17世紀の光学革命

17世紀の光学革命

17世紀は「科学革命」と呼ばれるけれど

科学革命とはなんぞや、とか

科学とは、とか

とかはさておき

少なくとも「見ること」についての革新的な発明や発見があったこと、

その影響はさまざまな分野、あらゆる人たちに対して影響があったこと、

これらは間違いなさそう

ロバート・フック

『顕微鏡図譜』（けんびきょうずふ、原題：Micrographia）は、ロバート・フックが1665年に発刊した図鑑。

正式な邦題は『微小体の顕微鏡図譜とその学問的記述について』（びしょうたいのけんびきょうずふとそのがくもんてききじゅつについて）。

フックが作った顕微鏡を用いて、ノミ、シラミなどの昆虫、コルク、黴、苔などの植物、針の先や剃刀といった無機物まで、さまざまな物を顕微鏡で見たスケッチ計70点を掲載する。

https://gyazo.com/13591a32bf7c583f9bfff613b873563a

17世紀の顕微鏡の歴史

詳細は「顕微鏡技術の年表（英語版）」および「光学顕微鏡#歴史（英語版）」を参照

顕微鏡技術の年表

発明

ガリレオ・ガリレイは複合顕微鏡の発明者としてしばしば挙げられる。1610年以降、彼は望遠鏡の焦点を近づけてハエなどの小さな物体を間近で観察できることを発見した。また、逆の端から覗いて小さな物体を拡大することもできる。唯一の欠点は、近くの物体を観察するには、2フィートの望遠鏡を6フィートまで延長しなければならなかったことである。ガリレオは、1624年にローマで展示されたドレベルが製作した複合顕微鏡を見て、独自の改良版を製作した。1625年、ジョヴァンニ・ファーベルは、ガリレオが1624年にリンチェイ美術学校に提出した複合顕微鏡に顕微鏡という名前をつけた（ガリレオはそれを「オッキオリーノ」または「小さな目」と呼んでいた）。ファーバーはギリシャ語の「小さい」を意味するμικρόν（ミクロン）と「見る」を意味するσκοπεῖν （スコペイン）からこの名前を作った。この名前はリンカーン派によって造られた別の単語「望遠鏡」に類似していることを意味する。

もう一人のオランダ人、クリスティアーン・ホイヘンスは、17 世紀後半に色消しされたシンプルな 2 レンズ接眼レンズ システムを開発し、顕微鏡開発の大きな前進となりました。ホイヘンスの接眼レンズは今日でも生産されていますが、視野が小さいなどの小さな欠点があります。

アントニー・ファン・レーウェンフック（1632-1724）は、16世紀にすでに単純な拡大レンズが製造されていたにもかかわらず、生物学者の注目を集めた人物として知られています。レーウェンフックの自家製顕微鏡は、非常に小さいながらも強力なレンズが1つ付いた単純な顕微鏡でした。使いにくいものでしたが、レーウェンフックは詳細な画像を見ることができました。複数のレンズを構成するのが難しかったため、複合顕微鏡がレーウェンフックの単純な顕微鏡と同じ品質の画像を提供できるようになるまでには、約150年の光学開発が必要でした。1850年代、チューレーン大学の化学教授ジョン・レナード・リデルは、アメリカで最も初期かつ最も広範囲なコレラの顕微鏡調査の1つを行っているときに、最初の実用的な双眼顕微鏡を発明しました。

顕微鏡で撮影された最古の公開画像：フランチェスコ・ステルッティによるミツバチ、1630年

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光学顕微鏡#歴史

1609年以降:ガリレオ・ガリレイは望遠鏡の焦点を近づけて小さな物体を間近で見ることができたとされていますまた、逆さまにして小さな物体を拡大して見ることもできました 。この方法で使用される望遠鏡は複合顕微鏡と同じですが、歴史家はガリレオが小さな物体を拡大していたのか、それとも地上望遠鏡 (凸対物レンズ/凹接眼レンズ) を逆にして近くの物体を観察していたのか議論しています。

1619年：複合顕微鏡に関する最古の記録。オランダ大使ウィレム・ボリールがロンドンでオランダの発明家コルネリス・ドレベルが所有していた顕微鏡を目撃。長さ約18インチ、直径2インチで、3つの真鍮のドルフィンで支えられていた。

1621年: コルネリス・ドレベルがロンドンで、凸レンズと凸接眼レンズを備えた複合顕微鏡（「ケプラー式」顕微鏡）を発表。

1622年頃:ドレベルがローマで発明を発表。

1624年: ガリレオはローマで見た複合顕微鏡を改良し、その顕微鏡をアカデミア・デイ・リンチェイ（英語ではリンチェーイ派）の創設者であるフェデリコ・チェージ王子に贈呈した。

1625年：フランチェスコ・ステルッティとフェデリコ・チェージが複合顕微鏡を使った観察に関する最初の記録である『養蜂場』を出版

1625年:リンカーン派のジョヴァンニ・ファーベル(1574–1629) が、ガリレオのオッキオリーノを見て、望遠鏡との類推から顕微鏡という言葉を造語した。

1655年:ウィレム・ボリールの調査で、オランダの眼鏡職人ヨハネス・ザカリアッセンは、父のザカリアス・ヤンセンが1590年に複式顕微鏡を発明したと主張している。ザカリアッセンの主張する日付は非常に早いため、その主張が真実であるためには、祖父のハンス・マルテンスが発明したに違いないと考えられることもある。調査結果は作家ピエール・ボリールによって出版されている。ボリールの調査とザカリアッセンの証言の矛盾（生年月日や発明における役割の虚偽記載を含む）から、一部の歴史家はこの主張を疑わしいと考えている。

1661年:マルチェロ・マルピーギがカエルの肺の毛細血管構造を観察した。

1665年:ロバート・フックが生物学図集『ミクログラフィア』を出版。彼はコルクの樹皮で発見した構造を「細胞」という言葉で表現した。

1674年:アントニー・ファン・レーウェンフックが生物標本を観察するための簡単な顕微鏡を改良する (ファン・レーウェンフックの顕微鏡を参照)。

光学の歴史

ルネサンスと初期近代

ヨハネス・ケプラー（1571–1630）は、1600年の月に関する論文から光学法則の研究を取り上げました。月食と日食はどちらも、予期しない影の大きさ、皆既月食の赤い色、皆既日食の周囲の異常な光など、説明のつかない現象を示しました。大気の屈折に関する問題は、すべての天文観測に当てはまります。1603年のほとんどの間、ケプラーは他の仕事を中断して光学理論に集中しました。その結果生まれた原稿は、1604年1月1日に皇帝に提出され、「天文学の光学部分」として出版されました。その中でケプラーは、光の強度を支配する反比例の法則、平面鏡と曲面鏡による反射、ピンホールカメラの原理、視差や天体の見かけの大きさ などの光学の天文学的意味について説明しました。 『天体光学部』は、現代光学の基礎として広く認識されている（ただし、屈折の法則は明らかに欠落している）。

ウィレブロルド・スネル（1580–1626）は、現在スネルの法則として知られる屈折の数学的法則を1621年に発見した。その後、ルネ・デカルト（1596–1650）は、幾何学的構成と屈折の法則（デカルトの法則としても知られる）を用いて、虹の角半径は42°（つまり、虹の端と虹の中心が目でなす角度が42°）であることを示した。彼はまた、反射の法則を独自に発見し、光学に関する彼の論文がこの法則に関する最初の出版物となった。

クリスティアーン・ホイヘンス（1629年 - 1695年）は光学の分野でいくつかの著作を執筆した。これらには、オペラ聖遺物（ Christiani Hugenii Zuilichemii、dum viveret Zelhemii toparchae、opuscula posthumaとも呼ばれる）や光の研究が含まれていました。

アイザック・ニュートン(1643–1727) は光の屈折を研究し、プリズムが白色光を色のスペクトルに分解できること、そしてレンズと第二のプリズムが多色スペクトルを白色光に再構成できることを実証した。彼はまた、色のついた光線を分離してさまざまな物体に当てても、色のついた光はその特性が変化しないことを示した。ニュートンは、それが反射、散乱、透過のいずれであっても、同じ色のままであることに注目した。したがって、彼は、色は物体がすでに色のついた光と相互作用した結果であり、物体自身が色を生成するものではないと観察した。これはニュートンの色彩理論として知られている。この研究から、彼は、屈折望遠鏡はすべて、光が色に分散する問題を抱えていると結論付けた。彼はさらに、反射望遠鏡 (今日ではニュートン式望遠鏡として知られている) を発明し、鏡を使って像を形成することで問題を回避できることを示した。1671年、王立協会は彼の反射望遠鏡のデモンストレーションを依頼した。彼らの関心に促されて、彼は『色彩について』を出版し、後にそれを拡張して『光学』を著した。ニュートンは、光は粒子または微粒子で構成されており、密度の高い媒体に向かって加速することで屈折すると主張したが、光の回折を説明するためにはそれらを波と関連付ける必要があった（『光学』第2巻、提案XII-L）。後の物理学者は、回折を説明するために光を純粋に波動的な形で説明することを好んだ。今日の量子力学、光子、および波動粒子二重性の考え方は、ニュートンの光の理解とわずかに似ているだけである。

ニュートンは1675年の『光の仮説』で、粒子間の力を伝達するエーテルの存在を仮定した。1704年にニュートンは『光学』を出版し、光の粒子理論を詳しく説明した。彼は光が極めて微細な粒子から成り、通常の物質はより粗大な粒子から成り立っていると考え、ある種の錬金術的変換を通じて「粗大な物体と光は相互に変換可能ではないか。そして物体は、その構成に入る光の粒子からその活動の多くを受け取るのではないだろうか」と推測した。