寫給星星的晚安:光學望遠鏡篇

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寫給星星的晚安:光學望遠鏡篇

光學望遠鏡:一種利用透鏡或反射鏡以及其他光學器件,觀測遙遠物體的光學儀器。本文主要圍繞可見光望遠鏡展開,它們是人類望向星空的眼睛。

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望遠鏡的發明者存有爭議。資料顯示,荷蘭光學儀器商漢斯·利珀希(Hans Lippershey)最早在1608年獲得望遠鏡專利。

據說,兩個在他商店玩耍的孩子啟發了利珀希的靈感。孩子舉起兩個鏡片重疊看向遠處,發現鏡片中的景色變大了。利珀希經過多次試驗後,成功製作出一個單筒望遠鏡,將物體放大3倍。

這個望遠鏡最早是作為玩具進行申請專利的,稱為“荷蘭望遠鏡”。很快,望遠鏡便被運用到軍事用途上,也在上流社會中流行起來。英王喬治三世,便非常喜歡使用小望遠鏡觀察臣子。

歐洲一度流行在扇子上安裝小望遠鏡。通常是女士使用,不但能遮住面容,還能透過小望遠鏡觀察周圍的情況。當然,這項發明最重要的應用,還是望向星空。

利珀希受孩子啟發製作瞭望遠鏡

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1609年,義大利科學家伽利略聽說了“荷蘭望遠鏡”後,很快就參照其原理設計出了自己的版本。他的望遠鏡可以將物體放大32倍。

伽利略是第一個將望遠鏡對向天空的人,開啟了人類真正意義上探索璀璨星空、浩瀚宇宙的第一步。伽利略用望遠鏡分辨出了月球環形山,發現了土星環、太陽黑子和木星的4個衛星。

1610年,伽利略用美第奇家族四位公子的名字命名四顆木星衛星,被聘為托斯卡納大公科西莫二世的首席數學家和哲學家。他離開了威尼斯,來到佛羅倫薩。

在威尼斯,伽利略和瑪麗娜同居生下了二女一子,但種種原因兩人並未結婚。來佛羅倫薩時,伽利略只帶走了兩個年長的女兒。瑪麗娜後來嫁給了一個當地人,伽利略再未娶妻。

第一個望向星空的智者,他也很孤獨。

伽利略向公爵展示望遠鏡

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德國天文學家開普勒也製造出一臺新的望遠鏡。和伽利略望遠鏡由一凹一凸透鏡組成不同,開普勒望遠鏡兩個鏡頭都是凸透鏡。因此它觀察到的景物是倒立的。

開普勒用新的望遠鏡觀測天象,將丹麥天文學家第谷觀測到的777顆恆星擴充套件為1005顆,1627年編制並出版了《魯道夫星表》,因精確度高被視為標準星表。

開普勒同時是個了不起的數學家。在整理第谷長達30年的天文觀測資料時,他透過精密的數學計算,發現了行星運動的三大定律。後人評價,透過天文望遠鏡,伽利略發現了新宇宙,開普勒則為星空制定了法律。

開普勒的感情同樣不順。他先與名門寡婦結婚,被妻子傲慢傷害。前妻死後他選擇貧家女為伴,感情融洽,但經濟窘迫。他的12個小孩大多夭折。開普勒58歲時貧病交加,死在索薪途中。他為自己撰寫的墓誌銘是——

我曾測量天空,現在測量幽冥。

靈魂飛向天國,肉體安息土中。

NASA尋找類地行星的太空望遠鏡以開普勒命名

或許其中有行星可能擁有生命

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無論利珀希、伽利略,還是開普勒,他們的望遠鏡都是兩個透鏡組成,被稱為“折射式望遠鏡”。由於鏡片的色散作用,這種望遠鏡看到的景物帶有彩色的邊緣。

為了解決這個問題,牛頓發明了“反射望遠鏡”,利用一個凹的拋物面反射鏡,將進入鏡頭的光線匯聚後反射到位於鏡筒前端的一個平面鏡上,然後再由這個平面鏡將光線反射到鏡筒外的目鏡裡,從而消除了色差。

1668年,牛頓把設想變成了現實,他自己打磨金屬,製成了世界上第一臺反射式望遠鏡。這臺閃爍人類智慧之光的珍貴望遠鏡,至今仍儲存完好,被英國皇家學會圖書館永久收藏。

偉大的牛頓一生有許多重要成就,反射望遠鏡只是其中一個。也許因為太聰明的人難以跟普通人激起靈魂共鳴,也許因為在孤獨與排擠中渡過童年造成畢生陰影,牛頓終身未婚。

牛頓和反射望遠鏡

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德國人威廉·赫歇爾15歲時子承父業,在軍隊中當小提琴手和吹奏雙簧管,志向是當一名作曲家。他同時產生了用望遠鏡親眼觀看天體的強烈願望。

後來,他脫離軍隊逃往英國,音樂天賦幫助他站穩了腳跟,成為當地著名的風琴手兼音樂教師。他和妹妹兄妹倆經過數年的努力,製成了當時世界上最大的天文望遠鏡。

一個晴朗的夜晚,兄妹倆來到望遠鏡旁觀察天象,一顆不尋常的六等小星進入他們的視線。對星空非常熟悉的赫歇耳立即判斷它是一顆未知的新星,經過連續半個月的跟蹤觀察,終於確定它是太陽系的一顆新行星——天王星。

音樂家赫歇耳在天文副業上取得了成功,開創了人類製造大口徑反射式望遠鏡的先河。他和一位富有的寡婦結婚,幸運的是婚姻生活很圓滿,兒子也成為了著名的天文學家。

發現天王星的赫歇爾兄妹

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1917年,胡克望遠鏡在加州威爾遜山天文臺建成。其主反射鏡直徑為2。54米,在其建成後30年,它一直是全世界最大的天文望遠鏡。正是利用這座望遠鏡,埃德溫·哈勃發現了銀河系外的星系,並找到了宇宙膨脹的證據。

哈勃是研究現代宇宙理論最著名的人物之一,被稱為星系天文學之父。高中時代的哈勃是一個超級運動明星,曾在市級的運動會上一舉拿下7個比賽冠軍和跳遠比賽季軍。

進入芝加哥大學後,他入選校籃球隊,並隨隊兩次獲得NCAA籃球冠軍,可以說是喬丹之前芝加哥最出名的籃球運動員。後來哈勃任教時既教數學,又教體育,真的應了那句話,“數學是體育老師教的”。

眾所周知,諾貝爾獎只頒發給在世的科學家。1953年,外界盛傳評委已一致同意將物理諾獎發給哈勃。不幸的是,哈勃於在公佈得獎者幾天前,因為腦血栓發作而突然去世。不管真相如何,總是讓人有些遺憾。

如今,很多人即便不知道哈勃,也聽說過“哈勃太空望遠鏡”,看過它拍攝的美輪美奐的照片。這個望遠鏡的命名,就是為了紀念哈勃。

哈勃太空望遠鏡

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凱克望遠鏡是世界上最大的光學天文望遠鏡之一,位於夏威夷莫納克亞山。它幫助科學家們發現了銀河系中心的黑洞,這是天文學領域最重大的發現之一。

兩個雙子望遠鏡分別在1993年和1996年建成。直徑都是10米,由36塊直徑1。8米的六角鏡面拼接組成。透過電腦控制的主動光學支撐系統調節,使鏡面保持極高的精度。更大口徑的光學望遠鏡陸續在建造當中。

因為望遠鏡看到的景象,實際上是遙遠天體從億萬年前發射來的光線。從這個角度來說,當距離上升到宇宙級別時,望遠鏡就是時光機。

就像有人評論的那樣:像凱克這樣的大望遠鏡,可以讓我們沿著時間的長河,探尋宇宙的起源。凱克更是可以讓我們看到宇宙最初誕生的時刻。

世界上最大的望遠鏡之一

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隨著科學技術的飛速發展,古代的“千里眼”傳說已不再是美妙的幻想,光學天文望遠鏡已將神話變成了現實。

細數這些望遠鏡發展史上的重要人物,有商人、有數學家、有物理學家、有音樂節、有籃球運動員,但他們都有一個共同點,就是好奇心和探索欲。他們像探究戀人心靈一樣窺探宇宙的奧秘(有些甚至沒有戀人),拓展了人類見識的邊界。

當我們將望遠鏡指向夜空,會發現點點繁星都是絢麗的世界,無垠的宇宙裡散佈著夢幻般的星雲、星團和星系。並不是人人都有機會接觸到天文望遠鏡,但只要用心觀察,我們總能發現自然的神奇,以及無處不在的浪漫。

不知道有沒有一臺望遠鏡,可以穿梭時光,回到認識你的那一天,回味茫茫人海中的那一眼。願你仰望星空,將浪漫長留心間。

閃耀的星星,晚安。