Hur smått kan ett mikroskop se?

Det är utan tvekan en av de flesta barns första frågor när de stöter på ett mikroskop för första gången, och för den delen många andras första fråga också. En fråga som både är självklar och även förrädande komplicerad – hur smått kan ett mikroskop se? Den som vill ge sig på ett lätt svar kan med dagens moderna mikroskop helt enkelt säga ”oändligt smått”… men stämmer det verkligen?

Vad vi menar med att se

Vad menar vi när vi säger att vi kan "se" något? Bild: Sarah C

Vad menar vi när vi säger att vi kan ”se” något? Bild: Sarah C

En irriterande men samtidigt väldigt viktig grej med vetenskap är att vi alltid måste definiera saker, och det gäller även här. Vad vi menar vi när vi säger ”se”? Tekniskt sett ser vi ju oändligt små saker hela tiden, med eller utan mikroskop, det är bara det lilla problemet att våra ögon inte har den upplösning som krävs för att se de små partiklar som tillsammans bildar ett stort objekt.

Det vi antagligen menar med att se är egentligen att vi kan urskilja det som ett diskret objekt. När vi ser en morot med blotta ögat ser vi till exempel blasten, den faktiska orangea grönsaken, och till och med jord och nyanser i den. När vi tittar i ett lagom kraftfullt mikroskop ser vi på ett annat sätt beståndsdelarna, det som gör en växt till en växt, och så vidare. När vi tittar med ett riktigt kraftfullt mikroskop ser vi mycket, mycket mer, som DNAt, molekylerna, och atomernas inre.

Klassiska och moderna mikroskop

Mikroskop undersöker blad

Klassiska ljusmikroskop kan nå förstoringar på runt 300x.

När vi väl definierat utgångspunkten kan vi ge oss på att försöka besvara frågan också. Med klassiska ljusmikroskop, som var de enda som fanns under mestadelen av mikroskopets historia, så skedde en väldigt rakfram kapplöpning i att försöka se så smått som möjligt – få fram så många förstoringar som möjligt. Med de första mikroskopen på 1200-talet nåddes en i dagens mått mätt skrattretande förstoringskapacitet på bara 6x till 10x, som på 1600-talet hade stärkts närmare tjugo gånger om, uppemot 300x. Fram till och med 1800-talet skedde en rad ytterligare förbättringar av mikroskopens kapacitet, som ledde till en slutlig förstoringskapacitet på runt 400x – litet nog för att se någonting som bara är en halv våglängd, runt 200 nanometer, stort.

Moderna elektronmikroskop som detta på EMSL i USA kan nå i princip oändligt med förstoringar.

Moderna elektronmikroskop som detta på EMSL i USA kan nå i princip oändligt med förstoringar.

Under mikroskopets moderna historia i början på 1900-talet kom de gamla ljusmikroskopen att ersättas med nya mikroskop med revolutionerande ny teknik som kunde öka förstoringskapaciteten lavinartat. Med hjälp av elektronmikroskop kunde forskare snart se objekt med förstoring på tiotals miljoner gånger, men här handlar det inte om någon begränsning i universum utan snarare en begränsning i ingenjörskonsten och finanserna. Med pengarna och forskartimmarna som krävs kan vi få fram ständigt starkare mikroskop – och det är också det som händer. Mikroskopen blir starkare år för år, och det som var revolutionerande för tio år sedan är historia idag.

Hur litet kan något ens vara?

Max Planck, en av grundarna till den moderna fysiken, upptäckte universums minsta möjliga avstånd, Planck-längden. Bild: Mark Longair

Max Planck, en av grundarna till den moderna fysiken, upptäckte universums minsta möjliga avstånd, Planck-längden. Bild: Mark Longair

Det sagt så finns faktiskt en viss begränsning på hur litet vi kan se något – inte för att vi inte kan se mindre egentligen, utan för att det finns en begränsning på hur smått någonting kan vara. Universum har sin egen variant av pixlar, en minsta storlek som inte går att överskrida. Det kallas Planck-längden, namngiven efter den kände fysikern Max Planck, och ett sätt att se på det är egentligen som universums minsta beståndsdel. De matematiska och fysikaliska bevis som används för att ta fram den är egentligen för avancerade för att hinna med här, så låt oss nöja oss där.

Men trots att det finns en begränsning, så är det knappast så att vi inte kommer att kunna se mycket mer än vi redan ser. Nejdå, det är långt kvar tills vi når dit! Planck-längden är nämligen så liten som 1.616199(97)×10−35 meter. Det är så litet att om en liten prick på ett papper vore storleken av hela universum, så skulle en enda liten prick på den vara en Planck-längd stor. Det är alltså väldigt små mått vi pratar om, och det är mycket kvar att utforska med framtidens mikroskop innan vi når dit…

Författare:

Niclas älskar att titta på löjligt små saker i mikroskop, och spelar gärna en runda schack. Jobbar till vardags som webbutvecklare av bokningssystem på TimeCenter.