A tudomány fejlődésében különös szerepet játszott két eszköz, amely drámai módon kibővítette a tudás határait - a mikroszkóp és a távcső. Ha az ősi időkben valaki csak a saját testének méretéhez hasonló skálán tudta megérteni a világot, akkor a mikroszkóp beszélt az anyag legkisebb részecskéinek és az apró élő szervezeteknek a létezéséről és elképesztő tulajdonságairól, és lehetővé tette, hogy megtegye az első lépést a mikrovilágba. A távcső közelebb hozta a távoli csillagokat, arra kényszerítve az emberiséget, hogy észrevegye a helyét az univerzumban, és kinyitotta a tekintetünket a megavilágnak. A mikroszkóp és a távcső (pontosabban a távcső) szinte egyidejűleg jelent meg, a 16. század végén, ám a mikroszkóp gyorsan az első primitív modellektől a teljes értékű optikai eszközhöz vált.
Ezen eszközök találmányát a Zachariah Jansen holland mester nevéhez kötik, aki 1590-ben egy távcső és mikroszkóp tervét javasolta. Ezután mindkét eszköz fejlesztését Galileo és Kepler végezte. 1665-ben R. Hook angol tudós mikroszkóppal felfedezte az állatok és növények sejtszerkezetét, és tíz évvel később, A. Levenguk holland természettudós felfedezte a mikroorganizmusokat.
200 év után Abbe német fizikus, a híres optikai műhelyek tulajdonosa, K. Zeiss alkalmazottja és partnere kifejlesztette a mikroszkóp elméletét és elkészítette annak modern változatát, amelynek lehetőségeit nem a tervezési hibák, hanem a fizika alapvető törvényei korlátozzák. Az emberi szem egy milliméter tizedrészének részletét képes felismerni. Az optikai mikroszkóp ezerszer nagyíthatja. A lencserendszer bonyolítása nem lenne nehéz nagyobb nagyítás elérése érdekében, de ez nem változtatná meg a képet. A helyzet az, hogy az anyag egyszerre rendelkezik hullám- és corpuscularis tulajdonságokkal. Ez vonatkozik a fényre, és a hullám tulajdonságai nem teszik lehetővé a tárgyak megtekintését, amelyek mérete kisebb, mint mikron tizede.
A diffrakció a hullámokra jellemző - ezek olyan akadályok körül hajlanak, amelyek mérete a hullámhosszhoz viszonyítva kicsi. Például a vízből kilógó szalma nem gátolja a hullámok terjedését, míg egy nagy kő visszatartja. A tárgy észleléséhez késleltetnie kell vagy tükröznie kell a fényhullámokat. Az emberi szem számára látható fény hullámhosszát mikron tizedeiben mérik. Ez azt jelenti, hogy a kisebb részeknek szinte nincs hatása a fény terjedésére, és ezért egyetlen optikai eszköz sem fog segíteni azok észlelésében.
A hullám-részecskék kettőssége azonban nemcsak korlátozza a hagyományos mikroszkópok növekedését, hanem új lehetőségeket nyit meg az anyag tanulmányozására. Hála neki, nemcsak a hullámok figyelembevételéhez szokott képeket lehet elérni (látható fény, röntgen), hanem részecskéket (elektronok, neutronok) is figyelembe véve. Ezért olyan mikroszkópokat hoztak létre, amelyek tárgyakat nemcsak szokásos fényben, ultraibolya vagy infravörös sugarakban mutatnak, hanem elektron- és ionmikroszkópokon is, amelyek nagyítása ezerszeres, mint az optikai. Röntgen- és neutronmikroszkópokat fejlesztettek ki. Az új eszközök előnye nemcsak a nagyobb növekedés, hanem az általuk szolgáltatott információk sokfélesége is. Például az infravörös mikroszkópok lehetővé teszik az átlátszatlan kristályok és ásványok tanulmányozását, az ultraibolya kristályok nélkülözhetetlenek a kriminalisztika és a biológiai kutatások során, a röntgenfelvételek nagyon vastag mintákon keresztül képesek megvilágítani megsemmisülés nélkül, a neutronok pedig megkülönböztethetik a különféle kémiai elemekből álló részleteket. A mikroszkóp továbbfejlesztése folytatódik, és ez az eszköz továbbra is a tudomány számára szolgál.
