中國(guó)神話傳說(shuō)《封神演義》中有“千里眼”，說(shuō)具有千里眼的人，可以不受云霧及崇山峻嶺阻擋而看見(jiàn)遠(yuǎn)處的景象。在今天，射電望遠(yuǎn)鏡及雷達(dá)何止是千里眼，但在射電望遠(yuǎn)鏡、雷達(dá)出現(xiàn)之前，人類使用的“千里眼”就是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。
1609年5月，正在威尼斯作學(xué)術(shù)訪問(wèn)的伽利略偶然間聽(tīng)到一則消息：荷蘭有人發(fā)明了一種能望見(jiàn)遠(yuǎn)景的“魔鏡”──望遠(yuǎn)鏡，這使他怦然心動(dòng)，他很快找了個(gè)借口匆匆結(jié)束行程，回到大學(xué)，一頭鉆進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室……
不到3個(gè)月的時(shí)間，伽利略便造出了兩架望遠(yuǎn)鏡，其精度是當(dāng)時(shí)其它望遠(yuǎn)鏡的30倍。與別的望遠(yuǎn)鏡發(fā)明者不同，伽利略沒(méi)有將他制作的望遠(yuǎn)鏡作為供文人墨客、富商巨賈們尋歡作樂(lè)的玩具，也不是用來(lái)觀賞遠(yuǎn)處的風(fēng)景，而是把它指向了星空！8月的一個(gè)夜晚，他用它的望遠(yuǎn)鏡觀察了月球。不想，人們眼中的那個(gè)千嬌百媚、美輪美奐的銀盤，在他的望遠(yuǎn)鏡中卻成了一張千瘡百孔、丑陋不堪的“大麻臉”！他看見(jiàn)了月面上有頂部是圓環(huán)突起部分，也有平坦的部分，整個(gè)月面是由諸多的突起部分和平坦部分不規(guī)則排列組成的荒漠。他把那些四周邊緣高聳突出的圓狀突起命名為“環(huán)形山”，而將較平坦的暗黑區(qū)域稱之為“?！?。他由此想到，月球并非是上帝創(chuàng)造的尤物，天堂中的東西也不一定是盡善盡美的，他相信月球和地球一樣，是個(gè)有著實(shí)地的世界，說(shuō)不定，在那些山洞內(nèi)還可能棲息著神秘的“月球人”呢。
接著，伽利略又把目標(biāo)指向了燦爛的星星，盡管在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)“星星還是那個(gè)星星”，但明顯地變得更加明亮了，而且還出現(xiàn)了眾多原先肉眼無(wú)法見(jiàn)到的小星，由此他也成為世界上最早識(shí)破漫漫銀河奧秘的人──這不是“牛奶路”，而是無(wú)數(shù)星體交織在一起的光輝！這一切也使他相信，哥白尼所說(shuō)的“恒星離我們極其遙遠(yuǎn)”可能是句至理名言，不然為什么望遠(yuǎn)鏡無(wú)法把它們放大呢。
從那年年底起，伽利略的目光又投向了行星。1月7日，他已見(jiàn)到了木星那淡黃色的小小圓面，這說(shuō)明行星確實(shí)比恒星近得多。同時(shí)他馬上又發(fā)現(xiàn)木星旁邊始終有4個(gè)更小的光點(diǎn)，它們幾乎排成一條直線，連續(xù)幾個(gè)月的跟蹤使他確信，像月亮繞地球那樣，它們都在繞木星轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)當(dāng)是木星的衛(wèi)星。這說(shuō)明，不是所有天體都在繞地球！地球不是宇宙的中心！所以，這一觀測(cè)結(jié)果也就間接支持了哥白尼的日心說(shuō)。
為了紀(jì)念伽利略這個(gè)發(fā)現(xiàn)，后人還把這4個(gè)比較大的木星衛(wèi)星稱為“伽利略衛(wèi)星”?，F(xiàn)在知道，除了木衛(wèi)二略小于月球外，其他3顆都比月亮還大，而木衛(wèi)二則是目前天文學(xué)家的掌上明珠，因?yàn)樗厦嬗兄嬲乃暮Ｑ?，許多跡象表明，木衛(wèi)二上很可能是太陽(yáng)系中第二個(gè)存在生命的星球！當(dāng)年野蠻審訊伽利略的教皇后來(lái)發(fā)出的“只要木星的光芒還在天空中閃耀，人們就不會(huì)忘記伽利略”這一哀嘆，竟成了對(duì)伽利略最好的評(píng)價(jià)。
伽利略當(dāng)時(shí)制作的望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)其實(shí)很簡(jiǎn)單，它是由一塊凸透鏡和一塊凹透鏡組成，其原理如下圖所示。遠(yuǎn)處景物發(fā)出或反射出的光線，可視為平行光，它們先被稱為物鏡的凸透鏡匯聚，再被稱為目鏡的凹透鏡發(fā)散，便在物鏡與目鏡間形成了遠(yuǎn)處景物的虛像。這樣，遠(yuǎn)處景物就被搬到了眼前。由于伽利略望遠(yuǎn)鏡的成像是由于透鏡對(duì)光的折射，因此人們將這類望遠(yuǎn)鏡稱為折射式望遠(yuǎn)鏡。
當(dāng)時(shí)的伽利略折射望遠(yuǎn)鏡有一個(gè)令人討厭的缺點(diǎn)，就是在明亮物體周圍產(chǎn)生“假色”。“假色”產(chǎn)生的癥結(jié)在于通常所謂的“白光”根本不是白顏色的光，而是由組成彩虹的從紅到紫的所有色光混合而成的。當(dāng)光束進(jìn)入物鏡并被折射時(shí)，物鏡的邊緣相當(dāng)于棱鏡，棱鏡使白光色散形成了彩色光暈。
想想看，伽利略的天文發(fā)現(xiàn)，竟是由如此簡(jiǎn)單的儀器完成的，你也可以用很低的費(fèi)用制作一架伽利略式望遠(yuǎn)鏡。買一塊直徑、焦距大一些的眼鏡片作為物鏡和一塊焦距、直徑較小的透鏡作為目鏡。用膠水和小槽把兩塊鏡片裝在硬紙筒內(nèi)，再做一個(gè)簡(jiǎn)單的臺(tái)座，于是一架能夠看到月亮上的群山、銀河中的繁星和木星的衛(wèi)星的望遠(yuǎn)鏡便制成了。
開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡也是過(guò)去的人們進(jìn)行天文研究時(shí)常用的望遠(yuǎn)鏡，最早由德國(guó)科學(xué)家約翰內(nèi)斯·開(kāi)普勒于1611年發(fā)明。和伽利略望遠(yuǎn)鏡不同的是，它的物鏡與目鏡都是凸透鏡，其成像原理如下圖所示。
開(kāi)普勒是出生在德國(guó)的一個(gè)平民家庭的天文學(xué)家，它憑借自己的望遠(yuǎn)鏡，不倦地對(duì)星空進(jìn)行觀測(cè)，終于發(fā)現(xiàn)了行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌道是橢圓，并積累了大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)。他利用他的觀測(cè)數(shù)據(jù)和他已去世的老師第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)推理，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三定律，揭示了行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律，揭示了行星運(yùn)動(dòng)的軌道，運(yùn)動(dòng)的快慢，軌道與周期的關(guān)系等，第一次運(yùn)用科學(xué)規(guī)律證明了哥白尼的學(xué)說(shuō)，后世的人們稱開(kāi)普勒為行星運(yùn)動(dòng)的立法者。此后的牛頓正是在開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)學(xué)推理發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。
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