§1望遠鏡的發明

§1望遠鏡的發明(1/3)

在科學發展史上，望遠鏡的發明具有重大意義，它極大地擴展了人類的眼界，為人們觀察與了解浩瀚無垠的宇宙提供了必不可少的工具。

說起來，望遠鏡的發明也帶有很大的偶然性，其中有一段生動的故事：1607年，在荷蘭的密特爾堡小鎮上，有一個叫利伯希的眼鏡製造匠人。他靠開眼鏡鋪維持生活，日子過得並不富裕。利伯希有三個孩子，經常拿家中的鏡片當玩具。有一天，三個孩子拿著幾隻鏡片正玩耍著，其中一個孩子兩隻手各拿著一隻眼鏡片站在窗台上，兩隻手一前一後，使兩隻鏡片重疊起來，然後閉上一隻眼睛，好奇地通過兩隻鏡片望著遠方。猛然間，他發現遠處的景物被拉到了眼前，看得十分清楚。這一發現，使他十分興奮，並把這一發現告訴了爸爸。利伯希聽了之後，學著孩子的樣子去做，果然看清了遠處的景物。這引起了利伯希的極大興趣。他反複地查看這兩隻鏡片，證明它們一隻是老花鏡片，另一隻是近視鏡片。他發現老花鏡片在前，近視鏡片在後，隻要適當調整兩隻鏡片之間的遠近，就可以看清不同距離的東西。根據這一原理，利伯希經過一番研究，製成了一架簡單的望遠鏡。這架望遠鏡隻有一個　30多厘米長的筒，裏邊裝著一隻老花鏡和一隻近視鏡片，但它卻是世界上第一架望遠鏡。

故事到這裏並沒有結束，因為望遠鏡的真正價值是由一位偉大的科學家伽利略的科學實驗加以證實的。

1608年，伽利略對於地動說還隻有一點模糊的認識，因此他決心更多地了解天體的情況。當伽利略從朋友的來信中得知了荷蘭人的故事後，立刻集中精力研究起光學透鏡來。他找來兩根直徑不同的空管子，將它們套在一起，然後在套管的一頭嵌進一個凸透鏡，另一頭嵌進一個凹透鏡。就這樣，一個簡易望遠鏡製成了，它最初隻能放大3倍。經過了幾個月的改進，第二年，伽利略製成了可放大32倍的望遠鏡。這就是所謂伽利略式望遠鏡，是一台折射望遠鏡。

伽利略用自製的望遠鏡觀察夜空，第一次發現了月球表麵高低不平，覆蓋著山脈並有火山口的裂痕。此後又發現了木星的4個衛星、太陽的黑子運動，並做出了太陽在轉動的結論。

當時，哥白尼的日心學說已經形成，並在歐洲大陸產生著革命性影響。伽利略也模糊地意識到了地球在動，但苦於沒有辦法去詳細觀看天體運行的情況。第一架望遠鏡隻能把物體放大3倍。一個月之後，他製作的第二架望遠鏡可以放大8倍1609年10月他做出了能放大30倍的望遠鏡。這就是有名的伽利略望遠鏡。

伽利略馬上用這個望遠鏡去觀測天體。他用這個劃時代的天文儀器觀測到一些令人驚奇的現象：奪目的太陽上竟然有黑子；月亮上有的地方平原千裏，有的地方卻高山聳峙；木星有四個小衛星圍繞它旋轉，而且它們的位置是經常變化的，就像月亮圍繞地球旋轉一樣。後來，伽利略還發現了金星的相，從而證明金星是繞太陽運行的，銀河係是由許多的恒星組成的。於是伽利略堅定了對地動說的信念。這一係列發現轟動了歐洲。人們的評價是：哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙。

伽利略的發現沉重地打擊了經院哲學教藝過去人們一直認為上天是完美無缺的，可是現在不但月亮有了斑點，連太陽也有了缺陷。伽利略一再邀請經院哲學家和神學家用望遠鏡觀測天象，他們不但拒絕觀測，反而誣蔑伽利略是騙子，望遠鏡是“魔鬼的發明”，並說是伽利略用符咒把新星星從天空中咒出來的。為了這件事，伽利略在給開普勒的信中氣憤地說“對於這些人來講，真理用不著到自然界中去尋找，隻要從古人著作中就可以得到。”

望遠鏡把伽利略從力學實驗室中吸引出來，天文觀測使他成為了哥白尼的忠實信徒，他用從望遠鏡觀測中得到的新發現和新知識熱情地宣傳和捍衛哥白尼的日心說，即太陽是中心，地球圍著太陽轉，而不是教會宣傳的太陽圍著地球轉。因此跟教會發生了衝突。1633年，教會把年邁的伽利略召到羅馬進行審判。伽利略被判有罪，關進了監獄。

有了望遠鏡，伽利略就可以觀測天體了。於是，人類第一次看見了月亮的表麵，看見了木星周圍有四個小衛星圍繞它旋轉，看到了銀河係許許多多的恒星。盡管當時的那些神學家咒罵望遠鏡是“魔鬼的發明”，伽利略也因宣傳日心說而受到教會的迫害，但他的成就開辟了科學的道路，動搖了宗

教的統治地位，他本人則成了近代實驗科學的奠基人。

伽利略的望遠鏡問世不久後的1611年，德國的天文學家開普勒也開始研究望遠鏡，他在《屈光學》裏提出了另一種天文望遠鏡，這種望遠鏡由兩個凸透鏡組成，與伽利略的望遠鏡不同，比伽利略望遠鏡視野寬闊。但開普勒沒有製造他所介紹的望遠鏡。沙伊納於1613年—1617年間首次製作出了這種望遠鏡，他還遵照開普勒的建議製造了有第三個凸透鏡的望遠鏡，把二個凸透鏡做的望遠鏡的倒像變成了正像。沙伊納做了8台望遠鏡，一台一台地雲觀察太陽，無論哪一台都能看到相同形狀的太陽黑子。因此，他打消了不少人認為　黑子可能是透鏡上的塵埃引起的錯覺，證明了黑子確實是觀察到的真實存在。在觀察太陽時沙伊納裝上特殊遮光玻璃，伽利略則沒有加此保護裝置，結果傷了眼睛，最後幾乎失明。

伽利略用這架望遠鏡指向天空，得到了一係列的重要發現，天文學從此進入了望遠鏡時代。

此後，望遠鏡又得到了不斷的改近。1611年，開普勒創造了帶兩個凸透鏡的天文望遠鏡。1640年加士可因在望遠鏡裏加上了一個細細的十字線以提高測量的準確性。

荷蘭的惠更斯為了提高望遠鏡的精度在1665年做了一台筒長近6米的望遠鏡，來探查土星的光環，後來又做了一台將近41米長的望遠鏡。

使用物鏡和目鏡的望遠鏡稱為折射望遠鏡，即使加長鏡筒，精密加工透鏡，也不能消除色象差，1668年英國科學家反射式望遠鏡，斛決了色象差的問題。第一台反望遠鏡非常小，望遠鏡內的反射鏡口徑隻有2.5厘米，但是已經能清楚地看到木星的衛星、金星的盈虧等。1672年牛頓做了一台更大的反射望遠鏡，送給了英國皇家學會，至今還保存在皇家學會的圖書館裏。

當時，望遠鏡還存在一個很大的問題：要看得遠，就要不斷加大望遠鏡的口徑。但是口徑一大，看上去就出現各種顏色，這就是所謂色差。為了解決這個問題，隻好拉長焦點距離，這樣，當時的望遠鏡竟有長達數十米的。以後，又有人發明了消色透鏡，即把多片不同材料的透鏡重疊起來使用，就可以消除色差了。

（本章完）