小镜片里的大宇宙

作者:陈蓉 来源:《读者校园版》

  17世纪初,在荷兰的米德尔堡小城,眼镜匠利珀希几乎整日都在忙碌地为顾客磨镜片。在他开设的店铺里,各种各样的透镜琳琅满目,以供客户配眼镜时选用。当然,丢弃的废镜片也不少,堆放在角落里的廢镜片成了利珀希三个儿子的玩具。

  一天,三个孩子在阳台上玩耍。最小的弟弟双手各拿一块镜片,靠在栏杆旁,前后比画着看前方的景物。他突然发现,远处教堂尖顶上的风向标变得又大又近,忍不住欣喜若狂地叫了起来,两个哥哥也争先恐后地夺下弟弟手中的镜片,观看房上的瓦片、门窗、飞鸟……它们都很清晰,仿佛近在眼前。

  利珀希对孩子们的叙述感到不可思议,他半信半疑地按照儿子说的那样试验,手持一块凹透镜放在眼前,把凸透镜放在前面,手持镜片轻缓平移。当他把两块镜片对准远处的景物时,惊奇地发现,远处的景物被放大了,清晰得似乎就在眼前。

  这一有趣的现象很快就被邻居们知道了,他们观看后也都颇感惊异。此消息一经传开,米德尔堡的市民们都纷纷来到店铺,要求一饱眼福,还有不少人愿意出一副眼镜的钱买下可让景物变近的镜片。就这样,原本一无用处的废镜片一时间竟成了“宝贝”。受此启示,具有经济头脑的利珀希意识到这是一桩有利可图的买卖,于是向荷兰国会提出了发明专利申请。

  1608年10月12日,国会审议了利珀希的申请后给予回复,受理的官员指着样品对其提出改进要求:能够同时用两只眼睛进行观看;“玩具”是大类,所以申请专利的这个玩具应有具体的名称。

  对于这些要求,利珀希很快照办了。他在套筒上装上镜片,并把两个套筒连接起来,满足了人们双眼观看的要求;又经过冥思苦想,将这个玩具取名为“窥视镜”。

  1608年12月5日,改进后的双筒“窥视镜”发明专利获得了政府的批准,国会还发给他一笔奖金以示鼓励。

  1609年6月,意大利天文学家和物理学家伽利略在威尼斯收到朋友寄来的一封信,信中说有个荷兰眼镜商造出了“窥视镜”,利用镜片的组合便可看清远处的景物。

  伽利略获得信息后,意识到这项发明在天文学上具有应用价值,立即返回帕多瓦大学,集中精力研究光学和透镜,反复琢磨,并亲自动手将镜片安装在铜筒的两端,铜筒则被安置在固定的架上。最初的望远镜只能放大3倍,在此基础上,伽利略不断地摸索改进,最终使望远镜能够放大32倍。第一台天文望远镜就这样问世了。

  从1609年末到1610年初,伽利略在佛罗伦萨用这台划时代的天文仪器进行天体观测:发现月球表面布满了凹坑和环形山;木星有4颗卫星,这4颗卫星像月亮围绕地球转动一样绕着木星转动;看到银河系是由无数星体组成;还观测到太阳的黑子、金星的盈亏、土星的光环等。

  为把天象观察结果公之于众,伽利略于1610年3月在威尼斯出版了《星空使者》一书,揭示了这一系列重大的天文发现,轰动了整个欧洲。

  不久,德国天文学家开普勒也制造出一台望远镜,这台望远镜的物镜和目镜都是用凸透镜组成:前端的凸镜为物镜,用来收集光线;后面的凸镜为目镜,可再次将景物放大。因此,用这台天文望远镜观察到的景物是倒着的,他发明的这台望远镜被称为“开普勒望远镜”。

  开普勒用新的望远镜观测天象,将恩师——丹麦天文学家第谷观测到的777颗恒星扩展为1005颗,并于1627年编制并出版了《鲁道夫星表》,因其精确度高被视为标准星表。在整理第谷长达30年的天文观测资料时,他发现了行星运动的三大定律,后人赞颂开普勒是“宇宙的立法者”。

  是天文望远镜为人类打开了宇宙的大门。伽利略发现了新宇宙,开普勒则为星空制定了法则。而最初引领这一切的,竟然是孩子的一次游戏。

  1757年秋天,法国军队占领了德国,威廉·赫歇尔和他的妹妹离开故土,漂泊流浪到英国,靠在街头和酒吧卖艺维持生计,过着艰辛的生活。可是苦中有乐,这对兄妹对天文观测有着浓厚的兴趣。为了观测星空,他们决定自己动手研制大口径的反射望远镜。

  那时,望远镜的物镜是一块青铜材料制成的反射镜,为了提高望远镜的取光效果和分辨能力,他们用手工将这块青铜磨成了高精度的抛物形镜面。兄妹俩经过数年的努力,终于制成了两台当时世界上最大的天文望远镜,其中一台望远镜口径为1.2米,焦距长达12米。

  1781年春天的一个晴朗的夜晚,兄妹俩来到望远镜旁观察天象。当镜筒对准双子星座时,有一颗不寻常的六等小星进入他们的视线,引起了赫歇尔的注意。对星空非常熟悉的赫歇尔立即判断它是一颗未知的新星,经过连续半个月的跟踪观察,终于确定它是太阳系的一颗新行星——天王星,这一天是3月13日。为了嘉奖威廉·赫歇尔发现天王星,英皇乔治三世御封他为英国皇家天文学家。

  现代望远镜的研制仍在继续。1937年,无线电爱好者、工程师雷伯在芝加哥郊区的寓所后院安装了一台直径为9.45米的抛物面反射器,以其代替透镜;1938年年初,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。这是世界上第一台射电望远镜。

  第二次世界大战后,随着科学技术水平的日益提高,射电望远镜极大地扩展了人们的视野。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等,都是依靠射电望远镜创建的功绩。

  为了揭开宇宙深处的奥秘,望远镜再创辉煌。美国在1962年启动了“空间望远镜”的研制。1990年4月25日,航天飞机“发现号”将一台名为“哈勃”的空间光学望远镜发射进入太空轨道。这台空间望远镜由光学望远镜、科学仪器舱及保障系统三大部分组成,其灵敏度和分辨率比地面望远镜强10倍,天文学家可借助它发现地面无法观测到的天体现象,并捜寻宇宙中出现的任何蛛丝马迹。

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