首制反射望远镜

1667年4月，牛顿告别了家人，返回了剑桥。两年过去了，剑桥在瘟疫结束之后又焕发出勃勃生机，来自于欧洲各地的学子操着十余种语言在交谈着。

园丁在忙着给树木剪枝，给花坛浇水。

牛顿深深地吸了一大口新鲜空气，脸上充满了希望。在重返剑桥之前，牛顿的心中已经形成了力学、光学、数学、天文学的理论框架。

回到寓所，刚刚打扫了一下房间，牛顿听到有人在敲门。“请进！”门开了。牛顿一见是巴罗教授。

巴罗教授惊奇地喊道：“噢，我是在校门口听说你回来了，便过来看看。欢迎你回来，牛顿先生。”巴罗教授伸出手去。

看到巴罗先生如此热情，牛顿十分激动，不知为什么，在巴罗面前，他总是没有任何顾虑，仿佛在两人之间有亲情关系似的。一番寒暄之后，两人开始切入正题，牛顿向巴罗教授谈起了这两年来在伍尔索浦的生活、学习情况。

牛顿不知疲倦地向巴罗教授说着，说得最多的还是自己对万有引力、光学、天文学进行的思考与研究，讲到重点处，便拿出纸笔又写又画，全然忘记了晚饭时间已经过去。此时的他或许还不知道，这一阶段在其头脑中所形成的理论框架将注定使他名烁古今。

巴罗教授耐心地听着，时而欣喜地微笑，时而费神地思考以致拧紧了眉头。他发现，牛顿在这两年中学识有了巨大的飞跃，真应当刮目相看。从牛顿在几个不同学科的基本思想上来看，他已经掌握了前人的精华，并在大量的实验基础上经过精心的推断论证，从而推导出自己的结论。巴罗教授还清晰地记得他送开普勒所著《光学》给牛顿的情景，但而今牛顿在光学上的研究与发现已远非开普勒所能相比的了。

当牛顿还不大好意思地讲到，自己是因为受到苹果落地的启发才开始思考万有引力的问题时，巴罗教授心中不禁一动，天才！只有天才才能够发现蕴含在平凡之中的真理。

此时他知道，牛顿必将成为一名伟大的科学家，注定因其博大精深的思想与对世界无与伦比的贡献为后世所铭记。想到这里，巴罗教授欣慰地笑了。

“巴罗先生，你笑什么？”正说得滔滔不绝的牛顿看到巴罗教授突然笑了，十分不解。

巴罗教授真诚地说：“哦，没什么，伊萨克，没有想到在这么长时间内你的学业、研究竟一点没有荒废。真为你取得的成就感到高兴。”

“啊，我只是想凭借实验解开心中的疑虑罢了，但要取得最终的结果，还需要大量的时间和优良的实验仪器。”

“这没有问题，现在学校已经复课，你的研究会慢慢地步入正轨。对了，你下一步有什么打算？”

“我想继续光学方面的研究，看能不能再发现些什么。”

这一晚，牛顿与巴罗教授谈天说地，评古论今，促膝长谈，直至深夜。

自此，两人都觉得他们之间的友情更加亲密了。

回到剑桥后，除了巴罗教授，牛顿并没有将自己的发现和发明告诉他人，把没有考虑得完全成熟的东西拿出来炫耀，一向不是牛顿所为，这种轻率的举动令他鄙视。

牛顿一回到学校，就一头扎进他的研究之中。他在鼠疫期间产生的那些重大思想虽然在他外表上看不出什么，但内心却激动不已。

牛顿非常清楚他的研究有许多问题没有明白，他必须继续探索，彻底弄清。然而，他被那些未知的问题深深地吸引住了，强烈的追求精神使他深沉浸其中。

牛顿现在要做的第一件事就是制造出一架望远镜。在鼠疫期间，他对色散的实验和研究，使他相信找到了老式折射望远镜成像模糊不清的原因，因而他急于要制造一架新的望远镜来验证自己的应用理论的正确性。

牛顿忙着用钻头、锤子、圆规、磁铁、棱镜和其它材料磨制玻璃透镜，加工金属构件。与此同时，他还空出时间，忙于自己的学业。

他曾到伦敦去购置了研究光学和制造望远镜所急需的一些设备和材料，然后专心致志地研制反射望远镜。

在牛顿以前，进行天文观测的仪器是折射式望远镜，它最初是由荷兰的一名叫利特斯的眼睛匠发明的。

当时，人们只是把它作为一种新奇的玩物，况且它的有效距离也不太远。到了1609年，伽利略通过改进，做成了折射式望远镜，从而运用于天文研究。伽利略的折射式望远镜是按照光的折射原理制成的，就是由两片透镜和一根长筒组成，靠近物体的透镜叫做物镜，而靠近观测者的叫作目镜。利特斯的望远镜只能放大3倍，而伽利略望远镜可以放大到30倍。

1609年6月，伽利略用自制的望远镜，观测到了月球表面起伏的山脉和火山口。1610年1月，他又发现了环绕木星的4颗卫星，还有太阳黑子现象。伽利略用他自制望远镜进行了一系列的新发现，这开创了天文观测的一个崭新的纪元。伽利略因此而被誉为“天空中的哥伦布”。

后来，开普勒又对伽利略的望远镜进行了改进，制成了开普勒望远镜，虽然仍是折射式的，但它克服了伽利略望远镜的范围小、不方便观测等缺点，同时，放大的倍数也显著提高了。因此，以后天文学观测多采用开普勒望远镜。

折射式望远镜，大大推动了天文学的发展进程。但是，随着观测精度的不断提高，折射望远镜也存在着不足，望远镜的色差，使观测的物象很模糊。为了解决这一问题，天文学家做了大量实验，最终找到了方法：使物镜和目镜的距离拉大。虽然解决了一时的问题，可也带来了许多不便。

到了17世纪中叶，随着天文事业的不断发展，需要一种简便、观测精确的望远镜来代替折射式望远镜。

完成这一伟大改进的人就是牛顿。牛顿通过在家乡的研究，发现了白光的合成性质，同时发现，由于每一条光线的折射率不同，从而形成色散现象。

正是这些发现让牛顿得出最后的结论：当时所用的折射望远镜的主要缺陷不是由于物镜的球面像差，而是由于物镜的色像而使得所成物像带有彩色边沿。

所以，根据折射原理制作的任何望远镜，都无法消除色像差这一毛病，只有根据新的原理，制造反射望远镜，这一问题才能得以解决。

牛顿就在他那所靠近教堂的寓所底层的小房间里干起来了。他自己动手用小小的金属镜子来做反射望远镜，他花了很长一段时间来磨光镜子的凹面，必须磨得非常光而且还带有一定的曲度，才能清楚地接受射来的光线并使之聚焦。这种别出心裁的装置被人们称之为“牛顿装置”。

牛顿利用光谱原理，设计制造的望远镜就叫做牛顿望远镜。这是世界上的第一架反射望远镜。这架望远镜很小，只有六英寸长，直径一英寸，然而却能放大40倍，并且是手工制造。

当他第一次在晚上用这架望远镜指向星空时，影像清晰明亮，颜色条纹的干扰完全消除了，也清晰地看到木星和它的四个卫星，找到了金星的位置。他实在是太激动了。

制造反射望远镜的消息传到皇家学会，给大家带来一个惊喜，人们都要先睹为快。

9月份的时候，牛顿把这架望远镜送给了皇家学会，并且附上一封信，说明制造这架望远镜的指导思想。