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科技史学家长期以来对谁是望远镜的发明者有争论。许多学者相信望远镜的发明者是荷兰的眼镜制造商利普赫。利普赫在1608年9月把他的发明交给了莫里斯王子——后来的荷兰共和国国家首脑，期待得到专利。然而，没有多久，另外两个荷兰人拿着类似的仪器，提出了类似的要求。结果，荷兰政府没有批准任何人的专利申请。
起初，并非人人都相信通过望远镜所看到的东西是真实的，它不过是被当作一种新奇的玩具。它被很多贵族放在客厅里作为高尚身份的象征，后来还被广泛地作为军队的装备。
在望远镜发明几十年后，法国学者波雷尔写了一本书，把发明望远镜的功劳归于荷兰人詹森。再后来，又有人说望远镜的真正发明者是西班牙的一位眼镜师。看来，真正的发明者就如早期的望远镜所成的像一样模模糊糊，很可能永远也不清楚。然而，重要的问题并不在于究竟谁发明了望远镜，而在于望远镜的发明改变了科学。更进一步，这一发明还改变了哲学、文化和宗教。早在望远镜得到军事上的应用之前，它就已经开始成为一场波澜壮阔的哲学、宗教和科学的大变革的原动力。
令人惊讶的发现
在利普赫把他的发明交给莫里斯王子的时候，伽利略正在意大利北部靠近威尼斯的古城帕多瓦担任帕多瓦大学的教授。1609年夏天，他获悉了有关望远镜这种新的装置的消息后，自己也做了一架更好的望远镜。最初，他把他的望远镜卖给威尼斯的商人，他们使用这种装置来眺望进港的轮船。不过，伽利略是个不安于现状和富有想像力的人，他很快就把他的望远镜转向了天空。正是他的这么一看，竟改变了当时世界的进程。
16世纪末到17世纪初是一个动荡的时代。1600年，罗马宗教裁判所下令在火刑柱上烧死了哥白尼日心宇宙学说的宣传者布鲁诺，以压制各种异端观点。伽利略不顾这种危险，他知道自己并不是仅仅拿着他的新仪器在异想天开，而是在做一件大事情。
1610年3月，伽利略急切地出版了他的著作《星际信使》。在这本小册子中，伽利略向在过去2000年里人们所接受的知识和才智发起了挑战。他改进后的望远镜放大率约为30倍。他看到月球是一个布满高山、峡谷和平坦的“海”的崎岖不平的世界，并根据月球上的山峰所投下的阴影测算了它们的高度。伽利略还发现一些模模糊糊的天体乃是无数星星集合在一起形成的，例如，银河在望远镜中可以分解成数百万颗因为太暗而不能用裸眼看出来的恒星。最令伽利略惊讶的是，木星有四颗卫星在围着它转动，他把它们比作微型的太阳系。
旧宇宙观的颠覆
伽利略的这些观测结果大大加固了日心宇宙学说的根基，尤其是他对月亮的观测结果剥夺了一切天体都是完美无缺的这种思想所占有的地位。这种思想是公元前4世纪伟大的希腊哲学家亚里士多德提出来的。到了伽利略那个时代，这一权威思想在欧洲几乎所有受过教育的人群中依然根深蒂固。
使用两块玻璃做成的一架简单的仪器能够推翻统治了2000年的学识和真理？许多学者想，一定是这些早期的望远镜所固有的畸变使得所看到的东西出现了失真。于是，伽利略在白天的许多场合，把望远镜指向遥远的建筑物，使他的观众相信夜间所见的情况也是真实的。可是，这个办法并不对每一个人都有效。
伽利略不是惟一用望远镜研究天空的人。德国的沙伊纳在1611年开始观测太阳。像伽利略一样，沙伊纳发现这个天体远非完美无缺。沙伊纳把望远镜中的太阳像投射在白色卡片纸上，发现太阳圆面上有一些黑暗的斑点。沙伊纳相信这些斑点是真实的，并于1612年1月发表了他的观测结果。当伽利略听说沙伊纳的发现时，兴奋得大声叫喊了起来，狠狠地质问与他争论的人是不是仍不相信这是事实。
对旧宇宙观的最后一击是伽利略对金星的观测结果。金星在我们的天空中永远不会偏离太阳很远。地心宇宙学说为了解释这一事实，便让金星围绕着位于太阳和地球连线上的一个虚构的点转动。按照这样的理论，金星看上去应该始终像弯弯的新月那样。伽利略把望远镜转向金星，看到它就像月球一样，有时确实是像新月那样弯弯的一勾，但有时也会变得像初七、初八或二十二、二十三的月亮那样呈半圆形，甚至变得很接近满月那样的圆形，也就是说，金星具有全部盈亏变化。这惟一的解释是：金星在围绕着太阳转动，而不是围绕地球转动。
伽利略的观测结果、出版的著作以及倔强的性格，最终使得他与罗马教皇乌尔班八世陷入了完全的对立之中。他在晚年遭受到罗马宗教法庭不公正的审判，不得不违心地否认他所说的都是真理并停止了天文研究。但是，他在软禁中依然坚持力学的研究，并作出了一系列卓越的发现。长期的软禁生活极大地损害了他的健康。1638年，伽利略双目失明，4年后与世长辞。
在伽利略用他的望远镜扫视天空的同时，德国天文学家开普勒完成了他的数学推导，得出了行星运动三大定律。开普勒把这三大定律置于日心宇宙模型的基础之上，使得他可以对行星的运动作出具体的预言。他的计算表明，金星在1631年将横穿太阳圆面，即发生所谓凌日现象。很可惜，这次凌日发生时，在全欧洲太阳都位于地平线以下。
第二次机会是在8年以后。年轻的英国教士霍罗克斯计算得出，金星将在1639年11月24日发生凌日。这天是星期日，霍罗克斯必须参加教堂的礼拜。礼拜结束后，他猛冲到他的望远镜那里。虽然这天有云，但到下午3点15分时天空晴朗了，霍罗克斯看到金星小小的黑暗的圆面正在慢慢地横越太阳的圆面。霍罗克斯的朋友克雷布特里住在50千米远处，他也观看到了这次凌日。这两个人都使用伽利略式的望远镜，把太阳的像投射在白色卡片纸上。他们用这种简单的方法为开普勒定律和哥白尼的宇宙观提供了具有重大意义的证据。
越做越长的镜身
伽利略去世的时候，望远镜已经成为几乎每一位天文学家必不可少的工具。这些早期的望远镜利用光的折射来会聚远处物体射来的光线，称为折射望远镜。折射望远镜受到透镜所固有的两大光学缺陷的限制：一是球差，另一是色差。球差会妨碍光线会聚到一个公共的焦点处，使得像模糊不清。色差是当光线通过透镜时组成白光的不同颜色的光弯曲的程度不同造成的，它除了降低像的清晰度以外，还会使图像的边缘带上颜色。这两个问题使得要得到天体的清晰的像愈加困难。更糟糕的是，随着放大率的增大，这两种影响变得更严重。
早期的折射望远镜很差的光学性能甚至愚弄过伽利略。他曾经寄出过一封秘密信件，信中声称土星是一颗三合一的行星。实际上，他看到的是土星光环的模糊的像。17世纪的望远镜制造者通过采用长焦距的凸透镜物镜来减小球差和色差。在17世纪40年代初，波兰但泽（现称格但斯克）的啤酒商赫维留在他家的屋顶平台上建立了一座天文台，用约3.6米长的折射望远镜观测月球。他记录了几百个月面特征，并绘制了一幅有名的月面图，发表在他于1647年出版的《月面学》中。
在17世纪50年代中期，赫维留听说荷兰的康斯坦丁·惠更斯和克里斯蒂安·惠更斯兄弟使用超长的望远镜进行观测的事情。这对兄弟确认了土星不是三合一的行星，而是一颗被“一个薄而平、没有一处与这颗行星接触而且倾斜成椭圆形的光环”围绕着的星球。这一消息使得赫维留想制造一架物镜直径不超过5厘米但镜筒长达45米的望远镜。
建造如此尺寸的望远镜所遭遇的困难就像这架望远镜本身一样巨大。赫维留树起了一根高高的桅杆，把组装起来的镜身悬挂在这根桅杆上，镜身前端的物镜高举在空中，而目镜安装在靠近地面的观测者的另一端。赫维留雇了一群水手操作绳索和传动装置，转动这笨拙的庞然大物。英国天文学家哈雷有一次访问但泽，断定这架望远镜“毫无用处”。确实，它只有在最好的情况下才能够使用。
克里斯蒂安·惠更斯研制了一架用起来较为方便一些的“架空的望远镜”，长度也达45米左右。惠更斯还改进了目镜，采用由两片很薄的凸透镜组成的复合结构。对望远镜的重大变革来自哈雷的好友牛顿。牛顿发明了反射望远镜，使用反射镜代替透镜聚焦光线，从根本上消除了色差。
光速的初次测定
不过，折射望远镜在一些天文学家手里依然制造着奇迹，光速的初次测定就是其中的一个例子。这一奇迹源自17世纪在大海上来来往往的商船和战船的需要。航行在大海上的人们遇到的一个最迫切的问题是要知道他们的位置。他们很容易通过观测太阳或星星得到纬度，但要得到经度则困难得多。为了准确地定出经度，水手们必须知道他们的位置与一个固定的地点（例如伦敦附近的格林尼治天文台）之间的时间差。
1671年，丹麦天文学家罗默和他的法国同事皮卡尔观测了木星最近的大卫星木卫一大约140次遭到木星影子遮掩的现象（就好比地球上的月食）。他们在靠近哥本哈根的汶岛观测这些掩食现象。同时，法籍意大利天文学家卡西尼在巴黎进行同样的观测。通过比较这些掩食观测结果的时间差，这些天文学家就可以测定汶岛与巴黎之间的经度差。
然而，罗默并没有就此止步。他很快注意到木星卫星的掩食时间与预测的掩食时间存在偏差。当地球朝向木星运动时这一时间差就缩短，而当地球背离木星运动时，时间差就延长。罗默据此推想光的速度必定是有限的，并计算出光的速度为20万千米每秒。虽然罗默测得的这个数值明显太小了，但是他的想法是正确的。当时并非所有的科学家都完全接受光速有限这一令人震惊的发现。直到又过了50年，英国天文学家布拉德雷通过测定恒星位置证实了光速有限，科学家们才都接受了这个事实。
在望远镜发明以后的仅仅半个世纪里，这种仪器已经使得天文学家得以再造了一种全新的宇宙观。由望远镜所引起的宇宙观的这种改变，深刻地影响着后来这400年人类社会的发展。 |
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