第二十四章 落基山的望遠鏡
去年十月二十日募捐結束之後，大炮俱樂部的主席曾經撥給劍僑天文台一筆款子，造一架巨大的光學儀器，這架儀器，無論是折射望遠鏡，還是反射望遠鏡，必須威力極大，才能看清月球表面上一個直徑最多不過九英尺的物體。
在這兩種望遠鏡之間，有一個極其重要的區別這兒應該說明一下。折射望遠鏡有一根長管子，上端有一面凸透鏡，叫做物鏡，下端也有一面透鏡，叫做目鏡，觀測者：眼睛就是從這面透鏡里觀察物體的。從發光體發出來的光線，穿過第一面透鏡，經過折射作用，在焦點上形成一個物像。
觀察者從目鏡里望著這個被這面透鏡放大了的物像，正象用放大鏡觀察物體一一樣。所以說，拆射望遠鏡的管子是一端被物鏡堵住，另外一端被目鏡堵住的。
相反的，反射望遠鏡的營子上端是敞開的。被觀測的物體的光線自由地穿入管口，射在一面金屬凹面鏡、也就是說聚光鏡上。光線從那兒反射到一面小鏡子上，然後再通過目鏡記物像放大。
因此：折射望遠鏡主要的是利用忻射作用，而反射望遠鏡則利用反創作用，所以前者叫做折射鏡，後者叫做反射鏡，製造這些光學儀器的全部困難都集中在物鏡，也就是說，集中在凸透鏡或者金屬反光鏡上。
但是，在大炮俱樂部進行它那偉大實驗的時代，這些儀器已經非常精密，獲得了良好的成績，伽利略用他那隻只能放大七涪的拆射望遠鏡觀測天體的時代，已經成為遙遠的過去。從十六世紀起，光學儀器日漸加粗，加長，加大，使我們有可能測量恆量空間前所未見的深處，當時正在工作著的折射望遠鏡，有俄國布科娃天文台的望遠鏡，它的物鏡十五英寸；有法國光學家賴爾布的望遠鏡，它的物鏡和前者一樣大：最後還有劍橋天文台的望遠鏡，它的物鏡的直徑是十九英寸。
在反射望遠鏡中間；我們知道的有兩架威力強大的巨型望遠鏡。第一架是赫歇耳製造的，三十六英尺長，佔有一面四英尺半寬的反光鏡，能夠放大六千倍。第二架聳立在愛爾蘭比爾卡斯爾的派生頓公園裡，屬於洛斯爵士。管長四十八英尺，反光鏡寬六英尺，放大六千四百倍，重二萬八千磅，必需造一個很大的建築物，來安放躁縱儀器的機器。
「我們看得出來，這些儀器雖然體積龐大，可是只能放大六千倍左右；然而，放大六千倍，月球的距離只縮短到三十九英里，只能看見直徑六十英尺的物體，除非這些物體特別長。
可是現在，炮彈只有九英尺寬、十五英尺長！因此必須把月球的距離至少縮短到五英里，要做到這一點，望遠鏡必須放大四萬八千倍。
這就是劍橋天文台遇到的間題。他們沒有財政上的困難，剩下的只是物質上的困難了。
首先要在折射望遠鏡和反射望遠鏡中間選擇一種。折射望遠鏡比反射望遠鏡好。同樣尺寸的物鏡，它能放大更多的倍數，因為光線穿過凸透鏡比通過金屬反射鏡的損失小。但是凸透鏡的厚度是有限度的，因為太厚了，光線就射不進來了。而另一方面，要造這種巨大的透鏡非常困難，並且需要很長的時間，往往要花上好幾年的工夫。
所以，物像在折射望遠鏡里顯得更加明亮，這是一個無法估計的優點，現在要觀測的是月球，而月球不過是一個反光體，儘管如此，人們還是決定採用反射望遠鏡，因為製造這種儀器不需要多少時間，同時還能增加放大的倍數。但是，在穿過大氣層時，光線的強度要損失很大一部分，大炮俱樂部決定把儀器設在合眾國最高的高山上，用以減少空氣層的厚度。
我們上面已經談到，反射望遠鏡的目鏡，也就是說放在觀測者眼睛底下的透鏡，產生放大作用，而物鏡的直徑越大，焦點距越長，放大的物像也越大。要放大四萬八千倍。
物鏡必須比赫歇耳和洛斯爵士的大好幾倍才成。這就困難了，因為鑄造這種反光鏡是一項非常細緻的工作。
幸虧幾年以前，法國學院的一位科學家雷翁-佛考發明了一個新的方法，用鍍銀的鏡子代替金屬的鏡子，這樣一來，製造物鏡就又快又方便了。只消造一面你所需要的尺寸的玻璃鏡，然後鍍上銀就成了。劍橋天文台就採用這個效果良好的方法製造物鏡。
此外，他們還採用了斯勞的天文學家赫歇耳設計的安裝法。物體從他那架巨大的儀器管底一面傾斜的反射鏡里直接映入另外一端的目鏡。因此觀測者的目光不是從管底，而是從管頂的目鏡里投入這個巨大圓筒里。這種聯合裝置的好處是廢除了把物像反射到目鏡里的那面小鏡子）
當中只經過一道，而不是兩道反射手續。因而損失的光線比較少，物像也不十分模糊。總之，光線就比較充足了，這對於目前進行的觀測來說，是一個值得重視的好處。
採取了這幾項決定以後，工作就開始進行了。根據劍橋天文台辦公室的計算，這架新望遠鏡的長度應為二百八十英尺，反射鏡的直徑應為十六英尺。這架儀器雖然很大，也不能跟幾年以前天文學家胡克①設計的那架長達十英里的反射望遠鏡相比。儘管如此，製造這樣一架儀器仍舊是很困難的。
地基問題很訣地解決了。必須選定座高山，而台眾國的高山卻寥寥無幾。
的確，這個大國只有兩條不很高的山脈，美麗的密西西比河在它們中間奔流，假如美國人允許什麼王國存在的話，他們會把它叫做「江河之王」。
東西向的一條是阿帕拉契亞山脈，它的最高的山峰聳立在新罕布希爾境內，還不到五千六百英尺的高度，是一座極普通的山。
相反約，西面的落基山脈卻是一條連綿不斷的山脈，它從麥哲輪海峽，沿著南美洲西海岸上行，叫做安第斯山脈或者科迪那拉山脈，穿過巴拿馬地峽，．漫過北美洲，一直向北極海的海岸奔去。」
這些山都不很高，阿爾串斯山脈或者喜馬拉雅山脈恐伯要從高處非常輕蔑地瞧著它們呢。說實在的，它們最高的山峰只有一萬零七百零一英尺，而勃朗峰的高度是一萬四千四百三十九英尺，干城章加峰拔海二萬六千七百七十六英尺。
但是，象在哥輪比亞炮問題上一樣，大炮俱樂部一定要把這架望遠鏡建在合眾國境內，那就只好滿足於落基山脈了。因此一切必需的物資都運到密蘇里州的琅峰上去了。
要描寫美國工程師怎樣克服種種困難，完成需要精湛的技術和勇氣的奇迹，筆和語言都無能為力了。這是一場真正的決力比賽。他們必須遠遠地離開有人煙的地區，走入人類幾乎無法生存的荒野地帶，穿過荒無人跡的草原、無法通過的森林，跨越可怕的急流，爬上終年積雪的山區，把大石頭、笨重的鍛鐵、沉重的鐵稜角、巨大的鏡筒零件以及重達三萬磅的物鏡運到高達一萬多英尺的山上去。但是，美國人的天才終於戰勝了成百上千的障礙。從開始工作時起還不到一年的工夫，在九月下旬，這架巨大的反射望遠鏡的長達二百八十英尺的管子就伸到天空里去了。它是被懸在一個高大的鐵架上的，一套精巧的機器設備可以輕便地躁縱，使它對誰天空的任何一點，並使它從一邊的地平線上追隨在空中運行的天體，一直追到另外一邊的地平線。
這架望遠鏡的價值在四十萬美元以上。它第一次瞄準月球的時候，觀測人員都很激動，又好奇，又惴惴不安。他們在這架四萬八千倍的望遠鏡的視域里，將會發現什麼東西呢？會發現月球的居民、一群群的動物、城市、湖泊、海洋嗎？不，他們看到的都是科學界早已知道的東西，月輪每一個地方都可以絕對正確地證明月球山是屬於火山性質的。
但是，落基山上的這架望』遠鏡，在大炮俱樂部使用它之前，已經替天文學出了不少力。由於它那強大的洞察力，天空最深的地方都被探測到了，許多恆星的視直徑都被測量過了，劍橋天文台辦公室的克拉克先生測定了金牛座的巨蟹星雲，這一點是洛斯爵士的反射望遠鏡辦不到的。