第九节 首制反射式望远镜
1667年4月，牛顿告别了家人，返回了剑桥。两年过去了，剑桥在瘟疫结束之后又焕发出了勃勃生机，来自于欧洲各地的学子操着十余种语言在交谈着。
园丁在忙着给树木剪枝，给花坛浇水。
牛顿深深地吸了一大口新鲜空气，脸上充满了对未来的希望。在重返剑桥之前，牛顿的心中已经形成了力学、光学、数学、天文学的理论框架。
回到寓所，刚刚打扫了一下房间，牛顿听到有人在敲门。“请进！”门开了，牛顿一看是巴罗教授。
巴罗教授惊奇地喊道：“噢，我是在校门口听说你回来了，便过来看看。欢迎你回来，牛顿先生。”巴罗教授伸出手去。
看到巴罗先生如此热情，牛顿十分激动，不知为什么，在巴罗面前，他总是没有任何顾虑，仿佛在两人之间有亲情关系似的。一番寒暄之后，两人开始切入正题，牛顿向巴罗教授谈起了这两年来在伍尔索普的生活、学习情况。
牛顿不知疲倦地向巴罗教授说着，说得最多的还是自己对万有引力、光学、天文学进行的思考与研究，讲到重点处，便拿出纸笔又写又画，全然忘记了晚饭时间已经过去。此时的他或许还不知道，这一阶段在其头脑中所形成的理论框架将注定使他震古烁今。
巴罗教授耐心地听着，时而欣喜地微笑，时而费神地思考以致拧紧了眉头。他发现，牛顿在这两年中学识有了巨大的飞跃，真应当对其刮目相看了。从牛顿在几个不同学科的基本思想上来看，他已经掌握了前人的精华，并在大量的实验基础上经过精心的推断论证，从而推导出自己的结论。巴罗教授还清晰地记得他送开普勒所著《光学》给牛顿的情景，但而今牛顿在光学上的研究与发现已远非开普勒所能相比了。
当牛顿还不大好意思地讲到，自己是因为受到苹果落地的启发才开始思考万有引力的问题时，巴罗教授心中不禁一动，天才！只有天才才能够发现蕴含在平凡之中的真理。
此时他知道，牛顿必将成为一名伟大的科学家，注定因其博大精深的思想与对世界无与伦比的贡献为后世所铭记。想到这里，巴罗教授欣慰地笑了。
“巴罗先生，你笑什么？”正说得滔滔不绝的牛顿看到巴罗教授突然笑了，十分不解。
巴罗教授真诚地说：“哦，没什么，艾萨克，没有想到在这么长时间内你的学业研究竟一点没有荒废，我真的为你取得的成就而感到高兴。”
“啊，我只是想凭借实验解开心中的疑虑罢了，但要取得最终的结果，还需要大量的时间和优良的实验仪器。”
“这没有问题，现在学校已经复课，你的研究会慢慢地步入正轨。对了，你下一步有什么打算？”
“我想继续光学方面的研究，看能不能再发现些什么。”
这一晚，牛顿与巴罗教授谈天说地，评古论今，促膝长谈，直至深夜。
自此，两人都觉得他们之间的友情更加亲密了。
回到剑桥后，除了巴罗教授，牛顿并没有将自己的发现和发明告诉其他人，把没有考虑得完全成熟的东西拿出来炫耀，这一向不是牛顿所为，这种轻率的举动令他鄙视。
牛顿一回到学校，就一头扎进了他的研究之中。他在鼠疫期间产生的那些重大思想虽然在他外表上看不出什么，但是他的内心却是十分激动的。
牛顿非常清楚他的研究有许多问题没有明白，他必须继续探索，彻底弄清。然而，他被那些未知的问题深深地吸引住了，强烈的追求精神使他深深沉浸其中。
牛顿现在要做的第一件事就是制造出一架望远镜。在鼠疫期间，他对色散的实验和研究，使他确信找到了老式折射式望远镜成像模糊不清的原因，因而他急于要制造一架新式望远镜来验证自己的应用理论的正确性。
牛顿忙着用钻头、锤子、圆规、磁铁、棱镜和其他材料磨制玻璃透镜，加工金属构件。与此同时，牛顿还抽出一些时间，来完成自己的学业。
他曾到伦敦购置了研究光学和制造望远镜所急需的一些设备和材料，然后专心致志地研制反射式望远镜。
在牛顿以前，进行天文观测的仪器是折射式望远镜，它最初是由荷兰的一个名叫利特斯的眼镜匠所发明的。
当时，人们只是把它作为一种新奇的玩物，况且它的有效距离也不太远。到了1609年，伽利略通过改进，做成了折射式望远镜，从而运用于天文研究。伽利略的折射式望远镜是按照光的折射原理制成的，就是由两片透镜和一根长筒组成，靠近物体的透镜叫作物镜，而靠近观测者的叫作目镜。利特斯的望远镜只能放大3倍，而伽利略的望远镜可以放大30倍。
1609年6月，伽利略用自制的望远镜，观测到了月球表面起伏的山脉和火山口。1610年1月，他又发现了环绕木星的四颗卫星，还有太阳黑子现象。伽利略用他自制的望远镜进行了一系列的新发现，这开创了天文观测的一个崭新的纪元。伽利略因此而被誉为“天空中的哥伦布”。
后来，开普勒又对伽利略的望远镜进行了改进，制成了开普勒望远镜，虽然仍是折射式的，但它克服了伽利略望远镜的范围小、不方便观测等缺点，同时，放大的倍数也显著提高了。因此，以后天文学观测多采用开普勒望远镜。
折射式望远镜，大大推动了天文学的发展进程。但是，随着观测精度的不断提高，折射式望远镜也存在着不足，望远镜的色差，使观测的物像很模糊。为了解决这一问题，天文学家做了大量实验，最终找到了方法：使物镜和目镜的距离拉大。虽然解决了一时的问题，可也带来了许多不便。
到了17世纪中叶，随着天文事业的不断发展，需要一种简便、观测精确的望远镜来代替折射式望远镜。
完成这一伟大改进的人就是牛顿。牛顿通过在家乡的研究，发现了白光的合成性质，同时发现，由于每一条光线的折射率不同，从而形成色散现象。
正是这些发现让牛顿得出最后的结论：当时所用的折射式望远镜的主要缺陷不是由于物镜的球面成像差，而是由于物镜的色像而使得所成物像带有彩色边沿。
所以，根据折射原理制作的任何望远镜，都无法消除色像差这一毛病，只有根据新的原理，制造反射式望远镜，这一问题才能得到合理的解决。
牛顿就在他那所靠近教堂的寓所底层的小房间里干起来了。他自己动手用小小的金属镜子来做反射式望远镜，他花了很长一段时间来磨光镜子的凹面，必须磨得非常光而且还带有一定的曲度，才能清楚地接受射来的光线并使之聚焦。这种别出心裁的装置被人们称之为“牛顿装置”。
牛顿利用光谱原理，设计制造的望远镜就叫作牛顿望远镜。这是世界上的第一架反射式望远镜。这架望远镜很小，只有6英寸长，直径1英寸，然而却能放大40倍，并且是手工制造。
当他第一次在晚上用这架望远镜指向星空时，影像清晰明亮，颜色条纹的干扰完全消除了，也清晰地看到木星和它的4个卫星，找到了金星的位置。他实在是太激动了！
园丁在忙着给树木剪枝，给花坛浇水。
牛顿深深地吸了一大口新鲜空气，脸上充满了对未来的希望。在重返剑桥之前，牛顿的心中已经形成了力学、光学、数学、天文学的理论框架。
回到寓所，刚刚打扫了一下房间，牛顿听到有人在敲门。“请进！”门开了，牛顿一看是巴罗教授。
巴罗教授惊奇地喊道：“噢，我是在校门口听说你回来了，便过来看看。欢迎你回来，牛顿先生。”巴罗教授伸出手去。
看到巴罗先生如此热情，牛顿十分激动，不知为什么，在巴罗面前，他总是没有任何顾虑，仿佛在两人之间有亲情关系似的。一番寒暄之后，两人开始切入正题，牛顿向巴罗教授谈起了这两年来在伍尔索普的生活、学习情况。
牛顿不知疲倦地向巴罗教授说着，说得最多的还是自己对万有引力、光学、天文学进行的思考与研究，讲到重点处，便拿出纸笔又写又画，全然忘记了晚饭时间已经过去。此时的他或许还不知道，这一阶段在其头脑中所形成的理论框架将注定使他震古烁今。
巴罗教授耐心地听着，时而欣喜地微笑，时而费神地思考以致拧紧了眉头。他发现，牛顿在这两年中学识有了巨大的飞跃，真应当对其刮目相看了。从牛顿在几个不同学科的基本思想上来看，他已经掌握了前人的精华，并在大量的实验基础上经过精心的推断论证，从而推导出自己的结论。巴罗教授还清晰地记得他送开普勒所著《光学》给牛顿的情景，但而今牛顿在光学上的研究与发现已远非开普勒所能相比了。
当牛顿还不大好意思地讲到，自己是因为受到苹果落地的启发才开始思考万有引力的问题时，巴罗教授心中不禁一动，天才！只有天才才能够发现蕴含在平凡之中的真理。
此时他知道，牛顿必将成为一名伟大的科学家，注定因其博大精深的思想与对世界无与伦比的贡献为后世所铭记。想到这里，巴罗教授欣慰地笑了。
“巴罗先生，你笑什么？”正说得滔滔不绝的牛顿看到巴罗教授突然笑了，十分不解。
巴罗教授真诚地说：“哦，没什么，艾萨克，没有想到在这么长时间内你的学业研究竟一点没有荒废，我真的为你取得的成就而感到高兴。”
“啊，我只是想凭借实验解开心中的疑虑罢了，但要取得最终的结果，还需要大量的时间和优良的实验仪器。”
“这没有问题，现在学校已经复课，你的研究会慢慢地步入正轨。对了，你下一步有什么打算？”
“我想继续光学方面的研究，看能不能再发现些什么。”
这一晚，牛顿与巴罗教授谈天说地，评古论今，促膝长谈，直至深夜。
自此，两人都觉得他们之间的友情更加亲密了。
回到剑桥后，除了巴罗教授，牛顿并没有将自己的发现和发明告诉其他人，把没有考虑得完全成熟的东西拿出来炫耀，这一向不是牛顿所为，这种轻率的举动令他鄙视。
牛顿一回到学校，就一头扎进了他的研究之中。他在鼠疫期间产生的那些重大思想虽然在他外表上看不出什么，但是他的内心却是十分激动的。
牛顿非常清楚他的研究有许多问题没有明白，他必须继续探索，彻底弄清。然而，他被那些未知的问题深深地吸引住了，强烈的追求精神使他深深沉浸其中。
牛顿现在要做的第一件事就是制造出一架望远镜。在鼠疫期间，他对色散的实验和研究，使他确信找到了老式折射式望远镜成像模糊不清的原因，因而他急于要制造一架新式望远镜来验证自己的应用理论的正确性。
牛顿忙着用钻头、锤子、圆规、磁铁、棱镜和其他材料磨制玻璃透镜，加工金属构件。与此同时，牛顿还抽出一些时间，来完成自己的学业。
他曾到伦敦购置了研究光学和制造望远镜所急需的一些设备和材料，然后专心致志地研制反射式望远镜。
在牛顿以前，进行天文观测的仪器是折射式望远镜，它最初是由荷兰的一个名叫利特斯的眼镜匠所发明的。
当时，人们只是把它作为一种新奇的玩物，况且它的有效距离也不太远。到了1609年，伽利略通过改进，做成了折射式望远镜，从而运用于天文研究。伽利略的折射式望远镜是按照光的折射原理制成的，就是由两片透镜和一根长筒组成，靠近物体的透镜叫作物镜，而靠近观测者的叫作目镜。利特斯的望远镜只能放大3倍，而伽利略的望远镜可以放大30倍。
1609年6月，伽利略用自制的望远镜，观测到了月球表面起伏的山脉和火山口。1610年1月，他又发现了环绕木星的四颗卫星，还有太阳黑子现象。伽利略用他自制的望远镜进行了一系列的新发现，这开创了天文观测的一个崭新的纪元。伽利略因此而被誉为“天空中的哥伦布”。
后来，开普勒又对伽利略的望远镜进行了改进，制成了开普勒望远镜，虽然仍是折射式的，但它克服了伽利略望远镜的范围小、不方便观测等缺点，同时，放大的倍数也显著提高了。因此，以后天文学观测多采用开普勒望远镜。
折射式望远镜，大大推动了天文学的发展进程。但是，随着观测精度的不断提高，折射式望远镜也存在着不足，望远镜的色差，使观测的物像很模糊。为了解决这一问题，天文学家做了大量实验，最终找到了方法：使物镜和目镜的距离拉大。虽然解决了一时的问题，可也带来了许多不便。
到了17世纪中叶，随着天文事业的不断发展，需要一种简便、观测精确的望远镜来代替折射式望远镜。
完成这一伟大改进的人就是牛顿。牛顿通过在家乡的研究，发现了白光的合成性质，同时发现，由于每一条光线的折射率不同，从而形成色散现象。
正是这些发现让牛顿得出最后的结论：当时所用的折射式望远镜的主要缺陷不是由于物镜的球面成像差，而是由于物镜的色像而使得所成物像带有彩色边沿。
所以，根据折射原理制作的任何望远镜，都无法消除色像差这一毛病，只有根据新的原理，制造反射式望远镜，这一问题才能得到合理的解决。
牛顿就在他那所靠近教堂的寓所底层的小房间里干起来了。他自己动手用小小的金属镜子来做反射式望远镜，他花了很长一段时间来磨光镜子的凹面，必须磨得非常光而且还带有一定的曲度，才能清楚地接受射来的光线并使之聚焦。这种别出心裁的装置被人们称之为“牛顿装置”。
牛顿利用光谱原理，设计制造的望远镜就叫作牛顿望远镜。这是世界上的第一架反射式望远镜。这架望远镜很小，只有6英寸长，直径1英寸，然而却能放大40倍，并且是手工制造。
当他第一次在晚上用这架望远镜指向星空时，影像清晰明亮，颜色条纹的干扰完全消除了，也清晰地看到木星和它的4个卫星，找到了金星的位置。他实在是太激动了！
