伽利略

第二節 發明製造望遠鏡

　　多年來，伽利略了解外麵的世界，都是靠和朋友們的書信互相交流。

　　1609年7月的一天，伽利略接到了一位荷蘭朋友的書信。

　　這位荷蘭朋友也是個科學家，對實驗很感興趣。在信中，他向伽利略敘述了自己這一段時期以來所做的各種實驗和小發明。

　　在信的末尾，這位荷蘭朋友對伽利略說，最近，當地有一個叫利波希的商人，製造了一種特殊的鏡片，這種鏡片能看見很遠很遠的連人的肉眼都無法看見的東西，看遠處的東西就像在眼前一樣，很是神奇。每天去他的商店裏觀看這種鏡片的人有很多，他的生意也隨之火暴起來。

　　就在幾個月以前，利波希在立帕塞這個小城做眼鏡生意，一天他在磨鏡片的時候，忽然聽到正在隔壁工作室裏工作的小童工大聲喊叫著：“奇跡發生了！”

　　利波希險些因他的喊叫聲而磨壞了鏡片，於是不滿地嚷道：“發生什麽事情了？大驚小怪的。”

　　“師傅，我們看到了很遠處的高樓啊！”幾個小童工突然興奮地叫嚷著。

　　利波希生氣極了，什麽高樓，這個小城裏麵的高樓多了，值得這麽大驚小怪的嗎！於是，他大聲對兩個小童工叫道：“這難道就是你們大聲尖叫的理由嗎？你們還不好好幹活，小心我扣掉你們的薪酬。”

　　小童工平時如果聽到了這一句，一定會安靜下來，可是今天他們卻是從隔壁的屋子裏麵興衝衝地跑了進來，大聲對利波希叫道：“師傅，您別生氣，我是從鏡片裏看到了遠處的高樓，剛才我把兩個鏡片對著光，檢查它們擦得是不是符合您的要求的時候，我從鏡片裏看見了遠處我們用眼睛也看不見的高樓啦！”

　　利波希聞言，不由也有些疑惑，但還是先訓斥了一頓兩個興奮的小童工。這才從他們的手中接過兩個鏡片，按照童工的說法將兩個鏡片互相重疊著看，果然從窗外竟然可以看到很遠的地方。

　　利波希幾乎不敢相信自己的眼睛了，大聲叫道：“上帝呀！鏡片裏的高樓仿佛就是在眼前，甚至可以清楚地看到樓上麵的雕刻，還看到鍾樓旁邊的那棵樹，那棵樹上的紅色的果實。”

　　好一會兒，利波希直起身子，嚴肅地對徒弟們說：“聽著，你們可不能把這件事告訴任何人，否則，你們的命運就慘了。”

　　利波希非常聰明，而且很有商業頭腦，他很快就想到這個發現可以給他帶來意想不到的商業利益。

　　於是，在接下來的幾天裏，他對鏡片的配置作了一些改進。當他把一個凸透鏡和一個凹透鏡放在一起時，他發現通過這兩層鏡片看到的遠處的東西不僅是清晰的，而且是正立的，再也不用扭著身子、歪著腦袋看了。

　　利波希把這兩個鏡片固定在一個圓筒裏，這樣隨便舉到眼前，對準哪裏，就看哪裏。接著，利波希又把這個圓筒固定在窗前，讓市民們觀看這個奇景，並對每一個前來觀看的人收費。這個生意一直十分火暴，前來觀看的人絡繹不絕。

　　後來，利波希製作了一個這樣的圓筒鏡，把它送給摩裏斯伯爵。摩裏斯伯爵非常重視這項發明，他把這個圓筒鏡展示在軍事顧問們的麵前，問他們是否可以觀察敵方的船隊。

　　1608年10月2日，利波希取得了這些發明的專利權，並獲得了荷蘭國會的一筆獎金，12月15日的時候，他又把單筒望遠鏡改為雙筒望遠鏡，因而又獲得了一筆獎金。

　　伽利略從朋友的書信當中聽說這件事情後非常興奮。一直以來他都在研究物理，而且從荷蘭朋友的書信中便可以判定利波希的那個設備之所以能夠看得那麽遠，一定是與物理學中的光學有著一定的聯係，他相信自己也可以造出同樣的東西來。

　　於是，他寫信給那位荷蘭的朋友說，他也可以造出這樣的東西來。

　　為此，伽利略拜訪了科學家薩比。薩比是伽利略通過潘因裏教授認識的朋友，他是威尼斯共和國的科學顧問，手頭掌握各國發明創造的資料。在薩比那裏，伽利略看到了荷蘭人發明的能看見遠處東西的“遠望的鏡片”的資料。目前這種鏡片在商店裏被作為玩具出售。

　　伽利略跑了幾個商店沒有買到這種玩具。拿著資料回到家裏，仔細閱讀起來。資料的大意是說用兩個磨光的鏡片，間隔一定距離，放在圓筒中，就可以將遠處的東西看清楚。

　　當時歐洲已經有了玻璃製品，但比較昂貴，伽利略從商店裏花高價購買了幾塊夾鼻眼鏡鏡片，將兩塊鏡片，間隔一定距離，插在鉛管中間。伸出窗外，朝遠處看了幾眼，遠處的東西和用眼睛直接觀看沒什麽區別。

　　很顯然，這些鏡片需要經過特殊處理才可以成功。

　　這個時候，伽利略接到了荷蘭朋友的書信，朋友來信說：“你不用浪費那些工夫和時間啦！利波希已經到了威尼斯，準備把他的儀器賣給威尼斯政府。對於水上之城來說，有了它肯定就會方便很多了。到時候你就可以在威尼斯見到這個儀器啦！”

　　伽利略看完信後，立即給薩比寫了一封信，讓他向威尼斯的大公建議不要買荷蘭商人製造的東西，並且說自己不久也會造出同樣的儀器，無償獻給威尼斯政府。

　　薩比接到伽利略的信後，雖然疑惑重重，但還是去見了大公。當時，利波希正在向大公推薦他的儀器，大公麵露喜色，愛不釋手，薩比一見，趕忙上前，勸阻了一番，並且告訴伽利略說他可以免費為大公製造這種儀器。

　　大公將信將疑，但見薩比說得比較堅決，也就沒有買利波希製造的儀器。

　　薩比將這件事告訴了伽利略，並且讓伽利略盡快將儀器製造出來。

　　但是，伽利略嚐試了幾次，都失敗了，鏡片並沒有起到任何的效果，看不到遠處的景象。

　　伽利略很灰心，後悔沒有買到一個“遠望的鏡片”玩具做標本，有了標本，可以拆開來，看看裏麵是怎樣裝配的、鏡片究竟是什麽樣的。

　　伽利略將資料又反複看了幾遍，又對照自己製作的鏡片，認為沒什麽毛病。什麽原因呢？伽利略想了又想。他想道：能將遠處景物放大的關鍵在鏡片，如果將兩塊鏡片分別磨製一下怎麽樣？

　　伽利略將兩塊鏡片，一塊磨成平凸形，一塊磨成平凹形。磨好後分別插在鉛管中，調好了距離，伸出窗外朝遠處望去。

　　奇跡終於發生了，他終於看到了遠處的鍾樓。但是所有的景物卻都是顛倒著的，鍾樓的樓尖竟然是衝著地下的。

　　但是，這已經讓伽利略非常高興了。他給薩比寫信，說他的實驗馬上就要成功了，並且已經可以看到遠處的景象了。

　　過了幾天，伽利略又對鏡片的磨製加以改進，用一個凸透鏡片和一個凹透鏡片配在一起，再進行觀測，不僅能看清楚遠處的鍾樓和大樹，而且鍾樓和大樹不再顛倒，塔尖和樹尖已刺向藍天。

　　1609年8月4日，伽利略利用一根鋁管和一個凹透鏡片、一個凸透鏡片，在調好兩個鏡片的距離之後，製造出了一架倍率為3的望遠鏡。他立即向威尼斯政府通報，他已經能夠製造出望遠鏡了，所以不必理會荷蘭商人的“技術秘密”。

　　隨後，伽利略又成功地製造出了倍率為9的望遠鏡。他把望遠鏡帶到威尼斯，安置在聖馬克廣場的塔樓的頂層。這處塔樓是威尼斯最高的建築物，在這兒，人可以看到天上和陸地上的景物。

　　前來參觀伽利略望遠鏡的威尼斯共和國官員、富紳和學者們紛紛來到望遠鏡前一飽眼福。

　　大家都不由驚訝不已，有人叫道以後要告訴夫人們，在家裏洗澡的話，可千萬不能再打開窗戶了，大家不由哄然大笑。

　　一位威尼斯的元老興奮地說：“諸位，我十分光榮地指出，在人類的曆史上，威尼斯又寫下了光輝的一頁。”

　　元老揚了揚眉毛，繼續說：“諸位，在諸位歡慶之餘，是否要利用這項發明？”

　　“利用在什麽地方呢？”有人在考慮著。

　　“我想，如果把它運用在戰爭中，那麽，我們就可以比敵人早兩個小時看見他們的船隻和數量，我們可以知道他們的實力，可以知道他們正在駛往的方向，從而製訂有效的行動計劃。”

　　這位元老的話贏來了一陣熱烈的掌聲，接著就是沒完沒了的喝彩聲、祝賀聲。

　　其實，伽利略的初衷，並不是要將望遠鏡的用途發揮在戰場上，但他對這些已經無能為力了。

　　過了數日，共和國政府檢察長兼帕多瓦大學校長普瑞烏裏代表政府收下這架望遠鏡，並在召開校務會議時決定，聘請伽利略為終身教授，年薪從500弗羅林金幣增加到1000弗羅林金幣。

　　伽利略高興極了，寫信告訴了母親。母親欣慰地說：“要是他的父親也能看到伽利略今天的成就，那他該多高興啊！”

　　伽利略後來在著名的《星辰使者》中寫下了望遠鏡發現的曆程。

　　伽利略寫道：

　　10個月以前，我聽說某位荷蘭商人製造成一種望遠鏡，利用它可使遠離雙眼的有形物體變得清晰可辨，猶如近在眼前。

　　這個消息傳開後，一些人相信，一些人不相信。不久，一位荷蘭朋友來信向我證實了這件事情。這個消息使我也想製造同樣的儀器，為此，我著手研究這種儀器的原理並考察製造的環境。

　　後來，我依據折射理論很快掌握了這種鏡子的要點，我就開始製造鉛質鏡筒，在鏡筒兩端安裝兩塊光學鏡片。

　　兩個鏡片一麵是平坦的，另一麵則一片是凸的，另一片是凹的。把眼睛朝凹鏡片看去，我看到的物體比雙眼直接看到的仿佛近3倍、大10倍。

　　此後，我把鏡筒做得更精密，通過它看到的物體，可放大到60倍。

　　後來，我不吝惜人力和材料精益求精，把我製成的儀器完善到通過它去看實物，它們比自然地看到的實物幾乎要大1000倍、近30倍。

　　這種儀器無論用在陸上，或是用在海上，都十分方便。

　　伽利略發明望遠鏡以後，在威尼斯引起極大反響，有人曾化名為薩西出版了一本小冊子，否認伽利略在製造望遠鏡中的功勞。

　　伽利略在1623年寫了一本名叫“考察者”的小冊子詳細敘述了這件事。

　　伽利略寫道：

　　有人說，光學鏡筒做出來後，我已經得到了確切的消息，沒有這個消息，我會什麽都發明不出來。對於這一點，我真不知道說什麽好。

　　說實在話，荷蘭來的信息激起了我研究這種鏡子的願望，從這個意義上說，確實是信息幫了我的忙。

　　如果沒有聽到信息，也許我什麽時候都不會去思考這件事情，這種說法應該是準確的。

　　但除此以外，我不知道這個信息對發明還能起到其他什麽作用。

　　不但如此，我還相信，解決別人已經解決了的問題，是一個比解決別人不曾想到和不曾提到的問題更困難的事情，因為有時機遇能起巨大的作用，靈感能使一切都順理成章。

　　現在我們確實知道，第一個發明望遠鏡的那個荷蘭人是一個製造常用眼鏡的普通工匠。他在翻尋各種不同品種的玻璃片時，偶然通過兩片玻璃（一片凸的、一片凹的）去看，並讓眼睛同玻璃片離各種不同的距離去看，一下子他看到並觀測出較遠的物體出現在眼前的效果，他就是這樣發明了望遠鏡儀器的。

　　我則受上述信息的啟發，經過深思熟慮才製成這種儀器的。

　　下麵我說說發明這個儀器的過程和原理。

　　這個產品包含一片或多片玻璃。一片玻璃不夠，因為玻璃的形狀或者是凸的（即中間比較厚），或者是凹的（即中間比較薄），或者是以兩個平行麵為界的（即平麵玻璃），可是平麵玻璃根本不能改變物體的形狀，凹玻璃會縮小物體，凸玻璃雖然會放大物體，卻會使物體形象模糊、發生畸變，因此為了獲得望遠的效果，使用任何一種玻璃都是不夠的。

　　後來，我改變主意試用兩種玻璃。我知道，如前麵已講過的，用平麵玻璃什麽也沒有改變，就是把其餘兩種玻璃的任何一種和平麵玻璃組裝使用也都得不出所希望的結果。

　　因此，我不再用平麵玻璃，而是用其餘兩種玻璃組裝，結果我看到了我追求的效果。

　　在這條發現的道路上，我所獲悉的荷蘭信息結果雖然證實，卻並沒有給我帶來任何幫助。

　　如果有人還是認為，確信別人做出來的成果曾大大地減輕了我探索獲得有效的方法之苦的話，那就希望他們讀一讀曆史，看看古希臘科學家阿爾錫達思是如何發明飛鴿的，或看看阿基米德是怎樣發明能夠照亮遠處的反射鏡的。

　　我還希望他們研究其他一些令人驚奇的機器是怎樣發明出來的。

　　說具體一點，伽利略發明製造望遠鏡的目的實際上是為了觀測天象、觀測遙遠星空的奧秘。