發明反射式望遠鏡
鼠疫的傳播終於被抑製住了,經過一年半惶恐不安的日子,劍橋大學恢複了正常的教學。1667 年3 月25 日,牛頓回到了三一學院自己的房間裏。他最先見到的是室友威金斯。
“鼠疫休假挺有趣的。”威金斯得意、滔滔不絕地說些牛頓不感興趣的話。牛頓隨聲附和著,他不願讓室友覺得自己不好相處而傷感情。況且威金斯把想講的話一下子全說出來,就感到滿足了。
也許是從小在鄉下長大的關係,牛頓一進入這座圓屋頂的哥特式建築物內,在家鄉時的那顆能夠自由飛翔的心突然間失去了活力。那個推導出微積分、發現光分解原理、發現萬有引力的傑出頭腦不知隱藏到哪裏去了,智慧之泉仿佛已經枯竭!同年秋天,牛頓被推薦為特別校友,他可領年薪兩百鎊,從此脫離了工讀生的苦境,不用為費用擔心了。不過牛頓得擔任指導員並負責教授兩名學生,房間也搬到了正門上麵的三樓。
牛頓對教書沒有興趣,所以講課時沒有什麽**,學生也不喜歡他講的內容,可是牛頓並沒有注意到這一點。牛頓幾乎很少到學院外麵去,偶爾外出也是為了買書籍、器材、藥品等。
“你又要做什麽呢?”一天,威金斯看見牛頓又在房間裏忙著搜尋放在各處的奇怪東西,於是問道。房間裏鑽子、錘子、圓規、磁鐵、棱鏡等堆得到處都是。
“做望遠鏡啊。”牛頓幹脆地回答,威金斯很疑惑地看著那堆材料。
“望遠鏡?”威金斯腦中的望遠鏡是前端有凸透鏡,接眼的一端有凹透鏡的伽利略式的,但他現在卻看不到要用於望遠鏡的大片透鏡,心想:“一定是奇怪的望遠鏡!”
“是反射式的。”牛頓接著說。
“嗯。”
威金斯不知牛頓的葫蘆裏賣的什麽藥。
牛頓用木板做了一個四方形的淺底箱,裝上了沙,就使得沙表麵凹或凸起來了。
“喂,你這是在幹什麽呢?”
“鑄型。”牛頓慢吞吞地回答。接著,他在木板上畫了縱橫的平行線,然後看著記在紙片上的數值,在方格上取點。
“是拋物線吧,牛頓先生。”
“嗯。”
“讓我幫忙好嗎?”威金斯把板上取的各點用鉛筆連接起來,畫出了緩平的曲線。牛頓用雕花鋸順著曲線鋸開,做成了拋物線的定規。再把拋物線定規放在沙麵旋轉,做出了整齊的凹麵,也就是拋物麵的鑄型。
“想必是用這個來鑄成玻璃透鏡吧。”威金斯自以為猜對了,挺著胸膛說道。
“不,是鑄銅做反射鏡……”威金斯聽後啞口無言了。牛頓用焦炭燃起放在房間角落的爐子,然後把銅放進大坩堝內,加入了一點其他材料。待銅熔化後,牛頓把熔成赤紅色**的銅倒入沙模型裏麵,凝固後形成了饅頭形的厚銅片,等它徹底冷卻後,從沙模上剝起來。
這是用來研磨反射鏡的工具。用雕花鋸鋸下拋物線定規時,分離的木板也成為定規,牛頓就用來鑄成類似於凹透鏡的厚銅片。把兩片厚銅片緊緊地密合在一起。
接著把先做成的銅片放在桌子上,在凸麵塗上熔解的焦油;再把後做成的銅片用水弄濕與焦油摩擦。這是為了做成同樣厚薄的膠黑物質層。牛頓把白塗料(用貝殼燒製而成的柔細白粉)撒在先做成的銅片凸麵(上塗焦油)上,然後把後做成的銅片重疊到上麵,用兩手壓住用力摩擦。
牛頓全神貫注地做著這些,都忘記了室友的存在。
摩擦聲越來越小,終於接近沒有了,這是因為白塗料匯入了焦油中的原因。牛頓隨意抹去臉上的汗水,又拿起桌子上的銅片,看到凹麵被磨得亮光光的,滿意地笑了。
他再次把白塗料撒在焦油上用力地摩擦。如此重複了許多次,終於做成了一點瑕疵也沒有的光亮的銅凹麵鏡。這種做工精細的銅凹麵鏡,即便是當時一流的工匠也做不出來。牛頓工作中的那種忘我精神確實是值得敬佩的,他常常工作到深夜兩三點,有時甚至通宵不睡,忘記吃飯也是常有的事。
隻要反射鏡做好,其他的工作就沒什麽困難了。圓筒、支持台等要裝的零件雖多,但對牛頓來說是很簡單的。將反射鏡裝置在圓筒底部,再把小的平麵鏡以四十五度的傾斜度裝置在圓筒內,用來接收反射鏡的反射光線,並經圓筒側麵的洞傳向外麵,用透鏡來看物體。
這就是牛頓發明的反射式望遠鏡的基本構造。
1668 年,牛頓製作出了第一架反射式望遠鏡,這架望遠鏡雖小,卻能放大物像四十倍。當他第一個晚上用這架望遠鏡看向星空時,清晰地看到了木星和它的四個衛星,還找到了金星的位置,這令他激動不已。