第二十四章
落基山的望远镜
去年10月20日募捐截止时，大炮俱乐部主席曾拨给剑桥天文台一笔款子，造一架巨大的光学仪器。对这架仪器——折射望远镜或者天文望远镜——的主要技术要求是功率强大，能看清落在月球表面的一个直径不超过九英尺的物体。
折射望远镜与天文望远镜之间，有一个重大的区别，这里有必要谈一下。折射望远镜由一根长管子构成，管子上端有一块叫物镜的凸透镜，其下端也有一块叫目镜的凸透镜，观察者的眼睛就是贴在目镜上进行观察的。从发光物体发射出的光线，穿过第一块透镜，通过折射，在焦点上形成一个颠倒的物像。通过目镜观察时，这个物像就完全像在放大镜下一样被放大了。所以我们说，折射望远镜管子的两端就是这样分别被物镜和目镜密封起来的。
反之，天文望远镜的管子上端是敞开的，从被观察物体发来的光线可自由射入管子，照在一块金属的凹透镜上，也就是聚光镜上。光线从这儿反射到一块小镜子上，然后通过目镜把物像放大。
因此，折射望远镜中，折射起主要的作用，而在天文望远镜中，反射起主要的作用。据此，第一种叫折射镜，第二种叫反射镜。制造这些光学仪器的难点，在于配制各种物镜，包括凸透镜或者金属反光镜。
然而，在大炮俱乐部要进行伟大的实验时，这些设备已十分完善，效果非凡。伽利略用只能放大七倍的可怜望远镜观测星球的时代，早已成为历史。从十六世纪以来，光学仪器在规模与长度上均有了巨大的发展，使我们可以测量星空达到前所未有的深处。当时使用的折射望远镜中，有俄国普勒科瓦天文台的望远镜，它的物镜直径为十五英寸；法国光学家勒尔布尔的望远镜，它的物镜直径达十九英寸。
在反射望远镜中，功率强和体型大的有两架。第一架由赫歇尔制造，长三十六英尺，透镜直径四点五英尺，能放大六千倍。第二架在爱尔兰的伯尔堡的帕森斯顿公园内，属于洛斯爵士。管长四十八英尺，透镜直径六英尺，能放大六千四百倍，为了安放操纵望远镜的有关设备，还建造了一个巨大的砌体，重达二万八千磅。
虽然体积庞大，但放大没有超过六千倍；然而放大六千倍，只能把月球拉近到三十九英里处，只能望到直径为六十英尺的物体，除非这些物体特别拉长。
可是眼下，物体是一枚直径九英尺，长十五英尺的炮弹；那么，必须把月球至少拉近到五英里（约八公里）处，为此，要求望远镜必须放大四万八千倍。
这就是对剑桥天文台提出的要求。自然，他们不会有
财政上的困难，剩下的只不过是物资上的困难罢了。
首先要在折射望远镜与天文望远镜中作出选择。折射望远镜比反射望远镜显出一些优越性。在物镜尺寸相等的情况下，前者可以获得好得多的放大效果，因为光线通过凸透镜比通过金属反射镜的损失小。然而，凸透镜能达到的厚度有一定的限制，因为太厚了，光线就无法通过。再者，制造如此巨大的透镜，工程十分艰巨，而且需要很长时间，往往要花好几年功夫。
因此，尽管在折射望远镜里，图像显得更明亮一些，这是观察月球时——它只是单纯地反射光线——不可估量的优越性，他们还是决定采用反射望远镜，因为它制造工期短，又能获得最好的放大效果。不过，因为光线在穿越大气层后，强度大大减弱，大炮俱乐部决定把这套设备建在合众国一座最高的山顶上，以减少大气层的厚度。
前面已经谈到，在反射望远镜中，人们通过目镜观测，也就是把放大镜放在观测者的眼前，得到放大的效果，而承担主要放大任务的是物镜，其直径越大，焦点距越长，放大的物像也越大。要放大四万八千倍，物镜要比赫歇尔和洛斯爵士的大好多倍才行。这就是困难所在，因为制造这样的反光镜工艺特别复杂。
好在几年前，法兰西学院的科学家莱昂·富科尔刚刚发明了一种新工艺，用镀银镜代替金属镜，这样一来，物镜的抛光工艺变得简单易行，时间大大缩短。只要按设计要求大小熔铸一块玻璃，然后镀上一层银化盐就可以了。剑桥天文台就采用了这种效果显著的工艺制造物镜。
而且，他们采用了天文学家赫歇尔所设想的安装方法。物体从他那庞大仪器的管底一块倾斜的镜片反射后，直接在装有目镜的另一端形成物像。这样，观测者就不是在管子的下部，而是到它的顶部，在那里用目镜俯视粗管的深处。这样组合的优点在于取消了把物像反射到目镜的小镜片。这样就由两道反射程序变成了一道。因而物像亮度的损失就少得多，也不太模糊。也就是说，最后可得到更大的亮度，这对目前必须进行的观测来说，可是大有好处的。
措施定下来以后，工程就开始了。根据剑桥天文台办公室的计算，新的反射望远镜管长是二百八十英尺，反射镜的直径是十六英尺。它虽然很大，还是不能跟几年前天文学家胡克设计的那架长达一万英尺的反射望远镜相比。但不管怎样，这样巨大设备的制造仍不是那么轻而易举的事。
至于场地问题，它很快就解决了。需要挑选一个高山，而合众国的高山却为数不多。
事实上，这个大国仅有两条中等高度的山脉，美丽的密西西比
河在它们中间流淌，如果美国人接受一点儿王室观念的话，他们会把它称为“江河之王”的。
东部是阿巴拉契亚山脉，最高峰在新罕布什尔州境内，海拔不超过五千六百英尺，高度太不起眼了。
西部则不然，有落基山脉。它从属于从麦哲伦海峡起，沿着美国南部西海岸走向的叫安第斯山脉或者科迪勒拉山脉，它越过巴拿马地峡，纵贯北美洲，一直伸向北极海的海岸。
这些山脉海拔并不很高，从阿尔卑斯山脉或者喜马拉雅山脉的高处瞧它们，真是一览众山小。最高峰仅海拔一万七百零一英尺，而勃朗峰海拔为一万四千四百三十九英尺，珠穆朗玛峰更是海拔高达二万六千七百七十六英尺。
可是，因为大炮俱乐部坚持天文望远镜和哥伦比亚大炮一样必须安装在美利坚合众国的版图内，故只好选定落基山脉，一切必要的材料就运到它的顶峰——朗斯峰上去了，它坐落在密苏里州境内。
美国工程师们要克服的重重困难，他们完成任务时的大无畏精神和高超技巧，真是难以用笔墨或者语言形容。这真是一件了不起的壮举。要把巨大的石头、笨重的铸件、沉甸甸的角钢，以及庞大的镜筒部件——其中光是物镜就重达三万磅——运上高山，谈何容易！要经过常年积雪的山区，到达海拔一万英尺以上的高度，这里要走过荒无人烟的草原、难以进去的森林、吓人的急流险滩，远离居民点，在一片原始地带，生存的每一个细节都会变成几乎无法解决的大难题。然而，这些千难万险都被天才的美国人战胜了。开始施工不到一年的工夫，在9月下旬，这架巨大的反射望远镜高达二百八十英尺的镜筒就已伸到天空里去了。它被悬在一个高大的铁架子上。一套精巧的设备操纵起来也很轻便，可使它对准天空的任何一点，并可跟踪在太空中运行的天体，从一边的地平线一直到另外一边的地平线。
它的价值达四十万美元以上。当它第一次对准天空时，观测的人无不心情激动，既惊奇，又担心。他们将在这架放大四万八千倍的望远镜里发现什么呢？会发现月球上的居民、动物、城市、湖泊和海洋吗？没有，他们看见的都是科学界早已经探明的一切，而且在月面的各处，都完全证实了月球的火山性质。
在还没有为大炮俱乐部服务之前，落基山上的这台望远镜就为天文学作出了巨大贡献。由于它的强大洞察力，人们已探测到太空的最深处，一大批恒星的表面直径得到精密的测定，剑桥天文台办公室的克拉克先生还分析了金牛星座的螯虾形星云，这是洛斯爵士的反射望远镜所一直未能做到的。
落基山上的天文望远镜
（本章完）