Trong sự phát triển của khoa học, một vai trò đặc biệt đã được chơi bởi hai thiết bị giúp mở rộng đáng kể giới hạn kiến thức - kính hiển vi và kính viễn vọng. Nếu ở thời cổ đại, một người chỉ có thể cảm nhận thế giới ở quy mô tương đương với kích thước cơ thể của chính mình, thì kính hiển vi đã nói về sự tồn tại và tính chất đáng kinh ngạc của các hạt vật chất nhỏ nhất và các sinh vật nhỏ bé, và cho phép anh ta bước đầu tiên vào thế giới vi mô. Kính viễn vọng đã đưa các ngôi sao xa xôi đến gần hơn, buộc loài người phải nhận ra vị trí của nó trong Vũ trụ, đã mở ra siêu đô thị cho cái nhìn của chúng ta. Kính hiển vi và kính viễn vọng (chính xác hơn là kính viễn vọng) xuất hiện gần như đồng thời, vào cuối thế kỷ 16, nhưng kính hiển vi đã nhanh chóng chuyển từ các mô hình nguyên thủy đầu tiên sang một thiết bị quang học chính thức.
Phát minh của các thiết bị này được liên kết với tên của bậc thầy người Hà Lan Zacharia Jansen, người đã đề xuất vào năm 1590 một kế hoạch cho kính viễn vọng và kính hiển vi. Sau đó, việc cải tiến cả hai thiết bị đã được Galileo và Kepler thực hiện. Năm 1665, nhà khoa học người Anh R. Hook, sử dụng kính hiển vi, đã phát hiện ra cấu trúc tế bào của tất cả động vật và thực vật, và mười năm sau, nhà khoa học tự nhiên người Hà Lan A. Levenguk đã phát hiện ra vi sinh vật.
Sau 200 năm, nhà vật lý người Đức Abbe, một nhân viên và đối tác của K. Zeiss, chủ sở hữu của các xưởng quang học nổi tiếng, đã phát triển lý thuyết về kính hiển vi và tạo ra phiên bản hiện đại của nó, những khả năng bị giới hạn không phải do lỗi thiết kế, mà bởi các định luật vật lý cơ bản. Mắt người có thể nhận ra một chi tiết kích thước của một phần mười milimét. Một kính hiển vi quang học có thể phóng đại nó một ngàn lần. Làm phức tạp hệ thống ống kính sẽ không khó để đạt được độ phóng đại lớn hơn, nhưng điều này sẽ không làm cho hình ảnh rõ hơn. Thực tế là vật chất đồng thời sở hữu cả thuộc tính sóng và cơ. Điều này áp dụng cho ánh sáng và các thuộc tính sóng của nó không cho phép bạn nhìn thấy các vật thể có kích thước nhỏ hơn một phần mười micron.
Nhiễu xạ là đặc trưng của sóng - chúng uốn quanh các chướng ngại vật có kích thước nhỏ so với bước sóng. Ví dụ, một chiếc ống hút nhô ra khỏi mặt nước không ngăn được những gợn sóng lan rộng, trong khi một hòn đá lớn giữ nó lại. Để có thể nhận thấy một vật thể, nó phải trì hoãn hoặc phản xạ sóng ánh sáng. Bước sóng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt người được đo bằng một phần mười micron. Điều này có nghĩa là các bộ phận nhỏ hơn sẽ hầu như không ảnh hưởng đến sự lan truyền của ánh sáng, và do đó không có thiết bị quang học nào giúp phát hiện ra chúng.
Tuy nhiên, lưỡng tính sóng hạt không chỉ hạn chế sự gia tăng của kính hiển vi thông thường, mà còn mở ra những khả năng mới cho nghiên cứu vật chất. Nhờ anh ta, có thể có được một hình ảnh không chỉ với sự trợ giúp của những gì chúng ta đã quen để xem xét sóng (ánh sáng nhìn thấy, tia X), mà còn với sự trợ giúp của những gì chúng ta coi là các hạt (electron, neutron). Do đó, kính hiển vi hiện được tạo ra cho thấy các vật thể không chỉ trong ánh sáng thông thường, trong tia cực tím hoặc tia hồng ngoại, mà cả kính hiển vi điện tử và ion, độ phóng đại của nó lớn gấp hàng nghìn lần so với kính quang học. Kính hiển vi X-quang và neutron được phát triển. Ưu điểm của các thiết bị mới không chỉ là sự gia tăng lớn hơn mà còn là sự đa dạng thông tin mà chúng cung cấp. Ví dụ, kính hiển vi hồng ngoại cho phép nghiên cứu các tinh thể và khoáng chất mờ đục, các tia cực tím là không thể thiếu trong nghiên cứu pháp y và sinh học, các tia X sẽ có thể chiếu qua các mẫu rất dày mà không bị phá hủy và các neutron có thể phân biệt các phần bao gồm các nguyên tố hóa học khác nhau. Sự cải tiến của kính hiển vi vẫn tiếp tục, và thiết bị này vẫn sẽ phục vụ khoa học.
