第二十四章 琅峰上的望远镜

去年10月20日募捐活动结束之后，大炮俱乐部的主席曾经给坎布里奇天文台拨去一笔款子，请对方制造一架超大型的光学仪器，无论它是折射式望远镜还是反射式望远镜，要求这架仪器必须能看清楚月球上直径不超过9英尺的物体。

折射式望远镜和反射式望远镜有很大的差别，此处有必要说明一下。折射式望远镜有一根长管子，上端装有一个凸透镜，叫物镜；下端也有一个透镜，叫目镜，观察人员的眼睛就是通过目镜观察物体的。物体发出的光穿过凸透镜，经过折射，在焦点上形成一个倒转的物像，而目镜像个放大镜，把物像放大让人观察。所以，折射式望远镜的管子两端是由物镜和目镜封着的。

反射式望远镜则不同，它的管子上端的口是敞开的，目标物体的光不受阻拦进入管子内，射到一个凹透镜上，这是一个金属聚光镜。聚光镜再把它反射到一面小镜子上，小镜子再把它反射到目镜上进行放大。

在大炮俱乐部筹划他们伟大实验的那个年代，这种仪器的精密程度已经相当高了，而且在实际使用中也有骄人的业绩。自从伽利略用他那可怜的只能放大7倍的折射式望远镜观察天体以来，科学已经有了长足的发展。从16世纪开始，望远镜已被大大地加粗、加长，使探索宇宙深处的星际世界已经成为了可能。当前正在使用的折射式望远镜中，有俄罗斯的普尔科沃天文台的望远镜，它的物镜是15英寸；有法国光学家赖尔布制造的望远镜，物镜也是15英寸；还有坎布里奇天文台的这一架，物镜的直径是19英寸。

第一架折射式望远镜（长）和反射式望远镜（短）

在反射式望远镜当中，有一些功率和体积都大得惊人。头一架是赫歇尔制造的，36英尺长，反光镜4英尺半，放大功能是6000倍。另一架在爱尔兰的伯尔，是洛斯爵士制造的。这架望远镜长48英尺，反光镜直径6英尺，放大能力6400倍，重量28000磅，为了摆放其操作设备还建造了一座很大的建筑。

虽说这些望远镜体积庞大，但实际的放大倍数也不过在6000倍上下，这意味着只能把月球缩短到39英里的距离，直径在60英尺以下的物体就看不见了，除非这个物体特别长。

要想观察到大炮俱乐部的这颗炮弹，它的直径只有9英尺，长度也不过15英尺，就必须把月球拉近到至少5英里以内才行，要做到这一点，望远镜的功率必须增大到48000倍。

这就是坎布里奇天文台要攻克的难题。资金不缺，难就难在制造望远镜的纯技术问题上。

首先，要在折射式望远镜和反射式望远镜之间做出选择。与反射式望远镜相比，折射式望远镜具有某些优势。在物镜直径相同的情况下，折射式望远镜的放大倍数更高，这是因为光线穿过透镜要比穿过反射式望远镜的金属反射镜的损耗小。但是，透镜的厚度是有限制的，如果太厚，光线就射不进来了。还有，造这样巨型的透镜难度也大，得花几年的时间。

所以，尽管物像在折射式望远镜里更亮——这对观察月球是一个极大的优势，月光是反射光——他们还是决定造一架反射式望远镜，因为这样的望远镜制造起来速度更快，而且也同样能够把放大的倍数提上去。鉴于光在穿过大气层的时候强度会有较大的损耗，大炮俱乐部决定把望远镜架设在美国最高的山顶上，这样可以降低空气的厚度。

正如前面所说，在反射式望远镜中起放大作用的是目镜，即放在观测人员眼底下的透镜。而物镜的直径越大，焦距越长，对物像的放大倍数就越大。要想达到48000倍的放大功率，物镜的尺寸就要远远超过赫歇尔和洛斯爵士的才行。难就难在这儿，因为铸造这种透镜是一项极为精密的工作。

幸运的是，几年前，法国学院的一位叫利昂·傅科的科学家发明了一种新方法，他用镀了银的玻璃镜代替金属镜，这就大大地缩短了制造物镜的工时。只要按尺寸制造一块玻璃，镀上银就算成了。天文台便采用了这种方法造物镜，效果非常好。

罗斯的大型反射式望远镜的两个视图

此外，他们还采纳了赫歇尔的组装方法。赫歇尔的望远镜是把从镜筒一端一面倾斜的透镜上反射出的物像直接传到另一端的目镜上。这样，观察人员就不用在镜筒的底端，而是在顶端上，用放大镜往镜筒里面看。这样的装配系统有一个优点，就是不用安装把物像反射到目镜上面去的那面小镜子，这样一来，物像在望远镜里的反射次数就由两次变成了一次，用这种方法光的强度损耗小，物像就更清晰，亮度就更大。这对观察大炮俱乐部的炮弹来说是极有价值的。

1881年都柏林的大型反射式望远镜

18世纪的大型反射式望远镜

方案定了之后，建造工程开始了。根据坎布里奇天文台的计算，这架望远镜的长度是280英尺，反光镜的直径16英尺。尽管这架仪器体积庞大，可比起几年前英国天文学家胡克设想的一架10000英尺的望远镜来，还可谓是小巫见大巫了。尽管如此，造这架望远镜还是有很多困难。

至于望远镜架设在什么地方很快就定下来了。选择对象自然是高山，而美国的高山并不多。

在这个幅员辽阔的国家只有两个一般高度的山脉，在它们中间流淌着壮观的密西西比河，要是美国人允许王室存在的话，他们肯定要称这条河为“万河之王”。

伽利略和弟子们用自制的望远镜观察天象

密西西比河流域以东是阿巴拉契亚山脉，最高峰在新罕布什尔州境内，不算很高，只有6600英尺。

但西边的落基山，称的上是一条绵延不断的大山脉。它的源头在麦哲伦海峡，然后沿南美洲的西海岸上行，叫作安第斯山脉或科迪耶拉山脉，之后穿过巴拿马地峡，跨越北美，一直延伸到北冰洋的海岸。

不过，这条山脉的山峰也没有太高的。阿尔卑斯山和喜马拉雅山都会居高临下对它们嗤之以鼻的。落基山的最高峰也只有11771英尺。而勃朗峰的高度是15787英尺，喜马拉雅山的最高峰珠穆朗玛峰是海拔29454英尺。

珠穆朗玛峰

不过，大炮俱乐部也只能将就落基山这个高度了，因为他们已决定，望远镜和大炮都必须架在合众国的境内。于是，天文台便把一切必需的物资和设备都运到了科罗拉多州境内的最高峰琅峰去了。