Johann Kern, Stuttgart, jo_k@gmx.net
В статье рассказывается о новом типе светового микроскопа и некоторых обнаруженных с его помощью явлениях. Автор предполагает, что с помощью подобного микроскопа можно видеть некоторые органические молекулы.
Я наткнулся на новую схему микроскопа – и стал её исследовать. И сразу же увидел её недостатки. Но я помню о своего рода мудрости, о принципе, с которым надо подходить к новым идеям: надо искать не их недостатки, а их преимущества. Где-нибудь их преимущества могут пригодиться. Преимущество было следующее: возможность легко получать большие увеличения. Не только в принципе, но и при использовании самой примитивной модели. В качестве масштаба для начала я применил мелкий шрифт на подвернувшейся пластмассовой бутылочке. Без каких-либо усилий я получил увеличение порядка 3000. Этому я нисколько не удивился, так как ранее при другой схеме микроскопа уже получал увеличение порядка 30.000 [1]. Затем вместо букв я взял мелкую тканевую сетку и понял, что с сеткой мне трудно подойти даже к двум тысячам. Но это была не только неудача, но и своего рода подтверждение уже известного мне эффекта. Причиной неудачи я предположил явление, описанное мной впервые в статье [2].
Так как всем исследователям нужно иногда заниматься самыми обыденными делами, например, на своей кухне, то в их жизни имеют место многие события, не имеющие никакого отношения к самим исследованиям. В это время в моей кухне произошла небольшая биологическая катастрофа: я нечаянно придавил плодовую мушку, и чтобы её жизнь пропала не совсем зря, я положил её трупик на предметный столик моего микроскопа. Желая уменьшить влияние эффекта [2], я капнул на трупик водой из пипетки. Вода сильно исказила очертания мушки, я не мог её узнать. Но я разглядел её голову на тоненькой ниточке шеи, увидел огромный глаз. С головой происходило что-то непонятное. Она всё время шевелилась. Не могла же мушка ожить под каплей воды? На мой взгляд всё должно было быть неподвижным. Но шевелилась не только голова мушки, всё время менялся свет, исходящий из района головы. Иногда наступало спокойствие. Но ненадолго. Внутри головы, казалось, что-то вспыхивало, как будто кто-то там внутри ходил с фонариком. Голова мушки постоянно подёргивалась, мне казалось, что её кто-то пытается оторвать от туловища. Кто?
Меня загипнотизировало это постоянное шевеление, это постоянное изменение света. Причём это было не повторение событий, а всё новые и новые вариации.
Прошло, наверное, около часа, и вдруг я заметил небольшого продолговатого «разбойника». По сравнению с головой мушки он был совсем маленьким. Он почти молниеносно появился со стороны туловища, что-то сделал или ухватил и снова исчез в сторону туловища. Моё внимание удвоилось. Через довольно короткое время «разбойник» снова молниеносно появился, возможно, повторил своё действие и также бысто, как и в первый раз, исчез. Я надеялся на новые появления, довольно долго наблюдал голову мушки, но «разбойник» больше не появился. Так и не поняв, что происходит с головой мушки, почему внутри её появляются световые сполохи, я выключил микроскоп и пошёл спать.
Утром я был занят различными делами и не так быстро вспомнил про почившую вчера в бозе плодовую мушку. Когда же я взглянул на предметное стёклышко, капелька воды уже давно испарилась, и на нём было видно нечто напоминавшее маленький тёмный комочек. Я включил микроскоп и увидел крупным планом трупик мушки. Трупик был, но головы у мушки не было.
Я вспомнил про «разбойника» и про то, что Роберт Гук (или кто другой?) разглядывал под микроскопом «зверюшек», которых извлекал из полости собственного рта. Как говаривал Высоцкий, «и мы не хуже многих», и потому я решил рассмотреть под микроскопом капельку собственной слюны. Вдруг я смогу увидеть если не самого вчерашнего «разбойника», то хотя бы его сородичей?
Достав с помощью пипетки капельку слюны изо рта, я поместил её под микроскопом. Увы, мой эксперимент оказался полным разочарованием. Я знал, что применяю увеличения во много раз большие, чем те, которые были доступны современникам Левенгука (Antoni van Leeuwenhoek) но никакого намёка на «зверюшек», при всём моём старании, я не смог увидеть. Но редкий эксперимент бывает абсолютно напрасным. Вблизи точки максимального увеличения я заметил странный постоянно меняющийся свет, волны света, идущие от капельки слюны. Полюбовавшись этим некоторое время, я заменил капельку слюны чистой водой. Постоянно меняющиеся колебания света при этом не возникли. Заменив снова капельку воды на капельку слюны, я снова получил постоянно идущие от неё меняюшиеся колебания, своего рода видимые волны света. Причём иногда эти волны конвульсивно подёргивались, поэтому у меня возникло впечатление, что капля слюны агонизирует, «умирает». Процесс «умирания» длился минут 20, а то и 30.
Я никак не мог свалить причину возникающего процесса на то, что капелька слюны изо рта теплее, чем капелька воды из водопровода. Попав на предметное стекло, капелька слюны очень быстро должна принять температуту стекла. Но, тем не менее, я испробовал и горячую капельку воды. Никакого эффекта. Затем я попробовал капельку сока груши. Капелька сока тоже «умирала». Провозившись не один день с подобными наблюдениями, мне наконец пришла в голову простая идея: капелька жидкости под микроскопом просто испаряется, а потому и «умирает». Это оказалось только одним из возможных решений. Но почему тогда «не умирает» обычная капелька воды? Ведь она тоже испаряется?
Как-то при закупке продуктов я специально «для своего микроскопа» купил свиную печень. Капелька крови из свиной печени под микроскопом, как я и ожидал, тоже «умирала». И, похоже, куда более активно, чем капелька любого сока. Но сам этот эффект меня уже гораздо меньше интересовал. Объяснение причины возникновения самого эффекта появления «световых волн» никакая интенсивность этих волн объяснить не могла.
Предметное стёклышко с высохшей капелькой крови около недели находилось под выключенным микроскопом. И тут мне пришло в голову, что кровь на предметном стёклышке, возможно, и можно было считать когда-то живой, но теперь-то она наверняка мёртвая? Я капнул на высохшее пятнышко крови каплю воды и включил микроскоп. Как я и ожидал, световые волны хоть и менялись, но менялись очень нехотя. Меня стала мучить мысль о том, что в идее «умирания» капли, по-видимому, всё-таки что-то есть. Но экран, совершенно неожиданно для меня, стал потихоньку всё более и более оживать. Волны света менялись всё активнее и активнее. И вдруг «труп капли крови» оказался «живее всех живых». На экране происходило нечто невероятное. Мне казалось временами, что я вижу картину грозы. Единственное отличие было в том, что эта гроза была абсолютно беззвучной. Чего-либо похожего на разряд молнии я, разумеется, тоже не видел, но различных всполохов света было более, чем достаточно. Причём процесс то полностью затихал, то снова разгорался. Я наблюдал почти полную аналогию с процессом грозы, создаваемым живой природой. Трудно было поверить в то, что причиной этой прямо-таки невероятной симфонии света была обычная капля воды с растворенной в ней толикой высохшей крови.
Я наблюдал эту картину более часа. Она произвела на меня сильнейшее впечатление.
Стоит ли говорить о том, что я снова дал этой капле высохнуть, и затем снова повторил этот эксперимент? Но такого яростного эффекта я больше не увидел.
Конечно, идея «умирания» капли сока, слюны или крови несерьёзна. Но почему ничего подобного не происходит с чистой водой?
Что я ещё отметил — эффект «умирания» тем более хорошо наблюдаем, чем выше увеличение микроскопа. При малых увеличениях этот эффект практически ненаблюдаем.
Наблюдая этот эффект с различными каплями, я иногда замечал, что колебания свечения практически прекратились, и, так как я искал причины этой переменности, то я заглядывал сбоку на предеметное стекло, и не раз убеждался в том, что моя капля вовсе ещё не высохла. Я начинал потихоньку двигать каретку предметного стекла, и, пожалуйста, буря в капле воды снова начиналась. Достаточно перемещения в 0,1 мм или даже меньше и из «моря спокойствия» можно снова попасть в «центр урагана». Это наблюдение опровергало то, что «умирание» связано с испарением (высыханием) капли. При высыхании капли эффект, разумеется, исчезает, но причиной его исчезновения является не только высыхание. Взяв каплю побольше, я, перемещая каретку предметного стекла, смог по многу раз переходить из точек спокойствия в точки интенсивных колебаний и наоборот.
Это наблюдение сделало причину процесса «умирания» ещё более загадочной.
Так как речь здесь идёт всё-таки об испытании модели нового микроскопа, то надо сказать, что я во многом был разочарован. Картина, которую я наблюдал на экране, очень часто напоминала что-то весьма нерезкое, напоминавшее ту картину, которую мы должны были бы закономерно видеть в соответствии с волновой теорией света при увеличениях много больших, чем 2000. Но при увеличениях, близких к точке максимального увеличения, я всегда видел картину, похожую изображённой на фото 1. Можно ли эту картину сравнить с нерезким изображением при наложении различных искажений? На мой взгляд — нет. Эти картины напоминают фрагменты вида кедровых орехов, вида зёрен граната, быть может, фрагменты виноградной грозди. Вообще нечто зернистое. Но что это?
Фото 1.
На фотографии видны не только тёмные «зёрна», на ней видны и светлые пупырышки, причём они кажутся настолько резкими и объёмными, что говорить об отсутствии резкости просто невозможно. Но часто часть фотографии кажется нерезкой.
С точки зрения химика или биолога я бы, возможно, предположил, что тёмные зернистые группировки - это вид органической молекулы. Но что тогда светлые пупырышки?
В поддержку предположения о том, что тёмные зернистые группировки представляют из себя органические молекулы, пока говорит только то, что при наблюдении капельки чистой воды подобные картины не возникают. Но ведь что-то эти картины должны отражать? Что может находиться как в капле сока, так и в капле слюны или в капле крови, но чего нет в капле чистой воды? На мой взгляд ответ однозначный — какая-то органика, органические молекулы. Но имея дело с наблюдением нового явления, нет ничего проще, чем высказать неправильное предположение. Поэтому лучше отойти в сторону, и подобно тому, как однажды якобы сказал Ньютон, скромно заявить: «Гипотез не измышляю».
Эти картины повторяются с удивительным постоянством (фото 2).
Фото 2
Таких снимков я мог бы привести десятки. Они возникают всегда только вблизи точки максимального увеличения. Саму величину увеличения я указать не могу. Но наверняка это десятки тысяч. Возможно, более 100 тысяч. Определить эту величину является моей будущей задачей.
Посмотрите, как под моим микроскопом выглядит капелька жидкости (Фото 3). При малых увеличениях капелька практически чёрная. Затем, по мере возрастания увеличения, в ней появляется небольшое окно. Этот момент вы видите на фото 3. Это окно по мере возрастания увеличения всё более увеличивается и затем мы видим только окно, а границы капли уже не видны. Обратите внимание на то, что поверхность капельки вовсе не выглядит гладкой и блестящей. Линия границы окна также не является плавной. Она скорее зубчатая.
Фото 3.
Рассматривая совсем маленькие капельки, я обратил внимание на то, что они часто разрушаются — именно в момент наблюдения. Чем меньше капелька, тем больше шанс, что вы не успеете её рассмотреть, и она разрушится. Это в том случае, если вы попытаетесь капельку поместить в самый «центр внимания», чтобы получить большое увеличение.
Однажды мне повезло, я наблюдал капельку, наверное, при не слишком большом увеличении. И в то же время капелька получала, по-видимому, «с её точки зрения» слишком большую дозу света. Небольшая часть капельки, возможно, где-то одна пятая часть, вдруг свернулась и приняла вид хорошо обтекаемого тела, форма которого многим известна из гидродинамики, и, двинувшись в сторону границы капли... проникла в неё и исчезла из моего поля зрения! Я не успел осознать, что произошло, как этот же процесс повторился! После этого оставшаяся часть капельки просто рассыпалась, возможно, лучше сказать, взорвалась.
Я всё время искал «маленьких зверюшек». Но я гарантирую, что то, что я увидел, вовсе не было чем-то живым. Это была просто вода. Но как вообще капелька может образовываться внутри капли, внутри жидкости? Как объяснить этот эффект свёртывания части капли, у меня нет ни малейших предположений, кроме того, что капельке под микроскопом было «слишком жарко». Было бы, наверное, слишком невероятно предположить, что я наблюдал эффект испарения на границе жидкости. Но и тогда я мог бы понять образование маленькой капельки после выхода из жидкости, но никак не при нахождении внутри её.
Всё, что я описывал выше, легко повторяемо, и может легко наблюдаться. Но к этому явно не относится последний эффект. Мне кажется, что это наблюдение повторить нелегко. Но, возможно, это мнение в будущем опровергнут мои читатели, если попытаются вновь получить этот эффект.
Задачей моей статьи было не только рассказать о виденных мной эффектах, но и заинтересовать читателя подобными наблюдениями. Для меня одного открывающееся поле исследований слишком огромное. Мне кажется, здесь есть место развернуться как физикам, так и, возможно, биологам и химикам.
В последующей статье я надеюсь подробно описать читателям конструкцию микроскопа и несколько дополнительных эффектов, о которых я не мог рассказать без описания самой конструкции. Получив это описание, умельцы смогут сами изготовить микроскоп. Для его изготовления требуется совсем немного покупных и они недороги.
Тем же, кто не хочет ждать (если такие найдутся), я уже сейчас могу предложить копию моего прототипа. За подробностями можно обратиться по адресу jo_k@gmx.net.
Ниже я привожу несколько видео. К сожалению, я смог заснять только гораздо менее интересные моменты, чем те, которые я наблюдал, не пытаясь одновременно их удержать с помощью видео. Но я надеюсь, что тех, кто захочет продолжить мои исследования на более серьёзном уровне, ждут гораздо более интересные кадры, чем те, которые я наблюдал сам. Тех же, кто сможет разгадать причины описанных явлений, ждёт не меньшая радость, чем радость их первооткрывателя.
На следующем видео 1 вы увидите расходящуюся волну, которая могла бы возникнуть на поверхности водоёма, если бросить в него камень. Но похоже только начало.
Видео 1.
Повторные волны не возникают. Сама же «поверхность водоёма» непрерывно мелко колеблется. Кроме того, картина «поверхности воды» вся одновременно как бы растягивается и сжимается.
Не забывайте, что мы видим на самом деле вовсе не водоём, а сотую или даже тысячную часть небольшой капли. Белые пятна на всех видео — это, на мой взгляд, слишком яркие блики. Я снимал видео с помощью Volkstablet и в его работу не вмешивался. Тот, кто больше меня разбирается в современной съёмочной технике, возможно, сумеет получить видео без этих белых пятен.
На видео 2 «поверхность воды» совершает сложное вращательное движение. Не знаю, можно ли было бы в настоящем водоёме получить столь сложное движение жидкости без вздыбливания гигантских волн.
Видео 2.
На видео 3 мы видим под нами как будто бы облака и чуть пониже какие-то перемещающиеся массы, напоминающие стада животных. Вся это медленно перемещается в сторону верхней части кадра. Трудно поверить, что такую картину можно получить под микроскопом при взгляде на покоящуюся каплю жидкости.
Видео 3.
На видео 4 вы видите очень быструю смену пятен. Даже не знаю, с чем это можно сравнить.
Видео 4.
Вы видите, что все видео очень различные. Конечно, я мог бы поместить и похожие, но я хотел показать именно разнообразие.
Очень часто изображение на экране меняется очень медленно. На видео это изменеие вряд ли стоит показывать, так как, чтобы заметить хоть какое-то изменение, надо сидеть несколько минут. Но меняется изображение, пока капля не высохла, всегда. Повидимому, это свидетельствует о том, что в капле жидкости что-то происходит. Возможно, это изменение иногда свидетельствует всего-навсего о медленном испарении капли. Но мне кажется, что здесь наверняка замешаны и другие процессы.
При наблюдении относительно статичных картин я не однажды наблюдал прохождение по экрану светлых колец, иногда менявших при этом своё направление. Возможно, эти кольца были вызваны движением живых существ, которые сами при этом остались невидимыми.
Буду рад, если эта информация заинтересовала некоторых моих четателей. Мне кажется, что тех, кто ею активно воспользуется, ждёт возможность сказать новое слово в мире биологии, химии или физики. Во всяком случае, всех ждёт возможность увидеть нечто такое, чего никто не видел раньше и этим в некоторой мере удовлетворить своё любопытство и назвать себя исследователем-первооткрывателем. Белых пятен в науке хватит на всех.
Увеличение на фотографиях Фото 1 и Фото 2 примерно соответствует 10 — 20 тысяч.
|
|
 |
