编者按：阅读本文一大半读者也许都有配戴眼镜的经历，但你知道人类第一副眼镜是如何产生得吗？本文是Murube博士发表在Ocular Surface杂志最新一期的原创文章。详述了眼镜的与显微镜的发明过程。

很久很久以前，有一种比人类文明更古老的物质，它就是玻璃。陨石撞击地球、火山爆发、闪电劈过长空皆可将石英砂塑为坚硬、易碎、或多或少可透光的玻璃。在远久的石器时代，始祖们就已经学会使用石英玻璃碎片来分割肉类及植物。

直到人类文明发展到可以将黑曜石、火山玻璃熔化时，才出现人工玻璃。玻璃的熔化温度高达1500℃。最为古老的玻璃合成于公元前3000年的美索不达米亚，直到公元前2000年才在古埃及较为普遍。公元前100年，埃及人将玻璃引入到罗马，此时玻璃的透明度较差、存在些许混浊。经过熔化、冷却历练后，平面玻璃可用做镜子或窗户。

随着公元前100年玻璃吹制工艺的出现，智慧的先祖们逐渐创造出瓶、罐、酒器及灯具。

2000年前在新纪元伊始之初，Roman-Cordoban Seneca发现透过装满水的凸面玻璃杯可看到的字母放大了（图1），但是他浅尝辄止没有将此现象进一步研究应用。之所以会出现Seneca观察到的现象，则被解释为透过瓶子水看到的字母“肿胀”就像浸过水的木头会膨胀一样。

图1重现Seneca观察到的现象，纵然比较小、稍模糊，但是透过装满水的玻璃盆看到的字母更大、更清楚。

11世纪时，美索不达米亚的Alhazen写道：平滑的凸面玻璃可以改变观察物体的大小，但是他没有将该现象与其可用于改善人类状况联系在一起。公元13世纪，在伟大的威尼斯人将凸面镜可以放大物体的现象进一步延伸，促使人工镜片的出现，并用于改善老年人的视力。

威尼斯与第四次十字军东征

从10世纪开始，威尼斯人就已经开始制作玻璃，但是直至第四次十字军东征后的拜占庭时期玻璃的制作工艺才有所改善、提高。

11世纪至13世纪期间，罗马基督教信奉国尝试侵占当时由穆斯林所占领的耶路撒冷，从而出现了第八次十字军东征。在1202-1204年的第四次十字军东征期间，当时的罗马基督徒主要为德国王君及威尼斯的官员们，他们侵略并洗劫了基督教为正统的拜占庭都会君士坦丁堡。此时期的威尼斯人改良了玻璃制作工艺，出产的玻璃与其他文化时期比更加完美、透明。

逃离到威尼斯的君士坦丁堡工匠们继续改良制作工艺。几年后，出于对制作工艺秘籍的保护，威尼斯官员将整个玻璃制作工业举家搬迁到距威尼斯首都1.5km的慕拉诺岛，并且玻璃艺人不能离开威尼斯，若想短暂离开，艺人们必需将妻儿留在慕拉诺岛作为抵押，如果去而不返，等待妻儿的将是死亡。藉此玻璃制作的工艺秘诀得以保护，慕拉诺岛也成为玻璃工业王国的中心。

君士坦丁堡、威尼斯时期生产的商品化的玻璃有其独特的特征。砂石、长石源自各地。火山玻璃的硅含量较高。砂石的主要成分就是二氧化硅，其次为霰石即碳酸钙；长石主要为硅铝酸钠、硅铝酸钾或硅铝酸钙，通常较为透亮、硬度中等。

玻璃技工凭借丰富的经验确定了玻璃塑形的最佳温度，钠的加入降低了玻璃的熔化温度、减缓硬化过程，从而为塑形提供更多的时间；硝酸盐、砷则消除了气泡；氧化铅增加了玻璃的透明度，但是其亮度及反光性则有所降低；氧化锰使玻璃无色；加入碳酸钾玻璃的亮度比氧化铅玻璃更低，碳则赋予玻璃更深的颜色。

眼镜的诞生

在窗户、镜子、容器、装饰物等众多玻璃的用途中，致密而坚硬的凸面镜受到了特殊的关注，因为对于珠宝商而言不论是圆形、水滴形还是其他形状，从审美角度而言均是极佳的。此类镜片可以聚焦阳光，产生相当高的温度，有时会点燃所聚焦的物质。

与新世纪之初Seneca的发现相似，人们发现圆的透明玻璃瓶、球形玻璃饰品可以改善老年人近视力、看到物体放大，近物的聚焦效应便是最早的眼镜雏形，而图像的放大效应是300年后显微镜的起源。那个时代，老视、近视、远视、散光的原因尚不清楚。13世纪末期，意大利人制作了用于看近的眼镜，但其仅为单眼镜片。

1284年，佛罗伦萨的意大利人Salvini d’Armato degli Armati为老视、远视患者制作出第一个可佩戴的单眼眼镜。但是关于此事的真实性仍存在些许争议，因为神父Giordano da Rivalto于1305年佛罗伦萨的一次宣教中提到：直到20年前才出现眼镜的制作工艺。

首个眼镜为用于矫正老视，并在达官贵人间慢慢流传推广。之所以将此种玻璃命名透镜，是因为它的形状与小扁豆的种子特别像。自此慕拉诺岛成为眼镜制作中心。最初的透镜为有长手柄的单片眼镜，随后出现双眼眼镜，其固定杆可固定于额帽间、架于鼻梁或缚于双耳。

随后逐渐出现对近视、远视的定义、阐述，并对眼镜矫正补偿进行了细解。直到15世纪末16世纪初，才出现近视镜，库萨的红衣主教Nicholas首次引用了凹透镜一词，但并未详述其在眼科的应用。

第一幅关于近视镜的油画为1436年Jan van Eyck所绘，现在布鲁塞尔美术博物馆展出。1578年在法国，首次用术语“myopia”（近视眼）来描述“near-sightedness”（近视力），因为近视患者为看清远物会眯眼、睑裂减小（myopia相应的希腊语就是关闭、收缩的意思）。

1611年，开普勒撰写了第一本关于凸透镜、凹透镜矫正的书。1623年，Benito Daza de Vades出版相关书籍，详述了透镜的分类及相应视野范围，甚至推荐使用烟色玻璃来避免阳光的损伤作用。历经几世纪后才出现用于矫正散光的眼镜，Young在1801年首次予以记载。
图2左图为Benito Daça de Valdés的画像；右图为Daça de Valdés描绘的凸透镜、凹透镜的形状及其作用示意图。

早期眼镜的使用非常有限，但是逐渐增多。透镜可改善屈光不正患者的视力并促进科学发展。

显微镜的问世

望远镜的发明要早于显微镜。从13世纪开始，就有人发现凸透镜为放大镜，但是用于观察远物的望远镜和放大倍率高的显微镜在300年后才出现。仅远端有透镜的空管可用于观察光照良好条件下的物体。

17世纪伊始，荷兰眼镜制造者Hans Janssen和他的儿子Zaccharias Janssen钻研了Juan Roget的望远镜，通过改变透镜及镜间距来增加、改善近物的成像质量。

中空圆柱体的观察物体一端及观察者一端均有透镜固定。虽然没有Jannsen显微镜保存下，但是对其中一个进行复制：3个滑动管直径7.6cm构成，可以达到放大3倍或9倍（图3）。随后，增加了望远镜观察物体时支撑、维持结构的部件。显微镜的发明可以让人们看到肉眼看不到的结构。

图3 Jannsen的复合显微镜

Athanasius Kircher是多才多艺的耶稣会神父，他在1646年使用显微镜观察了瘟疫亡者的血液，发现感染者血液中有“小蠕虫”，并提出很有可能瘟疫是微生物感染所致，建议采取戴口罩避免吸入细菌、隔离感染者、焚烧患者衣物等措施来控制疾病的传播。现已明确，Kircher看到的并非微生物或者其称为病原体的耶森氏鼠疫杆菌，而是白细胞和红细胞。

Marcello Malpighi生于意大利博洛尼亚附近，在博洛尼亚大学研读了物理学，是匹萨、博洛尼亚、墨西拿、罗马的教授，其致力于植物、动物（感觉器官、皮肤、肺、脾、睾丸等）的解剖及物理学。他和Kircher一起被认为是进行生物显微镜检查的第一人，主要为对动物和植物的观察。
图4 Marcello Malpighi画像

Giovanni-Battista Odierna（*1597-⁺1660）在1644年出版的《L’occhio della mosca》一书中详细描述了苍蝇眼睛的结构。1653年，Petrus Borellus将显微镜应用于医学领域，并总结了移除倒睫、双行睫睑缘倒睫的些许应用说明。

1665年，英国物理学家Robert Hooke（*1635-⁺1703）使用显微镜观察银瓶塞，发现瓶塞存在许多小室、小孔。因为这些小室与僧侣们住的房间“cell”特别相似，因此将其命名为“cell”，他也对苍蝇眼睛及其他解剖结构进行了阐述。

Anton van Leeuwenhoek，荷兰的一名书店店主，对使用放大镜观察动植物的结构十分感兴趣，他发现了新的研磨抛光显微镜片的方法，研磨抛光后的镜面可以获得更高、更规则的放大效果。他在不惑之年，成功组建仅有一片透镜的显微镜，并用该显微镜观察血液、昆虫、酵母菌及其他比较小的东西，最终创造出具有较高质量的显微镜。

他对血细胞、精子、眼睛结构（角膜纤维上皮层、晶状体的显微结构、视网膜视杆细胞、视神经等）进行描绘，并首次详述细菌及其他微生物。但他不会拉丁语，所以便将书写下的发现交予伦敦的皇家协会，协会在1673年至1724年间的《哲学学报》予以刊登，其中绝大多数后来翻译成拉丁文在18世纪的前期出版。

18世纪，由于技术创新将实验显微镜改良，显微镜普遍为科学家所使用。将2种透镜组合可以减少色差效应及由于光线折射程度不同而出现的干扰晕环，但是此时期活体的临床显微镜检查几乎无明显进步。

荷兰的Frederik Ruysch于1661年成为一名药剂师，1664年在莱顿获得医学学士学位，成为法医学、植物学教授，作为讲师向外科医生、助产士讲授解剖学，同时也是著名的物理学家、解剖学家、生物学家。

Ruysch将人体、动物切片保存于私密的保存液，并对切片进行观察，但从未公布保存液的组分，他有许多新的发现、很大程度上丰富了科学知识，例如：视网膜中央动脉、涡静脉、分支动脉及淋巴管瓣膜的存在。

Ruysch首先使用光学显微镜进行解剖研究，并在1703年创造“epithelium”（上皮）一词，数年后“endothelium”（内皮）一词便是由该术语衍生而来。这些术语常用于与眼表相关的描述，至于其奇妙的起源已经于之前的《The Ocular Surface》（眼表）一期予以详述。

18世纪，显微镜在眼科的应用进展相当缓慢。随后，显微镜便发展为两种类型：用于观察摘除的眼睛的实验室显微镜及用于活体病人研究的活体显微镜。