第二十四章 瑯峰上的望遠鏡

去年10月20日募捐活動結束之後，大炮俱樂部的主席曾經給坎布裏奇天文台撥去一筆款子，請對方制造一架超大型的光學儀器，無論它是折射式望遠鏡還是反射式望遠鏡，要求這架儀器必須能看清楚月球上直徑不超過9英尺的物體。

折射式望遠鏡和反射式望遠鏡有很大的差別，此處有必要說明一下。折射式望遠鏡有一根長管子，上端裝有一個凸透鏡，叫物鏡；下端也有一個透鏡，叫目鏡，觀察人員的眼睛就是通過目鏡觀察物體的。物體發出的光穿過凸透鏡，經過折射，在焦點上形成一個倒轉的物像，而目鏡像個放大鏡，把物像放大讓人觀察。所以，折射式望遠鏡的管子兩端是由物鏡和目鏡封著的。

反射式望遠鏡則不同，它的管子上端的口是敞開的，目標物體的光不受阻攔進入管子內，射到一個凹透鏡上，這是一個金屬聚光鏡。聚光鏡再把它反射到一面小鏡子上，小鏡子再把它反射到目鏡上進行放大。

在大炮俱樂部籌劃他們偉大實驗的那個年代，這種儀器的精密程度已經相當高了，而且在實際使用中也有驕人的業績。自從伽利略用他那可憐的只能放大7倍的折射式望遠鏡觀察天體以來，科學已經有了長足的發展。從16世紀開始，望遠鏡已被大大地加粗、加長，使探索宇宙深處的星際世界已經成為了可能。當前正在使用的折射式望遠鏡中，有俄羅斯的普爾科沃天文台的望遠鏡，它的物鏡是15英寸；有法國光學家賴爾布制造的望遠鏡，物鏡也是15英寸；還有坎布裏奇天文台的這一架，物鏡的直徑是19英寸。

第一架折射式望遠鏡（長）和反射式望遠鏡（短）

在反射式望遠鏡當中，有一些功率和體積都大得驚人。頭一架是赫歇爾制造的，36英尺長，反光鏡4英尺半，放大功能是6000倍。另一架在愛爾蘭的伯爾，是洛斯爵士制造的。這架望遠鏡長48英尺，反光鏡直徑6英尺，放大能力6400倍，重量28000磅，為了擺放其操作設備還建造了一座很大的建築。

雖說這些望遠鏡體積龐大，但實際的放大倍數也不過在6000倍上下，這意味著只能把月球縮短到39英裏的距離，直徑在60英尺以下的物體就看不見了，除非這個物體特別長。

要想觀察到大炮俱樂部的這顆炮彈，它的直徑只有9英尺，長度也不過15英尺，就必須把月球拉近到至少5英裏以內才行，要做到這一點，望遠鏡的功率必須增大到48000倍。

這就是坎布裏奇天文台要攻克的難題。資金不缺，難就難在制造望遠鏡的純技術問題上。

首先，要在折射式望遠鏡和反射式望遠鏡之間做出選擇。與反射式望遠鏡相比，折射式望遠鏡具有某些優勢。在物鏡直徑相同的情況下，折射式望遠鏡的放大倍數更高，這是因為光線穿過透鏡要比穿過反射式望遠鏡的金屬反射鏡的損耗小。但是，透鏡的厚度是有限制的，如果太厚，光線就射不進來了。還有，造這樣巨型的透鏡難度也大，得花幾年的時間。

所以，盡管物像在折射式望遠鏡裏更亮——這對觀察月球是一個極大的優勢，月光是反射光——他們還是決定造一架反射式望遠鏡，因為這樣的望遠鏡制造起來速度更快，而且也同樣能夠把放大的倍數提上去。鑒於光在穿過大氣層的時候強度會有較大的損耗，大炮俱樂部決定把望遠鏡架設在美國最高的山頂上，這樣可以降低空氣的厚度。

正如前面所說，在反射式望遠鏡中起放大作用的是目鏡，即放在觀測人員眼底下的透鏡。而物鏡的直徑越大，焦距越長，對物像的放大倍數就越大。要想達到48000倍的放大功率，物鏡的尺寸就要遠遠超過赫歇爾和洛斯爵士的才行。難就難在這兒，因為鑄造這種透鏡是一項極為精密的工作。

幸運的是，幾年前，法國學院的一位叫利昂·傅科的科學家發明了一種新方法，他用鍍了銀的玻璃鏡代替金屬鏡，這就大大地縮短了制造物鏡的工時。只要按尺寸制造一塊玻璃，鍍上銀就算成了。天文台便采用了這種方法造物鏡，效果非常好。

羅斯的大型反射式望遠鏡的兩個視圖

此外，他們還采納了赫歇爾的組裝方法。赫歇爾的望遠鏡是把從鏡筒一端一面傾斜的透鏡上反射出的物像直接傳到另一端的目鏡上。這樣，觀察人員就不用在鏡筒的底端，而是在頂端上，用放大鏡往鏡筒裏面看。這樣的裝配系統有一個優點，就是不用安裝把物像反射到目鏡上面去的那面小鏡子，這樣一來，物像在望遠鏡裏的反射次數就由兩次變成了一次，用這種方法光的強度損耗小，物像就更清晰，亮度就更大。這對觀察大炮俱樂部的炮彈來說是極有價值的。