【反射望远镜的发展历程(二)】望远镜的发展历程

　　哈德利和肖特的反射望远镜 　　 　　如上期所述，格里高里的反射望远镜设计是超前的，真正制作出第一块金属抛物面镜的人是一位英国的数学家约翰・哈德利(John Hadley，1682～1744)。他设计了一套方法，用来检测镜面聚焦的精度：制作了一个照明装置，使得只有当镜面能够把光线会聚到一点时，整个镜面才能被均匀地照亮；如果检测发现镜面某部分的照明不均匀，就着重研磨那个区域。
　　这是一个漫长而困难的工作，但哈德利非常有毅力，终于在1721年制造了一架球差极小的、直径15厘米的格里高利式望远镜。成像可以媲美惠更斯设计的长达37.5米的折射望远镜。哈德利的反射主镜只比惠更斯的透镜小一点，但望远镜的长度却只有1.8米。
　　英国仪器制造商詹姆斯・肖特(James Short，1710～1768)首先研究出了相当简便而精度又高的磨制抛物面镜的技术，它减少了用光学测试方法作最后修正所需要付出的劳动。他一生磨制和制作了1370架望远镜，主要是格里高里式望远镜，许多是很小的，另一些则是空前的大，直径达到45厘米，长度超过3.6米。
　　哈德利和肖特的工作把反射望远镜的实验价值提到了一个新高度。使用金属镜面来反射光线，代替使用透镜折射光线，使得天文学家们能够制造出更短和更大威力的望远镜，大型反射望远镜变得越来越普及，在这方面做出突出贡献的首先是英国著名天文学家威廉-赫歇尔。
　　弗里德里希・威廉-赫歇尔爵士(SirFriedrich WiIhelm Herschel，1738～1822)，出生于德国汉诺威，英国天文学家及音乐家，曾做出多项天文发现，包括天王星等。被誉为“恒星天文学之父”。
　　赫歇尔家共有十个兄弟妹，但其中四个早天。其父亲多才多艺，不仅是禁卫军乐团的乐师，精通音乐，还是天文爱好者，热爱星空，熟悉星座。在父亲的影响下，他15岁就在军中充当小提琴手和吹奏双簧管，志向当一名作曲家，但又把大量业余时间用于研究语言和数学，后来还加上光学，并产生了用望远镜亲眼观察各种天体的强烈愿望。
　　当时，汉诺威王朝与英国组成共主邦联。1755年威廉・赫歇尔参加的乐团被派到英国，他很快便学懂英语，并在1557年为躲避战乱而移居英国。先在利兹任音乐教师及乐团领队，后在旅游胜地巴斯任公众音乐会的总监。除演奏管风琴及双簧管外，他也编写过多首乐曲，可是大部分已被人遗忘。1772年他把小妹妹卡罗琳・赫歇尔(CarolineLucretia Herschel，1750～1848)从汉诺威接到伦敦，帮助自己料理家务，以便使他能专心致志磨制望远镜。卡罗琳一辈子都是哥哥的忠实助手，后来她也成为颇有声望的天文学家。
　　他在天文学上的兴趣自1773年开始浓厚，先是制造反射望远镜，后专门磨制反射望远镜。1774年他终于完成了第一架反射望远镜，直径12厘米，焦距1.7米，放大倍率40倍。1776年他一口气制作了直径分别为15厘米(焦距2米)、23厘米(焦距3米)和30厘米(焦距6米)三架望远镜。他最喜欢15厘米直径的那一架，使用起来得心应手。那时候，他主要观测月球，测量月球山峰的高度，以及编撰双星目录等。1781年3月13日，就在他观测双星时，他发现了一颗新的行星――天王星。起初他将新行星命名为“乔治之星”(Georgiumsidus)以歌颂英王乔治三世，但这个名称没有被其他天文学家接受。同年11月，他获授柯普莱勋章(CopleyMedal)，并获选成为英国皇家学会会员。1782年，他获乔治三世接见，并被任命为“皇家天文官”(The King"sAstronomer)，年薪200英镑。从此威廉赫歇尔成为职业天文学家。
　　
　　赫歇尔的“大炮”
　　
　　赫歇尔为自己的发现和新声誉所激励，决定制造一架望远镜，其反射镜口径达1.22米，要装入12.2米长的镜筒中。英王乔治三世慷慨解囊，拿出2000英镑资助他。这是一项令世人震惊的工程，所招聘的工人多达40名。1789年，赫歇尔的得意之作在巨大的构架中竖立起来，看上去活像一尊指向天空的“大炮”。
　　庞然大物的时代再次到来，不过这次不是长而是胖。反射镜的聚光本领取决于其面积，而面积又取决于其直径的平方，因此，此反射镜的聚光本领是他发现天王星的那架15厘米反射望远镜的64倍。
　　赫歇尔在制造此“大炮”时，改变了牛顿的设计，使主镜倾斜。这样，主镜直接将会聚的光束送到靠近前方镜筒口的焦点处，从而省去了牛顿式的平面副镜。这样做，可以大大减少磨镜的工作量，但也意味着天文学家必须在很高的地方进行露天观测，冒着摔下来的危险，事实上，从望远镜上摔下来的天文学家可以列出一个长长的名单。
　　1787年8月的一天，乔治三世领着坎特伯雷大主教穿过“大炮”的镜筒，同时妙语打趣地说：“来吧，尊敬的主教，让我领你去参观天堂。”投入使用的第一夜，赫歇尔就将此镜转向他最喜欢观看的土星，立即发现了两颗新土卫――土卫一弥玛斯和土卫二恩刻拉多斯，使当时已知的土卫数目增加到七颗。
　　“大炮”十分笨重，很难使用。在赫歇尔的有生之年里，他一直在使用一架直径45厘米、长6米的反射望远镜，天王星的两颗卫星，就是用这架望远镜发现的，而那架1.22米直径、12.2米长的庞然大物则成为了一个旅游景点。
　　
　　赫歇尔在天文学上的其他贡献
　　
　　威廉・赫歇尔编制了详尽的“星云”列表与“双星”列表。他首先发现大部分双星并非貌合神离的光学双星，而是互相具有引力关系。从研究恒星的自行，他也首先发现太阳系正在宇宙中移动，还指出该移动的大致方向。他研究银河的结构，提出银河呈圆盘状。
　　他又于1800年左右，发现阳光中肉眼看不见的红外辐射。在奥尔伯于1802年发现智神星后，威廉・赫歇尔首先将这种天体名为小行星(asteroid)，意指呈恒星状的小光点。
　　尽管他曾做出不少科学发现，他也不兑和当时的一些科学家一样，做出过一些没有根据的猜想，例如他认为每颗行星上都有生物居住，甚至太阳也是。他认为太阳拥有一层能隔绝外层热力的云层，一些生物能适应那里的生活。