet azt se szilárdan állítani, hogy csakis e két módszerrel készült lencsét használt a holland tudós, ám a több száz eszközből csak egy maroknyi maradt ránk. A munkája innovatív részét képezte azonban a készüléke maga, a lencsék illesztése és az apertúraképzés, amely lehetővé tették, hogy jó minőségben figyelhesse meg a felfedezendő „állatocskákat”.