从伽利略到牛顿

罗方扬

玻璃很早就出现在人们的生活中。现在考古证实，4 000多年前的古埃及和美索不達米亚遗址中，就有小型玻璃物件出土。到了罗马帝国时代，贵族们就已经用玻璃来装饰门窗了。在我国，玻璃小制品也在春秋时期出现，著名的越王勾践剑的剑格上就镶嵌有玻璃珠。

到了13世纪，威尼斯的玻璃工业已经非常发达，玻璃的透明度也越来越高。人们随即发现，玻璃磨制出的凸透镜和凹透镜能够放大、缩小物体影像，这对改善视力非常实用。于是，眼镜被发明出来了。

各种玻璃透镜的研磨和抛光技术在不断地发展，透镜的成像质量也越来越好。1608年的某一天，在一家荷兰眼镜店铺里，有两位学徒工偷着把玩各种透镜。他们偶然拿起两块透镜，一近一远地放在眼前，结果惊讶地看到远处的目标仿佛变得又近又大，远处的目标被拉近了！他们的师傅得知后，就把两块镜片安装到一个金属管子里，做成了第一架望远镜。

这消息很快就传开了。1609年，伽利略听说这事后，也制作了自己的望远镜。他把一块凸透镜和一块凹透镜装进一根铅管的两端。观看时，把凹透镜靠近眼睛，这就是目镜；凸透镜则对准目标，这就是物镜。虽然对谁第一个发明了望远镜这事有争议，但是毫无疑问，伽利略是第一个把望远镜指向星空的科学家。通过望远镜，伽利略看到了月亮表面的环形山和太阳黑子，他还发现银河是由密密麻麻的大片恒星聚集在一起形成的。

牛顿在望远镜技术方面也有一个伟大发明，就是制作了反射望远镜。这种望远镜是通过不透光的凹面镜聚焦成像的，其结构不同于伽利略的折射望远镜。折射望远镜和反射望远镜就是最基本的两种光学望远镜。从17世纪20年代开始，这两种望远镜的口径越做越大，分辨率也越来越高。但是，望远镜的口径越大，磨制就越困难，造价也就越高。

图中所绘为牛顿和伽利略的肖像，以及世界上最早的折射望远镜和反射望远镜。望远镜的发明，让人类看到了大量以前看不到、看不清的宇宙天体，天文学从此揭开了崭新的一页。

细心的读者还能在图中看到一个细节，就是作为背景的土星没有画出光环，而是在土星旁边画了两颗小星。为什么不画土星光环呢？原来，伽利略造出望远镜后，还用它观测了土星，结果发现土星有两个“耳朵”。伽利略虽然如实地画出了观测图，但是大惑不解，土星怎么长着两个奇怪的“耳朵”呢？这个问题一直到几十年后荷兰科学家惠更斯造出更大的望远镜才搞清，原来那不是“耳朵”，而是一圈光环。伽利略没看清的原因，是他的望远镜口径太小、分辨率太低了。