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第43章 人类的千里眼——望远镜

我国古代就有“千里眼”的美丽神话传说,如今,“千里眼”出现在了我们的生活中,它就是望远镜。望远镜,实在是眼睛的延伸,就像车子是脚的延伸一样,将活动范围扩大化。对目力无法达到的景物,即使将眼睛睁得比铜铃还大,把眼镜片擦得一尘不染,也没有作用。如果身旁有一架望远镜,你的愿望就得以实现。这种能够望得见远处东西的仪器,如果你用来观赏足球赛或歌舞表演,你将会有身临其境之感;如果你用来看星星望月亮,天上的星星好像就在你眼前闪烁,皎洁的月亮也仿佛伸手可及……

最早的望远镜竟被人们看做是一种玩具,没有引起足够的重视。

1608年,在荷兰的米德尔堡,有一个眼镜匠,名叫李普希,他整天忙忙碌碌地为顾客磨镜片、配眼镜,在他的店铺里,各式各样的透镜琳琅满目,让人目不暇接。

由于眼镜生意本小利微,李普希勉强维持五口之家的生活,无钱给三个可爱的男孩买玩具,因此,父亲的废镜片就成了小兄弟们的玩具了。

一天,三个孩子在阳台上玩耍,最小的孩子双手各拿一个镜片,在阳台的栅杆上前后比划看着远处的景物。突然,他发现教堂尖顶上的风向标变得又大又清楚,两个小哥哥也好奇地拿着两个废镜片往远处看。果然,远处房上的瓦片、小鸟……都好像是近现眼前,看得那么清晰。孩子们高兴地将他们的发现告诉了父亲,李普希将信将疑地按照孩子们说的那样试验着,他将一块凸透镜和一块凹透镜组合起来,把凹透镜放在眼前,将凸透镜放在前面一点儿,当他把两块透镜对准窗外远处教堂尖顶上的风标时,李普希惊奇地发现,这只风标被大大地放大了,似乎就近在眼前,伸手可及。

这一发现,立刻传遍了米德尔堡,人们纷纷来到他的工作室要求一饱眼福,有人甚至愿出高价买下这个“玩具”,拿回家一个人独享。

李普希意识到这是一桩赚钱的买卖,于是就向荷兰国会提出了申请专利的要求。1608年10月12日,国会审议了这件事,认为这种“玩具”应该有个正确的名称,并且要求发明者对它进行改进,使它能够同时用两只眼睛进行观看。李普希经过考虑,给它取了个名字,叫“窥探镜。”这一年的12月15日,他又交给国会一架经过改进的双筒窥探镜,国会给了他一大笔奖金。

尽管荷兰人想尽办法保守望远镜的秘密,但是望远镜的消息还是不胫而走,很快传遍了欧洲。

1609年6月,居住在意大利威尼斯的物理学家伽利略听到这一消息后,立刻买来镜片,安装在一个铜筒的两端,经不断改进,制成了能够观察天体的望远镜,他帮助伽利略打开了宇宙的大门。

1609年末到1610年初,伽利略利用望远镜这一工具,不断地对天体进行观察。他发现月球表面并不光滑,而是山峰高耸;他看到银河系是由无数星体组成;他找到木星的卫星;他还观察到太阳的黑子、金星的盈亏、土星的光环等等。

这一系列的发现,却触怒了教会,因为他们过去始终认为天上是完美无缺的,如今,不仅月亮上有斑点,连太阳也有缺陷,这如何了得?教会诬蔑伽利略是骗子,望远镜是“魔鬼”的发明,并于1616年和1633年两次将伽利略传到罗马,最后决定将他终身监禁,直到300年后的1980年罗马才宣布取消对伽利略的审判。

伽利略的望远镜与荷兰李普希发明的一样,都由凹透镜和凸透镜组成,我们称它们为“折射式望远镜”。这种望远镜有一个重要缺陷,就是所有的图像都带有彩色的边缘,这种情况有点儿像彩色电视机图像发生叠影时一样,科学家们称它为透镜的“色差”。如何才能克服这一缺陷呢?英国科学家牛顿解决了这个难题。他在研究光的折射的基础上,提出了自己的看法。他说:“光本身是一种折射率不同的光线的复杂混合物。所以即使有一个透镜,其形状如此精确,能把任何一种光线汇集到一点,但它却不能把那些以相同的入射方向射到同一种媒质而会受到不同折射的光线,也汇集到同一点上来……这就使我去考虑反射现象,而在我看到它是有规则的,一旦光线的反射角都等于它们的入射角的时候,如以反射现象为媒介,而且只要能够找一种反射材料,就可以避免这个问题……”1668年牛顿把这种设想变成了现实,制成了第一架反射式望远镜模型,镜筒直径约为2.5厘米,全长约15厘米。1671年制成了经过改造的第二架反射式望远镜。这架望远镜至今还保存在英国皇家学会的图书馆里。现在制造的反射式望远镜的构造,与牛顿的反射式望远镜基本相同。

历史总在不断前进,望远镜也在不断变化。1937年,一个业余无线电爱好者——青年工程师雷伯在美国芝加哥郊外自己家的后院里,安装了一架直径9.45米的抛物面反射器,这便是世界上最早的射电望远镜。1938年初,雷伯开始用它进行观测,并接收来自太阳和其他天体的射电波。战后,射电望远镜极大地扩展了人类的视野,揭开了一个又一个宇宙的奥秘。我国北京天文台上也有射电天文望远镜。这种奇特的望远镜粗看起来就像一只巨碗似的天线,它能接收来自宇宙深处的微弱电波。当电波由天线传入接收机后,接收机上装有一个像电视机的屏幕,把电波的波形放大,自动记录下来,提供给天文学家进行科学研究。20世纪60年代,天文学家发现的星际有机分子、类星体、脉冲星以及微波背景辐射,都是射电望远镜的伟大功勋呢!

有了古人所期望的“千里眼”后,现代人并不满足,他们还想看看宇宙深处的奥秘。1990年4月25日,美国航天飞机“发现号”将一架称为“哈勃”的空间望远镜发射进入到太空轨道,使天文学家们梦想成真。哈勃空间望远镜成了人类制造的第一架空间光学望远镜。

哈勃空间望远镜的外形是一个圆柱形,长13.3米,直径4.3米,总重量为12.5吨,即使放在地面,它也可算是一架大型望远镜了。它由光学望远镜组件、科学仪器舱以及保障系统三大部分组成。按照设计要求,哈勃空间望远镜可以看到地面望远镜7倍的深空,弱50倍的星星以及扩展350倍的宇宙空间。先进的航天技术可以使望远镜上90%的部件得到保养、修理和更换,这样,哈勃空间望远镜可以在太空中飞行15年,为天文学家寻找宇宙中出现的任何蛛丝马迹。由于它的灵敏度和分辨率比地面望远镜强10倍,因此,天文学家期望它能够为他们观测到地面上无法观测到的“奇景异色”。例如,宇宙中暗弱天体发出的可见光、紫外线;测量暗弱天体的化学成分、温度、运动特征;研究神秘莫测的类星体、慧星和遥远星系;考察爆发星系;气体云以及恒星发射的物质……

由于哈勃空间望远镜的主镜形状存在一些问题,使得它拍摄的照片质量不能尽如人意,美国宇航局已于1993年重新安装望远镜主镜,使它完全达到所设计的要求。

在太空中遨游的望远镜也存在不足之处,例如天文学家很难对它进行校准,而且这巨大的望远镜在空间运行时也并不十分平稳。下一步天文学家的理想是什么呢?天文学家们希望把天文望远镜搬到月亮上去,在月亮上建立天文台。

……

“千里眼”已经不再是人类的美丽传说它正日益改善着世界,揭示着自然的秘密。

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