脑洞狂飙！当物理博士，扛着显微镜穿越到明朝…

原创：中科院物理所

闭眼。

睁眼。

揉眼。

热搜，没变。

我没，看错吧？

你没看错！

故事，就此开始...

（本文部分内容乃虚构）

1

疯狂的试验

地下二层试验基地内，特级防辐射门缓缓打开。

一座庞大的仪器展现在我们眼前，主体是球状，直径约有两层楼高，四周球壁上连通着多根数十米长的金属管道，管道直达深处更巨大的控制系统。

“像是个大型人造蜘蛛...”我喃喃道。

这时，基地主任环顾四周，清了清嗓子，开口道：

“时空相对扭转仪，从现在开始试运行。每个实验室派出一个代表，进行第一轮的时空跃迁试验，预计目标是穿越回明朝。”

我自告奋勇地举手：“主任，我愿意代表先进材料实验室进行试验，就是...我可以带着平时用的显微镜一起穿越吗？”

由于大家都穿着防辐射服，所以我看不清主任的表情，但他的眼神中有些许诧异。

我不好意思地挠了挠面罩，讪讪开口：“也没什么...就是最近看了部剧，我就特别好奇，如果真的能扛着显微镜穿越到大明...”

我越说越没底气，这个出发点着实有些无厘头...

可谁知，主任轻笑了一声，竟然继续问道：“那你想扛着哪台显微镜过去啊？”

我顿时来了精神，保留着平日做实验的惯性，下意识地答道：“那肯定选分辨率最高，能看得最清楚的！”

这时，纳米实验室的小李也来了兴致，附和道：“行啊，你就扛着显微镜一霸-球差电镜穿越！我就拽着我们的碳纳米管穿越！”

小李提到的球差电镜，全称是双球差矫正透射电子显微镜，是目前分辨率最高的显微镜，世界纪录是0.39埃，理论上可以清楚地看到单个原子像，于是可以最直观得获取原子尺度的微观结构信息。

近年来，我们就在利用球差电镜，研究原子尺度表界面的对称性破缺与电荷、轨道、自旋等自由度之间的关系。

如果，能扛着如此酷炫的球差电镜穿越到明朝...

想想就很激动！

“咳咳。”

主任察觉到我的神思已经游离，开口打断，“做实验做傻了？还扛着球差电镜？你以为是生物课上用来观察洋葱表皮的细胞的光学显微镜，手抓镜臂，说走就走？”

极端条件实验室的小张正好站在我旁边，她悄悄用指尖戳了戳我，问道：“哎，球差电镜是很重，扛不动吗？”

我也意识到自己刚刚的想法太天真，叹了口气：“如果说普通光学显微镜是未变身的浩克，那球差电镜就是绿巨人plus++版本…”

说着，我将所里的球差电镜实验室以全息投影的形式展现在她眼前：

“你看啊，整套系统可复杂了，少了哪部分都不行…确实没办法扛着穿越…”

小张瞪圆了眼睛，瞅着球差电镜观察了半天，憋出一句：“为什么，和我印象中的显微镜，完全不一样啊…”

小李歪过头来，插了一句：“记不记得瑞利判据啊？分辨率极限和波长成正比，普通可见光波长在400-700nm左右，光学显微镜的分辨率也就到200nm，根本看不到原子的。”

我认同地点了点头，“所以啊，和光学显微镜相比，电子显微镜很关键的一点就是，照明源从可见光变成了电子。

如果用100kV的高压，发射出的电子波长能达到0.00335 nm左右，这比可见光的波长小多了。尽管还会受到其他因素的制约，但状态良好的电子显微镜的分辨率，还是能达到原子尺度。

但你想想也知道，这对发射源电子枪提出了多严格的要求。而且，我们还需要保证发射出来的电子能量是单一且稳定的，这就还需要一整套的真空系统，确保电子和样品一直处于超高真空的环境下。”

小张立马问道，“如果真空度不够，会怎么样？”

我叹了口气，“如果真空度不够，高速运动的电子，就会与残留的气体分子相碰撞，有的撞得狠，电子能量损失多，有的撞得轻，能量损失少，最后就导致电子束的能量是弥散的，最终成像效果极差，图像一片模糊。

就像射箭，希望射出去的每支箭都能正中靶心，结果半空中突然横撞过来很多小石子，导致最后箭飞得到处都是，箭靶上惨不忍睹。”

小李总结道：“你想啊，电子枪包括阴阳极和栅极，真空系统包括机械泵、扩散泵、真空阀、真空规，光这些东西加起来，就已经很庞大了，更别提还有聚光镜、物镜、中间镜、样品室各种东西…”

“你甚至还得随身拎着液氮罐，每次使用前灌一次，让样品腔保持低温”，主任不知何时走到了我们身边，加入了讨论，“而且时空相对扭转仪的强磁场可能会对透射电镜产生干扰，就算能用量子戒指把透射电镜缩小后携带，再变回原状的时候也不一定能正常运作。”

我愣了一瞬，捕捉到一个新鲜的词：“量子戒指？”

主任点了点头，指向不远处的黑色装置：

“就是那个仪器，是本次研究的副产物。如果把显微镜放进样品腔，组成显微镜的原子会相互分离，独立地悬浮在样品腔中，然后密堆积重组成一枚戒指，按两下，就能还原回显微镜。”（注：本处设定的仪器为科学幻想）

主任说到这儿，顿了顿，强调道：“当然，我指的是小型光学显微镜，球差电镜你就别想了。”

我眯眼目测了一下球形样品腔的尺寸，直径在一米左右，确实…也只能塞进普通光学显微镜。

主任见我正愣神，语重心长地拍了拍我的肩膀：“每名试验者最多只能使用两枚量子戒指，你好好想想，到底要带什么吧。”

我思索一阵，有了主意。

那么，一起…穿越吧！

2

扛着显微镜穿越到大明

睁开眼睛，适应周围的光亮，发现自己趴在了野林的山坡头上，不远处有一个老者正蹲在灌木丛旁，一袭青衫，背着个竹篓，里面似乎装满了各种花花草草。

我好奇地凑上前去，却见这灌木丛很是特别，绿叶下结满了鲜红的球状果实，但果实的直径只有拇指盖那么宽，乍看上去，像极了迷你版的樱桃。

这时，我也恰听清了老者的低语声：“此苗高尺许，叶似冬青叶，果实红如丹朱，与紫金牛甚似，难于分辨...”

我思忖了一会儿，大概明白了老者的意思，眼前的植物和另一种叫紫金牛的植物外形神似，很难通过外形去分辨。

既然宏观上有难度，那就从微观上寻找突破口！

于是，我从老者的竹篓里取来紫金牛，又采摘下眼前的这种植物，将两者的根部磨成粉末，告诉老者我要拿出祖传宝物来分辨这两种中药材。

然后，我找了平坦的空地，按了两下戴在右手中指上的量子戒指，戒指瞬间化成一个个原子分散在空中，下一秒，一架普通的光学显微镜凭空出现。

目睹全过程，老者愣了片刻后回神，抚须连声赞叹不愧是祖传宝物，真乃神器也。

我笑着将紫金牛的粉末样品倒在载玻片上，调整好亮度后，让老者蹲到显微镜前，教他用左眼透过目镜观察，同时转动旁边的粗准焦螺旋，直至视野清晰为止。

老者端详了半晌，忽然想到了什么，竟从衣袖中掏出了纸笔，现场描摹起目镜中看到的显微图。

老者画了一会儿，似乎有了灵感，继续描摹的同时，询问道：“唤之为朱砂根，何如？”

“这名字，甚好。”

老者将两种粉末样品的显微图都描摹出来后，仔细端详着，神情逐渐变得激动，他指着标号4的图案，和我说这个差异十分明显。

 1. 导管2.木纤维3.石细胞4.分泌细胞

 5.类脂物6.木栓细胞7.淀粉粒

 图源参考文献[1]

 我也凑上前去观察显微图，努力回忆着曾经上过的生物课，告诉老者，标号1-7的学名分别是什么。

标号4是分泌细胞，区别确实最明显，朱砂根的分泌细胞是相对独立分散的，而紫金牛的分泌细胞则连成了管状结构。

老者说经常会有人因误食外形相似的药材而加重病情，就连他也误食过很多次，有好几次都导致了中毒，这问题困扰了他很久。

我给老者出主意，可以将那些外形相似的中药材都用我的祖传宝物观察一下，画出对比图供大家参考，尽量减少误食的概率。

老者十分激动，眼中放光，念叨着他的书可以更加完善了，我一个激灵，心中有了猜测，该不会，他是…

然而，我还没来得细问，老者已经收拾好东西，往山林深处走去，大概是想趁天黑前多找一些中药材。

没有了量子戒指，我忙不迭地扛着显微镜跟上，但显微镜终究还是不轻，我的手臂渐渐发酸，连带着脚下也一软，被一旁横叉出的树根绊了一跤，整个人呈大字型趴到了地上。

我闷哼一声，正想爬起来，余光却瞥见有东西掩映在杂丛间，最底部两根杈丫缝隙间露出来的，似乎像是一只手。

我忙喊住老者，和他一起扒开顶端的杂草，赫然看见杂草丛中，躺着一个人。

那人面朝下趴着，上身穿着红色碎花袄，下身搭配同色布裙，看身形像是个小姑娘。

老者身形一僵，声音有些颤抖，“这，不是二妞的新衣服吗…”

我和老者赶紧将人抬出杂草丛，翻面放在地上。

老者蹲下，只一眼，便怔住了，“真的是二妞…”

二妞的头发杂乱，沾满了枯叶，脏兮兮的脸颊肿胀得厉害，嘴唇已经是紫黑色，嘴周的皮肤蜡黄。

二妞，已无半点人气。

3

扛着显微镜破案

经过一番检查，发现二妞的后脑勺有一处致命伤，可能是头部撞击在锋利的棱石上，最后失血过多而死。

问题是，二妞究竟是不小心撞到了石头，还是被人恶意用石头击打了头部？

这时，我注意到二妞的左手还维持着握拳的姿势，我掰开她的拳头一看，发现掌心有一根白色的毛发，约莫五厘米长，很细。

我嘀咕了一句：“看着像是人的头发…”

老者似乎想到了什么，激动得站起了身，“一定是牛大！他天生白发，经常骚扰去药铺取药的姑娘们，之前还对二妞动手动脚！”

眼瞅着老者愤怒地向山下跑去，我一咬牙，将显微镜藏在了树底下，随着老者一路冲到了一家药铺门前。

老者一把推开虚掩的木门，冲到柜台前，将白色的毛发拍在桌上，对着柜台内的矮胖中年男人吼道：“二妮是不是被你杀害的！她手里握着你的头发！”

我仔细打量了一下中年男人，发现他的头发很长，用一根宝蓝色的丝带扎着束在脑后，发丝从头到尾都是白色的，就连鬓角的头发也是全白的。

眼前忽然冒出两个人，牛大似乎还没有缓过神来，有些结巴：“我今天一直在药铺里，哪也没去过…”

老者一声冷哼，“我又没说二妞是在哪天被杀的，你为什么强调今天？况且，二妞说她最近在山里采药的时候常碰到你，今天早上还有人看见你在和二妞搭话！”

这大概是在吓唬牛大，想套他的话。

牛大急了，瞬间涨红了脸，急忙摆手否认，鬓角的头发显得更白了。

“哎哎哎，不关我的事啊！”

牛大指向屋内趴着的大白狗，“我早上牵着大白去山里找药，它看到二妞以后就冲上去想和她玩，二妞吓得往后退，不小心自己滚了下去。她滚下去的时候抓了大白一把，那毛是大白的，不是我的！”

我走到大白狗面前，狠心拔下一根狗毛，又威逼着牛大拔下自己的一根鬓毛，将两者和二妞掌心的毛发放在一起对比，发现从颜色、质地到粗细都差不多，仅凭肉眼很难判断。

因为是白发，如果用普通光学显微镜观察的话，还需要进行染色处理。

在明朝找染色剂...

一筹莫展间，我看到手上还戴着一枚量子戒指，这才反应过来，正好轮到它大展身手！

下一秒，一台偏光显微镜横空出世，稳当当地立在了药铺的地上，隐隐闪着圣洁的光。

老者凑上来仔细打量，牛大也有些好奇地从柜台中探出身子，“这..这是什么怪物？”

老者不屑地瞥了牛大一眼，“这是道长的祖传宝物，专门用来降服你这种畜生!”

我闻言，嘴角一抽，忍不住解释道：

“我们平时看到的太阳光，一般都是非偏振光，在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动，而且平均说来，随便哪个方向上的振动幅度都是相同的。

我刚刚在林中使用的普通光学显微镜，就是使用自然光作为光源，但现在这台偏光显微镜中多了两个偏振片，自然光通过偏振片后，就变成了线偏振光，只能沿着一个方向振动。

红色箭头代表传播方向，黄色箭头代表振动方向

这两个偏振片，一个安装在光源和样品台之间，使得照射到样品上的光源是偏振光；另一个被安装在物镜与目镜之间，用来检验偏振光的振动方向。

这次要检验的毛发，主要成分是角蛋白，具有双折射的特征，当线偏振光照射到毛发上后，会产生两束振动方向垂直的线偏振光...”

我顿了顿，看着已经僵化的二人，思忖了片刻，从柜台上取来笔墨和纸张，贴心地画了张示意图。

“就这样说太抽象了，你们看啊，我给你们画了出来。”

我指着示意图，耐心地解释：

“你们瞧啊，这实线代表着光率体椭圆半径K1和K2，这两根虚线AA、PP代表着两个偏振片相互垂直的振动方向。

自然光经过偏振片后，成为振动方向平行于PP的线偏振光，然后照射在毛发上，发生双折射分成两束光，振动方向分别平行于K1和K2。

因为K1和K2的折射率不同，两束偏振光就产生了光程差，自然也就会产生干涉现象。

由于人发和狗毛的角蛋白性质和排列结构都有很大的区别，最后产生不同的光程差，就会形成不同的干涉色，此外，观察到的髓腔内部构造也会不一样。

根据这个，就能找出二妞死亡的真相！”

我在讲解的同时，已经做好了前期准备工作，这时便开始在偏光显微镜下观察。

结果，发现狗毛的最高干涉色是二级绿色，而且髓腔内充满角蛋白网状结构，而人发的最高干涉色是二级蓝色，髓腔内没有什么角蛋白。

干涉色色谱简图

接着，我取来二妞手中攥着的毛发，发现它的最高干涉色和结构特征，几乎与牛大的白发一模一样。

心中有了定夺后，我收敛起所有的表情，严肃地看向牛大，“综上所述，二妞手中攥着的，就是你的头发，不是什么狗毛！”

牛大还没来得及说话，老者扬起示意图，警告道：“你也听到了道长刚刚念的咒语，你要是不说实话，道长会立马烧了这符咒，你就会被收进道长的法器中，永世不得超生！”

我努力抑制住想笑的冲动，保持着面无表情的姿态，高冷地举起了偏光显微镜，把镜臂对准了牛大。

牛大慌忙抱头躲开显微镜的瞄准，招了。

原来，是他预谋不轨，二妞不停地挣扎反抗，甚至一把拽断了他的鬓发，他一气之下用石头砸了她，发现她奄奄一息后，惊慌地把她藏到了灌木丛中，然后跑回了药铺。

还没来得及为破获案件而高兴，忽然一阵天旋地转，我被卷入了漩涡之中，陷入无尽的黑暗。

4

没有谜底的结局

模糊的视线逐渐清晰，我发现自己正坐在电脑前，屏幕上，是一则热搜新闻。

2053年2月19日，考古学家在某山林的土坑中发现了两张画纸，上面画着一些奇怪的圈圈叉叉，经鉴定，这像极了现代中药显微鉴定学中的样品粉末显微草图。

其中一张画纸的底部写着：“朱砂根，生深山中，今惟太和山人采之。苗高尺许，叶似冬青叶，背甚赤，夏月长茂，根大如箸，赤色，此与百两金仿佛。”

考古学家认为，这很有可能是《本草纲目》的部分原手稿。

此外，还发现了疑似显微镜的金属残骸和一张纸，纸上有几行字。

热搜的最后，附上了白话文版本：

祭父文·偶成

这是父亲误食药草中毒最严重的一次，他已经分不清梦和现实了。

父亲跑到衙门告状，说牛大杀了二妞，声称是神秘的道长让牛大亲口认罪的。

牛大全盘否认，说父亲疯了。

父亲激动地掏出两张画纸，说这都是道长教他画的。

没有人看得懂那是什么，大家都笑了。

后来，父亲经常去山林中寻找道士的祖传宝物，可没有人知道他在找什么。

如今，我无意间在灌木丛中，发现了这个造型奇怪的东西。

我不知道这是不是父亲心心念念的宝物，但还是决定将它和那两张画纸一起埋了。

以此，纪念我那已逝的父亲吧。

父亲，

不知泉下可相安。

（文中部分情节虚构--就目前而言；未来，谁知道呢？）

参考文献：

1]陈文婷,童家赟,钟慧怡,陈玉娥.朱砂根等四种易混淆中药的性状和显微比较鉴别[J].中药材,2020,43(01):52-55.

[2]李永岚,王维民.毛发中角蛋白偏光显微镜观察及其在法医学上的意义[J].贵州医药,1983(03):7-10.