科学看见了真实世界？

科学看见了真实世界？
近代科学萌芽的十七世纪，虎克利用显微镜观察自然世界，就已意识到其中人为因素的失真影响，而近代科学的大量仰赖电子观测仪器，更使我们距离现实世界愈来愈遥远。

图一：眼见为信

一六六五年元月，派比与妓女厮混一下午后，与英国皇家学会会长共进晚餐。回家途中，他到书店预订了虎克最新的关于显微镜的着作；几个星期后，派比带着书回家，花了大半夜阅读《微物图解》，后来他在日记中写道，“这是我毕生所见最有创见的书”。派比原已有一架显微镜，但从未见过这样子的图像，他和其他读者都深深受虎克描绘的精细图像所震撼，虎克改造市售的显微镜，呈现出昆虫、矿物、植物、羽毛的细节。十七世纪的人们头一次能有机会，观察日常生活种种微小又熟悉事物的样貌，如跳蚤、起司上的霉、尿液结晶颗粒、虱子、荨麻刺等。虎克在附随图像的文字中，向读者形容，“虱子看来如此骄傲高昂，彷佛害怕无法击败强手，却有如一个无所畏的君王”。

虎克原本是在当时成立不久的伦敦皇家学会周会里，发表他的观察内容与报告。成员纷纷鼓励他将描绘作品出版，向外界宣传他们研究世界的新方法，当时学会以培根为名义领袖。培根于一六二一年因贪污罪嫌，失去大法官的职位，政治生涯告终，他反能全心投入哲学领域。他反对亚里斯多德的理论基础，主张唯有透过观察与实验，才是认识上帝所创造世界的最佳方式。

图二：虎克显微镜

培根在着述中强调，在《圣经》解释下，人类是视野有限的堕落生物，眼前所见受想像所蒙蔽。为克服人类本质上的弱点，虎克发明能提升听觉、嗅觉及视觉等感官能力的工具。《微物图解》也是为了证明，上帝创造万物之美，只有透过超然客观的观察才能品味。虎克认为研究者透过显微镜观察，只需将自然面貌直接绘于纸上即可，“以真挚之手、忠实之眼检视及记录所见事物”；为支持培根对《圣经》里人类缺陷论的看法，《微物图解》第一版即呈现出人造物品的缺陷，在显微镜下，磨过的剃刀满是缺口、针尖变钝，连晕开的句点轮廓都可看得一清二楚。

眼见为信
但实际上虎克发现，“真挚之手、忠实之眼”并不足以捕捉自然面貌，因为显微镜像常含糊不清，仍得仰赖个人专业与个人诠释。虎克提到，“蝇眼在某些光线下像是格子窗，充满着无数小洞；在阳光下如同满布金钉的表面，另种角度下又像满是金字塔的表面，有时候却又像圆锥”，观察者需要工具，但也要具备评断何为正确答案的技能。虎克意识到，当他想在纸上重现画面时，会出现其他问题。《微物图解》读者所见并非原始标本，中间经过虎克及画师两层媒介，虎克也指控画师成品有误；且虎克的画作皆为黑白，多数散布在整张纸上，而不像他在目镜视野中所见，缤纷多彩的显微世界。理论上只要科技进步，虎克与阅读他着作的读者或许就能更清楚看到事物。但是由虎克到现代显微镜学家之间的历史，并不是平顺进展的。

虎克之后十八世纪的研究者，都着迷于完美画面，故常未忠实记录自然标本，而用想像力修饰美化观察所见的事实，例如有只蚂蚁在显微镜下，看出少了一条腿或头部发育不全，但绘图者会依据过去所见的蚂蚁形象，画出一只理想蚂蚁的样貌，彷佛要捕捉蚂蚁的本质。这种态度与当时解剖学家心态相仿，解剖学家绘制女性骨骼时，基于怀孕功能，故将骨盆画得较宽，男性骨骼图里的头骨也较大。约莫到了十九世纪中期，生物学研究风潮转向，主张“让自然呈现原貌”，科学家开始坚持观察个别标本时，无论有各种缺陷都得如实记录。靠着新型显微显镜大幅精进的准确性，科学家希望压低个人主观判断。

不过就和虎克在两百年前遇到的情况一样，研究者不可能完全排除人为因素，反而随着设备日益复杂，科学家斧凿的痕迹更深。由于镜头功能更加强大，每次能看到的部分更有限，代表需要更多专业技术来辨别影像，并且相信这能够呈现真实；标本也得仔细准备、安嵌与染色。正如虎克必须考量蝇眼需如何打光，后代显微镜学家也得确保明暗处并非人工造成。
信心的篇章

今日显微镜日益精密，但是否让人更能窥探自然的真实面貌？
摄影技术于十九世纪初出现，让人们认为可消灭人为错误与主观诠释，摄影师塔伯特所出版的《自然画笔》即为一例。物理学家法拉第很早便主张在科学界使用摄影技术，他表示，“摄影所呈现的影像是画笔望其项背的，当自然成为人类摄影的对象后，人类的潜力难以预言”。可是对摄影技术的兴奋，初期未在显微镜学带来太多成果。此后数十年，生物学家都不愿将相机带进实验室，来彰显标本，反而是科学家走进摄影棚，让自己成为宣传照的主角。这种现象或许令人惊讶，但当时科学家很坚持要在社会上建立声望。纵然相机出现在实验室之后，学界仍在争辩使用相机做客观记录的优缺点。许多科学家认为，若民众相信在相片中灵魂会起死回生，就很难靠这种科技来呈现显微世界的真实面貌。曝光时间过长也难以捕捉移动物体，再加上镜头不完美、液状喷溅、缺乏颜色等因素，均为摄影结果带来不确定因素；另冲洗过程中常需缩放相纸，也无法正确测量标本大小。

冲印限制代表照片需先经手工，才能大量印刷，故又开启人为操纵的空间。技术人员可以在照片模糊的细节里，特别强化关键的特点，那么到底使照片变清楚和扭曲真实的分野何在？至二十世纪初，机器重现显微影像终于击败手绘，德国专家克里斯特于一九二七年重要的疾病图监中指出，若显微镜学家确实需要绘图，也该将任务交给未经训练的技师，即可达到最近似机器的效果。机械化带动进步，显微镜也日渐精密，揭露出过去仰赖推测的自然世界面貌。

图三：微物图解书中的跳蚤图
若见到今日电子显微镜下的三度空间影像，捕捉昆虫甲壳最细致的条纹，虎克必然感到震惊，但他希望消灭人为左右的梦想依然难实现。电子显微镜学先驱佛瑟特强调，科技进步源于人们喜爱无法忠实表现的秩序。一九六○年代中期佛瑟特在他撰写的《一个信心的篇章》中指出，“人类相信明确、清晰、美好的照片中，真实性高于粗劣、混乱与模糊的成品”，就算是科学家，对画面清晰的需求也是有所偏好的。非光学显微镜愈来愈深入过去不可见的世界之时，人们却距离现实愈来愈遥远。今日显微功能如此复杂，需要将电子讯号转换为人工色彩的视觉画面。若培根看到电子显微镜下的病毒画面，他可能也会大大反对，指控科学受到“部落崇拜”危害，运用“魔镜”使人心智受制，出现认知的误谬。

转载请说明，文章来源于：http://www.shoif.com/科学看见了真实世界？.shtml

上海光学仪器厂

/ 五十年历史,重铸辉煌 /

/ 上海光学仪器厂介绍 /