仰望星空:望远镜发展掠影

问自己一个问题,什么是最好的?

家人朋友,免费的;阳光空气,免费的;有人说风景是需要隔在栅栏后面,是收费的,但那样的风景一定不是最美的风景。最美的风景,是你开车行驶在高速公路上抬头看见的一抹夕阳,是你行走在乡间路上低头发现的一株野花,是你在寂静的夜晚仰望的星空。没有阳光空气,我们的生存都谈不上;没有家人朋友,生存就没有什么意义;没有那些风景,生存必定也是干枯的。但是现在忙碌人生,有多少人还会在夜里来到室外,看一眼星空呢?事实是,就算来到室外,城市的灯光和大气污染也都将这些星星匿了身影。

对一般人来说,抬头看星星已经是一种生活情调,如果要看得更真切,还要往前走一步,买望远镜来观看星象。现在,已经有很多适合个人观测爱好的天文望远镜,价格也不算很贵。当然,如果你觉得仍然无法承受的话,可以学赫谢尔,他就在18世纪自己制造一架高倍数望远镜,而且还发现了天王星。而此时,距离望远镜的诞生也不过过了一个世纪。

发明望远镜的荷兰眼镜师汉斯邮票

世界上第一架望远镜是于1608年由荷兰人汉斯·李波尔所发明。汉斯在荷兰的米德尔堡开着一家眼镜店,自己担任店里的眼镜师,相当于今天的配镜师。那时候戴眼镜的人不像今天这样多,几乎只有一些贵族才会佩戴眼镜,即使戴眼镜也不是因为视力问题,而是单纯为了炫耀身份。

一天中午,汉斯外出给一位贵族老爷配眼镜回来,看见两个小孩在他商店门前玩弄几片淘汰下来的透镜,他们对着远处教堂的风标看得手舞足蹈,兴高采烈。汉斯就有些奇怪,透镜虽然能让人看得清楚,但是却看不到风标那么远。汉斯就找来两块透镜,模仿那两个小孩的样子看了一看,结果发现遥远的风标被放大了许多,看起来非常清晰真切。汉斯非常兴奋,顾不上吃午饭,就试着把两个透镜固定在一起。后来,经过多次研究,汉斯最终把两片透镜安装在一个圆筒内。这就是最初的望远镜雏形,或者望远镜鼻祖。很快,汉斯便申请了专利。因为据说,当时在汉斯生活的小镇上,有数十个眼镜师都声称自己发明了望远镜。

地球与“地球双胞胎”开普勒452b

前一阵子,发现“双胞胎地球”新闻一直占据了各大网站的头条,这颗星球的学名是开普勒452b,是由开普勒太空望远镜所发现。这组望远镜之所以叫做开普勒是为了纪念德国天文学家约翰尼斯·开普勒。就在荷兰的眼镜师们都在为了望远镜的专利而闹得不可开交的时候,开普勒已经把望远镜制作的工艺写进了《屈光学》。虽然开普勒自己并没有动手制作望远镜,但是他所提出的理论影响了其后的望远镜历史。开普勒望远镜的原理是由两个凸透镜构成。这种望远镜方便安装分划板,性能优良。但这种结构成像是倒立的,所以要在中间增加正像系统。正像系统分为棱镜正像系统和透镜正像系统,天文望远镜一般是采用开普勒式。

开普勒

1613年─1617年间,同样是德国人的数学家沙伊纳根据开普勒的理论制作出一种含有三个透镜的望远镜。沙伊纳一共制作了8台这种望远镜,他观察太阳发现,无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。在此之前,人们也观察到了太阳黑子,但是人们都认为这是敷在透镜上的尘埃引起的错觉。沙伊纳证明了黑子确实是观察到的真实存在。因为直视太阳光,对眼睛的损害很大,沙伊纳在最前面的透镜前加了一层特殊遮光玻璃。就是这块不起眼的玻璃,起了至关重要的作用。相反,伽利略制作的望远镜没有加此保护装置,因此伤了眼睛,最后几乎失明。

提到望远镜,就不能不提伽利略。

就在荷兰的眼镜师发明望远镜的第二年,远在意大利的伽利略受到启发,发明了40倍双镜望远镜。

伽利略望远镜

双镜望远镜它一个凹透镜和一个凸透镜构成,前者是目镜,后者是物镜。这种望远镜结构简单,能直接成正像。在当时非常受欢迎,许多贵族老爷都购买这种望远镜用来观看剧场表演。但是这种望远镜视野比较小,不适合进行天文观测。但是利用这个简陋的望远镜,伽利略后来还是观测到月球上的陨石坑、土星环、木星的卫星,并最终发现银河系是由无数颗恒星组成的。这是历史上,仰望星空的榜样。伽利略曾说:“多谢有了望远镜,我们已经能够使天体离我们比离亚里斯多德近三四十倍,因此能够辨别出天体上许多事情来,都是亚里士多德所没有看见的;别的不谈,单是这些太阳系黑子就是他绝对看不到的。所以我们要比亚里士多德更有把握对待天体和太阳。”所以,也许伽利略的望远镜并不是最好的,但是他让更多的人懂得了星空之美。

比开普勒和伽利略更进一步的是德国天文学家和物理学家惠更斯。他在1665年制作了一台镜筒长达6米的望远镜,用来观测土星环。这不算什么,惠更斯再接再厉,后来又制作了一架长41米的望远镜。前面提到的赫谢尔,他所制造的望远镜简直比一座屋子还大,重约1吨,反射镜的直径就有1.3米。

但是这些跟现在的天文望远镜相比,就是小巫见大巫了。20世纪40年代,美国帕洛马山天文台的5米反射望远镜重达600吨,一直霸占“世界之最”30多年,直到1975年苏联建成一台6米望远镜,重达800吨。

FAST射电望远镜

我国天文观测在很早就有了,但是望远镜的发展却一直落后。北京古观象台所陈列的8件古代天文仪器,全部是外国传教士所监制。近现代,我们的天文学基本上在原地踏步。但是随着新中国的成立和我国对天文学的投入以及关注逐渐增加,中国天文望远镜经历了从无到有、从小到大、从落后到领先的坎坷道路。北京怀柔观测站的太阳磁场望远镜,是世界上第一台能同时观测三维磁场和速度场的太阳望远镜,2008年10月16日,“大天区面积多目标光纤光谱望远镜”(LAMOST)正式落成。它是亚洲最大的光学望远镜,突破了大视场和大口径不能兼备的难关,能同时观测20平方度视场中的4000~6000个目标。还有落成启用的射电望远镜FAST,该望远镜利用贵州独特的喀斯特地貌而建设,其设计口径达到500米,有效口径超过300米,是世界上最大的单口径射电望远镜。且不说FAST的重量,单是占地面积,就超过了3个足球场。

虽然望远镜是收费的,但是星空是免费的,对于普通的观测,一双眼睛已经足够。有句话说,我们走得太快了,要停下来等等灵魂。我说人们总是低头忙生活,要抬头看一看星空。

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[责任编辑: 孙晓倩]