Görünmeyenleri görmek

1670'lerde Hollandalı kumaş tüccarı Antonie van Leeuwenhoek, minik cam mercekler yaptı ve gölet suyuna, dişlerden kazınan örneklere ve yağmur suyuna baktı. Hiç kimsenin var olduğunu bilmediği canlı "hayvancıkları" gördü. Tek mercekli mikroskopları yaklaşık 270 katına kadar büyütüyordu. Modern bir okul mikroskobu 1.000 kat büyütebilir ama bir sorun var: Daha fazla büyütme, daha net bir görüntüyle aynı şey değildir.

Büyütme, görüntüyü daha büyük yapar. Çözünürlük, hâlâ iki ayrı nokta olarak görebildiğin iki nokta arasındaki en küçük aralıktır. Çözünürlük kötüyse daha fazla büyütme yalnızca daha büyük bir bulanıklık oluşturur. Buna boş büyütme denir.

Bir ışık mikroskobu için çözünürlük, ışığın dalga boyuyla sınırlıdır. Abbe limiti, çözülebilen en küçük uzaklığın yaklaşık olarak

d = λ ÷ (2 × NA)

olduğunu söyler.

Burada λ, ışığın dalga boyudur; NA ise merceğin ne kadar ışık topladığını gösteren bir sayı olan sayısal açıklıktır. λ ≈ 550 nm olan yeşil ışığı ve NA ≈ 1,4 olan çok iyi bir merceği ele alalım: d ≈ 550 ÷ 2,8 ≈ 200 nm.

Yani yaklaşık 2.000 nm büyüklüğündeki bir bakteri limitten on kat daha büyüktür ve net bir şekilde görünür. Yaklaşık 100 nm büyüklüğündeki bir grip virüsü ise limitten daha küçüktür. Bir ışık mikroskobu onu, eğer gösterebilirse, yalnızca soluk bir bulanıklık olarak gösterebilir.

Elektron mikroskopları, ışık yerine elektronlardan oluşan bir kiriş kullanır. Hızlı elektronlar, görünür ışıktan çok daha kısa dalga boylarına sahip dalgalar gibi davranır. Bu yüzden en iyi cihazlarda yaklaşık bir nanometrelik, hatta daha küçük ayrıntıları çözebilirler. İlk elektron mikroskobu 1930'ların başında yapıldı. 1939 yılında Almanya'daki araştırmacılar, bir virüs parçacığının ilk görüntüleri arasında yer alan tütün mozaik virüsü elektron mikrograflarını yayımladı. (Virüsler, bakterileri durduran filtrelerden geçtikleri için 1890'lardan beri "filtrelenebilir etkenler" olarak biliniyordu. O zamana kadar hiç kimse bir virüs görmemişti.)