第176章 显微镜(1/2)
盐场的卤水在阳光下蒸发结晶,农技站的稻种在泥土中萌发新芽,清竹苑的织机声与算盘声交织成独特的韵律。格物书院在务实与探索的道路上稳步前行,而一场更微观、更震撼的认知革命,正在一间僻静的工坊内悄然酝酿。
事情的起因,源于一次关于“洁净”的争论。医学院的几位学子在研究外伤化脓与水源关系时,对“为何煮沸之水不易致腐”各执一词。有学子引古书云“沸汤可祛邪气”,亦有学子认为“或是热力改变了水性”。争论间,有人提及云湛曾偶然说过,天地间有许多“目力难见之微物”,或与病疫相关。
说者无心,听者有意。一位名叫沈括的年轻学子(与那位历史上同名先贤无涉,乃岭南本地寒门子弟,入书院后对格物与医道皆兴趣浓厚),对此念念不忘。他寻了个机会,向云湛请教:“先生,您所言‘目力难见之微物’,果真存在?如何能见?”
云湛看着眼前这个眼神炽热、手上还带着研磨草药痕迹的年轻人,没有直接回答,而是反问:“你可见过露珠?若将细发置于露珠下,其影放大了否?”
沈括一怔,点头:“确然,露珠如小小凸镜,能将底下之物放大些许。”
“这便是了。”云湛取过一片书院工坊磨制光学琉璃镜片(用于简单望远镜观星、测距)时产生的残次凸透镜坯料,又拿来一根细毫毛,“单个凸透镜,可将物事放大,但倍数有限,且像模糊。若将两片透镜恰当组合,放大之效可倍增。”
他寥寥数笔,在纸上画出光线透过两个凸透镜的简化路径图。“此非我之创见,前朝已有匠人用类似原理制作‘观微镜’,用以观察细小昆虫、织物纹理,然其制作粗陋,倍数不高,应用不广。我等或可一试,磨制更精良之透镜,组装成器,或可窥见那水中、尘中之‘微物世界’。”
沈括眼中瞬间燃起火焰。他当即恳请云湛主持此事。云湛应允,将此作为一个专项课题,交由沈括牵头,并允许他招募三两名心细手稳、对光学或医化感兴趣的学子参与,书院提供物料与场地支持。
项目悄然开始,地点选在工坊区一间较为安静、光线充足的侧屋。首要难题是透镜磨制。书院现有的琉璃镜片,多用于望远镜,要求相对宽松。而显微镜所需透镜,尤其是靠近被观察物的“物镜”,需要极高的曲率精度和表面光洁度。
云湛找来了陆师傅和一位曾为海商打磨过宝石的老匠人协助指导。材料选用的是透明度较好的水晶碎料和品质上乘的玻璃料(由陈万钧的商行从外地购得)。没有现代精密机床,一切全靠手工。
沈括和伙伴们从学习研磨基础开始。他们将不同粗细的金刚砂(天然刚玉粉末)与水混合作为磨料,将水晶或玻璃坯料固定在简易木制夹具上,在一块平整的铸铁磨盘上,以固定的轨迹和压力,一遍又一遍地研磨。先粗磨出大致凸面,再换更细的磨料精磨,最后用极细腻的毡布混合氧化铈粉末进行抛光。
这是一个极其枯燥、需要非凡耐心与稳定手感的过程。力度稍不均,镜面便会出现划痕或不对称;磨料更换时机不当,前功尽弃。最初半个月,废品率极高,地上堆满了磨废或崩裂的料坯。沈括的手指被磨破、结痂、再磨破,眼睛因长时间紧盯细微处而布满血丝。
云湛不时前来查看,并不催促,只在他们气馁时,指着远处盐池道:“晒盐需一级级蒸发,方得结晶。磨镜亦然,无百遍粗磨,难得一遍精抛。”又或提及农技站的记录:“每日天气、卤水比重皆需测量记录,你等研磨之压力、轨迹、磨料更换时间与效果,亦当详细记载,方知何处可改进。”
沈括深受启发,建立了详细的《磨镜日志》。记录每次磨料的粒度、研磨时间、手法特点、以及镜坯在简单放大下的表面状态。逐渐地,他们摸索出一些门道:压力需均匀绵长,轨迹宜“8”字形交错,更换磨料前必须将坯料与磨盘彻底清洗干净……
与此同时,镜筒与支架的设计也在同步进行。云湛画出了基本的双透镜组(物镜与目镜)分离可调结构草图。镜筒用硬木车制,内壁涂黑以防杂光。支架需要稳定且能微调高度与角度,他们借鉴了书院绘图用的丁字尺和木工夹具,设计了一个带有粗调旋钮和简易燕尾槽滑轨的木制支架。
两个月后,第一套勉强可用的透镜组诞生了。物镜是一枚直径约半寸、曲率很大的小凸透镜,用最细的磨料和鹿皮抛光至近乎透明。目镜稍大,曲率较小。将它们装入镜筒,固定在支架上,这具原始而粗糙的显微镜,便静置于工作台上。
首次调试,充满忐忑。沈括将一滴清水滴在磨得极薄的云母片上,置于物镜下方的载物台(一块带浅凹槽的小铜片)。他凑近目镜,缓缓调节镜筒高度。起初一片模糊的光晕,随着细微的调整,视野逐渐清晰……
他看到了那滴水的边缘,以及水中一些悬浮的、极其微小的颗粒。但似乎不止这些。他屏住呼吸,继续微调。忽然,视野猛地一颤,几个微小的、近乎透明的、形如细杆或斑点般的东西,在水中缓缓游动、扭摆!
“啊!”沈括惊呼一声,猛地抬起头,脸色瞬间苍白,又迅速涨红,仿佛看到了世界上最不可思议的景象。他的手在颤抖。
“看到什么了?”旁边的学子急切地问。
沈括说不出话,只是指着目镜,示意他们自己看。另外两名学子轮流凑上去,随即,相似的震惊与低呼声在屋内响起。
“活……活的?水里有活物?这么小?”
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