17世纪初叶，一件小小的发明引起了欧洲人的巨大兴趣。一石激起千层浪，它引发的巨大历史效应，推进了科学，震撼了世界，迄今未见衰歇。这就是望远镜的发明。
这说明了一个历史活动，不管它多么细小、多么偶然，往往是许许多多的历史活动和它们所面临的各种历史条件、创造的种种历史效应直接或间接地交汇而
一
望远镜是1608年秋天由一个荷兰小城密德尔堡的普通眼镜师李帕西发明的。据说，他一时心血来潮（也许是想替某一位深度近视的顾客配一副合适的眼镜），把一块玻璃的凹透镜（这是矫正近视眼的）和一块玻璃的凸透镜（这是矫正远视眼或老花眼的，也可以作放大镜用），一前一后放着，透过两块镜片去看景物，发现远处的物体被放大了，其实应该说是拉近了。他用一张羊皮纸卷成一个筒，把两个镜片固定下来，第一架望远镜就这样被发明了。李帕西叫它“明晰器”，并立刻认识到它的用处，如用于航海、军事和旅行（当时荷兰航海事业发达，又在打仗），马上于1608年10月中向密德尔堡市议会报告并申请专利三十年。市议会组织了一个委员会审查，委员们轮流用望远镜望远，一致认为有用。但没有给他专利，因为他们听到消息后，已应法国大使请求，准备送一具给法国国王，不再可能保守秘密了。于是市议会给了李帕西一份奖金（原定900佛罗林金币，由于又让他做一个双筒的，奖金加倍）。不给专利还因为稍后市议会又收到一个叫梅西斯的人的申请，说他经过两年的试验，发明了同样的望远工具，而且比李帕西的要好，看起来清楚得多。这样，专利的事就不好再提了。但这个梅西斯说是要改进一番，却一直没有拿出来，结果连人都不见了，多半是没有做出来，也可能是个骗子。但据说还有第三个发明者，那就是与李帕西居于同一城市的另一位眼镜师詹森，他同父亲老詹森（在1590年发明了显微镜，但一说发明者不一定就是他）一起发明了望远镜。还有这样一个传说，好像是梅西斯去找詹森，却错走到李帕西的店里去了，李帕西从梅西斯那里得到启发，因而造成了那架神奇的工具，等等。
这里有好些是传闻，但说明了一个问题，在17世纪初，这种简单的工具是任何一个眼镜师用两个现成的镜片都可以做出来的。而发明者落到了李帕西头上，倒是有点偶然，因为他的目的并不是想制造一架望远镜，结果歪打正着。历史上有许多发明发现都是这样的，像X 射线和镭的发现，哥伦布的发现美洲，青霉素的发明等就是如此。
李帕西发明望远镜的消息很快传遍整个欧洲，这种被称为“荷兰管”的玩意也在欧洲各国流传开来，贵族们认为它新奇好玩，但其对航海、打仗的实用价值也是明显的，因此受到重视。不像公元一世纪希腊科学家希罗发明的“风神球”（最早的蒸汽轮机）那样找不到实际的用处，只好作为玩具而终于失传。中国古代许多所谓“奇技淫巧”的发明的命运也是如此。
二
1609年5月，意大利科学家伽利略听到“荷兰管”的消息，虽然没有看到实物，但他有丰富的光学知识，知道原理，立刻独立制作一具，装到一根据说是从教堂管风琴上拆下来的铜管的两头，做出一具放大三倍的望远镜。他很快发现放大倍率与透镜焦距的关系。随后，伽利略改用当时最好的威尼斯玻璃做镜片，又做了好多架倍率更大的望远镜，最后的一架放大32倍，并给它取名为望远镜（telescope），这个名称一直沿用到今天。
伽利略的望远镜不是指向地面，而是立刻指向天空，得到了一系列天象上的重大发现。从而彻底地打破了过去的旧说，尤其是被教会奉为圭臬的旧说。他首先发现月亮表面是凹凸不平的，教会崇奉的亚里士多德的“平滑理想的星球”的说法不攻自破。他发现天上星星的数目远比人眼所见为多，这只能解释为星星的距离远近不等而有明有暗（后来知道还因为星球大小不等和亮度不一），教会肯定的托勒密认为星球全都等距嵌附在光滑平整的天球上的理论不行了。银河也是由无数小星组成，因此看来密集在一起以致肉眼看来成为一条光带，过去人们认为它是地上热气蒸发到天上的说法给否定了。他还发现木星的四个卫星及其绕木星旋转，土星光环在土星转动时因对地球的角度不一样时而出现，时而看不到（当光环与地球轨道在同一平面时）。当时的望远镜还分辨不出光环，只看到土星两侧两个凸起和它的消失与再现，伽利略用谜样的语言表达他的发现：我看到土星是个三角形；土星吃了自己的儿子（土星光环的真象是1656年惠更斯用倍率更大、分辨率更高的望远镜发现的）。金星盈亏现象和太阳黑子也发现了，等等。这些发现粉碎了统治一千多年而为教会所崇奉的托勒密以地球为中心的宇宙体系，刚提出不久的哥白尼的日心说得到了确证（古希腊就有地心说与日心说之争，后来地心说占了统治地位），这对近代科学的进展起到了极大的作用，对人们宇宙观的影响之大，是不待言的。也正因为如此，哥白尼的学说被教会禁止，伽利略因支持日心说受到教会的迫害。据说在审判席上的伽利略自言自语：不管怎样，地球还在转动。直到三百年后，罗马教廷才正式宣布为伽利略平反。
制造望远镜观测天空得到重大发现的殊荣落到伽利略头上，伽利略的科学素养和创新意识也当得上这样的殊荣。但也并非一定是伽利略才能做到，其他的科学家进行这种发现和创造也并非不可能。
据说有个叫马略斯的人，有着伽利略类似的经历，他用望远镜观测天象似乎比伽利略还早一点。马略斯在听到传遍欧洲的“荷兰管”的消息以后，就自己设法制造了一架，并且用以观测天象，发现了木星的三个卫星，第四个是他用更好的威尼斯玻璃做成镜片之后发现的。
一般认为，马略斯有剽窃伽利略发现的嫌疑，谁也不承认他应当享有第一个发现木星卫星的荣誉。
在马略斯1610年出的一本书里有一幅他的画像，左手拿着一个烧瓶，右手拿着一支鹅毛笔，面前摊开一个小本子，头的两边，一边画着地球，另一边就是木星和它的四个卫星，这说明了他科学家和发现者的身份。在他面前的桌子上，放着一个一头大一头小的管子，上边用拉丁文写着“明晰器”的字样。这是望远镜的第一张印刷图（伽利略最早制作的望远镜没有保存下来，现存的两架是后来制作的）。
这个图如果可信，那么1610年（这一年伽利略送了一百多架望远镜给欧洲的王公贵族，好让他们观测他发现的天象），望远镜已经有了不同长度与不同倍率，有了可伸缩的能对焦距的镜筒，比李帕西那个简陋的“荷兰管”已经大大改进了。用它来观测，发现木卫之类并非难事。这说明，第一个荣誉落到伽利略头上也许有点偶然性，因为那时已具备了可以观测天象的工具和条件，不止一位科学家可以做这件事，不过伽利略得了个第一罢了。但这个第一“含金量”是很高的，不仅由于发现的东西多，而且伽利略对之作了正确的说明。这是伽利略伟大之处，是马略斯（如果他不是骗子）之类远赶不上的（当时有些人用伽利略的望远镜去观测伽利略所看到的天象，可就是不信，他们认为是人眼的幻觉，或仪器的问题，更有人认为这是魔鬼诱惑人的表演）。
李帕西发明望远镜和伽利略据之以观天，对他们个人来说，可能都具有某些偶然性，但二者集中出现在17世纪的第一个十年，却有其必然。这是当时的科学技术发展水平和人文环境、社会环境的产物。
三
望远镜是用两个或几组透镜组成的。李帕西和伽利略的望远镜用的是一个凸透镜和一个凹透镜，此后更普遍的是用两个或两组凸透镜（还有其他种种组合形式）。把两个透镜组在一起似乎是很容易的事，但望远镜的发明却走过了从人类文明开始起的几千年的很长的一段路。
望远镜的发明条件有三：一是玻璃的制作技艺特别是透镜的制作技艺；二是光学理论；三是社会的需要。前二者都走过很长的一段路，到17世纪初才比较成熟，并在社会的需要促成下汇合在一起，这才有了望远镜。
玻璃的主要成分是硅酸盐，它在自然界的天然形态是石英（花岗岩中就有），它的结晶形态是可透光、可折射光的水晶，把石英熔炼就可以得到玻璃。但纯玻璃的熔点高达1500℃，在早期是达不到的，因此从公元前4000年起（一说前5500年），埃及、两河流域和中国都有了早期玻璃制品。这种玻璃实际上是含各种元素杂质、不纯、不怎么透明的、带色的玻璃和陶釉。后来，透明的玻璃造出来了。约在公元前后，腓尼基的西顿有人发明了吹制玻璃的方法，各种形状的平滑透明的玻璃制品造出来了。当然，数量不多，价钱昂贵。公元一世纪，欧洲的西班牙和高卢有了小规模的玻璃作坊。对欧洲人来说，玻璃开始不再是远方来的稀世珍品。公元七世纪，玻璃开始找到了它的新用途。从七世纪起，教堂用上了玻璃窗，12世纪以后用于私人住宅，到14世纪已相当普及（当然还是限于贵族和富人）。14世纪末，玻璃找到它的另一个新用途――用透镜制成眼镜，这距离造出望远镜来似乎只有一步之遥了。然而，这一步却走了三百多年。而且还是靠了一次偶然的机遇。
早在古希腊时，有弯曲弧面的玻璃――凸透镜已经有了。这种凸透镜形的玻璃的第一个用途是聚焦、取火。1850年在古亚述遗址中发掘到一枚这样的凸透镜。在古希腊，凸透镜已经可以在商店里买到。剧作家阿里斯托芬在公元前423年写的喜剧《云》里，就有用火镜――玻璃凸透镜折射阳光聚焦熔化涂蜡写字板上字迹的描写（另一种以青铜凹面镜反射阳光聚焦取火的镜子，也被称为火镜，比玻璃透镜用的更多。中国古代也有，称之为“阳燧”。相传公元前三世纪大科学家阿基米德用以焚毁罗马船队的火镜，即是这种青铜制的凹面反射镜）。中国西汉也有用凸透镜取火的记载，有趣的是所用材料不是玻璃而是冰（《淮南子・万毕术》）。其实这时中国已经造出了透明的玻璃，也有了玻璃透镜的记载（被称为“火齐”或“火珠”）。可用以聚焦取火和放大，至少在940年谭峭的《化书》里已经记下了透镜可放大和缩小所视物体的特性。谭峭关于透镜的四种型式的系统的记载要早于欧洲的记载（1593年G・B・德拉・拨波塔）六百多年。至于眼镜和望远镜则是明末传入中国的。玻璃凸透镜的第二个作用是放大。公元一世纪时，罗马学者老普林尼曾在其37卷的巨著《自然史》中记载了玻璃的制造，以及通过充水的球形玻璃鱼缸可以看到缸内鱼的放大形象。凹透镜矫正近视眼的作用似乎也已为人所知。传说罗马暴君尼禄高度近视，曾通过一片凹透镜来看角斗，但那不是玻璃而是不很透明的翡翠打磨而成的，可知用这种镜片看过去景象模糊之极。不知道尼禄是不是也透过这样的凹透镜去看自己烧掉的罗马城的大火。然而，这只是一个传说。
光学原理也经历了一段很长的发展时期。公元前四世纪古希腊的欧几里德提出了光的直线性原理和反射性规律。这时中国的墨家也提出了类似的但更细致的表述。公元前50年，希腊天文学家克莱奥美德指出了太阳光在大气层中的折射现象。公元120年，埃及天文学家托勒密研究了光在水中和空气中的折射现象（折射定律则是1621年斯纳尔公布的）。公元11世纪阿拉伯学者阿尔哈曾研究了光在各类镜上的反射和折射，确定光是通过物体映入眼帘，而不是像古希腊人认为的那样，是从眼睛射向物体的。13世纪特重实验的英国学者罗吉尔・培根通过拿着透镜翻来覆去地观察试验，在他的书《大著作》里写下：透镜可以放大、缩小观察的物体。可以说，培根根据自己对光的研究，已经找到了望远镜的原理。比他稍晚一些的意大利人波增和英国人狄杰斯也提到了相似的原理。培根在他的书里甚至提到公元一世纪罗马的恺撒在进攻英国时就曾拿出一架望远镜来窥探海峡对岸的动静，但这也和公元前三世纪亚历山大港口的灯塔上有一块玻璃镜可用以望到远方肉眼难见的船只的传说一样属于子虚乌有之谈。事实是，培根他们也只是从光学原理上推演，并没有做出一架真正可用的望远镜来。
这是因为13世纪时的那种混浊不匀，有很多气泡和疖子的玻璃，用来做放大镜和取火还可以，若是像望远镜需择用两片玻璃组合起来望出去，就很难看得清楚了。还有，当时透镜很少，用途不大，磨制用作望远镜的合适镜片的机会不多。
但是，培根的《大著作》完成不到二十年，玻璃透镜找到了一个新用途――做眼镜。时间在1280年，发明者是意大利的阿尔马提斯。也同望远镜的发明者一样，记载下来的发明制作者分别有好几个人。
四
最初制出的眼镜是矫正远视眼的凸透镜片，那是因为社会的需要。人们通常到四十五岁左右眼睛就会老花，也就是远视眼。当时欧洲日益繁荣的城市手工作坊的技艺精湛的工匠由于有了眼镜而大大延长了他们的职业寿命，日益增加的画师也是如此，对文化知识的主要掌握者――教士也大有裨益。
有趣的是，能造出远视眼镜的凸透镜片，用同样的研磨技术也能制出矫正近视眼的凹透镜片，但是近视眼镜的发明却比远视眼镜晚了近三百年，即到了16世纪中叶以后。其实不奇怪，因为13世纪时近视眼还不多见，文艺复兴时期（14―16世纪）以后，近视眼才多了起来，因为在欧洲读书的人多了起来。当时读书条件不好，房子采光很差，晚上又没有明亮的灯火，读书疲劳了得近视眼很容易。中世纪的欧洲，文化知识几乎为教会垄断，读书识字是教士的特权。书都在教会，又是用贵重的羊皮纸或者不结实的莎草纸抄写成的，流传不易。中国发明的造纸术12世纪经由阿拉伯传到西班牙，14世纪开始取代了昂贵的羊皮纸和不结实的莎草纸。1445年谷腾堡发明了或运用了活字印刷术。1445―1500年间欧洲先后建立起1000多个印刷所，出版了35000多种印刷品，发行量达1000万份，书价大降，而且易得。宗教书籍之外，科技、医学和人文著作广为流传，像手工业技术的书籍就很畅销，大大促进了德国城市文化的发展。不过李帕西似乎并没有看过培根等人的作品，他的望远镜不是根据光学原理而是凭经验制造的。伽利略就不然了，也就在这时，欧洲各国开始用拉丁字母拼写本国语言，成了英文、法文、德文等等，代替了脱离当代语音句法难读难学的拉丁文。文化知识普及了，近视眼增多了，近视眼镜也就应运而出现了，眼镜店遍及欧洲各个城市，各种度数的远视镜片、近视镜片成了店里的常备品。这样，由一个李帕西那样的眼镜师摆弄一片凸透镜和一片凹透镜造成一架望远镜就有了可能了。
也就在这时，玻璃工艺有了很大进步。1507年，奥兰多・ 加罗在威尼斯改进玻璃镜的制造技术，造出了纯净、均匀、更为透明的玻璃，能使镜子的映象更为真实，不被扭曲，被称为威尼斯玻璃。威尼斯垄断这项发明的应用没多久即被打破，这种技术扩散出去，用它能大大加强望远镜的清晰度，伽利略的天文望远镜除了第一架以外，都是用威尼斯玻璃制的。
伽利略的望远镜有很多弱点。紧随伽利略的发明，德国天文学家开普勒在1612年出版的一本书里，凭着他对光的折射原理的了解，提出可以把两个凸透镜连到一起造成一架望远镜。可是开普勒只谈到折射望远镜的原理，自己却没有造出一架来。看来他自己并没有掌握磨镜技术，而远视眼度数一般不高，要在眼镜师那里找一片弯曲度大即度数很高的现成凸透镜片也不容易，也不易找出一个工匠把它研磨出来。直到六年之后，才有一位神父把它制造出来。这种视野更大、聚光能力更强、倍率更大的望远镜就打败了伽利略式望远镜，一时成了望远镜特别是天文望远镜的主要形式。
1663年，数学家格列高里出版了一部《光学原理》，里面提到了一种新型望远镜的制法和图样，它不再是两个凸透镜组成，而是用一个凹面镜集光反射聚焦，用一个（或一组）凸透镜放大，这就是反射望远镜。格列高里和别的人曾想把它做出来，但没有成功。一直到1668年，大科学家牛顿对这个设计稍加改变才把它造出来用以观察天象。从此，望远镜的发展一日千里。20世纪以来，大的天文望远镜几乎全是反射望远镜，目前，已造成物镜直径达10米的光学反射望远镜。最有名的就是那座遨游在外太空的哈勃望远镜，而且，望远镜从肉眼可见的光向电磁波的各段延伸，红外线、无线电波、紫外线、x射线、γ射线等都可以探测到了，宇宙的窗口打开的越来越宽，观测到的景象也越来越远，也越来越细――远至200亿光年，细到星体中原子的活动，都可以探测出来。今天的宇宙理论可以说都是以望远镜（不仅是光学望远镜还有其他类型的望远镜，以及附设在上边的各种仪器）的探测为依据验证出来的。当年伽利略的伟大发明，今天来看是简陋之极。
五
从这里可以看到，望远镜的发明看起来是一个个人的小目的甚至无目的的活动，其实是各种大大小小、远远近近、直接间接的因素的复杂的交互作用处在一个关节点上的产物。而且产生了极其巨大的历史效应，而这种巨大的历史效应又是在各种各样因素的交互作用下形成的。这种因素首先是科学技术的发展水平（光学原理、玻璃制作工艺、透镜研磨工艺等等），也还有社会的需要（眼镜、航海、作战、测绘、天文学等等）。这种科技发展和社会需要又形成于当时整个的时代背景和社会环境下。那个时代被称为文艺复兴时代。先进的人们的思维走向与方法较之过去有了很大变化，以弗兰西斯・培根为代表，以重事实，重验证，重实验，重归纳的方法，追求真理，创新，不囿于传统的精神，抵制和反对了以教会为代表的保守、教条、盲从的思维模式，从地理大发现到各种各样的科学技术发明发现，都是那个时代的产物，望远镜的发明只是其中之一。而这个时代正是资本主义开始发展的时期，是资本主义制度开始取代封建制度的时期。生产力发展――科学技术发展――人文精神――制度变革，社会的深层有了巨大的质的变化，各个层次、各个方面、各种群体乃至个人都空前地活跃起来。而其最基础的、最深层的，是生产力的发展的需要。
从望远镜的发明和发展来看，从一定意义上讲，历史活动的关系和作用亦即它的历史效应，可能比历史活动本身更值得我们注意。
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