伽利略

第二节 发明制造望远镜

　　多年来，伽利略了解外面的世界，都是靠和朋友们的书信互相交流。

　　1609年7月的一天，伽利略接到了一位荷兰朋友的书信。

　　这位荷兰朋友也是个科学家，对实验很感兴趣。在信中，他向伽利略叙述了自己这一段时期以来所做的各种实验和小发明。

　　在信的末尾，这位荷兰朋友对伽利略说，最近，当地有一个叫利波希的商人，制造了一种特殊的镜片，这种镜片能看见很远很远的连人的肉眼都无法看见的东西，看远处的东西就像在眼前一样，很是神奇。每天去他的商店里观看这种镜片的人有很多，他的生意也随之火暴起来。

　　就在几个月以前，利波希在立帕塞这个小城做眼镜生意，一天他在磨镜片的时候，忽然听到正在隔壁工作室里工作的小童工大声喊叫着：“奇迹发生了！”

　　利波希险些因他的喊叫声而磨坏了镜片，于是不满地嚷道：“发生什么事情了？大惊小怪的。”

　　“师傅，我们看到了很远处的高楼啊！”几个小童工突然兴奋地叫嚷着。

　　利波希生气极了，什么高楼，这个小城里面的高楼多了，值得这么大惊小怪的吗！于是，他大声对两个小童工叫道：“这难道就是你们大声尖叫的理由吗？你们还不好好干活，小心我扣掉你们的薪酬。”

　　小童工平时如果听到了这一句，一定会安静下来，可是今天他们却是从隔壁的屋子里面兴冲冲地跑了进来，大声对利波希叫道：“师傅，您别生气，我是从镜片里看到了远处的高楼，刚才我把两个镜片对着光，检查它们擦得是不是符合您的要求的时候，我从镜片里看见了远处我们用眼睛也看不见的高楼啦！”

　　利波希闻言，不由也有些疑惑，但还是先训斥了一顿两个兴奋的小童工。这才从他们的手中接过两个镜片，按照童工的说法将两个镜片互相重叠着看，果然从窗外竟然可以看到很远的地方。

　　利波希几乎不敢相信自己的眼睛了，大声叫道：“上帝呀！镜片里的高楼仿佛就是在眼前，甚至可以清楚地看到楼上面的雕刻，还看到钟楼旁边的那棵树，那棵树上的红色的果实。”

　　好一会儿，利波希直起身子，严肃地对徒弟们说：“听着，你们可不能把这件事告诉任何人，否则，你们的命运就惨了。”

　　利波希非常聪明，而且很有商业头脑，他很快就想到这个发现可以给他带来意想不到的商业利益。

　　于是，在接下来的几天里，他对镜片的配置作了一些改进。当他把一个凸透镜和一个凹透镜放在一起时，他发现通过这两层镜片看到的远处的东西不仅是清晰的，而且是正立的，再也不用扭着身子、歪着脑袋看了。

　　利波希把这两个镜片固定在一个圆筒里，这样随便举到眼前，对准哪里，就看哪里。接着，利波希又把这个圆筒固定在窗前，让市民们观看这个奇景，并对每一个前来观看的人收费。这个生意一直十分火暴，前来观看的人络绎不绝。

　　后来，利波希制作了一个这样的圆筒镜，把它送给摩里斯伯爵。摩里斯伯爵非常重视这项发明，他把这个圆筒镜展示在军事顾问们的面前，问他们是否可以观察敌方的船队。

　　1608年10月2日，利波希取得了这些发明的专利权，并获得了荷兰国会的一笔奖金，12月15日的时候，他又把单筒望远镜改为双筒望远镜，因而又获得了一笔奖金。

　　伽利略从朋友的书信当中听说这件事情后非常兴奋。一直以来他都在研究物理，而且从荷兰朋友的书信中便可以判定利波希的那个设备之所以能够看得那么远，一定是与物理学中的光学有着一定的联系，他相信自己也可以造出同样的东西来。

　　于是，他写信给那位荷兰的朋友说，他也可以造出这样的东西来。

　　为此，伽利略拜访了科学家萨比。萨比是伽利略通过潘因里教授认识的朋友，他是威尼斯共和国的科学顾问，手头掌握各国发明创造的资料。在萨比那里，伽利略看到了荷兰人发明的能看见远处东西的“远望的镜片”的资料。目前这种镜片在商店里被作为玩具出售。

　　伽利略跑了几个商店没有买到这种玩具。拿着资料回到家里，仔细阅读起来。资料的大意是说用两个磨光的镜片，间隔一定距离，放在圆筒中，就可以将远处的东西看清楚。

　　当时欧洲已经有了玻璃制品，但比较昂贵，伽利略从商店里花高价购买了几块夹鼻眼镜镜片，将两块镜片，间隔一定距离，插在铅管中间。伸出窗外，朝远处看了几眼，远处的东西和用眼睛直接观看没什么区别。

　　很显然，这些镜片需要经过特殊处理才可以成功。

　　这个时候，伽利略接到了荷兰朋友的书信，朋友来信说：“你不用浪费那些工夫和时间啦！利波希已经到了威尼斯，准备把他的仪器卖给威尼斯政府。对于水上之城来说，有了它肯定就会方便很多了。到时候你就可以在威尼斯见到这个仪器啦！”

　　伽利略看完信后，立即给萨比写了一封信，让他向威尼斯的大公建议不要买荷兰商人制造的东西，并且说自己不久也会造出同样的仪器，无偿献给威尼斯政府。

　　萨比接到伽利略的信后，虽然疑惑重重，但还是去见了大公。当时，利波希正在向大公推荐他的仪器，大公面露喜色，爱不释手，萨比一见，赶忙上前，劝阻了一番，并且告诉伽利略说他可以免费为大公制造这种仪器。

　　大公将信将疑，但见萨比说得比较坚决，也就没有买利波希制造的仪器。

　　萨比将这件事告诉了伽利略，并且让伽利略尽快将仪器制造出来。

　　但是，伽利略尝试了几次，都失败了，镜片并没有起到任何的效果，看不到远处的景象。

　　伽利略很灰心，后悔没有买到一个“远望的镜片”玩具做标本，有了标本，可以拆开来，看看里面是怎样装配的、镜片究竟是什么样的。

　　伽利略将资料又反复看了几遍，又对照自己制作的镜片，认为没什么毛病。什么原因呢？伽利略想了又想。他想道：能将远处景物放大的关键在镜片，如果将两块镜片分别磨制一下怎么样？

　　伽利略将两块镜片，一块磨成平凸形，一块磨成平凹形。磨好后分别插在铅管中，调好了距离，伸出窗外朝远处望去。

　　奇迹终于发生了，他终于看到了远处的钟楼。但是所有的景物却都是颠倒着的，钟楼的楼尖竟然是冲着地下的。

　　但是，这已经让伽利略非常高兴了。他给萨比写信，说他的实验马上就要成功了，并且已经可以看到远处的景象了。

　　过了几天，伽利略又对镜片的磨制加以改进，用一个凸透镜片和一个凹透镜片配在一起，再进行观测，不仅能看清楚远处的钟楼和大树，而且钟楼和大树不再颠倒，塔尖和树尖已刺向蓝天。

　　1609年8月4日，伽利略利用一根铝管和一个凹透镜片、一个凸透镜片，在调好两个镜片的距离之后，制造出了一架倍率为3的望远镜。他立即向威尼斯政府通报，他已经能够制造出望远镜了，所以不必理会荷兰商人的“技术秘密”。

　　随后，伽利略又成功地制造出了倍率为9的望远镜。他把望远镜带到威尼斯，安置在圣马克广场的塔楼的顶层。这处塔楼是威尼斯最高的建筑物，在这儿，人可以看到天上和陆地上的景物。

　　前来参观伽利略望远镜的威尼斯共和国官员、富绅和学者们纷纷来到望远镜前一饱眼福。

　　大家都不由惊讶不已，有人叫道以后要告诉夫人们，在家里洗澡的话，可千万不能再打开窗户了，大家不由哄然大笑。

　　一位威尼斯的元老兴奋地说：“诸位，我十分光荣地指出，在人类的历史上，威尼斯又写下了光辉的一页。”

　　元老扬了扬眉毛，继续说：“诸位，在诸位欢庆之余，是否要利用这项发明？”

　　“利用在什么地方呢？”有人在考虑着。

　　“我想，如果把它运用在战争中，那么，我们就可以比敌人早两个小时看见他们的船只和数量，我们可以知道他们的实力，可以知道他们正在驶往的方向，从而制订有效的行动计划。”

　　这位元老的话赢来了一阵热烈的掌声，接着就是没完没了的喝彩声、祝贺声。

　　其实，伽利略的初衷，并不是要将望远镜的用途发挥在战场上，但他对这些已经无能为力了。

　　过了数日，共和国政府检察长兼帕多瓦大学校长普瑞乌里代表政府收下这架望远镜，并在召开校务会议时决定，聘请伽利略为终身教授，年薪从500弗罗林金币增加到1000弗罗林金币。

　　伽利略高兴极了，写信告诉了母亲。母亲欣慰地说：“要是他的父亲也能看到伽利略今天的成就，那他该多高兴啊！”

　　伽利略后来在著名的《星辰使者》中写下了望远镜发现的历程。

　　伽利略写道：

　　10个月以前，我听说某位荷兰商人制造成一种望远镜，利用它可使远离双眼的有形物体变得清晰可辨，犹如近在眼前。

　　这个消息传开后，一些人相信，一些人不相信。不久，一位荷兰朋友来信向我证实了这件事情。这个消息使我也想制造同样的仪器，为此，我着手研究这种仪器的原理并考察制造的环境。

　　后来，我依据折射理论很快掌握了这种镜子的要点，我就开始制造铅质镜筒，在镜筒两端安装两块光学镜片。

　　两个镜片一面是平坦的，另一面则一片是凸的，另一片是凹的。把眼睛朝凹镜片看去，我看到的物体比双眼直接看到的仿佛近3倍、大10倍。

　　此后，我把镜筒做得更精密，通过它看到的物体，可放大到60倍。

　　后来，我不吝惜人力和材料精益求精，把我制成的仪器完善到通过它去看实物，它们比自然地看到的实物几乎要大1000倍、近30倍。

　　这种仪器无论用在陆上，或是用在海上，都十分方便。

　　伽利略发明望远镜以后，在威尼斯引起极大反响，有人曾化名为萨西出版了一本小册子，否认伽利略在制造望远镜中的功劳。

　　伽利略在1623年写了一本名叫“考察者”的小册子详细叙述了这件事。

　　伽利略写道：

　　有人说，光学镜筒做出来后，我已经得到了确切的消息，没有这个消息，我会什么都发明不出来。对于这一点，我真不知道说什么好。

　　说实在话，荷兰来的信息激起了我研究这种镜子的愿望，从这个意义上说，确实是信息帮了我的忙。

　　如果没有听到信息，也许我什么时候都不会去思考这件事情，这种说法应该是准确的。

　　但除此以外，我不知道这个信息对发明还能起到其他什么作用。

　　不但如此，我还相信，解决别人已经解决了的问题，是一个比解决别人不曾想到和不曾提到的问题更困难的事情，因为有时机遇能起巨大的作用，灵感能使一切都顺理成章。

　　现在我们确实知道，第一个发明望远镜的那个荷兰人是一个制造常用眼镜的普通工匠。他在翻寻各种不同品种的玻璃片时，偶然通过两片玻璃（一片凸的、一片凹的）去看，并让眼睛同玻璃片离各种不同的距离去看，一下子他看到并观测出较远的物体出现在眼前的效果，他就是这样发明了望远镜仪器的。

　　我则受上述信息的启发，经过深思熟虑才制成这种仪器的。

　　下面我说说发明这个仪器的过程和原理。

　　这个产品包含一片或多片玻璃。一片玻璃不够，因为玻璃的形状或者是凸的（即中间比较厚），或者是凹的（即中间比较薄），或者是以两个平行面为界的（即平面玻璃），可是平面玻璃根本不能改变物体的形状，凹玻璃会缩小物体，凸玻璃虽然会放大物体，却会使物体形象模糊、发生畸变，因此为了获得望远的效果，使用任何一种玻璃都是不够的。

　　后来，我改变主意试用两种玻璃。我知道，如前面已讲过的，用平面玻璃什么也没有改变，就是把其余两种玻璃的任何一种和平面玻璃组装使用也都得不出所希望的结果。

　　因此，我不再用平面玻璃，而是用其余两种玻璃组装，结果我看到了我追求的效果。

　　在这条发现的道路上，我所获悉的荷兰信息结果虽然证实，却并没有给我带来任何帮助。

　　如果有人还是认为，确信别人做出来的成果曾大大地减轻了我探索获得有效的方法之苦的话，那就希望他们读一读历史，看看古希腊科学家阿尔锡达思是如何发明飞鸽的，或看看阿基米德是怎样发明能够照亮远处的反射镜的。

　　我还希望他们研究其他一些令人惊奇的机器是怎样发明出来的。

　　说具体一点，伽利略发明制造望远镜的目的实际上是为了观测天象、观测遥远星空的奥秘。