Στην ανάπτυξη της επιστήμης, ένας ιδιαίτερος ρόλος διαδραμάτισαν δύο συσκευές που επέκτειναν δραματικά τα όρια της γνώσης - ένα μικροσκόπιο και ένα τηλεσκόπιο. Αν στην αρχαιότητα κάποιος μπορούσε να αντιληφθεί τον κόσμο μόνο σε κλίμακα συγκρίσιμη με το μέγεθος του ίδιου του σώματος, τότε το μικροσκόπιο μίλησε για την ύπαρξη και τις καταπληκτικές ιδιότητες των μικρότερων σωματιδίων της ύλης και των μικροσκοπικών οργανισμών και του επέτρεψε να κάνει το πρώτο βήμα στον μικρόκοσμο. Το τηλεσκόπιο έφερε κοντινά αστέρια πιο κοντά, αναγκάζοντας την ανθρωπότητα να συνειδητοποιήσει τη θέση της στο Σύμπαν, άνοιξε το μεγαλοπρέπεια στο βλέμμα μας. Το μικροσκόπιο και το τηλεσκόπιο (ακριβέστερα το τηλεσκόπιο) εμφανίστηκαν σχεδόν ταυτόχρονα, στα τέλη του 16ου αιώνα, αλλά το μικροσκόπιο γρήγορα πήγε από τα πρώτα πρωτόγονα μοντέλα σε μια ολοκληρωμένη οπτική συσκευή.
Η εφεύρεση αυτών των συσκευών συνδέεται με το όνομα του ολλανδού κύριου Zachariah Jansen, ο οποίος πρότεινε το 1590 ένα σχέδιο για ένα τηλεσκόπιο και ένα μικροσκόπιο. Στη συνέχεια, η βελτίωση και των δύο συσκευών έγινε από τον Galileo και τον Kepler. Το 1665 ο αγγλικός επιστήμονας R. Hook, χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο, ανακάλυψε την κυτταρική δομή όλων των ζώων και των φυτών και δέκα χρόνια αργότερα, ο φυσικός επιστήμονας της Ολλανδίας Α. Λεβενγκούκ ανακάλυψε μικροοργανισμούς.
Μετά από 200 χρόνια, ο Γερμανός φυσικός Abbe, εργαζόμενος και συνεργάτης του K. Zeiss, ιδιοκτήτης των διάσημων οπτικών εργαστηρίων, ανέπτυξε τη θεωρία του μικροσκοπίου και δημιούργησε τη σύγχρονη εκδοχή του, οι δυνατότητες της οποίας περιορίζονται όχι από κατασκευαστικά ελαττώματα αλλά από τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής. Το ανθρώπινο μάτι μπορεί να διακρίνει μια λεπτομέρεια μεγέθους ενός δεκάτου χιλιοστού. Ένα οπτικό μικροσκόπιο μπορεί να το μεγεθύνει χιλιάδες φορές. Η σύγκλιση του συστήματος φακού δεν θα ήταν δύσκολο να επιτευχθεί μεγαλύτερη μεγέθυνση, αλλά αυτό δεν θα καθιστούσε την εικόνα πιο ξεκάθαρη. Το γεγονός είναι ότι η ύλη διαθέτει ταυτόχρονα κυματοειδείς και συσσωρευτικές ιδιότητες. Αυτό ισχύει για το φως και οι ιδιότητές του κύματος δεν σας επιτρέπουν να βλέπετε αντικείμενα των οποίων οι διαστάσεις είναι μικρότερες από τα δέκατα του ενός μικρού.
Η διάθλαση είναι χαρακτηριστική των κυμάτων - λυγίζουν γύρω από τα εμπόδια, το μέγεθος των οποίων είναι μικρό σε σύγκριση με το μήκος κύματος. Για παράδειγμα, ένα άχυρο που κολλάει έξω από το νερό δεν εμποδίζει την εξάπλωση των κυματισμών, ενώ μια μεγάλη πέτρα το κρατά πίσω. Για να μπορεί να παρατηρήσει ένα αντικείμενο, πρέπει να καθυστερήσει ή να αντικατοπτρίσει τα φωτεινά κύματα. Το μήκος κύματος του φωτός που είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι μετριέται σε δέκατα του ενός μικρού. Αυτό σημαίνει ότι τα μικρότερα μέρη δεν θα έχουν σχεδόν καμία επίδραση στη διάδοση του φωτός και επομένως καμία οπτική συσκευή δεν θα βοηθήσει στην ανίχνευσή τους.
Ωστόσο, η δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων όχι μόνο περιορίζει την αύξηση στα συμβατικά μικροσκόπια, αλλά και ανοίγει νέες δυνατότητες για τη μελέτη της ύλης. Χάρη σε αυτόν, είναι δυνατόν να αποκτήσουμε μια εικόνα όχι μόνο με τη βοήθεια των συνηθειών μας για να εξετάσουμε τα κύματα (ορατό φως, ακτινογραφίες), αλλά και με τη βοήθεια αυτού που θεωρούμε σωματίδια (ηλεκτρόνια, νετρόνια). Επομένως, τώρα δημιουργούνται μικροσκόπια που παρουσιάζουν αντικείμενα όχι μόνο στο συνηθισμένο φως, σε υπεριώδη ακτινοβολία ή υπέρυθρες ακτίνες, αλλά και μικροσκόπια ηλεκτρονίων και ιόντων, η μεγέθυνση των οποίων είναι χίλιες φορές μεγαλύτερη από εκείνη των οπτικών. Τα μικροσκόπια ακτίνων Χ και νετρονίων αναπτύσσονται. Το πλεονέκτημα των νέων συσκευών δεν είναι μόνο μια μεγαλύτερη αύξηση, αλλά και η ποικιλία των πληροφοριών που παρέχουν. Για παράδειγμα, τα υπέρυθρα μικροσκόπια καθιστούν δυνατή τη μελέτη αδιαφανών κρυστάλλων και ανόργανων στοιχείων, οι υπεριώδεις είναι απαραίτητες στην εγκληματολογική επιστήμη και τη βιολογική έρευνα, οι ακτίνες Χ θα είναι σε θέση να λάμπουν σε πολύ παχύ δείγματα χωρίς καταστροφή και τα νετρόνια θα μπορούσαν να διακρίνουν μέρη που αποτελούνται από διαφορετικά χημικά στοιχεία. Η βελτίωση του μικροσκοπίου συνεχίζεται και αυτή η συσκευή θα εξακολουθήσει να εξυπηρετεί την επιστήμη.
