以管窥天
天文望远镜惊情400年

你走你的阳关道，我过我的独木桥

伽利略vs牛顿

1609年，荷兰眼镜商造出了“望远镜”，意大利的伽利略根据听到的方法，硬是一手制造了当时最好的望远镜，可以放大20多倍，并用它们发现了天空中的奇迹——月亮上的环形山、太阳黑子、金星的盈亏变化，更辨认出那迷人而模糊的“牛奶路”（银河）居然是扎堆的星星。由此，这种两个透镜组合而成“折射望远镜”在江湖上扬名立万。直到今天，我们看球赛的望远镜依然和当年伽利略设计的类似。

可就在伽利略老太爷去世那年，英伦三岛上出生了一个叫牛顿的小子，并在1689年别出心裁，放弃透镜，用反射镜同样制造出了望远镜，开创了反射式望远镜的流派，并以此晋身英国的科学院——皇家学会。从此天文望远镜家族开始“折射式”（lens-type）和“反射式”（mirror-type）的“路线之争”，还好这个竞争是相互促进，而不是像人间的恶兄弟相互拆台。

说白了，折射式与反射式的区别在于，一种用透镜，一种用凹面镜。对于这两种东西，物理课本上说得清楚——都是改变光路用的，这个时候用两种不同的望远镜看天空，效果并无什么差别，但在以后的数百年中，两种望远镜产生了两种截然不同的效果。

最初的望远镜 简约而不简单
前面的凸透镜作为“物镜”成像，后面的凹透镜作为“目镜”将像放大，如此简约的望远镜却使得伽利略发现了惊为天人的秘密：原来银河中的“水”是恒星，原来月球上布满了环形山，原来木星也拥有“小月亮”——卫星，于是他发现的这四颗土星卫星就被后人叫做“伽利略卫星”了。

牛顿的旁门左道 望远镜不用玻璃？
不管怎么说，伽利略用单一凸透镜做望远镜物镜的效果还是不尽如人意——玻璃对不同颜色光的汇聚作用不同，成像变得五颜六色模糊不清，称为“色差“现象。此时牛顿的别出心裁引发了望远镜发展的一次革命——用金属片制成“球面凹镜”作为物镜，这种望远镜将“色差”问题远远抛在脑后。

木星及其一个卫星

谁能看得更远？口径说了算

牛顿们的阶段性胜利

天体越遥远，看起来就越暗，人们很快就意识到要想看清更暗弱的天体，就需要更大口径的望远镜收集更多的光——就如同在下雨天，想得到更多的雨水就需要更大的木盆。伽利略制作的折射望远镜口径只有4.2厘米，“折射式”流派的巅峰之作——叶凯士望远镜也不过只有1.01米，没有能够做到更大的原因，主要是受到先天因素——“像差”的影响。因为透镜或者透镜组的玻璃，对不同波段的光线折射率不同，“功力”无法尽情施展，成像效果难以恭维。