《莊子．天下篇》中，公孫龍有言：「一尺之棰，日取其半，萬世不竭。」
古代聖賢如此云道。以今日科技觀之：約略一尺木桿，截半至近30次左右，便臻至奈米尺級，再截下去，即達物質最小單位：原子級(埃)。儘管以艱深的粒子理論來將之再行切割，仍是有其盡時，而不可能「萬世不竭」。
Atom原指不可分割之意。二千三百多年前，希臘哲學家留奇帕斯(Leucippus)和德莫克利特斯(Democritus)已提出若此構想；中國的《中庸》、《莊子》、《墨經》亦有「無內」、「小一」、「端」等相似概念。也就是說，人類很早就臆猜了萬物可能的最小組成微粒。無奈，其間西方亞里士多德的”四元素論”與中國的”五行說”作祟千年，這概念直至英國科學家道耳吞於十九世紀初時提出完整而具實驗性的原子假說後，才如沉鐵般為人所信服。
原子乃組成物質之最小單元，分子次之。分子是原子的組合集團，依據不同的組成方式，而有不同的物理、化學性質。其尺度約於奈(nano)數量級，也就是十到數十倍的原子大小，稱為奈米尺級。以實例而論：把一根人類細微頭髮的直徑再行等比例切割數萬份，才達至該尺度，由此可見這些分子處於多麼微觀的世界。
然而，又該如何證明原子和分子───如此微小物質，確實存在呢?
撇開現代化學的分析方法，忘記量子力學的計算，要使一般人相信原子和分子這種玄幻東西的存在，並不是非常容易的。它太小了，不是肉眼看得見、手指觸得著的；也畢竟不是所有人皆是研究學者，能夠瞭解實驗和理論推演而出的數據具有多大說服力。
因為常人道：「眼見為憑。」
確實。人類總是無法信服眼睛所不能得見的未知，相信「看見」所帶來的絕對真實感。那不單是人類所追求的心靈安定，也是由於身為動物的直覺反應。因此，若要讓科學家以外的一般人確實相信原、分子的存在，唯一的辦法，就是遺棄科學理論和實驗證據的繁複解說，然後想個法子，讓他們直接「看見」原、分子。如此即無爭議。
只是「微觀」世界，又要如何「觀」呢!?
●靈魂之窗：我看見，所以存在
上帝創世，「光」為首先。
「光」成就了我們生命的一切。所謂觀、看、見，指的即是生物利用稱為「眼睛」的器官，去接受可見光的訊息，然後於網膜成像、生化電訊號於視神經傳遞，最後，在我們腦中形成對一切物體外在形貌與色彩的認知。
也就是說，「看見」即指：「眼」接受了「光」。
用較學術性的說法，因為光的反射、折射、繞射等幾何、波動現象，讓我們對於不同材質的物體，能感受出其顏色、強度的對比；並且因為我們具備雙眼，而能分別藉著對影像的些許差異，產生深度的差異感，形成三維的空間分辨能力。
於是生活上，人類便可倚靠上帝賜予我們的這項器官，去感受世界的色彩與美麗，去維持生存、去助益生命的質感；也因著所見造成的意識直接衝擊大腦，理與法的規序、情緒的感知便有了更確實的定義與根源。
生活中的一切，於是藉由「看見」影像映入了我們的腦海，成了認知的一大礎石。無論是靜態或是動態的事物，都因「看見」而使它們的存在令人信服了。除了盲人外，這證明了該感官對於一般人意識的主導性───看見，成了相信事物存在的一大理由。
可惜，肉眼畢竟有其限制，人類利用這樣器官所能看見的，並不能無窮止盡的擴大和縮小。先天水晶體所能承受的曲度、與網膜的間距，錐、桿狀細胞的分佈密度等…都是上帝創作生命時就決定好的，那雖已足敷我們一般必須的觀看，但對求知慾甚旺、想要探究萬物本質的人類而言，卻是嚴重不足的。
適當大小的物質可以直接得見；巨大物質如地球或巨山，可以由遠觀或是組合疊加的方式重現外貌及形狀；但微小物質如細菌、病毒等…卻沒有方法直接經由肉眼實現原貌。人眼所能見到的極小尺度約於零點幾毫米(mm)等級，而細胞與病毒卻分別臻至微米(mm)及奈米(nm)尺度。這是生物本身，所不能克服的先天困難。
所幸，儘管它們如此小，肉眼無法得見，但是我們卻仍能「看見」它們───歸功於後天顯微鏡的發明與輔助。
●光顯微的世界：一沙一世界，一花一天堂
光學顯微術(Optical Microscopy)可謂人類智慧戰勝生命限制的產物之一。
十七世紀時，克卜勒、虎克、牛頓發展了光學透鏡及光學儀器的理論基礎及製作方法，從最早的單放大鏡，到後來的複顯微鏡，光學顯微術儼然成了樣品細微結構的最佳觀察、檢測工具。其原理乃利用兩片會聚(凸面)透鏡：一個焦距較短、稱為物鏡(Objective)者，及一個焦距較長、稱為目鏡(Eye-piece)者。將欲觀測物置於物鏡焦點稍外之一點，光線經過物鏡之折射後，在目鏡之焦距內形成一個倒立放大實像，再經過目鏡折射，於明視距離處形成一正立放大虛像。因此最後可形成與原物相比為上下顛倒、左右相反的放大虛像。
其中，光顯微術的解析能力，取決於透鏡的品質與曲率等條件。光學透鏡(Lens)一詞源自拉丁文，原意為扁豆，因其形狀類似，而最早發明者早已不可考。傳統的透鏡主要是以透明材質所製成，通常為球形、圓柱或曲形之表面。現代透鏡則在表面上鍍有特定光學特性的薄膜，以增進其光學品質。
光學顯微術的價值曾在荷蘭科學家李文胡克的努力下臻至一個高峰。他因改良了顯微鏡的設計，提增其空間解析度達到了2~3微米(mm)，並且看到了細胞、細菌，而對生物及醫學上的發展有著莫大貢獻。驚嘆於藐小世界的美妙之餘，也為生命價值創造了新的意義。
只是，當光波動理論現世後，人們發現光學顯微鏡亦無法提供無止盡的放大能力，必然因光波動現象，而受限於某一極限。此一限制即稱之為”繞射極限”，由西元1873年德國物理學家Ernst Abbe提出，他認為光在遠場範圍中(遠大於一個光波長的距離)觀察物體時，必無法避免由光之波動性質造成的干涉與繞射效應，而僅能獲得約半個光波長(λ/2)的空間解析度。其後Lord Rayleigh 對此寫下了所謂的Rayleigh準則，破滅了人類探尋更小世界的夢想。
於是顯微科技自此擱淺，直至二十世紀。
●電子顯微的神奇：物質亦為波
二十世紀初期，隨著光之波動及質點的二象特性被確立後，法國科學家德布羅依(De Broglie)於西元1924年，提出了關於物質二象性的構想。他認為，光既然兼具了波動及質點的特性，那麼一般物質除了具有質點特性外，應該亦具備了波動之特性。此種物質的波動性質，被稱之為物質波。
於是有科學家開始構思，既然光與物質均為波動，那麼是否能利用後者，搭配擬似光學顯微之原理，來當成細微結構量測的尺標，達到顯微目的?
答應是肯定的。
西元1930~1960年，Max Knoll及Ennst Ruska兩位學者，開發出了電子顯微術(Electron Microscopy, EM) 。其原理乃利用電場或磁場做成的電磁偏向線圈，使穿過的運動電子束偏折至中心主軸上，將電子束做一”聚焦”的動作，形成類似光學透鏡的幾何原理。由於電子束經由電壓加速後，其波動特性顯現而出，形成的波長也異常的小，相較於動輒數百奈米的可見光波長，則能提供樣品更高的空間解析度。
經過多年的改良與設計，以今日精密儀器的製作方式，電子顯微術已能達到原、分子級的超高解析力，而且在材料科學上也有許多助益，為現代科技的重要檢測工具之一。只是，利用電子波動所得到的影像，乃是電子與樣品表面作用後得到訊號的強度對比，能否說是「看見」樣品表面的細節，是相當值得探討的問題。
●掃描探針顯微的奇妙：看不見，就用摸的
二十世紀末期，開始有研究學者思索著顯現微觀世界的另一種方法。
他們思考著：難道物體的外貌形狀一定要用眼睛看才能清楚知曉嗎?盲人憑著精巧的雙手去觸摸物體，感受它們的軟硬質感，該也是一種間接得知物品表面形貌(Topography)的方式才對。
於是，掃描探針顯微術(Scanning Probe Microscope)便誕生了。
西元1982年，Gerd Bennig 及Heunrich Rohrer於瑞士的IBM Zurich實驗室發明了掃描穿隧顯微鏡(Scanning Tunneling Microscopy, STM)，並緊接於1986提出原子力顯微術(Atomic Force Microscope)。其原理乃利用一非常尖之細針(針尖只有一個原子大小)，配合周邊元件：壓電陶瓷、光學偵測器、放大電路等…維持針尖與樣品表面距離的高度回饋控制。經此機制來獲得樣品表面細微之相對幾何影像，並具備原子尺度之高空間解析度。
簡單地說，這項技術就是把用手觸摸巨觀世界的觀念給縮小了，改成用極細的尖針去觸摸微觀世界的一切。當製程技術達到能製作出針尖細如原子的尺級時，他們也能成功地「摸」到了原子的形狀，並對世人證實了原子的存在。
只是，這種顯微的技術畢竟是用「摸」的，所以微觀世界沒有了顏色，只餘下相對高低起伏的影像。摸到了原子，對於「眼見為憑」的大眾，道原子存在，說服力足否?
●近場光學顯微的超解析：奈米世界的色彩
於是，世界上最小的眼睛被創造了出來。
前述有云到：「看見」乃指「眼」接受了「光」。因此真正所謂的「看見」微觀世界，還是得回歸原法：光學顯微，才為正確定義。
光被其波動性限制了顯微發展，解析度被繞射極限禁錮而無法突破，這是傳統光學顯微一直無法突破的問題。直至1928年及1956年，英國的E. H. Synge 及美國的O’Keefe分別提出若在近場中 (遠小於一個光波長的距離) 利用一小於光波波長之孔穴作光學偵測，即可避免因光的波動性質所造成的干擾，而得到超越繞射極限之空間解析度。
舉一個簡單的例子：聲音亦為一種波動。如果您立於一個合唱團的遠方聆聽歌聲，必然無法清楚聽見合唱團中某單獨一人的聲音如何，那是因為許多聲音的波動性相互干擾了；但如果您能將您的耳朵，貼近到某一個人的嘴邊，是不是即能聽清楚他的聲音了呢!?
光亦是相同。如果能夠把一個能透光的極小孔穴，貼近到與欲觀察的物體非常近的距離(近場)，我們便能夠只收到非常侷域的光學訊息，而不收到旁側的繞射雜光。然後再一點一點的量測，重組出完整的二維光學微觀世界全貌。
如今的近場光學方式，乃利用掃描探針顯微術的精密控制能力，將光纖製成的探針貼近樣品至近場距離。光纖探針的尖端會鍍金屬膜以形成出非常微小的孔穴，通光後，即能實現近場光學的超解析顯微能力。
由於是光學顯微，所以能「看見」微觀世界的繽紛色彩。只是孔穴不可能小至原子尺度，因此以現今科技所能實現的近場光學顯微，尚只有奈米尺級。雖然如此，它畢竟仍是當今世界上最小的眼睛───科學家俗稱為”奈米之眼”。
●心靈之眼：看見與相信的迷思
其實，顯微技術只是驗證事實的一個工具及手段。原子和分子的存在，尚可經由許多間接的實驗及理論證明。只是人類「眼見為憑」的思想畢竟已根深蒂固，通常能讓人「看見」，便能讓人相信那事物的存在。因此顯微的發展，也是推展科普的課題之一。
有趣的是，世界上有很多的誤解與錯覺，便是來自於「看見即相信」所造成的迷思。律法的誤判、惡人的誣陷、朋友的誤會、異教的迷信、詐騙的奸計等…人心不被知識與理性所保護，反而被外在感官給左右了。
而關於鬼怪、神靈、幽浮等這些較虛幻的可能，有許多人抱持眼見為憑的態度，這無可厚非。然而眼見是否就能證明什麼，想必是未然的。「看見」未必為真，人類不該以「看見」做為「相信」的標準和「存在」的依據：如海市蜃樓，在人類尚未了解其光學現象前，雖然可見實物，卻只是幻像；亦不該以「沒看見」就成為「不信」的理由：宇宙彼岸、遙遠的星斗，並不會因為你看不見、摸不著就不存在。
以人類渺小的身軀與短暫的生命，觀看宇宙運行的道理就如窺豹一斑。一旦妄想以井底之身去評判世間萬物的是非絕對，就只顯露心胸的狹窄與無知。
人類的眼睛已能看見大如宇宙，小至奈米的世界，只要不被自我感官所限制，敞開心中的眼，自由的靈魂便可以感受到更美麗、更真實的世界。
“自從造天地以來，神的永能和神性是明明可知的，雖是眼不能見，但藉著所造之物，就可以曉得，叫人無可推諉。”(羅1:20)
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