发明反射式望远镜
鼠疫的传播终于抑制住了,经过一年半惶恐不安的日子,剑桥大学恢复了正常的教学。1667年的3月25日,牛顿回到三一学院 自己的房间里。最先见到的是室友威金斯。
“鼠疫休假挺有趣的。”威金斯得意地、滔滔不绝地说些牛顿不感兴趣的话。牛顿随声附和着,他不愿让室友觉得自己不好相处而伤感情。况且威金斯把想讲的话一下子全说出来,就感到满足了。
也许是从小在乡下长大的关系吧,牛顿一进入这座圆屋顶的哥特式建筑物内,在家乡时的那种像是自由飞翔的心情,突然间失去了活力。那个推导出微积分、发现光分解原真理、发现万有引力的杰出头脑,不知隐藏到哪里去了,智慧之泉仿佛已经枯竭!同年秋天,牛顿被推荐为特别校友,可领年薪两百镑,从此脱离工读生的苦境,不用为费用担心了。不过牛顿得担任指导员和负责教授两个学生的个人教授,房间也搬到正门上面的三楼。
牛顿对教书没有兴趣,所以讲课时没有什么**,学生也不喜欢他讲的内容,可是牛顿并没有注意到这一点。牛顿几乎很少到学院外面去,偶尔外出也是为了买书籍、器材、药品等。
“你又要做什么呢?”一天,威金斯看见牛顿又在房间里忙着搜寻放在各处的奇怪的东西,于是问牛顿。房间里钻子、锤子、圆规、磁铁、棱镜等堆得到处都是。
“做望远镜啊。”牛顿干脆地回答,威金斯很疑惑地看着那堆材料。
“望远镜?”威金斯脑中的望远镜是前端有凸透镜,接眼的一端有凹透镜的伽利略式的,现在却看不到要用于望远镜的大片的透镜,心想:“一定是奇怪的望远镜!”
“是反射式的。”牛顿接着说。
“嗯。”
威金斯不知牛顿的葫芦里卖什么药。
牛顿用木板做了一个四方形的浅底箱,装上了沙,就使得沙表面凹或凸起来了。
“喂,这是在干什么呢?”
“铸型。”牛顿慢吞吞地回答。接着,他在木板上画了纵横的平行线,然后看着记在纸片上的数值,在方格上取点。
“是抛物线吧,牛顿先生。”
“嗯。”
“让我帮忙,好吗?”威金斯把板上取的各点,用铅笔连接起来,画出了缓平的曲线。牛顿用雕花锯顺着曲线锯开,做成了抛物线的定规。牛顿把抛物线定规放在沙面旋转,做出了整齐的凹面,也就是抛物面的铸型。
“想必是用这个来铸成玻璃透镜吧。”威金斯自以为猜对了,挺着胸膛说道。
“不,是铸铜做反射镜……”威金斯哑口无言了。牛顿用焦炭燃起放在房内角落的炉子,然后把铜放进大坩埚内,加入了一点其他材料。待铜熔化后,牛顿把熔成赤红色**的铜倒入沙模型里面,凝固后形成馒头形的厚铜片,等它彻底冷却后,从沙模上剥起来。这是用来研磨反射镜的工具。用雕花锯锯下抛物线定规时,分离的木板也成为定规,牛顿就用来铸成类似凹透镜的厚铜片。把两片厚铜片紧紧地密合在一起。接着把先做成的铜片放在桌子上,在凸面涂上了熔解的焦油;再把后做成的铜片用水弄湿与焦油摩擦。这是为了做成同样厚薄的胶黑物质层。牛顿把白涂料(用贝壳烧制而成的柔细白粉)撒在先做成的铜片凸面(上涂焦油)上,然后把后做成的铜片重叠到上面,用两手压住用力磨擦。
牛顿全神贯注地做着这些,都忘记了室友的存在。磨擦声越来越小,终于接近没有了,这是因为白涂料汇入焦油中的原因。随意抹去脸上累出汗水的牛顿拿起桌子上面的铜片,看到凹面磨得亮光光地,满意地笑了。他再次把白涂料撒在焦油上用力地磨擦。如此重复了许多次,终于做成了一点瑕疵也没有的光亮的铜凹面镜。这种做工精细的铜凹面镜,即便是当时一流的工匠也做不出来。牛顿工作中的那种忘我的精神,确实是值得敬佩的,他常常工作到深夜两三点,有时甚至是通宵不睡,忘记吃饭也是常有的事。
反射式望远镜
只要反射镜做好,其他的工作就没什么困难了。圆筒、支持台等要装的零件虽多,但对牛顿来说是很简单的。将反射镜装置在圆筒底部,再把小的平面镜以四十五度的倾斜度装置在圆筒内,用来接受反射镜的反射光线,并经圆筒侧面的洞传向外面,用透镜来看物体。这就是牛顿发明的反射望远镜的基本构造。
1668年,牛顿制作出第一架反射望远镜,这架望远镜虽小,却能放大物象四十倍。当他第一个晚上用这架望远镜看向星空时,清晰地看到了木星和它的四个卫星,还找到了金星的位置,令他激动不已。