书城传记牛顿——人类理性主义的旗帜
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第19章 制作反射望远镜

通往伦敦的哈门公路上,有一辆驿马车在奔驰,颠簸得很厉害,好像随时会翻覆似的。

光秃的山毛槔和道路两边的枯草迅速地飞向后方。

山野中不见人影,也不见牛羊游荡。

驿马车中只有一个客人,那个年轻人闭目沉思,他就是在回想鼠疫流行的日子和回校以后怎样生活的牛顿。

经过一年半黑暗的岁月,剑桥大学好不容易又灯火辉煌了。1667年的3月24日,牛顿回到三一学院自己的房间里。

最先迎上他的是室友威尔金士。

“鼠疫休假颇有趣的。”

威尔金士滔滔不绝地说些牛顿不感兴趣的话。牛顿随声应和,他不愿拂逆人意,伤了和气。威尔金士把想讲的话全抖出来后,就感到满足了。

也许是从小在乡下长大的关系,牛顿一进入这座哥特式建筑物的圆屋顶,那份自由飞翔的心情,突然间失去了活力。那个推究出微积分、透视出光分解的真理、发明反射望远镜、建立万有引力定律的聪慧头脑,不知隐藏到哪里去了!心底涌现的智慧之泉,也不知何时,好像已经枯竭!

那年秋天,牛顿被推荐为特别校友,可以领到年薪二百镑,从此脱离工读生的苦境,牛顿感到安心了。不过,他同时得担任辅导员,负责两个学生的个人教授,房间也搬到正门上面的三楼。

牛顿对教书没有兴趣,所以讲课时因不热心而流于平淡,倒霉的是学生。但是,牛顿是不会注意到这一点的。牛顿几乎很少到学院外面去,偶尔外出,买好了书籍、器材、药品等,就马上回学院。

“你又要做什么呢?”有一天,威尔金士问牛顿。

牛顿又在倾囊搜购奇妙的东西了。房间里,铜片、焦油、玻璃板、砂、木板、瓶装的砒素等堆积如山,还有放上坩埚的炉子。

“做望远镜啊。”牛顿回答得干脆,反而使威尔金士疑惑了。

“望远镜?”

威尔金士脑中的望远镜是前端有凸透镜、后端有凹透镜的伽利略式,现在却看不到要用于望远镜的大片的透镜,心想:“一定是奇怪的望远镜!”

“是反射式的。”牛顿说。

“嗯。”

威尔金士不知牛顿的葫芦里卖什么药。

牛顿用木板做了一个四方形的浅底箱,装上了砂,就把砂表面弄凹或弄凸地做起来了。

“喂,在做什么呢?”

“铸型。”

牛顿慢吞吞地回答。接着,在木板上画了纵横的平行线,然后看着记在纸片上的数值,在方格上取点。

“是抛物线吧,牛顿先生。”

“嗯。”

“让我帮忙,好吗?”

威尔金士把板上取的各点,以铅笔连接起来,画出了缓和的曲线。牛顿以雕花锯顺着曲线锯开,做成了抛物线的定规。

牛顿把抛物线定规放在砂面旋转,做出了规律整齐的凹面,也就是抛物面的铸型。

“想必是用这个来铸成玻璃透镜吧。”威尔金士自以为猜对了,挺着胸膛说。

“不,是铸铜做反射镜……”

威尔金士哑口无言了。牛顿在房内角落的炉子里以焦炭起火,把铜放进大坩埚内,并加入了一点砒素。牛顿把熔成赤红色液体的铜倒入砂模(铸型)里面,不久就冷凝成馒头形的厚铜片,待它冷却后,从砂模剥起来。牛顿凝视着它,笑容满面。这是用来研磨反射镜时用的工具。

以雕花锯锯下抛物线定规时,分离的木板也成为定规,牛顿就用来铸成类似凹透镜的厚铜片。

把两片厚铜板重合,当然是紧紧地密合了。他把先做成的铜片放在桌子上,在凸面涂上了熔解的焦油,再把后做成的铜片以水濡湿后,与焦油摩擦,这是为了做成同样厚薄的胶黑物质层。

牛顿把白涂料(贝壳烧制而成的柔细白粉)撒在先做成的铜片凸面(上涂焦油)上,然后把后做成的铜片重叠其上,以两手压住,用力摩擦。

“刷刷……刷刷……”是用白涂料磨光铜面的声音。牛顿忘了时间,继续地磨。摩擦声愈来愈小,终于若有若无,这是白涂料压入V焦油中的缘故。于是,有耐性的他,徐徐地擦了擦汗,拿起上面的铜片,看到凹面磨得亮光光的,满意地笑了。

他又将白涂料撒在焦油上,用力地摩擦。如此重复了许多次,终于做成了一点也不模糊的光亮的铜凹面镜。

这种精巧的功夫,当时一流的工匠也没人能及得上。他那种努力的程度,确实是非同小可,往往做到深夜两三点钟,有时直到五六点钟,忘记吃饭也是常有的事。

只要反射镜做好,其后就没有什么困难的工作了。圆筒、支持台等要装的零件虽多,但对牛顿来说是很简单的。将直径15厘米的反射镜装置在圆筒底部,再把小的平面镜以45度的倾斜度装置在圆筒内,以接受反射来的反射光线,并经圆筒侧面的洞导至外面,以透镜来窥视,这就是牛顿发明的反射望远镜的基本构造。

这个望远镜的口径为艾尔斯索普时做的望远镜的六倍。将它对向夜空时,月球表面、土星的环、木星的卫星等都清楚地映入牛顿眼中。

牛顿也曾在晴夜里,用这个望远镜细心对着一个又一个行星地观察,脑子里思考着开普勒定律和万有引力定律。

在牛顿之前,伽利略首先把他所制作的望远镜用在天象观测上。伽利略式的望远镜是以一片会聚透镜为目镜、一片发散透镜为物镜的望远镜。还有当时盛行的由两片会聚透镜组成的开普勒望远镜。两种望远镜都无法消除物镜的色散。

牛顿发明以金属磨成的反射镜代替会聚透镜作为物镜,这样就避免了物镜的色散。第一次,牛顿制成的望远镜长15厘米,直径2.5厘米,放大率为30~40倍。经过改进,1671年他制作了第二架更大的反射式望远镜,并送到皇家学会评审。这台望远镜被皇家学会作为珍贵科学文物收藏起来。

这一时期的牛顿,生活上极为平静。

反射望远镜是一项伟大的发明。通常情况下,这会成为轰动学术界的话题。

担任皇家教堂司教的巴罗,有一次把这个发明告诉了查理二世。于是牛顿把反射望远镜呈献给国王。国王把它交给皇家学会审查。

“艾萨克·牛顿是怎样的人物?”

问起这句话的人是协助其师罗伯特·波义耳在清教徒革命时期组织了所谓“隐形同人组织”的伦敦大学教授列文虎克。这个组织后来被国王承认,改称皇家学会。

“他是由巴罗司教介绍,而成为刘卡士讲座教授的,该不是泛泛之辈吧。”回答的是建筑家克利斯多夫·廉。

“也许是看了我的书才开始学光学的。”以自信固执闻名的虎克摇着膝盖说。他的著作《微生物图说》中,关于光学尤其是显微镜有详细的叙述。

天文学家赛斯·华德、物理学家罗伯特·波义耳等温和派会员都保持沉默。这两位都是虎克的老师,不过虎克认为自己是皇家学会主持实验的人,又负有审查新式望远镜的任务,所以比较积极。

“各位,这个望远镜利用了反射镜,它与伽利略不同的是,不会有光分解。由于反射面不是球面而是抛物面,因此不会有球面的像分解。”虎克以郑重其事的语气述说。

光分解是指透镜的像有虹彩的现象;像分解是指透镜或球面镜的像模糊不清的现象。

“廉先生,这位制作者是谁?技巧相当了不起!”

“巴罗司教说是牛顿教授制作的。”

“真是难以令人相信!如果是真的,这个人也就怪了。把宝贵的时间浪费在工匠的工作上,实在愚笨!”

虎克一向讨厌那种需要耐性的工作,想起制作自己发明的雨量计时,曾经颇费周折,仍不禁怒气冲冲。

这次会议的结果,决定欢迎牛顿进入英国皇家学会成为会员。但没有人知道,牛顿除了发明反射望远镜以外,还有其他的成就。