《科学理解的方法论 11》

有记载说威尼斯人在五世纪从拜占庭学到玻璃制作工艺。在第四次十字军东征之后，威尼斯迅速地成为了一个商业帝国。它的玻璃产业也迅速发展起来。威尼斯成立了一个统一的工业协会，在1291年将所有玻璃作坊集中搬到附近的穆拉诺岛。一方面是因为避免玻璃制作时失火对威尼斯城造成的损害，另一方面也是为了便于行业技术保密。威尼斯人特别选用当地高纯度的石英石和地中海东边中东地区高品质的苏打。威尼斯玻璃可以做得超薄，并且有超纯的透明度，被称为水晶玻璃。威尼斯人还可以制作各式的华丽精美的玻璃器具。欧洲贵族以拥有穆拉诺玻璃制品作为财富和身份的象征。威尼斯的穆拉诺成为玻璃中心，基本上垄断玻璃市场几百年。到了十六世纪，因为玻璃的大量需求，欧洲各国从威尼斯挖掘技术和工匠。玻璃工业才逐渐扩散到奥地利，西班牙，英国，和比利时和荷兰等低地国家。工艺技术上也能和威尼斯玻璃相提并论。现在，作为一项文化遗产，观摩玻璃手工制作也是威尼斯有趣的旅游项目。

人类在很久以前就知道用凸面的天然石英石作放大镜或者聚集太阳光点火。十一世纪的中世纪人将玻璃球切开两半制成放大镜。在十三世纪，意大利北部的比萨人发明了眼镜。眼镜作为玻璃透镜的产生标志了光学技术的开始。玻璃打磨最先在威尼斯和佛罗伦萨。后来眼镜制作中心转移到荷兰和德国。当年动手打磨透镜的著名人物不在少数，其中就包括笛卡尔，伽利略，开普勒，胡克，和牛顿。哲学家斯宾诺莎在他后半生的二十多年里一直是透镜打磨工。玻璃粉尘严重影响他的健康。年仅四十四岁就去世了。透镜打磨是劳力费工的活。我们知道玻璃其实并不硬，一般的石头和金属的刮擦就可以在玻璃上留下划痕。透镜打磨是用一个带有特定凸形或者凹形曲面金属的磨具，靠近一块圆形的玻璃块后旋转摩擦，将玻璃块打磨出设定的表面。最开始只是手工打磨，后来有了打磨机械，提高效率。恵更斯曾经帮着改良透镜打磨技术，来控制凸面精度。

1590年，荷兰眼镜工匠詹森发明了光学显微镜。十七世纪中叶，胡克利用显微镜观察到如跳蚤之类的微小生物的形态和结构的细节。他还看到瓶塞软木片放大后的蜂窝状结构。他把这些单元叫作细胞。稍晚一些，列文虎克自学自制了显微镜。他的显微镜放大率能达到惊人的五百倍。列文虎克发现了诸如细菌的微生物。人类在生物学的认知无疑前进了一大步。如今，显微镜已经是生物和医学观察最基础的必不可少的光学工具。

1608年，荷兰另一位眼镜工匠利伯希发明了组合透镜式的折射光学望远镜。荷兰有优良悠久的光学精密仪器制作的传统。所以，现在全世界最先进的光刻技术来自小国荷兰的阿斯麦公司就一点也不奇怪了。第二年，伽利略改良了望远镜，第一次使用光学仪器完成了人类天文史上颠覆性的观察。牛顿发明了棱镜，由此发现了色散现象，并且建立了光谱和颜色理论。同时牛顿又意识到色散会造成透镜折射望远镜的色差，影响观测精度。牛顿改而发明了反射望远镜。赫歇耳沿着牛顿的方向制作了更大更精碓的反射望远镜。赫歇耳在1781年发现天王星所用的望远镜的直径有十六厘米，比牛顿的望远镜大四倍。同时放大率从牛顿的四十倍提高到近千倍。而到了1814年，德国的夫琅和费利用棱镜的色散效应制造了分光仪，发现太阳光谱中众多的暗线。同是德国物理学家的基尔霍夫通过太阳谱中暗线和地球上物质的特征谱线对比，确定了太阳表层的物质和元素结构。基尔霍夫的光谱实验实际上开启现代物理学。

--写于2022年7月5日（图片来自网络）