圖片：伽利略發明伽利略折射型望遠鏡，並造就一系列天文物理的新發現。(引自維基共享資源)
圖片：伽利略向威尼斯大公爵介紹望遠鏡的使用(引自維基共享資源)
1609年8月25日，也就是406年前的今天，這一天對天文學家而言，格外的劃時代。這一天，物理學家伽利略·伽利萊(Galileo Galilei)，向威尼斯議會首次展示他所製作的第一個折射望遠鏡。那是一根長管的兩端各裝入一枚鏡片(以凸透鏡做物鏡，凹透鏡則作為目鏡)，這個放大倍率約為8到9倍的望遠鏡，雖然不是人類第一部實用的望遠鏡，也不是第一部類似的天文儀器，早先已有過漢斯·利伯謝(Hans Lippershey)、查哈里亞斯·楊森(Zacharias Janssen)、阿克馬的雅各·梅提斯(Jacob Metius)等人各自製作出光學望遠鏡，甚至過去阿拉伯人也曾製作過類似的光學儀器，並且也曾有過一些阿拉伯科學相關的文獻紀錄流傳到中古歐洲。但是無疑地，伽利略的這部望遠鏡卻造就同一時期較為實用的望遠鏡。因為伽利略為了要觀察星空，他就自己對折射作用曾作的研究，讓望遠鏡成為日後天文觀察的必備工具。而受伽利略介紹望遠鏡的義大利買家們則還將他的望遠鏡推展應用到其他的地方，包括航海與戰爭當中的遠距觀測，遠距觀景(後來十八世紀已開始有人拿望遠鏡賞鳥)、劇院觀賞等等。現今許多的科學書籍也多半以伽利略式折射型望遠鏡作為望遠鏡演進史的濫觴。 在伽利略望遠鏡發明沒多久。伽利略便立即採用這個新儀器，進行月球、木星衛星以及銀河現象等觀測，並且不斷改良望遠鏡，從最初的8倍進展到可放大20倍的望遠鏡，並可將觀測星體的面積擴大到400倍。也讓他看見了許多前所未見的天文景象。甚至打破了很多亞理斯多德時期天文學家的論述，他在隔年便寫出《星際信使》(Sidereus Nuncius)這部科學著作。此後一系列爆炸性的天文物理進展才正要開始。伽利略也是最早研究太陽黑子的科學家，他利用目鏡投射日光的影像在紙張上，而將那些太陽上的黑點點給描繪下來，打破了當時權威的教廷所曾宣說太陽為「完美的球形天體」這樣的說法。而木星有四個衛星繞其運轉，也直接映證地心說認為「所有天體都繞著地球轉的觀點」是錯誤的。在藉由望遠鏡的觀察中，銀河的神秘面紗也第一次被伽利略所觀察到，原來銀河是很多星體所組成的區域。
圖片：1577年大彗星事件中興奮觀察天文的人們，其中也包括年幼陪著媽媽的克卜勒(引自維基共享資源)
伽利略的望遠鏡由於仍然具備較大的球面像差與色差等問題，後來被行星三大定律的發現者克卜勒加以改進，他將目鏡由凹透鏡改變為凸透鏡，雖然看見的影像是倒立的，但卻可獲得較好的視野。我在猜可能因為克卜勒本身眼睛是弱視。克卜勒年少患有天花，使其眼睛永久性受損，讓這個科學家失去了天空大部分的視野，就連在和第谷做研究時，也主要是在運算數據。但他永遠記得小時候曾被媽媽帶去看1577年大彗星與1580年月食事件的美好記憶，這是這位科學家在日記中曾經寫到的美好。因此當克卜勒在拿到伽利略望遠鏡時一定很興奮，不過卻也一定受限於自身眼力的因素，因此決心要改進更好的望遠鏡。在克卜勒之後，另一位科學家牛頓則又發明了反射型望遠鏡，此後望遠鏡在漫長的十七到二十世紀一直有後續的科學家進行新的改良。
愛因斯坦與1920年代當時的大型望遠鏡(引自維基共享資源)
二十世紀初期，著名的愛因斯坦在其發展相對論的過程中，則首度幫人類找到了運用萬有引力來觀測宇宙物質變化的媒介。那就是重力透鏡原理(gravitational lensing)。透過廣義相對論的闡述，當宇宙事件現場所發出的光線經過星系或黑洞等重力場附近時，光線會像通過透鏡一樣發生彎曲。由於和透鏡原理很相似，因此理論上也可藉由重力透鏡來觀察非常遙遠的星體，甚至可以觀測沒有電磁波的暗物質，這也是另類的望遠鏡。重力透鏡這個『無形的望遠鏡』在日後也大大擴展了人類在天文學觀測上的技術與視野。或者是修正前人在天文觀測上的誤差。
圖片：NASA所發行的重力透鏡效應示意圖(引用自維基共享資源)
今日在望遠鏡與各類觀測技術更為進步的現代。伽利略當初所觀測描述的太陽黑子已不再僅限於天文學的領域，人們也一直在研究太陽黑子變化與我們地球行星彼此之間的關係。也有科學家在研究太陽黑子與氣候變遷的關係，例如曾有人發現過去太陽黑子數的三個低值期包括Wolf minimum(1280-1350年)、Spörer Minimum (1460-1550年)以及Maunder minimum(1645-1715年)。似乎和地球上小冰期的發生有一定的關聯(例如歐洲在中世紀大暖期之後於1550年至1770年220年 之間著名的小冰期)，因為科學家推估太陽黑子數減少，通常太陽的活動也比較不活躍，連帶減少太陽帶給地球的能量。但目前太陽黑子與地球氣候兩者之間關係的切確研究仍然有許多尚未釐清的地方，也存在很多爭議。畢竟人類目前甚至還無法完全估算太陽黑子的週期，像是2006年，NASA曾預測下一個太陽黑子高峰是出現在2011年左右。但後來，這個高峰卻沒有出現。也還是有不少科學家認為相較於地球自轉傾角、地球軌道的偏心率、溫室氣體等，太陽活動對氣候的影響無法和上述因子相比。然而，無論如何，雖然我們今日的天文科學與環境科學的交互研究都已遠超過伽利略的時代，然而如果不是伽利略等人過去的努力，也不會有今時的科學成果。因此就讓我們好好紀念1609年8月25日的這一天吧。
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