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望遠鏡并非意大利科學家伽利略發明的

2010-11-03

                                                    望遠鏡并非意大利科學家伽利略發明的
    17世紀初的一天，荷蘭小鎮的一家眼鏡店的主人利伯希（Hans Lippershey），為檢查磨制出來的透鏡質量，把一塊凸透鏡和一塊凹鏡排成一條線，通過透鏡看過去，發現遠處的教堂塔尖好象變大拉近了，于是在無意中發現了望遠鏡的秘密。1608年他為自己制作的望遠鏡申請專利，并遵從當局的要求，造了一個雙筒望遠鏡。據說小鎮好幾十個眼鏡匠都聲稱發明了望遠鏡，不過一般都認為利伯希是望遠鏡的發明者。
    望遠鏡發明的消息很快在歐洲各國流傳開了，意大利科學家伽利略得知這個消息之后，就自制了一個。第一架望遠鏡只能把物體放大3倍。一個月之后，他制作的第二架望遠鏡可以放大8倍，第三架望遠鏡可以放大到20倍。1609年10月他作出了能放大30倍的望遠鏡。伽里略用自制的望遠鏡觀察夜空，第一次發現了月球表面高低不平，覆蓋著山脈并有火山口的裂痕。此后又發現了木星的4個衛星、太陽的黑子運動，并作出了太陽在轉動的結論。幾乎同時，德國的天文學家開普勒也開始研究望遠鏡，他在《屈光學》里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。但開普勒沒有制造他所介紹的望遠鏡。沙伊納于1613年—1617年間首次制作出了這種望遠鏡，他還遵照開普勒的建議制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臺望遠鏡，一臺一臺地云觀察太陽，無論哪一臺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，后幾乎失明。荷蘭的惠更斯為了減少折射望遠鏡的色差在1665年做了一臺筒長近6米的望遠鏡，來探查土星的光環，后來又做了一臺將近41米長的望遠鏡。
    使用透鏡作物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，牛頓曾認為折射望遠鏡的色差是不可救藥，后來證明過分悲觀的。1668年他發明了反射式望遠鏡，斛決了色差的問題。第一臺反望遠鏡非常小，望遠鏡內的反射鏡口徑只有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（見附圖1）。1672年牛頓做了一臺更大的反射望遠鏡，送給了英國皇家學會，至今還俁存在皇家學會的圖書館里。1733年英國人哈爾制成第一臺消色差折射望遠鏡。1758年倫敦的寶蘭德也制成同樣的望遠鏡，他采用了折射率不同的玻璃分別制造凸透鏡和凹透鏡，把各自形成的有色邊緣相互抵消。但是要制造很大透鏡不容易，目前世界上大的一臺折射式望遠鏡直徑為102厘米，安裝在雅弟斯天文臺。1793年英國赫瑟爾（William Herschel），制做了反射式望遠鏡，反射鏡直徑為130厘米，用銅錫合金制成，重達1噸。1845年英國的帕森（William Parsons）制造的反射望遠鏡，反射鏡直徑為1.82米。1917年，胡克望遠鏡（Hooker Telescope）在美國加利福尼亞的威爾遜山天文臺建成。它的主反射鏡口徑為100英寸。正是使用這座望遠鏡，哈勃（Edwin Hubble）發現了宇宙正在膨脹的驚人事實。1930年，德國人施密特（Bernhard Schmidt）將折射望遠鏡和反射望遠鏡的優點（折射望遠鏡像差小但有色差而且尺寸越大越昂貴，反射望遠鏡沒有色差、造價低廉且反射鏡可以造得很大，但存在像差）結合起來，制成了第一臺折反射望遠鏡。
    戰后反射式望遠鏡在天文觀測中發展很快，1950年在帕洛瑪山上安裝了一臺直徑5.08米的海爾（Hale）反射式望遠鏡。1969年在前蘇聯高加索北部的帕斯土霍夫山上安裝了直徑6米的反射鏡。1990年，NASA將哈勃太空望遠鏡送入軌道，然而，由于鏡面故障，直到1993年宇航員完成太空修復并更換了透鏡后，哈勃望遠鏡才開始全面發揮作用。由于可以不受地球大氣的干擾，哈勃望遠鏡的圖像清晰度是地球上同類望遠鏡拍下圖像的10倍。1993年，美國在夏威夷莫納克亞山上建成了口徑10米的“凱克望遠鏡”，其鏡面由36塊1.8米的反射鏡拼合而成。2001設在智利的歐洲南方天文臺研制完成了“超大望遠鏡”(VLT)，它由4架口徑8米的望遠鏡組成，其聚光能力與一架16米的反射望遠鏡相當。現在，一批正在籌建中的望遠鏡又開始對莫納克亞山上的白色巨人兄弟發起了沖擊。這些新的競爭參與者包括30米口徑的“加利福尼亞極大望遠鏡”（California Extremely Large Telescope，簡稱CELT），20米口徑的大麥哲倫望遠鏡（Giant Magellan Telescope，簡稱GMT）和100米口徑的絕大望遠鏡（Overwhelming Large Telescope，簡稱OWL）。它們的倡議者指出，這些新的望遠鏡不僅可以提供像質遠勝于哈勃望遠鏡照片的太空圖片，而且能收集到更多的光，對100億年前星系形成時初態恒星和宇宙氣體的情況有更多的了解，并看清楚遙遠恒星周圍的行星。