《科學理解的方法論 11》

有記載說威尼斯人在五世紀從拜占庭學到玻璃製作工藝。在第四次十字軍東征之後，威尼斯迅速地成為了一個商業帝國。它的玻璃產業也迅速發展起來。威尼斯成立了一個統一的工業協會，在1291年將所有玻璃作坊集中搬到附近的穆拉諾島。一方麵是因為避免玻璃製作時失火對威尼斯城造成的損害，另一方麵也是為了便於行業技術保密。威尼斯人特別選用當地高純度的石英石和地中海東邊中東地區高品質的蘇打。威尼斯玻璃可以做得超薄，並且有超純的透明度，被稱為水晶玻璃。威尼斯人還可以製作各式的華麗精美的玻璃器具。歐洲貴族以擁有穆拉諾玻璃製品作為財富和身份的象征。威尼斯的穆拉諾成為玻璃中心，基本上壟斷玻璃市場幾百年。到了十六世紀，因為玻璃的大量需求，歐洲各國從威尼斯挖掘技術和工匠。玻璃工業才逐漸擴散到奧地利，西班牙，英國，和比利時和荷蘭等低地國家。工藝技術上也能和威尼斯玻璃相提並論。現在，作為一項文化遺產，觀摩玻璃手工製作也是威尼斯有趣的旅遊項目。

人類在很久以前就知道用凸麵的天然石英石作放大鏡或者聚集太陽光點火。十一世紀的中世紀人將玻璃球切開兩半製成放大鏡。在十三世紀，意大利北部的比薩人發明了眼鏡。眼鏡作為玻璃透鏡的產生標誌了光學技術的開始。玻璃打磨最先在威尼斯和佛羅倫薩。後來眼鏡製作中心轉移到荷蘭和德國。當年動手打磨透鏡的著名人物不在少數，其中就包括笛卡爾，伽利略，開普勒，胡克，和牛頓。哲學家斯賓諾莎在他後半生的二十多年裏一直是透鏡打磨工。玻璃粉塵嚴重影響他的健康。年僅四十四歲就去世了。透鏡打磨是勞力費工的活。我們知道玻璃其實並不硬，一般的石頭和金屬的刮擦就可以在玻璃上留下劃痕。透鏡打磨是用一個帶有特定凸形或者凹形曲麵金屬的磨具，靠近一塊圓形的玻璃塊後旋轉摩擦，將玻璃塊打磨出設定的表麵。最開始隻是手工打磨，後來有了打磨機械，提高效率。恵更斯曾經幫著改良透鏡打磨技術，來控製凸麵精度。

1590年，荷蘭眼鏡工匠詹森發明了光學顯微鏡。十七世紀中葉，胡克利用顯微鏡觀察到如跳蚤之類的微小生物的形態和結構的細節。他還看到瓶塞軟木片放大後的蜂窩狀結構。他把這些單元叫作細胞。稍晚一些，列文虎克自學自製了顯微鏡。他的顯微鏡放大率能達到驚人的五百倍。列文虎克發現了諸如細菌的微生物。人類在生物學的認知無疑前進了一大步。如今，顯微鏡已經是生物和醫學觀察最基礎的必不可少的光學工具。

1608年，荷蘭另一位眼鏡工匠利伯希發明了組合透鏡式的折射光學望遠鏡。荷蘭有優良悠久的光學精密儀器製作的傳統。所以，現在全世界最先進的光刻技術來自小國荷蘭的阿斯麥公司就一點也不奇怪了。第二年，伽利略改良了望遠鏡，第一次使用光學儀器完成了人類天文史上顛覆性的觀察。牛頓發明了棱鏡，由此發現了色散現象，並且建立了光譜和顏色理論。同時牛頓又意識到色散會造成透鏡折射望遠鏡的色差，影響觀測精度。牛頓改而發明了反射望遠鏡。赫歇耳沿著牛頓的方向製作了更大更精碓的反射望遠鏡。赫歇耳在1781年發現天王星所用的望遠鏡的直徑有十六厘米，比牛頓的望遠鏡大四倍。同時放大率從牛頓的四十倍提高到近千倍。而到了1814年，德國的夫琅和費利用棱鏡的色散效應製造了分光儀，發現太陽光譜中眾多的暗線。同是德國物理學家的基爾霍夫通過太陽譜中暗線和地球上物質的特征譜線對比，確定了太陽表層的物質和元素結構。基爾霍夫的光譜實驗實際上開啟現代物理學。

--寫於2022年7月5日（圖片來自網絡）