如果不是他 人类可能看不到新冠肺炎病毒的真身

最近，世界最大的担忧是新流行的肺炎。在历史上，人类曾多次受到瘟疫、霍乱和其他传染病的侵袭，但很长一段时间没有人知道这些疾病的真正原因。直到19世纪，人们才意识到一种特殊的疾病是由一种特殊的微生物借助一种新的消色差光学显微镜引起的。

在历史上，传染病曾多次给人类造成巨大伤亡(图片来源:瓜地安)

光学显微镜的核心部件是玻璃透镜。如今，玻璃在我们的生活中随处可见，用于高端仪器的玻璃也层出不穷。然而，100多年前，玻璃制造仍然采用了几千年来流传下来的传统技术。开发显微镜所需的高端玻璃并不容易。是德国科学家奥托·肖特把玻璃研究变成了一门科学。

纵观现代科学，几乎我们所有人都有博士学位，肖特也不例外。然而，肖特上学的道路极其艰难，他几乎没有获得学位。

奥托·肖特年轻时(照片来源:维基媒体)

转移还是转移

肖特于1851年出生在德国的一个玻璃制造商家庭。三代人都以制造玻璃为生。高中时，肖特在物理和化学方面成绩优异，所以他的父亲希望他能通过所学知识帮助改进玻璃制造工艺。俗话说，“眼见为实”高中毕业后不久，肖特开始了他的学习之旅，并试图从生产线上获得真正的经文。在一年中，他参观了欧洲的各种化工厂和玻璃厂，还在一家生产酸、碱和盐的化工厂学习了化学定性和定量分析技术。经过调查，肖特发现大多数玻璃工厂过于依赖传统经验，玻璃质量参差不齐。迫切需要科学理论来提高玻璃水平。

19世纪玻璃工厂(照片来源:科学图片库)

为了提高他的理论技能，肖特决定去大学接受培训。他首先瞄准了新成立的亚琛工业大学。在亚琛，肖特从著名的德国化学家兰多那里学到了将物理和化学结合起来的技巧。但毕竟，学校建立的时间不长，实验条件也有限。三年后，他转到了历史悠久的维尔茨堡大学。人们所期待的是，肖特一踏上维尔茨堡的土地，就会遗憾地大叫起来。维尔茨堡也没有化学实验室！一个熟练的女人没有米饭就不能做饭。肖特渴望毕业，他毫不犹豫地决定去莱比锡大学，那里有着悠久的历史。

19世纪的莱比锡大学(照片来源:维基媒体)

有句谚语说“如果一个工人想做好工作，他必须首先磨利他的工具”。莱比锡大学的完整实验条件给肖特增加了一个优势。通过大量实验，他发现如果使用硅酸钠或石膏、硫酸钠和碳的混合物作为原料，可以减少玻璃制造过程中的硫损失。如果减缓原料的加入速度，可以进一步实现完全熔化，有效避免气孔、颗粒等缺陷。他还试图用分子动力学解释玻璃的结晶过程，认为玻璃是结晶硅酸盐溶解在无定形硅酸盐中的固溶体，其结晶过程是结晶硅酸盐的沉淀过程。

1874年初夏，年仅23岁的肖特完成了他的博士论文《玻璃制造的理论与实践研究》，并将其提交给莱比锡大学哲学系。然而，他万万没有想到的是，比他到处寻找实验室时更糟糕的事情发生了。

短文插图(图片来源:现代物理学知识)

获得学位太难了

最初，是著名的化学家科尔比负责审查肖特的论文。科尔比是一个化学巨匠(注

德国化学家科尔比(照片来源:大不列颠)

肖特不敢忽视科尔比的评价，立即开始修改论文。然而，当他把修改后的论文交给科尔比时，科尔比又一次发起了讽刺技巧，认为肖特的态度不够正确，没有完全听从建议。转眼间，到年底，肖特忍不住又把他的论文送到了莱比锡大学哲学系。科尔比得知后，他觉得肖特不尊重自己。他不仅给了这篇论文一个大大的差评，还敦促其他的评论家不要通过。

肖特非常无助，打算转到另一所学校。第二年，他进入了耶拿大学。幸运的是，耶拿大学的评审教授比科尔比宽容得多。他们一致认为肖特通过理论和实验的结合，解释了玻璃制造过程中的特殊现象，并提出了新的改进方法。肖特奋斗了半年多，终于迎来了光明的未来，并愉快地戴上了医生的帽子。

奥托的博士论文于2001年再版(照片来源:Verlag)

小玻璃，大功能

由于学习太累，肖特决定离开象牙塔。他把他的阁楼和地下室改造成了一个实验室，白天在一家化工厂工作，晚上在实验室继续他最喜欢的研究。在过去的几年里，他发表了大量关于玻璃生产的论文，几乎涵盖了从玻璃原料的成分和提取到加工过程中的硬化和冷却问题的所有内容。

然而，肖特的研究有点自娱自乐，并没有真正应用。1881年，一封信彻底改变了肖特的命运。发送者是阿贝，耶拿大学的物理学教授，他用先进的光学理论帮助蔡司发展成为世界领先的显微镜制造商。然而，他仍然无法解决消除显微镜系统色差的问题，所以他写信寻求肖特的帮助。

阿贝和他的显微镜(照片来源:阿纳西斯仪器公司)

我们知道，当太阳光穿过三棱镜时，由于不同波长的光的折射程度不同，会产生从红色到紫色的光谱，这就是色散。由于色散现象，当光通过显微镜的凸透镜时，形成的图像不可避免地模糊。一个解决方案是在凸透镜后面增加一个凹透镜来重新聚焦光线。毕竟，不同颜色的光有不同的焦点。为了获得清晰的图像，两片玻璃的相对色散(即不同波长光的折射率差的比率)必须一致。尽管这个问题早已被科学界所认识，但由于玻璃制造技术不受重视，这个问题并没有得到很好的解决。

光的分散(照片来源:维基媒体)

收到阿贝的信后，肖特开始不停地进行实验。他试图系统地将当时可用的矿物元素添加到玻璃熔体中，并对磷酸玻璃、硼酸玻璃、硅酸玻璃、硼硅酸盐玻璃和其他玻璃的光学性质进行了详细的测量。经过近百次实验后，肖特惊喜地发现，如果在凹透镜中加入硼酸，蓝紫色光的光谱区域可以缩小，以匹配凸透镜的相对色散。

由于肖特和阿贝的努力，蔡司很快引进了一种新型消色差光学显微镜。由相同玻璃制成的天文望远镜和照相机设备也应运而生，极大地促进了医学等自然科学的发展。后来，为了加强与阿贝的合作，肖特干脆搬到了耶拿，并在1884年建立了世界上第一个光学玻璃工厂。

奥托·肖特(照片来源:石林)

除了光学玻璃，肖特还开发了许多特殊的医用玻璃。例如，他曾经发明了一种热膨胀很小的含锂玻璃。用它制成的温度计非常精确。此外，肖特还解决了熔化高质量玻璃的问题，极大地促进了玻璃工业的发展。经过肖特的不懈探索，玻璃研究已经真正成为一门科学。今天，德国的耶拿市已经成为世界闻名的“光学之都”。耶拿大学也有一个肖特材料研究所。肖特对世界玻璃科学的巨大贡献一直被人们铭记。

肖特在德国耶拿的故居(照片来源:盖尔贝·塞腾)

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个人简介:

奥托·肖特(1851.12.1935.8.27)，德国化学家和光学玻璃专家，被誉为“现代玻璃之父”，并建立了世界上第一个光学玻璃工厂。肖特成功地解决了玻璃制造中的条纹问题，通过引入蓄热式煤气炉解决了玻璃在较高温度下熔化的问题，彻底解决了光学成像系统中消除色差的问题。

注意:

[1]弗里德里希·维勒:德国化学家，以其第一种合成尿素而闻名。

[2]罗伯特·威廉·本森:德国化学家，他和基尔霍夫一起发明了光谱分析，曾经分析和鉴定了数千种无机物质，并对无机分析和测量做出了巨大贡献。

参考:

吴极限。奥托·肖特，现代玻璃材料科学之父[·J]。现代物理知识，2018(1): 670。

[2]林胭脂。阿贝，肖特，蔡斯和耶拿玻璃[电子束/其他]。(201716)[202020]。

[[3]温克尔曼，1997年，他在[大学化学专业学习期间，曾在一所大学学习弹性和弹性理论。Annalen der Physik，1894，287(4): 69729。

[4]温克尔曼A，舒特o .尤伯热米施宽斯坦德系数超过格莱泽在我的生活中的化学杂志《[杂志》]。Annalen der Physik，1894，287(4): 730-746。