显微镜下的世界，如同一片新发现的无垠海洋，最初让沈括和他的伙伴们目眩神迷，也深感困惑。他们看到了水滴中游弋的“微虫”，腐败物中拥挤的“小点”，乃至盐粒、花粉那规则的几何晶体。但越是观察，堆积的疑问便越多：这些形态各异的微小存在之间，有无关联？它们如何生，如何灭？动植物体内，是否也由类似的“微物”构成？
观察记录日益增厚，绘制的图样越来越多，沈括却觉得面前的迷雾更浓了。他将自己的困惑向云湛倾诉：“先生，我们见到的‘微物’，形貌各异，大小不一，似虫非虫，似粒非粒。学生愚钝，只觉杂乱无章，难以理出个头绪。”
云湛正在翻阅他们近期绘制的图录，闻言抬起头，目光落在窗外一株枝叶繁茂的榕树上。“沈括，你看那榕树，其叶、其枝、其干、其根，形态、功用各不相同，然它们皆出自同一株树，皆由树之生机贯穿。”
他走到一块石板前，用石笔随手画了几个简单的几何形状——方形、圆形、六边形。“若将榕树比作整体，其叶、枝、干、根，可视为构成整体的基本‘单元’。你等所见之万千‘微物’，或许亦可依其来源、形态、排列，尝试寻找某些共通之‘单元’或‘基础构造’。”
他顿了顿，给出更具体的指引：“暂且放下那些活动迅捷的‘微虫’，先从相对静止、易于观察的植物组织入手。取新鲜叶片、花瓣、果肉、根须的极薄切片，或仅撕取其最外一层薄膜，置于镜下细观。看看不同部分，有无重复出现之结构。”
沈括心有所悟，立刻带领小组行动起来。他们选取了芭蕉叶、木棉花瓣、橘子囊瓣表皮、洋葱内层鳞叶等材料。制作极薄的切片是新的挑战，他们用锋利的剃刀尝试，最初往往切得过厚或不匀，直到从书院厨娘那里学到用光滑的贝壳边缘辅助压切，才渐渐能得到近乎透明的薄层。
观察这些植物薄片，景象与水中微生物截然不同。在足够清晰的透镜下（经过持续改进，显微镜的放大倍数和分辨能力已有所提升），他们开始注意到一些规律性的结构。
芭蕉叶的薄膜上，可见到许多排列整齐、边界模糊的“小格”，像是蜂巢的极微缩版。木棉花瓣的碎片中，也有类似的“小格”，但形状更不规则，其中似乎还包裹着更小的“微粒”。橘子囊瓣的透明表皮上，“小格”尤为明显，有些区域还能看到“小格”之间似乎有极细的“丝线”相连。
最震撼的发现来自于洋葱鳞叶内层那几乎完全无色的薄膜。当沈括将一片精心撕下、近乎完美的单层薄膜置于镜下，调整好焦距时，他看到了迄今为止最清晰、最规则的景象：无数近似长方形的“小室”紧密排列，每个“小室”都有清晰的边界，内部似乎并非完全空洞，而是填充着某种均质或略有颗粒的物质，中央往往有一个颜色略深的小点。
“先生！您来看！”沈括的声音因激动而沙哑。
云湛与赵德柱、柳文渊等人闻声围拢。依次观看后，众人脸上都写满了惊异。赵德柱指着镜筒，手指微颤：“这……这宛如匠人砌就的微缩砖墙！天地造化，竟精巧如斯？”
柳文渊则更关注其普遍性：“是否所有植物，乃至动物之体，皆由此类‘小室’堆叠而成？”
这个问题，暂时无人能答。他们扩大了观察范围，尝试了更多植物部位，甚至冒险观察了极微量的鱼类鳃丝、昆虫翅膀薄膜（处理极为小心）。尽管在不同材料中，那些“小室”（沈括等人开始称之为“微格”）的形状、大小、排列方式差异巨大，但“由某种具有边界的微小单元构成”这一印象，却越来越强烈。动物组织的观察更为困难，图像模糊，但某些结构似乎也暗示着类似“单元”的存在。
基于这些初步但重复的观察，云湛在一次书院内部的“格物研讨”会上，正式提出了一个初步的、高度假说性的构想。与会者除了核心教习，还有沈括等几位直接参与显微镜研究的学子。
“诸位，”云湛语气平和，却字字清晰，“数月来，借助显微镜，我们得以窥见生灵世界前所未见之细微景象。综合诸多观察，尤其是植物薄片中所见，我有一粗浅猜想，今日提出，供诸位批判、验证。”
他让沈括展示了洋葱薄膜、芭蕉叶表皮等几幅最具代表性的精细绘图。
“观此诸图，可见一共同之处：似皆由无数具有边界之微小‘单元’构成。这些‘单元’，形态或方或长或不规则，大小亦有差异，然其作为相对独立之‘构造基础’，似可成立。我暂且称此类构成生物体之基本微单元为——‘细胞’。”
“细胞”一词出口，众人皆默念咀嚼。这个词并非云湛生造，古已有之，原指僧房或微小居室，用以描述这些微观的“小室”，颇为形象。
“此‘细胞说’仅为雏形，粗糙至极，诸多关键问题远未解决。”云湛极为谨慎地列举了已知的局限与未知，“其一，我等目前观察，多限于植物，动物体是否同样由‘细胞’构成，证据不足。其二，即便在植物中，是否所有部分皆由‘细胞’组成？特别是那些坚硬如木、流动如汁的部分？其三，‘细胞’内部是何情形？其中央小点为何物？‘细胞’之间如何连接、如何沟通？其四，‘细胞’如何产生？是如砖石堆砌，还是另有生长繁衍之道？其五，那些活动之‘微虫’，与这些相对静止之植物‘细胞’，是否同类？关系如何？”
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