望遠鏡技術改進史

望遠鏡技術改進史

12-4-2019

 

俗云:「工欲善其事, 必先利其器」。觀測宇宙星空的利器便是高倍數的望遠鏡。本文節要地介紹一下近三百年來, 这方面的技術是如何演進而來。

 

望遠鏡是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。利用通過透鏡的光線折射或光線被凹鏡反射使之進入小孔並會聚成像, 再經過一個放大目鏡而被看到。望遠鏡的第一個作用是放大遠處物體的張角, 使人眼能看清角距更小的細節。望遠鏡第二個作用是把物鏡收集到的比瞳孔直徑（最大8毫米）粗得多的光束, 送入人眼, 使觀測者能看到原來看不到的暗弱物體。

 

望遠鏡最早是被荷蘭人發明。1608年, 眼鏡商利珀希 (Hans Lippershey) 偶然發現將凹和凸兩種透鏡擺在一起, 会将物体放大很多倍。这種現象在当时也被好幾個人發現, 其中兩位名叫詹森和梅提斯(Jansen & Metius), 其實大家好像都彼此相識, 也說不出是誰抄襲了誰的點子, 最後可能是真正發明人的爭議, 而且將兩種鏡片放在一起似乎也沒有什麽太大的創意, 没有人獲得專利保護權, 这技術就流傳到了欧洲各地!

 

1609年, 義大利人加利略, 改善了望遠鏡的技術, 將其效果即放大倍數從數倍增加到了20倍之多。他是第一個人用这高倍數望遠鏡觀看星空, 他看到月球表面密麻的山脈、土星環、木衛星、太陽系外的銀河、太陽黑子...等等。他把这一切天文上的發現呈報給威尼斯參院後, 就被派去帕多瓦(Padua)大学授課, 薪水加倍!

 

伽利略根據自己天体研究的結果, 驗證了托勒密(Ptolemaic) 的地心之說完全不对, 支持哥白尼的日心說。他寫了一本書《星空使者》, 好心地呈送給当時的教皇 ~ 烏邦8世(Urban VIII), 結果被宗教人士指認為邪說。 1653年被送往羅馬接受宗教審判, 他運氣好没像哥白尼一樣被處死, 但從此被軟禁,  直到1642 年去世, 在獄中他继續寫作。不知他是否还是每晚從牢房的鐵窗裡仰望星空。科学受到宗教迫害的例子, 以此為甚, 神人共憤!

 

不久欧洲科学家開普勒, 繼續改良望遠鏡的設計, 他使用双凹透鏡, 雖然影相上下颠倒, 但在無垠的星空, 这不影响觀測。1688年牛顿發明反射望遠鏡, 解決望遠鏡管長無限增加的困境。從此这技術成為主流。

 

1897年, 美國威斯康辛州那克天文台啟用大口徑, 1米寬鏡頭, 折射式望遠鏡, 很快就被虎克設計2.5米宽鏡頭反射式望遠鏡所取代。

 

1917年, 加州帕薩迪納威爾遜山天文台, 來了一位大人物~哈伯, 他發現銀河系外250萬光年仙女星座, 才知道宇宙是如此地浩瀚!

 

1931年, 美國工程師卡爾詹斯基 (Karl Jansky, 1905 ~ 1950) 發現太空之中, 星球除了發光之外, 他们还散發电磁輻射, 就利用無射电波干扰原理, 發明了射电望遠鏡 (Radio telescope), 又將这技術提高到另一階層。人類利用它侦测到宇宙微波背景輻射, 大爆炸理論從而的誕生。