光之極限
隨著技術(shù)的發(fā)展蹋嵌，透鏡的制作越來越精良。科學(xué)家們用它觀察著細(xì)胞、微生物的世界叠骑，發(fā)現(xiàn)越來越多被視野禁錮的知識(shí)粥烁，也越來越多地發(fā)現(xiàn)過去的知識(shí)也有著另一面。
光纲仍，延伸著我們的視野视粮，但是它也存在極限茴肥。
因?yàn)榭梢姽庋苌錁O限和人眼視物分辨率的影響荧缘，傳統(tǒng)光學(xué)顯微的視物極限是200nm（噬菌體大小）从诲，將物體放大2000倍趟薄。
理論極限下進(jìn)行突破需要新思路葵萎，其中的佼佼者STORM (Stochastic optical reconstruction microscopy，隨機(jī)光學(xué)重建顯微術(shù)）利用一種熒光分子團(tuán)（光作為開關(guān)）唱凯，將這個(gè)極限延伸到1/10處羡忘，20nm的細(xì)節(jié)變得可見。
不在此岸不在彼岸
除了新思路磕昼，回歸理論本身尋找突破也是一條路子卷雕。
早期元素、原子說
前文提到的恩魔導(dǎo)師票从，認(rèn)為組成世界的物質(zhì)是土漫雕、氣、水峰鄙、火浸间。我們眼睛中有“土”，所以可以看見周遭環(huán)境中的土吟榴。同樣魁蒜，我們眼睛中有“氣、水吩翻、火”兜看，所以我們可以看到周圍的一切。
這是魔導(dǎo)師對(duì)“為什么我們能看見”的解釋狭瞎。
另一位德謨先生卻不這么看细移。
他同意自然界的轉(zhuǎn)變不是真的有所“改變”，沒有一件事物會(huì)來自虛無熊锭，沒有一件事物會(huì)消失葫哗。
組成各種事物的單位不可能被無限制分割成更小的單位缔刹，組成世界的是聚聚散散的無限小的原子。
它們有各種形狀劣针，所以可以有如此多的組合校镐。
我們能看到月亮，是因?yàn)椤霸铝猎印贝┩噶宋覀兊难劬Α?/p>
戰(zhàn)爭(zhēng)序幕
在光的早期認(rèn)識(shí)上捺典，微粒說（即光由一粒粒非常小的“光原子”組成）是主流鸟廓。一方面這承襲了元素說、原子說襟己。更主要的是引谜，當(dāng)時(shí)除了“微粒”擎浴，大家還不了解別的物質(zhì)形式员咽。微粒說解釋了光的直線傳播，和生活經(jīng)驗(yàn)一致：物體碰到墻壁就不能過去了贮预，有的還有反彈贝室。
但是，這不能解釋光的相遇仿吞，為什么兩束光相遇不會(huì)像有質(zhì)量的物體一樣彈開呢滑频？隨著認(rèn)知的深入，波這種物質(zhì)形式隨著聲音現(xiàn)象的研究開始進(jìn)入大家的認(rèn)知視野唤冈。這時(shí)發(fā)現(xiàn)峡迷，如果把光當(dāng)做類似聲波來處理，則能很好地解釋光的相遇問題你虹。不過绘搞，聲音波通過空氣這種介質(zhì)傳播，光傳播的介質(zhì)又是什么呢傅物？人們沒有找到夯辖，但是卻認(rèn)為這介質(zhì)一定是存在的，并稱之為以太挟伙。
至此，“微粒派”和“光波派”都有了各自的根據(jù)地模孩，開始蓬勃發(fā)展尖阔。也因?yàn)樗芯繂栴}的交雜，兩派不可避免地有了沖突和矛盾榨咐，一場(chǎng)延綿數(shù)百年介却、波瀾壯闊的波粒“戰(zhàn)爭(zhēng)”拉開了序幕块茁。
初戰(zhàn)
雙方交戰(zhàn)有來有往齿坷，互不認(rèn)輸桂肌。
胡克（對(duì)，還是那個(gè)彈性定律的胡克）和惠更斯用波動(dòng)理論成功解釋了光的反射和折射定律永淌，不經(jīng)意拿下了微粒派的大后方崎场。不過，隨著牛頓色散的微粒解釋和其著作《光學(xué)》的出版遂蛀，微粒派成功地打了個(gè)漂亮的反殺谭跨。光波派在“如果光和聲音同樣是波，為什么光無法像聲音那樣繞過障礙物前進(jìn)”的質(zhì)疑和牛頓的巨大成功下開始了潛伏李滴。
決戰(zhàn)螃宙？
休養(yǎng)生息近一個(gè)世紀(jì)的光波派迎來了他們的“復(fù)興使徒”：托馬斯楊。
復(fù)興第一戰(zhàn)所坯，楊使徒使用的武器是后世稱之為十“圣器”的：楊氏干涉谆扎。實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)了光是如何繞過障礙物再次出現(xiàn)，更解釋了兩道光疊加在一起為什么反而造成黑暗芹助。而這些堂湖，微粒派全無還手之力。
給微粒派致命一擊的是工程師菲涅爾周瞎。
他在論文中苗缩，采用光波派觀點(diǎn)，以嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理解釋了光的衍射問題声诸。作為對(duì)手的微粒派成員泊松仔細(xì)審查了論文酱讶，欣喜地發(fā)現(xiàn)這會(huì)推導(dǎo)出一個(gè)“荒謬”的結(jié)論：光波理論應(yīng)用于圓盤衍射時(shí)，在陰影中間將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮斑彼乌。當(dāng)在眾人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)亮斑真的出現(xiàn)的時(shí)候泻肯，微粒派200%吸收了這次的重?fù)魝ΑＷ鳛榧o(jì)念慰照，這個(gè)亮斑取名為泊松亮斑灶挟。
陣地失手，微粒派只能由陣地戰(zhàn)轉(zhuǎn)為游擊戰(zhàn)毒租。試圖攻擊那些光波派還未駐防兵力的區(qū)域：光的偏振問題稚铣、光在水中的速度∈澹可惜光波派人才濟(jì)濟(jì)惕医，要實(shí)驗(yàn)出實(shí)驗(yàn)，要數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)算色。
在菲涅爾的光橫波理論和光在水中速度測(cè)量結(jié)果出來后抬伺，微粒派被掃進(jìn)了歷史的塵埃，蓋棺論定灾梦，再無翻身之地峡钓！
而這卻不是光波派輝煌的頂點(diǎn)妓笙。麥克斯韋電磁理論中有提到光是電磁波的一種，在赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一點(diǎn)后能岩，
“它（光波）已不僅僅是光領(lǐng)域的統(tǒng)治者寞宫，而是業(yè)已成為了整個(gè)電磁王國(guó)的最高司令。波動(dòng)的光輝到達(dá)了頂點(diǎn)捧灰，只要站在大地上淆九，它的力量就像古希臘神話中的巨人那樣，是無窮無盡而不可戰(zhàn)勝的毛俏。而它所依靠的大地炭庙，就是麥克斯韋不朽的電磁理論“
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?——史官天元·曹
再啟
然，歲月輪轉(zhuǎn)煌寇，盈不可久焕蹄。
在光波派輝煌對(duì)比下，其中一塊粉飾的黑斑越發(fā)醒目阀溶。
光波的介質(zhì)問題同光波派的歷史一樣久腻脏。光的速度如此之快，其傳播介質(zhì)必定是一種異常堅(jiān)硬的固體银锻。但是事實(shí)是永品，還沒有任何人看到或摸到這種“以太”。不經(jīng)意地击纬，這顆摻雜在勝利王冠上的小石子引導(dǎo)了一場(chǎng)新革命的到來鼎姐。
如果從實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩砜矗~克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)是一場(chǎng)失敗的實(shí)驗(yàn)更振。它的目的是探測(cè)光以太對(duì)于地球的飄移速度炕桨，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個(gè)方向的光的速度是一致不變的，以太對(duì)光沒有任何影響肯腕。
這就是中學(xué)物理提到開爾文烏云中的一朵献宫，其醞釀的是對(duì)空間和時(shí)間的重新認(rèn)識(shí)，是相對(duì)論的導(dǎo)火索实撒。而另外一朵烏云姊途，醞釀的則是對(duì)世界物質(zhì)的重新認(rèn)識(shí)，量子論這個(gè)大殺器即將降臨人間知态。
與兩多烏云都有關(guān)系的是那位吐舌頭的大能：愛因斯坦捷兰。
斯坦老爺子用光量子的概念解釋了光電效應(yīng)，微粒說浴火重生肴甸，誓要拿回失去的權(quán)柄寂殉！
在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行地如火如荼時(shí)囚巴，一位王子出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上原在。德布羅意在其博士論文中友扰，提出了“相波”概念：
“...電子在前進(jìn)時(shí)，必定伴隨著一個(gè)波...速度超過光速庶柿，但是不攜帶實(shí)際的能量和信息村怪，不違反相對(duì)論”
通過引入量子概念和相對(duì)論質(zhì)能方程，德布王子將粒子（質(zhì)量浮庐、速度）和波（頻率甚负，波長(zhǎng)）聯(lián)系上了。這波又稱為物質(zhì)波审残，本是對(duì)物質(zhì)表現(xiàn)形式粒和波的統(tǒng)一表達(dá)梭域，但是在微粒派和波動(dòng)派眼里，這不是一個(gè)愿意接受的答案搅轿。戰(zhàn)爭(zhēng)仍在繼續(xù)病涨，甚至戰(zhàn)爭(zhēng)范圍也急劇擴(kuò)大，波粒之爭(zhēng)蔓延到了整個(gè)物質(zhì)世界璧坟。
極限突破
不過在這里可暫時(shí)停下我們的腳步既穆。因?yàn)椋覀兺ㄟ^回溯理論雀鹃，發(fā)現(xiàn)那個(gè)置之不理的極限有了可突破的可能幻工。
根據(jù)物質(zhì)波公式，粒子的速度越大黎茎，波長(zhǎng)越短囊颅。而電子可通過加速場(chǎng)加速，其波長(zhǎng)遠(yuǎn)比可見光波長(zhǎng)小工三。用加速電子做“光源”迁酸，即可突破衍射極限200nm的限制！
1927年俭正，電子波動(dòng)性被實(shí)驗(yàn)證實(shí)奸鬓；1931年，第一臺(tái)電子顯微鏡問世掸读，其放大能力為14.4倍串远。
1945年，電鏡理論分辨率達(dá)10nm儿惫，細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)清晰可“見”澡罚，人類視野再一次突破自然禁區(qū)。
光不再是人類觀察世界的限制留搔，“看”不到但是能“見”到。
?鏡花水月铛铁，虛實(shí)相生
上述提到的光學(xué)顯微鏡和電鏡（透射電鏡）得到都是二維圖像隔显，再增加一個(gè)維度却妨，就需要掃描電鏡。
我們無法看到通過眼睛看到隱形人括眠，但是卻可以人為制造“沖突”彪标，打破隱形人和其所處環(huán)境間的和諧，進(jìn)而達(dá)到顯形的目的掷豺。
掃描電鏡（SEM）利用高能電子束沖擊物體表面捞烟，接受被激發(fā)的各種物理信息，再擬合当船、放大成像题画，構(gòu)造出物體的表面形貌。這個(gè)圖像是立體的德频，其放大倍率可在25倍到25萬倍間靈活調(diào)整婴程。
另外一種“溫和”的手段，則是掃描隧道顯微鏡（STM）抱婉。其利用電子探針档叔，似“盲人摸象”般撫摸物體的表面。這種撫摸是隔著成“面紗”的蒸绩，物體的“真實(shí)”隱藏在“面紗”之下衙四，當(dāng)我們?cè)噲D靠近時(shí)，面紗下似乎有道目光出現(xiàn)阻止下一步動(dòng)作患亿。只好亦步亦趨地流連在面紗之外传蹈，利用這份留白描繪出那份“真實(shí)”。
至此步藕，德謨先生思維的各種各樣的原子“形態(tài)”納進(jìn)了人類視野惦界！
如下是1993年IBM工程師用鐵原子寫下的漢字：原子。
“正如光學(xué)顯微鏡的發(fā)明定義了微生物學(xué)咙冗，電子顯微鏡的出現(xiàn)開始了細(xì)胞學(xué)沾歪；時(shí)至今日，掃描隧道顯微鏡這個(gè)當(dāng)年的幼兒已長(zhǎng)成巨人雾消，并撐起了一片碩大的天空--那就是納米技術(shù)”
—— 摘自《顯微鏡簡(jiǎn)史·三》桔子幫小幫主
如果說生物生命技術(shù)可以破解人類蛋白質(zhì)灾搏、基因的奧秘，實(shí)現(xiàn)人類肉體的永生立润；那么納米技術(shù)則是對(duì)大自然的極致模仿狂窑，試圖打破人造與自然的界限，榮享造物主的殊榮桑腮。不知不覺泉哈，曾經(jīng)的禁區(qū)被一再突破，人類似乎擁有了舊時(shí)神話中神的威能。
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