显微镜如何重新定义事实

一幅画可能值一千个字,但反之亦然:一个字值一千幅画。如果我说“熊”,你可能会想象一只灰熊或黑熊,一只北极熊,一只熊猫,一个重量或压力的负担(“我承受不了”),甚至一个卡通或长毛绒玩具(比如护理熊)。

17世纪中叶,这种圆滑、不精确的文字质量是科学家们严重关切的问题。在科学革命的过程中,自然哲学家(当时称为自然哲学家)仍在研究哪些方法论实践可以被认为是可靠的,而视觉观察被认为是可靠性的最终体现。图像被认为显示了自然的真相,或者英国皇家学会历史学家托马斯·斯普拉特所说的“对事物的一种赤裸裸的了解”。”

不过,17世纪的科学家们理解人类感官的局限性。我们的眼睛只能自己观察那么多;他们需要镜头来观察远处的事物,并近距离观察事物的细微细节。虽然一些自然哲学家怀疑放大能够准确地呈现自然图像而没有问题的扭曲,但是其他人,比如罗伯特·胡克,相信显微镜能够解开宇宙的无数谜团。通过胡克和他在皇家学会(同样是英国科学院,至今仍在蓬勃发展)的同事们的努力,显微镜在认识论中发挥了中心作用。它不仅改变了我们所看到的一切;它改变了我们思考知道它意味着什么的方式。

关于是谁发明了复合显微镜有一些争论,但许多人认为荷兰眼镜制造商Zacharias Jansen和他的父亲Hans在1590年发明了第一个这种装置。无论如何,时机是有道理的:到16世纪初,欧洲普遍使用玻璃透镜进行视力矫正,为显微镜使用重叠透镜提高放大率奠定了基础。

当早期科学家致力于改进显微镜、增加和重新配置透镜以增加放大率时,他们也不得不应对使用多个透镜带来的失真。当不同颜色的光通过透镜时,会发生畸变,因为不同的波长会以不同的角度折射。当透镜不能将所有颜色的光聚焦到同一会聚点时,这就产生了所谓的色差。例如,穿过不合适透镜的白光将在被观察物体周围留下颜色斑点。因此,17世纪和18世纪的显微镜学家除了显微镜本身的机械性能外,还试验了各种类型的镜片玻璃,以提高放大倍数而不损失图像质量。

但胡克在技术上看到的希望到18世纪初随着显微镜发展停滞而开始消退。胡克抱怨说,科学界认为显微镜“没什么可做的”。这种说法有点夸张——显微镜作为一种科学工具已经获得了青睐——但它包含了一点事实:胡克和他在皇家学会的同事并没有完全说服科学界相信这种装置的潜力。

今天,我们当然认识到显微术是医学、生命科学、化学和物理研究的基础。光学显微镜或光学显微镜的局限性已经让位于电子显微镜的能力,电子显微镜使我们能够看到比光波长小上千倍的东西。

尽管现代显微镜技术取得了成就,“眼见为实”与几个世纪前有所不同。干净放大的图像不再是科学追求的最终目标;取而代之的是我们将这些图像翻译成的数据。显微镜现在可能是科学实践的象征,但数据已经成为科学和其他知识的真实货币。显微镜及其相关的观察方法已经让位于“数据科学”作为最可靠的认识方式。尽管如此,胡克时代显微镜的兴起告诉我们很多关于数据在我们生活中的作用。

1665年,胡克出版了缩微照片,这是一部包括他在显微镜下看到的惊人插图的作品,这些图片是大多数人从未见过的。在燧石、软木和树叶的图画中,最引人注目的插图也是最令人不安的:昆虫眼睛的特写,跳蚤和螨虫的带刺的腿,蜜蜂的刺。胡克对图像的口头描述很难减轻其惊人的视觉效果。就像他写的蜜蜂毒刺一样,例如:

毒刺或匕首的顶端很容易被插入动物的身体…通过交替和成功这个小小的愤怒的生物在鞘中不断缩回和放出毒刺,逐渐使他的复仇武器刺入敌人最坚硬、最厚的兽皮……

虎克描述的生动语言——毒刺是“匕首”,蜜蜂是“愤怒的生物”,挥舞着“复仇武器”——本身就是一种扭曲。但在某些方面,胡克削弱了他自己的信念,认为图像比文字更可靠:他以篡改插图的比例、调整插图的图像方向以及精选某些细节而闻名。缩微摄影把它的发现描绘成自然的视觉真理,没有文字的欺骗性,但它是由主观选择形成的。

皇家学会的托马斯·斯普拉特史在缩微摄影两年后出版,他继续认为展示比讲述更有力量。斯普拉特指责古希腊自然哲学家是“头脑发热、认真而急躁的人”,他们“喜欢作出突然的结论”,并“以争论说服听众”,而不是“耐心地参加[实验”。“

两个胡克都强调观察的视觉高度,而不是争论的扭伤高度,这在现代依然存在。例如,Nate Silvers在2014年接受纽约杂志采访时提出的数据新闻论点:

他们是[的传统记者和评论员]他们的思维并不复杂。他们从非常薄弱的证据中拼凑出线索,并根据这些线索得出重大结论……他们并没有真正评估数据,也没有做很多思考。

再一次,单词是“弱证据”,威胁到数据的客观性。就像胡克和斯普拉特主张图像的可靠性一样,西尔弗主张数字或数据的可靠性,以向我们展示真相。

碰巧,“数据”这个词——从拉丁语中的“给定的”一词——是在17世纪显微镜诞生的时候进入英语的。胡克和斯普拉特关于图像力量的观点似乎与西尔弗斯关于大数据的观点有相似之处:对于17世纪的科学家来说,图像是真实的,因为它可以不说话就能自己说话(正如胡克在他对跳蚤的描述中所写的那样:“还有许多其他细节,更明显的是,我将路过这里,让读者参考数字……”。图像是可靠的,因为它是客观的,没有文字的干扰。图像是一个被动的物体,不需要顶嘴就可以冷静的评估。

今天,我们将这些相同的品质投射到数据上,更喜欢展示我们的数据,而不是口头解释——因此数据可视化和信息设计领域不断扩大。然而,正如胡克和斯普拉特提醒我们的那样,没有语言,任何事情都是不言而喻的。每个图表背后都隐藏着主观性,如果只是在导致研究这个事物而不是那个事物的选择中,包括这个或那个图像,这个或那个焦点。所有这些都需要解释。今天“大数据”的兴起,部分是由于计算机技术增强了我们的数据收集和处理能力,但显微镜早已告诉我们客观性是一个神话。

这篇文章看起来是由实物课程提供的。

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