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按照这座研究所的组织结构，在总医院死亡的每一个病人都会送到这里进行尸检，这也使欧洲医学的领导地位转移至维也纳。这个时期的维也纳汇集了一批医生，并由此诞生了病理学、皮肤科、精神病学、眼科和外科等专科医学领域；在临床推理和科学观察方面，罗基坦斯基对年轻的医生们产生了极为重要的影响。在研究所的后面，有一个专门为罗基坦斯基做讲座和演示而建的演讲厅，那里也是维也纳的传奇外科医生特奥多尔·比尔罗特做手术的地方，维也纳美景宫美术馆展出的塞利希曼（A.F.Seligmann）的著名画作便记录下了这个场景。
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令人感到难以置信的是，罗基坦斯基在没有显微镜的情况下进行了成千上万例的尸检解剖，就像哥白尼没有望远镜。罗基坦斯基所有的那些尸检都是对器官和组织简单而粗糙的手工检查，这严重限制了他对病因的理解产生概念性的飞跃，但是他在世界上具有重要的领导地位，这一点是毫无疑问的。与他们的天文学同人一样，医生需要将研究对象放大，通过进一步的观察才能点亮思维之路。再有几次无心插柳的发现，人们就能见识到显微镜这种仪器的威力了，并借此促成启蒙运动中最伟大的生物学发现。
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皇家学会成立伊始，显微镜就是万众瞩目的焦点。发明者罗伯特·胡克是一位无神论者，爱好解决问题，组建工具，他于1665年出版了开创性著作《显微图谱》（Micrographia ）。那时皇家学会也刚成立几年。该著作是第一本对显微镜下的微观世界做出描述的重要出版物，击碎了人们长期以来对肉眼不可见的世界的很多假设。胡克在绘图方面技术高超，他绘制的图纸对读者非常有吸引力，并激发了欧洲各国天才同行的想象力。其中，最为著名的大概是一张绘制在大幅折页上的跳蚤图纸，它显示出跳蚤的每一根纤毛和瓦片状叠甲，说明跳蚤并不是毫无防御能力的小蚋虫，而是一种具有甲壳的微型小怪兽（见彩插6.4）。生物的大小固然重要，但是显微术专家即将向人类展示生物结构表现出的功能。不过最微小的生物才是人类最大的威胁这一观点，还需要200年才能确凿地证实。胡克绘制的跳蚤完美地将人类的注意力转向了微观世界，这种昆虫的大小虽然肉眼可见，但是其他一切细节都完好地隐藏在其纤毛中，让人无从得知。无独有偶，正当胡克于1665年阐明跳蚤的结构特征之时，又一次大瘟疫袭击了伦敦，后来人们才发现，跳蚤是这场瘟疫的细菌携带者，而毫不知情的胡克解剖和描绘跳蚤时简直是在玩火。
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胡克也花了大量的时间研究植物的结构。他的显微镜放大倍数刚好可以细致地观察到植物组织的基本构成要素，他将自己在软橡木的微观结构中所观察到的“小房间”称为“细胞”（见彩插6.3），这一新创造的术语将用于以后所有动植物的显微研究。直到19世纪中期，在现代化学的帮助下，人们才发现生命的细胞基础。
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提到“显微镜”，我们的脑海中一般会立即浮现出一个画面：一根倾斜的黑色金属管镶嵌在U形底座上，载物台上放着一张载玻片。当然，今天的显微镜还会有一根电源线，使底部的灯泡从下方照亮载玻片，聚焦环和调节旋钮则可以移动载物台和载玻片。数百年来，显微镜一直都是这样的结构。然而世界上第一位显微术专家安东尼·范·列文虎克所使用的是“珠形显微镜”（见彩插6.5），这是一种外形古怪、能力有限的仪器，却能够让他以前所未有的方式看到活细胞。
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列文虎克是一名荷兰测量工和布料商，他经常通过望远镜观察远方的地标建筑，用放大镜去数布料中的线股（这使我们想起数据表单中的“线程数”）。他把一个极小的玻璃珠磨制成高度数凸透镜，并将其固定在一块桨状金属片上。在靠近玻璃珠的地方有一根细针，他把自己想要观察的微型物体用蜡固定在针尖上，就可以对物体进行仔细观察，通过转动螺旋钮还可以使被观察的物体上下前后移动。几十年来，列文虎克与皇家学会保持着通信联络，他向学会提交了微观世界的图纸，描绘了这台原始而实用的仪器所展示出来的肉眼看不见的世界。
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列文虎克最初在《皇家学会学报》上发表的文章主要关于蜂刺、虱子和一滴池水中隐藏的世界，但是不出几年，他便惊人地发表了一篇关于精子形态的文章。1677年，他在写给皇家学会的信中表达了自己想要提交这篇论文的意愿，“如果贵会认为学者们可能会对这些观察产生反感，认为它们不堪入目，那么我恳请您将此视为私人研究，并按照尊意，发表或者销毁”。到1678年，他的文章对“动物生殖器官之种”的本质进行了探讨，绘制了兔和狗的精子图。他格外小心地写道，检查自己的精液时，“我所观察的只是自然本质，依靠的并非罪恶的自渎，而是夫妻生活的自然结果……”[6]
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数千年来，人们对孕育的真相争论不休，早期的显微术专家非常渴望探求精液成分的形态。对于这些早期科学家来说，确定子宫内部的发展还相当困难，但是蜿蜒游动的精子“幽灵”，与蝌蚪或者显微镜下的原生动物非常相似，都借助鞭毛的推动前行，这印证了人们从开始思考“生命从哪里来”的问题以来就一直存有的猜测。同样重要的是，精子看上去并不是 动物的微缩版，在成形以后才进入子宫。随着显微术的出现，许多人都想知道他们能不能在狗或者兔子的细胞里找到小狗或者小兔子。但精子更像是为驶入子宫而特意打造的小机器，尽管其机制还未被洞悉。
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随着显微术的进步，一场惊人的转变发生了。正如培根几十年前预测的那样，发明创新的成果会被分门别类地归纳，再进行筛选，然后通过“合理地运用思想体系”，最终产生知识的无形框架。[7] 凯瑟琳·威尔逊认为：“科学破坏了人们脑海中熟悉的世界，并以一个陌生的世界取而代之，这一新世界在富于想象力的同时，又抵制人类价值观的投射。”[8] 呈现于眼前的新事实使科学家们改变了古老的结论，采纳了新的理论，不过奇怪的是，人们为显微镜带来的发现狂热了半个世纪之后，微观世界研究者的头脑却平静了下来。
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关于想象力，启蒙运动作家贝尔纳·德·丰特内尔笔下的哲学家主人公说：“……我们的头脑充满了好奇，而我们的眼睛比较差劲……我们想知道的不只是眼前所见……因此，真正的哲学家在一生之中，不会相信双眼所见之物，努力神化未见之物。”[9] 透明玻璃的发明、镜片制造的创新、复式显微镜的组建，以及微观图示的广泛出版，终于让人们自鸣得意，止步于此。谁会一直盯着跳蚤、精子和昆虫眼球的图画？到18世纪末期，尽管工业革命正在世界各地轰轰烈烈地展开，显微术还是停止了前进的步伐。想想卡尔·罗基坦斯基进行了3万例的尸检，都未曾试图使用一台仪器来检查组织，哪怕这台仪器能够彻底转变他的解剖实践，你就能理解当时显微术衰落的程度了。现在的一些科普作家，如戴维·伍顿，深入地思考了17—18世纪的医生和科学家无法使组织显微术研究取得进步的原因。其实，有一个相当明显的原因能解释发展的停滞，即缺乏能够使组织变得栩栩如生的可靠染料。
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现在的病理实验室可以解剖并准备组织，以供微观检查。我们首先将极薄的组织切片嵌入载玻片，然后把它装在显微镜的载物台上，打开灯，低下头，通过复式显微镜的镜筒来观察，我们会看到细胞及其支持组织的模糊轮廓，但是几乎无法区别或评估细胞的结构或功能。如果你从来没有见过文森特·凡·高的系列画作《向日葵》，那么我为你展示一幅气氛悲惨忧郁的低分辨率黑白版《向日葵》，其实一点儿用也没有。相反，如果你面对面近距离观赏文森特的作品，面对帆布上的湖蓝色背景，观看错落有致的鲜黄色和奶糖色花瓣，欣赏一笔一笔画上去的浓重色彩，你就会同意他是在弹奏一曲“蓝色与黄色的交响乐”。[10]
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虽然现在有人会批评17—18世纪显微术专家，但他们要理解那时候缺乏显示色彩的技术，也没有灯光照明；尽管当时有简单的植物染料，但是在19世纪中期以前，化学的发展还非常有限，用于反复实验的化学试剂并不存在。发生在伦敦东区的一场愉快的意外，将为单调乏味的科学世界带来色彩。
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安托万·拉瓦锡（1743—1794年）是一位科学天才，他致力于条理分明地分析化学反应，确定火焰为什么燃烧、我们为什么呼吸以及物质为什么发生反应。经过严谨的实验和全面的分析，他进一步证实了“质量守恒”的观念，认为“没有物质消失，也没有物质产生，一切只是发生了转化”。即使我们不能笼统地称拉瓦锡是“化学之父”，那也可以称他是“化学计量之父”，他发现了化合物是由分子按照精确的比例构成的，可以通过化学反应形成，既可能化合成更大的分子，也可能分解成更小的分子组合。
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拉瓦锡出身于古老的法国贵族阶层，从不平等的贵族统治中受益颇丰。他排列出第一张元素表，并设计出一套科学命名法来描述物质世界的基本构成要素。就像一名训练有素的大厨对发酵粉、泡打粉、糖和鸡蛋的用途了如指掌那样，拉瓦锡渐渐地明白了元素之间如何相互反应，金属为什么生锈，植物怎样从土壤中吸收矿物质，又如何从空气中吸收化学物质。他以天才的眼光，将世界看作由各种成分和原子构成的混合物，在他的影响下，其法国同行和其他欧洲的同行总结出，世界可以用其基本构成要素来描述。可悲的是，拉瓦锡没能平安地度过法国大革命，在50岁时被斩首。拉瓦锡的一位学生在大难临头前逃往美国，他就是化工帝国的创始人E.I.杜邦（Éleuthère Irenee du Pont）[11] 。
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在俄国化学家德米特里·门捷列夫于1869年制作出元素周期表之前，一个“有准备的头脑”收获了天赐良机——这次偶然的发现使初级化学转变为可以与数学、物理相提并论的一个专业领域。1853年，15岁的威廉·亨利·珀金进入了伦敦的皇家化学学院，虽然伟大的拉瓦锡是开拓化学领域的先驱，但是年轻的威廉在其伦敦东区公寓中的发现，推动了现代化学的发展，并带来了生物学、医学、制药业和时装业的变革。
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教授交给他合成奎宁的任务（奎宁在当时是唯一一种有效的抗疟疾药物），于是他带着试剂、烧瓶和仪器回了家，希望可以制造出那种提取自一种南美洲植物的珍贵药品。那时，他住在伦敦沙德韦尔地区的卡布尔街（Cable Street），1856年复活节放假期间，18岁的珀金一个人在他的家庭实验室里，以“煤焦油”为基本原料开始了实验。煤焦油是一种在缺少空气的条件下加热煤炭而产生的黑色液体副产品。在新兴的工业革命中，煤焦油是一种常见的工业废料，而珀金在自己楼上的房间中，就以这种脏东西开始进行氧化实验。实验并不顺利，他又加入了重铬酸钾，生成了黑色的水样沉淀物。用乙二醇清洗烧瓶时，沉淀物变成了深紫色，最初他将这种紫色称为“推罗紫”（Tyrian purple），后来改称“藕荷色”。[12]
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千百年来，紫色一直是象征皇族权贵的用色。在古罗马时代，1.2万只贝类生产出来的腓尼基的推罗紫染料，才能染制一件罗马托加袍大小的衣物。人们也尝试过植物染料，但总是褪色。珀金马上意识到自己这一发现的价值，对染料的“牢度”进行了试验。他从垃圾废料中发现了一种持久耐用、物美价廉、需求量很大的材料，并很快申请了发明专利。到19岁时，珀金在伦敦郊外开办了一家染坊，从自己的偶然发现中赚取了丰厚的利润。看起来，炼金术还是可能成为现实的。
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珀金这一发现的真正价值，并不只是布料染色，它还有更为神通广大的用途。化学发展成为一个工业领域，化学家们竞相把煤焦油制成其他颜色，希望可以像珀金一样赚大钱。然而，故事发生了惊人的意外转折，化学实验并没有产生新的染料，而是合成了具有生物效应的新分子。这种新知识所创造的早期产品之一是对乙酰氨基酚，即今天的药物泰诺。新生的合成染料工业中迸发出关于化学反应的新知识，使医学、摄影、香水、食品和爆炸品等领域取得了巨大的进步。
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随着人们对化学结构了解渐深，具有专业化学知识的企业在欧洲大幅增长，尤其是在德国，巴斯夫（BASF）、拜耳（Bayer）、爱克发（Agfa）和赫斯特（Hoechst）等公司相继成立。自19世纪80年代开始，现代制药公司如雨后春笋般迅速出现。其中一些公司如默克（Merck），早就作为主营植物提取物的药房存在了许多年，但是对合成化学的新认识将这些药房变成了重要的工业化学研究机构。像先灵（Schering）、宝来惠康（Burroughs Wellcome）、雅培（Abbott）、史克（Smith Kline）、帕克-戴维斯（Parke Davis）、礼来（Eli Lilly）、施贵宝（Squibb）以及普强（Upjohn）等小企业都竞相发展为研制新药的巨头。[13]
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两百年来几乎停滞不前的显微术领域也如大梦初醒。“由于19世纪60年代以前，没有良好的固定剂、石蜡包埋技术、切片机和伊红染剂，显微病理学的先驱们获取检查样本的最常用方法是刮擦并修整组织切面，或用液体和抽出物制成涂片。”[14] 毫无疑问，当血液和皮肤取样成为现实，19世纪30—40年代的首次突破性观察将随之产生。
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由于德国对染料和化学实验的开放态度，显微镜学家自然而然地开始尝试为组织 染色。科学家们不断地尝试改变化学方程式，已经使布料染色实现了更高的色彩渗透率和色牢度，适合医用的染料配方出现只是时间问题。直到珀金发现化学染料的十年后，当人们注意到洋苏木这种南美洲植物时，才出现了可用于显微镜玻片的染色剂。洋苏木又被称为“墨水树”，是原产自新大陆的一种树木，其树根和树干在蒸煮时会产生一种浑浊的红润染料，[15] 几百年来，这种植物一直被用来给棉花染色。西班牙人和玛雅人都使用这种染料，美国士兵在南北战争期间也使用过。
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一个半世纪以前，苏木精被确定为有效的哺乳动物组织染色剂，它可以使平淡无色的组织样本呈现出深紫色墨水般的色调。科学家将各种不同的化学物质添加到苏木精中，经过一系列的实验，终于生成了一种化合物，能够轻易地给细胞内部着色，后来这一部分结构被称为细胞核，DNA和RNA（核糖核酸）便位于其中。在苏木精出现十年后，另一种粉红色染料伊红被发现了，它容易附着于细胞的其他结构上，使细胞整体呈现出紫红色渐变。尽管新发现的染料大大改善了实验材料所呈现的视觉效果，但是它整体看上去还是像只用一支蜡笔涂抹的填色书。
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用酒精和干燥剂清洗玻片上的材料，会使组织样本呈现出视觉变化，于是德国的组织学家们开始反复尝试化学物质与组织接触的顺序和时机，仿佛在玩一场科学领域的捉迷藏游戏。后来出现了连续使用两种染色剂的复染法，最终在1876年，苏木精和伊红的染色组合诞生了，并成为沿用至今的标准染色方法（见彩插6.6）。[16]
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如今在全世界的细胞病理学实验室里，每天有近300万张玻片会用到苏木精—伊红染色法，这两种化学染色剂的组合必定是地球上最成功的化学试剂组合之一。自医药现代化以来，化学和制药领域的所有进步都没有改变这一事实，苏木精—伊红染色法所使用的两种化学物质大概是医学领域中最为可靠的分子。在过去的150年中，它们所接触的生命几乎超过了任何其他的药品。苏木精—伊红染色法的阴阳互补意味着，组织中的各种成分肯定会被染成粉色或深紫色，研究人员现在可以将目光集中在构成组织的单个细胞 上了。
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虽然工业化学诞生于英格兰，但是它很快便在德国学术界安了家。光学、制药学、工程学、生理学和放射学，这些在未来将支撑起医学发展的科学堡垒，与德国浪漫主义思潮同时发展起来。意大利医学因莫尔加尼的成就而新近获得过领导地位，最终又促成了法国医学的新一轮复兴，让医生的注意力转向了病人及其症状。19世纪中期，维也纳医学在世界上名列前茅，许多专科领域即将在那里诞生，最后一位凭借肉眼进行观察的伟大病理学家罗基坦斯基，给全球各地培养了许多有才华的医生。但是，德国人以高涨的热情和文化认同感接纳了一切新科学，不容置疑地接过了科学事业领导者的桂冠。全世界医生当中执牛耳者的头衔，将从罗基坦斯基传到一名柏林工人身上。他性格狂热、博学多才，热爱显微镜，通过染色剂和德国制造的镜头（如蔡司和徕卡），建立了疾病的细胞基础 这一概念。
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