第二章 是谁发明了望远镜？
在谈及这个问题之前，让我们首先简略地回顾一下玻璃和玻璃眼镜的历史。
据考古发现证明，在距今4000～5000年之前的埃及古墓中发现了最早的玻璃艺术品，甚至是玻璃壁画。人们推测，后来埃及的玻璃制造术陆续传到欧洲各国。也有另外一种说法：公元前10世纪前后在地中海沿岸活跃着善于航行的腓尼基人，有一次，一只满载苏打的商船在大海中遇到强烈的飓风，被迫驶到河湾里暂避。水手们起火做饭时将船上的苏打用做炉灶的支架，事后在偶然的机会中发现产生了像玻璃样的物质，推测这可能是由于苏打与沙粒融合的结果。于是腓尼基人就学会了制造玻璃[1]。
最初的玻璃产品是浇铸和磨制出来的，也是不透明的。公元前1世纪，“在叙利亚或伊拉克某地，一种制造玻璃产品的革命性新技术被发明了”，这就是有着无限新前景的“玻璃吹制术”。而“玻璃吹制术一经开发，就可以制作非常纤薄而透明的玻璃了”[2]。在随后的罗马帝国时代，罗马人将玻璃的制造和使用都推向了一个高峰：透明的玻璃杯使罗马人青睐的葡萄酒更加迷人；大型的透明的玻璃窗也装饰在了豪华的罗马建筑上（从罗马城市庞贝的废墟中可以得到佐证[3]）。
罗马帝国的衰亡，使欧洲进入了一个文化的黑暗时代，但是玻璃的制造技术并没有绝迹。一方面，基督教的兴起，为玻璃找到了一个神圣的用途——记录了圣经故事的彩色玻璃窗成为各地教堂的一种重要的景观；另一方面，平板玻璃越过了原罗马帝国的国界，传到了气候相对寒冷的北部欧洲地区，成为那里人们建造既能挡风、隔寒，又能享受阳光的住宅的首选材料。总之，到了中世纪时期，玻璃制造技术首先传到了德国，继而是英国、法国、荷兰等欧洲国家，当然还有具备悠久传统的意大利，玻璃制造业一直方兴未艾。
在古代的欧洲，吹玻璃工造出了玻璃球。人们发现玻璃球中装满水后有放大作用，但误认为是水的功能。另外，人们也发现，太阳光穿过一个注满水的球形玻璃容器，那么原本布及整个球面的光线就会聚集到一点上，使位于这点的物体变热，甚至燃烧发出火焰。相传古希腊科学家阿基米德就曾用这种“燃烧玻璃”烧毁了围攻其故乡西西里岛叙拉古的罗马舰队（见图2-1）。虽然这在事实上几乎不可能，但因古罗马哲学家塞涅卡记述了此事，它便成了著名的历史传说。
图2-1 现藏于佛罗伦萨乌菲奇宫的反映阿基米德使用燃烧镜的画作（创作于17世纪早期）
图2-2 欧洲售卖眼镜的作坊
到了13世纪，最初的老花眼镜，即借助凸透镜将物体放大的眼镜，就已在欧洲流行。1250年，英国传教士巴亢（Roger Bacon）提到老年弱视者使用玻璃球片为最适宜的光学器件，它能将小的文字适当放大。后来在意大利发现了许多有关文献，其中在威尼斯1300～1310年高等议会的档案数据中有这样的记述：禁止使用一般玻璃来代替材质优良的水晶石磨制眼镜。此外，另一位意大利神父夫尔·蒂丹·雷夫它（Friar Dirdanoda Rivolta）于1305年2月23日谈到，提高视力的眼镜制造技术至今还不足20年，这是当前最需要的技术。故此推断，眼镜发明的时期可能是在1270～1280年（见图2-2）。另有一种说法，认为眼镜是卡塞仑教堂传教士阿莱山窦·斯匹纳（Alessandrodi Spina）发明的。最早一幅戴眼镜人的画像，是1352年画家托马斯·答莫第纳（Tomassoda Damodena）在意大利威尼斯撒米纳·互斯考魏（Seniminario Vescoville）教堂的壁画。他画的是在该教堂连续40年任教的著名传教士郝·斯奇（Hugh Stcher）的遗像[4]。
“眼镜最初是在何地制造，格雷夫认为威尼斯的暮瑙（Murano）是13世纪最早制造玻璃的地方，从工艺方面来推测，当时也可能制造了镜片。而威尼斯当局于1300年4月曾对眼镜制造定出了规章制度。这进一步证实了眼镜初期的制造地点。”[5]老花镜传入中国的时间，也与此大体相仿。赵希鹄所撰写的《洞天清录》记载：“老人不便细书，用叆霴掩目则明。”[6]而赵希鹄正是生活于13世纪的南宋末年人士。磨制镜片的工艺，也是于14世纪传入中国的。
就在那一时期，一些英国和意大利学者就设计出了一种由一组凸透镜和凹面镜组成的放大工具。可惜的是，由于那时磨制镜片和镜子的技术相当有限，该设计没能变成现实。直到15世纪中叶，人们才开始使用借助凹透镜将物体缩小的近视眼镜。当时，意大利的佛罗伦萨、威尼斯和德国的几座城市成为重要的眼镜生产中心。
从15世纪末期开始，一些德国的眼镜制造商开始研制出屈光度更为精确的镜片，而意大利的威尼斯已能生产出瑕疵较少、透明度相当高的新型玻璃。这一切都为孕育望远镜准备了条件。
那么，到底是谁充当瞭望远镜的“接生婆”呢？
2008年，在北京的人民大会堂召开了有多名诺贝尔奖金获得者参加的“隆重纪念望远镜发明四百周年—科学大师讲演会”（见图2-3），同时北京天文馆引进了意大利筹办的题为“伽利略望远镜——改变世界的工具”展览（见图2-4）。
图2-3 隆重纪念望远镜发明四百周年——科学大师讲演会会场
图2-4 北京天文馆展览的海报
这似乎是告诉大家，望远镜的诞生时间是在1608年。而就在这一年，有两位荷兰人几乎同时向荷兰政府当局提出专利申请，说自己是望远镜的发明者，他们就是利普赫和詹森，如图2-5和图2-6所示。
图2-5 利普赫像
图2-6 詹森像
很多有关望远镜发明史的书籍都这样写道：在地处阿姆斯特丹西南约130公里的米德尔堡市，有一位名叫汉斯·利普赫（Hans Lippershey）的眼镜制造商。1608年，即400多年前的一天，学徒趁他不在，闲暇之余通过那些透镜窥视四周自娱自乐。最后，这个徒弟拿了凸透镜和凹透镜两片玻璃透镜，一近一远地放在眼前，结果惊讶地看到远处教堂上的风标仿佛变得又近又大了[7]。利普赫立刻明白了这项发现的重要性，并且认识到应该将透镜安装到一根金属管子里，从而制成了第一架望远镜。
利普赫将望远镜献给了荷兰政府。“当时荷兰正在反抗西班牙的侵略，与西班牙苦战了40年还未分胜负。荷兰海军得到了望远镜，它能够让荷兰舰队的船只早在敌人看见他们之前就发现敌人的动静。”[8]于是荷兰能够抵抗住西班牙的优势兵力而生存下来，利普赫也因此得到政府的嘉奖。
但是事情似乎并不是这么简单。在1986年出版的王锦光先生的著作《中国光学史》中附有了英国著名的科学史学家李约瑟一篇论文的摘译。文章的题目为《江苏两位光学艺师》，主要谈的是中国光学家薄珏和孙云球的事，却在文章的开头提出了“到底是谁在西方首先发明了望远镜”的问题。他回答说，这“确实是一个很大的悬案，也许在今天这个问题已经不可能解决了”[9]。
李约瑟首先提到的是出生于1510年的英国人利那得·迪格拉斯（Leonard Diggses）。他的儿子托马斯·迪格拉斯（Thomas Diggses）在为父亲1571年出版的著作《经纬万能测角仪》所作的序言中的文字，“似乎在声称，这个荷兰眼镜制造师、望远镜的发明者之一的荣誉是属于其父利那得·迪格拉斯的”[10]。
随后，意大利人德·拉·玻尔塔（G.B.Della Porta，1535—1615）于1589年出版的二十卷集《自然的魔术》一书中说道：“用一块凹透镜，你可以清楚地看到遥远的细小的东西，用一块凸透镜，近旁的东西显得特别大，却更模糊。如果你知道如何将它们配置在一起，你既可以看到近旁的东西，又可以看到远处的东西，并且在两种情况下，看到的东西都是大而清楚的。”接着，该书中又说道：“我说的是托勒密透镜（Ptolemies Glass），或就叫眼镜，利用这种透镜，托勒密看见了六百英里外进犯的敌船。我将要努力说明，我们如何才能辨认出我们在几英里外的朋友，在很远的地方阅读几乎已经是看不见的微小的字母，这是光学的基础，对于人类的日常生活来说也很需要，而且制作容易。”“如果你知道如何去复合双凸透镜，我毫不怀疑，你就能看到一百步以外的最小字母。”[11]
对于德·拉·玻尔塔是否就是望远镜的发明者，学者们的意见是有分歧的，但是和他同时代的科学家开普勒等都持赞成的态度。
下一个才轮到荷兰人，但还不是那个利普赫，而是詹森。一个叫艾·贝克曼（Isaac Becckman）的人在1618年和1634年两次写道，是泽·詹森（1588—1631）于1604年在荷兰制成第一架望远镜，他所依据的原型是1590年在意大利制成的。
然后才是那个将望远镜献给王子和递交专利申请的眼镜商人利普赫。至于伽利略，他将他关于望远镜想法的起源归因于1609年春天从荷兰传来的消息，但他坚持说，接下来他是完全根据光学推理来构造他自己的这架望远镜的，他并没有可以仿制的模型，只是通过已知的光学原理，独立地设计和制作出他的望远镜。
李约瑟在历数了这些发明家之后，总结说：“可以肯定的是，在1550～1610年至少有六个人摆弄过双透镜的组合，使用了双凸透镜和双凹透镜，并获得了令人惊讶的远处物体放大的效果。”“某一种设想一传播开来，就有许多人几乎同时付诸实践，这种现象，如望远镜的发明，在现代以前几乎是不可能的。”[12]
的确，从看似偶然地将一片凸透镜与一片凹透镜组合起来观物，到望远镜的诞生，再到望远镜的不断改进和发展，其实并非是纯粹的偶然。早在古希腊时代，欧洲的几何光学已经有了令人瞩目的成就。在距离望远镜发明时间的近2000年前的公元前3世纪，欧式“几何学”的创始人欧几里得就撰写了一部《光学》。450年后的公元2世纪，希腊科学家托勒密撰写了论述几何光学的专著《光学》，对光的反射和折射的基本规律做了数学式的精确描述，也试着寻找光线通过不同介质时不同的折射率。戴维·林德伯格的《西方科学的起源》一书对此进行了介绍，还根据托勒密的理论画出了光路图[13]。
公元5世纪，随着罗马帝国的崩溃和日耳曼蛮族的入侵，希腊的科学被中断。但是，代表了古希腊文明高峰的欧几里得几何学和伴随着几何学而发展起来的光学并没有绝迹，而是传到了阿拉伯世界（包括被阿拉伯人占据的西班牙）。11世纪末，欧洲的基督教势力再次收复了西班牙，“阿拉伯文化中心和阿拉伯藏书落入了基督徒手中，最重要的中心托莱多于1085年陷落，在12世纪期间其图书馆中的财富开始得到严肃的开发”[14]。于是一个伟大的“翻译运动”，即将阿拉伯文的文献翻译成拉丁文的运动开始了。其中就包括托勒密的《至大论》，欧几里得的《几何学》《光学》《光的反射》等。在漫长的中世纪，艰难地发展着的几何学和光学，与玻璃制造技术一直相辅相成、相互促进着。没有这一深厚的科学底蕴，荷兰眼镜商人就不可能捕捉到那稍瞬即逝的偶然发现，望远镜也不可能在短短的时间内就在欧洲各地同时掀起轩然大波。在没有深厚几何学传统的中国，望远镜即使传入了也很难发展起来，这就是一个明白的反证（有趣的是，当时从传教士那里学到西方光学的中国人，称之为“造镜几何心法”，说明当时的中国人也认识到了光学与几何学密不可分的关系）。那当然是后话了。
不管谁是第一个发明者，但是在利普赫最早将望远镜奉献给荷兰执政当局这一点上，似乎是举世公认的。虽然荷兰政府并没有将专利权颁发给利普赫，但它很快将望远镜用于对西班牙的战争。从此，世人便知道了望远镜——这一能使人望远的神奇工具。
[1] 黄荫清：《眼镜历史的考证》，《中华医史杂志》2000年第30卷第2期，第82页。
[2] 〔英〕麦克法兰、马丁：《玻璃的世界》，管可秾译，商务印书馆，2003，第13页。
[3] 〔英〕麦克法兰、马丁：《玻璃的世界》，管可秾译，商务印书馆，2003，第17页。
[4] 黄荫清：《眼镜历史的考证》，《中华医史杂志》2000年第30卷第2期，第84页。
[5] 黄荫清：《眼镜历史的考证》，《中华医史杂志》2000年第30卷第2期，第84页。
[6] 黄荫清：《眼镜历史的考证》，《中华医史杂志》2000年第30卷第2期，第85页。
[7] 卞毓麟：《追星：关于天文、历史、艺术与宗教的传奇》，上海文化出版社，2007。
[8] 温学诗、吴心基：《观天巨眼：天文望远镜的400年》，商务印书馆，2008，第28页。
[9] 李约瑟、鲁桂珍：《江苏两位光学艺师》，载王锦光《中国光学史》，湖南教育出版社，1986，第189页。
[10] 李约瑟、鲁桂珍：《江苏两位光学艺师》，载王锦光《中国光学史》，湖南教育出版社，1986，第189页。
[11] 李约瑟、鲁桂珍：《江苏两位光学艺师》，载王锦光《中国光学史》，湖南教育出版社，1986，第190页。
[12] 李约瑟、鲁桂珍：《江苏两位光学艺师》，载王锦光《中国光学史》，湖南教育出版社，1986，第192页。
[13] 〔美〕戴维·林德伯格：《西方科学的起源：公元前六百年至公元一千四百五十年宗教、哲学和社会建制大背景下的欧洲科学传统》，王珺等译，中国对外翻译出版公司，2001，第112页。
[14] 〔美〕戴维·林德伯格：《西方科学的起源：公元前六百年至公元一千四百五十年宗教、哲学和社会建制大背景下的欧洲科学传统》，王珺等译，中国对外翻译出版公司，2001，第211页。