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伽利略不是第一個用望遠鏡窺月的人?

作者 邱韻如

1609年夏天,46歲的帕多瓦大學數學教授伽利略聽到有關望遠鏡的消息。那年冬天,伽利略將他磨製的20倍率望遠鏡對向月亮,驚天動地動搖了人們心目中的宇宙。

伽利略把望遠鏡對向夜空,看到浩瀚無垠的宇宙以及月亮的真面目,開啟了世人的眼界與心胸。他不是第一個製造望遠鏡的人,也不是第一個用望遠鏡窺月的人。

從眼鏡到望遠鏡

早在十三世紀末葉,義大利工匠已經開始磨製薄雙凸透鏡,並安裝於鏡框上。十五世紀中葉,已有凹透鏡來協助近視的人們。十六世紀初,凸透鏡與凹透鏡已在整個歐洲流行。問題來了,如果只要一個凸透鏡和一個凹透鏡,就可以組成望遠鏡,為何望遠鏡未在此時出現呢?

十六世紀末的義大利,已經開始運用透鏡的組合,並將製造玻璃的知識傳往歐洲各個地區。1608年9月底,荷蘭開始了望遠鏡時代,一位荷蘭省政府官員寫信給中央政府國會議員說,有一項發明可使所有極遠處的事物看起來就像近處一樣,他指的就是眼鏡製造商李伯謝(Hans Lippershey,1570~1619)的發明。正當李伯謝忙著申請專利之時,有一名荷蘭商人已在法蘭克福的市集上銷售望遠鏡,另外還有兩個人也準備為自己發明望遠鏡而申請專利,但因為這項發明太容易複製,荷蘭當局決定不授予專利權,但望遠鏡的消息已不脛而走,開始擴散到歐洲各國。

1609年春天,巴黎的眼鏡製造商開始出售鏡筒裡有一片凸透鏡和一片凹透鏡的小型望遠鏡,放大率只有3~4倍。1609年5月,在義大利的伽利略輾轉聽到巴黎來的傳聞,馬上弄到鏡片製作了一台望遠鏡。之後他日日夜夜磨鏡拋光,在相關光學道理瞭然於心之下〔註一〕,所製望遠鏡的倍率不斷提升。

1609年8月,伽利略受邀展示望遠鏡,他和威尼斯共和國的總督和議員登上港口旁的鐘塔,用他已改良到8~9倍的望遠鏡遠眺威尼斯港遠方的船隻,大家爭相目睹嘖嘖稱奇,伽利略將這具望遠鏡贈給了威尼斯政府。

那一年的冬天披星戴月

他繼續磨鏡造鏡。11月,完成放大率為20倍的儀器,大膽將目標轉向月亮,從11月30日到12月18日,伽利略夜夜觀測並描繪月球表面,留下了至少8幅繪圖。1609年1月7日,他注意到木星旁邊的三個小點點,一直到三月初,他進行了一系列的觀測。

他不僅一筆一筆描繪出月面上的山脈與深谷,他還觀察金星的盈虧、紀錄木星旁四顆游動的星星、土星、獵戶星座以及銀河等等。他將他的觀測紀錄寫成《星際信使》一書,並將觀測所發現的木星四衛星稱為麥迪奇之星,獻給托斯卡尼大公科西莫二世及他的三個兄弟。

在當時,木星有衛星,是個驚天動地的事。當時主流的觀念認為地球是宇宙的中心,所有星體都繞著地球轉,木星算老幾,怎能有自己的衛星?暗喻哥白尼體系的這幾顆不是恆星的小星星,成了日後教廷找伽利略碴的把柄之一。

一炮而紅之後

《星際信使》一書和望遠鏡,讓伽利略一炮而紅。1610 年,托斯卡尼大公給了他一份「錢多事少離家近」的工作表示謝意,讓他享有自由的時間可以專心研究及著書發表,不必到比薩大學上課,而且大公還允諾資助製造新望遠鏡所需的經費。當年9 月,伽利略辭掉帕多瓦大學「錢少事多離家遠」的工作,風風光光的返回佛羅倫斯。

這本書使得伽利略迅速變成名聞歐洲的學者,在明萬曆43年(1615年),葡萄牙傳教士陽瑪諾所撰的《天問略》一書已將伽利略觀天的事蹟介紹到中國了。

他不是第一個用望遠鏡窺月的人

1608年秋天,荷蘭首批望遠鏡之一已用於觀測天上星體〔註二〕。伽利略不僅不是第一個用望遠鏡觀月的人,也不是第一個畫下月亮表面的人。在伽利略將望遠鏡呈獻給威尼斯總督之前的數週,英格蘭的哈瑞特(Thomas Harriot, 1560~1621)已將一架6倍率的望遠鏡轉向月球,在1609年7月26日繪製了第一幅透過望遠鏡所見的月面圖,不過這張圖是蠻簡略的〔註三〕。

哈瑞特也不是第一個畫下月面的人,在大約1505~1508年間,達文西已經用他的眼睛仔細觀察月亮並描畫月球表面了〔註四〕。

不是第一卻是最有名氣

儘管第一個望遠鏡不是他發明製作的,第一次用望遠鏡窺月不是他觀看的,第一幅月面圖不是他描畫的。但,伽利略揭開月亮與宇宙奧秘的功績卻讓世人永銘於心,將這些第一通通都歸於他。他頭腦好技術佳眼光遠,他探究光學原理,自製望遠鏡並將倍率不斷提升,並好奇的將眼光從地面擴展到宇宙;他不僅看清月亮的真面目,細心描繪月亮的崎嶇表面,更解釋這些陰影的原因由來,推算出月球上山脈的高度。他仔細觀察木星旁的幾個小點點的移動,破天荒的提出木星有衛星的概念。

在伽利略用望遠鏡窺天的360年後,人類首度登上月球。在月球上留下第一個人類腳印的阿姆斯壯於今年(2012年)8月辭世,他說過:這是個人的一小步,人類的一大步。

當我們舉頭望明月時,除了嫦娥、阿姆斯壯之外,不免也會想到伽利略,當他將高倍的望遠鏡對向月亮時,何嘗不是個人的一小步,人類的一大步?

註:

一、關鍵在於二個透鏡的曲度,需要微凸和深凹,才能產生明顯的望遠效果。其中深凹的透鏡相當於高度數近視眼鏡,以當時的技術,並不容易磨製。

二、見范龢惇的文章,《星際信使》中文版,第67頁。

三、哈瑞特所繪的月面圖,可參見如下網址:http://telescope400.org.uk/harriot-maps.htm。

四、達文西所繪的月面圖,可參見 Reaves & Pedretti, Leonardo Da-Vinci Drawings of the Surface Features of the Moon, Journal for the History of Astronomy, 18(1), 1987.

邱韻如:任教長庚大學通識中心物理科

原文發表於科學月刊第四十三卷第十期

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