 La scala di
10-4 metri, equivale a 100 micrometri o, è lo stesso, a un decimo di millimetro. Abbiamo oltrepassato il confine del visibile ad occhio nudo. Oltre questa soglia bisogna procedere con una lente di ingrandimento o con un microscopio per avere delle immagini chiare. E' la scala della larghezza di un capello, della tela di un ragno, delle pareti di una bolla di sapone, dello spessore di un foglio di stagnola, della larghezza dei più sottili vasi sanguigni capillari, dei granelli di polvere. Nel regno minerale esistono piccolissimi cristalli, frammenti di ghiaccio e micrometeoriti che si trovano al di fuori dell'atmosfera terrestre, la cui grandezza è misurabile nell'ordine del decimo di millimetro. Nel regno vegetale si possono ricordare i granelli di polline che vengono trasportati nell'aria e che provengono dalle piante in fiore. Ma
esistono anche degli organismi viventi di queste dimensioni, si tratta del plancton, che letteralmente in greco significa errabondo, ed indica perciò tutto ciò che viene trasportato dalla
corrente. Il plancton si divide a sua volta in fitoplancton e zooplancton a seconda che si tratti di organismi vegetali o animali, anche se, a queste dimensioni, non sempre è possibile compiere una distinzione così netta. Le minuscole piante fotosintetiche che si trovano nel mare contribuiscono alla fotosintesi e al mantenimento della percentuale di ossigeno nel pianeta e nello stesso tempo costituiscono un'enorme fonte di alimentazione per la catena biologica marina.
Tra queste piante si possono citare per esempio le
diatomee, formate da una sola cellula ma in grado ugualmente di effettuare la
fotosintesi. Sono dotate di uno scheletro siliceo che causa loro delle difficoltà nel rimanere a galla, visto che il peso specifico della silice è il doppio di quello dell'acqua. Per questo secernono degli oli
 che aumentano la loro spinta idrostatica. Tra gli altri esseri viventi di questa scala di dimensioni si possono ricordare anche gli organismi flagellati, chiamati così perché dotati di flagelli o code a forma di frusta, che spesso predano le diatomee.
(Nella foto cristalli di ghiaccio delle dimensioni di
circa un decimo di millimetro).L'invenzione del microscopio ottico |
Alcune tecniche per ingrandire gli oggetti erano note sin dall'antichità. Venivano utilizzate lenti di quarzo, di vetro o di cristalli trasparenti, bocce di vetro riempite d'acqua e altri simili rudimentali accorgimenti. Nel Medioevo molti occhialai utilizzavano delle lenti per correggere i difetti della vista, ma si trattava di costruzioni artigianali ed empiriche, non esisteva una teoria precisa sul funzionamento delle lenti. Alla fine del 1500 sia Keplero che Giovanni Battista Della Porta avevano studiato le leggi teoriche dell'ottica ma, come nel caso del cannocchiale, nessuno di loro costruì un simile strumento. In particolare quest'ultimo si era limitato a constatare che imparando a combinare nel giusto modo lenti convesse e concave si sarebbero potute ingrandire le cose vicine e lontane. Così, anche se sappiamo che in questo periodo qualche naturalista si era servito delle lenti per meglio osservare e classificare gli insetti, la costruzione dei primi microscopi avvenne dopo quella del telescopio, probabilmente in Olanda intorno al 1590, come variante e perfezionamento di quest'ultimo.
e l'altra.
Uno dei primi fu costruito da
Galileo nel 1610. Con un simile strumento lo studioso inglese Robert Hooke, nella seconda metà del 1600, esaminando la materia vivente notò quelle strutture elementari che chiamò cellule. Più o meno nello stesso periodo il microscopista olandese Antoni Van Leeuwenhoek si servì invece di un microscopio semplice, formato cioè da una sola lente posta davanti all'oggetto da esaminare. In questo modo riuscì a osservare per la prima volta i globuli rossi del sangue, alcuni infusori che vivono nell'acqua e gli spermatozoi presenti nel liquido seminale maschile, che chiamo animalcoli spermatici. 
Questi primi microscopi, in particolare quelli composti, non permettevano una buona visione, gli oggetti erano falsati da aloni di luce di vari colori (aberrazione cromatica) e da deformazioni e distorsioni causate dalla curvatura delle lenti (aberrazione sferica). Quest'ultimo problema fu risolto nell'Ottocento dal medico inglese Lister che ideò delle lenti particolari, mentre con le tecniche di colorazione introdotte poco dopo si evitavano anche le aberrazioni cromatiche. Se inizialmente le sottili fettine di tessuto venivano colorate in modo uniforme, poi si riuscì a colorare in modo differenziato i vari componenti delle cellule. Inoltre, con la tecnica dell'inclusione del tessuto in paraffina, anche le fette da esaminare si potevano tagliare in modo sempre più sottile e preciso. Ma, a parte questi perfezionamenti, la possibilità di zoom che offre un microscopio ottico, non può oltrepassare certe dimensioni, arriva sino al millesimo di millimetro o poco più. Oltre questa soglia bisogna procedere con un microscopio elettronico.