伽利略發明望遠鏡400年

zsr01

四個世紀以來的天文觀測，皆源自伽利略以自製望遠鏡舉向天空的那一刻。

撰文╱郭雅欣

1609年，義大利物理學家伽利略將一根長管子的兩端各裝入一枚鏡片，舉向天空，從管中發現了前所未見的天文景象，自此，望遠鏡的發明推翻了許多當時的天文觀念，把天文研究從「看天空」推進了「觀測天空」的時代。

這項天文學的重大里程碑即將在明年屆滿400週年，因此聯合國科教文組織定2009年為「全球天文年」，位於伽利略故鄉的義大利佛羅倫斯科學史 博物館更主辦了「伽利略望遠鏡展──改變世界的工具」，在同樣發跡於佛羅倫斯的鐘錶品牌沛納海贊助下，今年10月15日在中國的北京天文館開幕，展出伽利 略發明望遠鏡的過程、觀測結果。展場還實地架設了幾具望遠鏡，倍數及清晰度都仿造伽利略當時所做，讓參觀者彷彿回到400年前，看見與伽利略所見相同的景 象。

在伽利略之前，人類就了解了光的折射和反射現象，並應用於設計眼鏡或放大鏡，不過當時的玻璃製作及鏡片表面的處理都仍粗糙，所以並未用到更複雜的設計上。

到了1609年，伽利略從荷蘭的眼鏡製造商獲得靈感，將一根管子的一端置入凸透鏡（物鏡），一端置入凹透鏡（目鏡），並將凹透鏡端靠近眼睛，舉 起觀天。一開始，伽利略的望遠鏡僅能放大約7倍，經過不斷改良，最後製作出可放大20倍的望遠鏡，觀測星體的面積可放大至400倍，讓他看見了許多意外的 天文景象。其一，他觀測到月球上有許多不均勻的陰影，表示月球表面是凹凸不平的，他當時甚至試圖以三角幾何計算月球上的山丘高度，不過計算結果和現今測得 的實際結果差距很大。

其二，太陽的臉孔並非完美無瑕，而是佈著許多「黑麻子」。太陽只能在白天觀測，但刺眼的陽光令人無法直視，伽利略於是以白紙代替眼睛，放在目鏡 前，將太陽投射於白紙上的像，包括麻子的位置，直接在白紙上描繪下來，珍貴的觀測手稿也保存至今。從伽利略的觀測可看出，太陽及月球都並非當時權威的教廷 所說的「完美的球形天體」，因此這些結果都令教廷難以接受。

更令人震撼的是，伽利略看見四個衛星繞著木星運轉，證明並非所有的天體都繞著地球轉，駁斥了教廷宣揚的「地心說」，進而支持了哥白尼的「日心說」。佛羅倫斯科學史博物館館長佳魯茲（Paolo  Galluzzi）表示：「在伽利略的眾多天文觀測現象中，木星有衛星可說最為關鍵，對當時的社會造成的衝擊很大。」而在沒有鐘錶的年代，伽利略也提出用衛星繞木星的固定週期來計量時間的方法。

此外，伽利略還發現「土星長了耳朵」。他看見的耳朵就是解析度不佳的土星環，這也是土星環的第一筆觀測資料。他並且發現金星的盈虧現象、銀河不是「河」，而是無數小星星緊密相聚而成。這些突破性的天文現象，為後世的研究立下了非常重要的基礎。