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■本報(bào)記者 肖雅文
近日，NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）公布了一組由韋伯空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的全彩深空?qǐng)D像及光譜。這是迄今為止，人類(lèi)所能觀測(cè)到的宇宙最深、最清晰的紅外圖像。
人類(lèi)仰望星空的歷史十分悠久，但使用天文望遠(yuǎn)鏡的歷史并不長(zhǎng)。那么，你知道中國(guó)第一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡從何而來(lái)？歷史上，我國(guó)的天文觀測(cè)工具又經(jīng)歷了怎樣的變化？
星漢燦爛，雙眼可探
中國(guó)人對(duì)宇宙的觀測(cè)和記錄可追溯到幾千年前。傳說(shuō)中，羲和是古代掌管天文歷法的官員，在《史記·歷書(shū)》中有：“黃帝使羲和占日，常儀占月?！?br>
早在夏朝時(shí)，中國(guó)就有了專(zhuān)門(mén)觀測(cè)天象的場(chǎng)所，叫作清臺(tái)，后也被稱(chēng)為神臺(tái)、靈臺(tái)或觀臺(tái)。
我國(guó)古代的天文臺(tái)，既是天文觀測(cè)基地，也是奉神占星的場(chǎng)所，歷代均有不同的稱(chēng)呼方式。在《詩(shī)經(jīng)·大雅·靈臺(tái)》中有：“天子有靈臺(tái)者，所以觀祲象察氣之妖祥也?！?br>
西漢時(shí)期，在長(zhǎng)安城城郊筑有“候景之臺(tái)”，高15仞，臺(tái)上放著觀測(cè)天象所要使用的儀器，其中包括渾儀、相風(fēng)烏和銅表等。宋朝十分重視天文觀測(cè)，在當(dāng)時(shí)的北宋都城汴京設(shè)有4個(gè)觀星臺(tái)。元代時(shí)，著名天文學(xué)家郭守敬在河南登封城東南處設(shè)觀星臺(tái)，這是中國(guó)現(xiàn)存最古老的天文觀測(cè)建筑。
早期，人類(lèi)的天文觀測(cè)以肉眼為主，輔之天文測(cè)景器，如圭表、日晷等。
春秋以前，“圭表”被普遍用來(lái)測(cè)量日影長(zhǎng)度。表為立竿，圭為臥尺，測(cè)日影長(zhǎng)度，定冬至和夏至的日期以及回歸年的長(zhǎng)度。依靠豎立的長(zhǎng)竿，唐代最早實(shí)測(cè)了子午線的長(zhǎng)度。日晷則主要用于天文計(jì)時(shí)。
發(fā)現(xiàn)于河南的周公測(cè)景臺(tái)，高3.91米，由石圭和石表兩部分組成，俗稱(chēng)“無(wú)影臺(tái)”，是中國(guó)古代立八尺圭測(cè)量日影、驗(yàn)證時(shí)令、計(jì)年的儀器，相傳為東周所建。這比公元前3世紀(jì)至公元前2世紀(jì)的亞歷山大天文臺(tái)和羅德斯觀星臺(tái)都要早。
另外，文學(xué)作品中常出現(xiàn)的“璇璣玉衡”或許也是一種天文觀測(cè)工具。在《尚書(shū)·舜典》中有：“在璇璣玉衡，以齊七政?！崩罴s瑟曾為此注解：“舜檢查璇璣儀器和玉衡，以便使七種標(biāo)準(zhǔn)的不同周期相一致?！?br>
據(jù)推測(cè)，璇璣玉衡很可能是一種窺管，古人能借此直接觀測(cè)天象的儀器?！吨荀滤憬?jīng)》中有用窺管測(cè)量太陽(yáng)直徑的記載，宋代沈括也記載了使用窺管觀測(cè)到真天極及附近恒星的圓周運(yùn)動(dòng)。
渾儀的“進(jìn)化史”
在天文望遠(yuǎn)鏡被發(fā)明之前，渾儀是我國(guó)古代天文觀測(cè)最主要的儀器。相比于西方的黃道坐標(biāo)系統(tǒng)，我國(guó)的渾儀用的是赤道坐標(biāo)系統(tǒng)，更有利于測(cè)定恒星位置。
渾儀也叫渾天儀，它的出現(xiàn)與“渾天說(shuō)”密不可分。公元前4世紀(jì)左右，民間天文學(xué)家落下閎提出了渾天說(shuō)，東漢天文學(xué)家張衡對(duì)其作出了系統(tǒng)性闡述，他在《渾天儀圖注》中這樣描述：“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于內(nèi)，天大而地小?！?br>
到張衡的時(shí)代，古代渾儀的基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，一般為支架上固定著兩個(gè)互相垂直的圈，分別代表地平線和子午圈；在其內(nèi)還有若干個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的圓圈，其上附有可繞中心旋轉(zhuǎn)的窺管，用以觀測(cè)天體。
唐代時(shí)，隨著生產(chǎn)力和科技水平的顯著提升，貞觀七年（633年），天文學(xué)家李淳風(fēng)制造出了更加精密的渾天黃道儀，這臺(tái)渾儀主要增加了三辰儀和白道環(huán)，使得天文觀測(cè)變得更為簡(jiǎn)便。此時(shí)，渾儀在結(jié)構(gòu)上的精妙程度到達(dá)了高峰。
北宋時(shí)期，渾儀變得更加簡(jiǎn)便，精度也更高。人們還把渾儀、渾象和報(bào)時(shí)裝置結(jié)合起來(lái)，形成了大型天文儀器——水運(yùn)儀象臺(tái)?！吨袊?guó)天文學(xué)史》作者陳遵媯認(rèn)為，它已經(jīng)具備了近代赤道儀的雛形，可以被看作早期的天文臺(tái)。
公元1092年，宋代天文學(xué)家蘇頌制造出了“水運(yùn)儀象臺(tái)”。這是一座大型天文鐘臺(tái)，臺(tái)分三層：上層是渾儀，用來(lái)觀測(cè)日月星辰的位置；中層是渾象，旋轉(zhuǎn)并顯示天象；下層設(shè)木閣，木閣又分五層，每層有門(mén)，每到一定時(shí)刻，門(mén)中有木人出來(lái)報(bào)時(shí)。木閣后有漏壺和機(jī)械系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)儀器。
可惜的是，靖康之亂后，宋朝所有的儀象都被金人所奪。宋高宗南渡之后，曾想復(fù)建，卻已沒(méi)有專(zhuān)家。后來(lái)，蘇頌的兒子將記錄了其父之法的書(shū)籍獻(xiàn)上，也無(wú)人能了解其中的方法進(jìn)而仿制。
到了元代，郭守敬徹底改造了渾儀，去掉了一些不必要的規(guī)環(huán)，把地平環(huán)放到下座，制成了簡(jiǎn)儀。在這之后，望遠(yuǎn)鏡登上了歷史舞臺(tái)，渾儀和簡(jiǎn)儀在結(jié)構(gòu)上的變化就不多了。
從望遠(yuǎn)鏡到“深空之眼”
望遠(yuǎn)鏡與中國(guó)的淵源，可追溯到約400年前。
明朝天啟二年（1622年），望遠(yuǎn)鏡由德國(guó)傳教士自廣東攜入中國(guó)。時(shí)任廣州十三行總商的潘有度有詩(shī)云：“萬(wàn)頃琉璃玉宇寬，鏡澄千里幻中看?！?br>
在《明史》中也有對(duì)望遠(yuǎn)鏡的記載：“若夫望遠(yuǎn)鏡，亦名窺筒，其制虛管層疊相套，使可伸縮，兩端俱用玻璃，隨所視物之遠(yuǎn)近以為長(zhǎng)短。不但可以窺天象，且能攝數(shù)里外物如在目前，可以望敵施砲，有大用焉。”可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)的人們已經(jīng)想到可將其運(yùn)用在軍事領(lǐng)域。
崇禎二年（1629年），徐光啟上書(shū)建議朝廷自制望遠(yuǎn)鏡，但囿于技術(shù)原因，直到崇禎末年，中國(guó)才終于能夠制作望遠(yuǎn)鏡。在這之后，機(jī)械制造家薄玨還將“千里鏡”應(yīng)用到銅炮上，提高了武器的射擊精度。
民間較早獨(dú)立制造望遠(yuǎn)鏡的人叫孫云球，他還寫(xiě)成了《鏡史》，記載并制作了多種光學(xué)設(shè)備。據(jù)康熙《吳縣志》載，登上虎丘用孫云球的“千里鏡”試看，“遠(yuǎn)見(jiàn)城中樓臺(tái)、塔院，若接幾席，天平、靈巖、穹窿諸峰，崚嶒蒼翠，萬(wàn)象畢見(jiàn)”。
可惜的是，盡管中國(guó)人較早地掌握了望遠(yuǎn)鏡的制作技術(shù)，但它沒(méi)有被應(yīng)用于天文觀測(cè)。
在北京建國(guó)門(mén)古觀象臺(tái)上，有六座保存完好的大型皇家天文儀器，這是1637年傳教士南懷仁奉康熙之命建造的，然而它們?nèi)嘉丛b置望遠(yuǎn)鏡。直到1932年，南京紫金山天文臺(tái)創(chuàng)立，其臺(tái)上裝備的望遠(yuǎn)鏡也還是從國(guó)外進(jìn)口的。
經(jīng)過(guò)了近百年的發(fā)展，中國(guó)的天文觀測(cè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。中國(guó)“天眼”即FAST射電望遠(yuǎn)鏡建成，作為世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡從追趕世界到領(lǐng)先世界的跨越。而中國(guó)的巡天空間望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)將在2024年前后科學(xué)運(yùn)行，我們將擁有屬于自己的“深空之眼”。
這樣看來(lái)，中國(guó)人對(duì)宇宙的新探索，或許才剛剛開(kāi)始。
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