Как лещите промениха науката
В актуалния свят одобряваме доста неща за даденост. Например, замисляли ли сте се в миналото за историята на лещите и по какъв начин те са разширили визията ни за Вселената? Развитието на тази фина технология ни разрешава освен да изследваме напълно дребните неща или да надникнем в необятното пространство на вселената, само че те играят значима роля и в всекидневието ни, да вземем за пример във фотоапаратите, в кинопроекторите или, несъмнено, в очилата ни. Лещите са извънредно скъпи и са изиграли значима роля в историята на науката – не на последно място и при създаването на актуалните телескопи.
Ханс Липерхей
Телескопите евентуално са едни от най-значимите научни принадлежности, създавани в миналото. Малко други предмети са толкоз елементарно разпознаваеми, както по външен тип, по този начин и във връзка с предназначението им. Те трансформират метода, по който разбираме нашия свят и мястото му в космоса. Но сигурно развиването им не би било допустимо без надалеч по-стари достижения в технологиите за лещи и съпътстващите ги оптични теории; можем да приемем за начало на историята на телескопите края на XVI и началото на XVII век.
Както и при други ранни технологии с лещи, не сме сигурни кой е бил първият им откривател, само че знаем, че през 1608 година холандският производител на очила Ханс Липерхей афишира нов инструмент, който употребява лещи, с цел да накара далечните обекти да наподобяват по-близки. Това наподобява е първото доказателство за съществуването на телескоп в историята. Липерхей подава заявление за патент за новото си устройство, което се популяризира из цяла Европа, позволявайки на други ранни учени да опитват със свои лични версии. Един от тях е италианският академик Галилео Галилей, който чува за изобретението на Липерхей, до момента в който е във Венеция през юни 1609 година
Ранната история на телескопа е тясно обвързвана с кариерата на Галилео, чиято работа има трайни последствия за разбирането ни за Вселената. Историята на Галилей, който постоянно се загатва като героична фигура, оспорила открития по това време светоглед за планетата, в действителност е значим образец за това по какъв начин се съчетават едновременното развиване на научното мислене, на технологиите и на всеобщия размер от познания.
Следвайки образеца на Липерхей, Галилео взема решение да направи собствен личен телескоп и да го насочи към небето. Въпреки че не е единственият астроном, който прави това по това време, триумфът на неговия телескоп му печели пожизнена лекторска купа. След това той се заема с усъвършенстването на своя инструмент: първичният телескоп, както и този на Липерхей, предлага трикратно нарастване, само че идващите му версии оферират първо 8-, а най-после и 30-кратно нарастване. Това обезпечава невиждани гледки към небесните обекти и трансформира всичко. В последна сметка Галилео не е единственият, който употребява телескопите за тази цел, само че той доста бързо разгласява резултатите си и схваща смисъла им.
Най-важните му наблюдения включват разкритието, че обратно на правилата на Аристотел, Луната не е гладка сфера, а обект с груба повърхнина като Земята, с вдлъбнатини и планини. Установява също съществуването на 4 незнайни до тогава луни, които обикалят към Юпитер, като по този начин за първи път в историята се следят обекти, които обикалят към друго тяло, с изключение на Земята или Слънцето. След това се появили етапите на Венера, които не могли да бъдат обяснени от обичайния по това време земно-центричен модел на Вселената.
Това предиздвикало Галилео да се застъпи за хелиоцентричния модел на Коперник, оповестен от поляка през 1543 година Подобно на някои други хора по това време, Галилей също следи петна по повърхността на Слънцето и ги допуска, че те се движат в резултат на въртенето му – това е още един гвоздей в ковчега на аристотеловата визия за идеален и непроменящ се космос.
През 1611 година Йохан Кеплер, въодушевен от работата на Липерхей и Галилей, проектира и построява собствен личен телескоп, който употребява изпъкнали лещи, с които феновете могат да видят доста по-големи зрителни полета (макар че също по този начин обръщат изображението). Телескопът на Кеплер е незабравим, тъй като реализира доста по-голямо нарастване от тези на Галилей, което му разрешава освен да удостовери доста от наблюденията на италианеца, само че и да направи свои лични. Той ги записва в своето съчинение „ Разговори с пратеника на звездите “.
Днес Кеплер се помни поради приноса му към астрономията, само че той е имал извънредно огромно въздействие и в региона на оптиката. Всъщност неговата новаторска книга „ Оптически дял на астрономията “ му печели купата „ татко на актуалната оптика “. Неговата работа има значимо значение за последващите открития на хора като Исак Нютон, които не престават да развиват и усъвършенстват ранните телескопи, както и законите на науката, които са в основата им.
Сравнение на идеално изображение на пръстен (1) и изображения единствено с аксиална (2) и единствено с напречна (3) хроматична аберация
Един от значимите приноси на Нютон за развиването на телескопите има обилни последствия. Вместо да употребяват лещи, Нютоновите телескопи (първият от които е издигнат през 1668 г.) разчитат на огледала: всъщност едно огромно вдлъбнато огледало концентрира светлината върху по-малко огледало, което по-късно проектира облика върху окуляр в профил на инструмента. Тази смяна преодолява непрекъснатия проблем, който се появява при обичайните рефракционни телескопи, така наречен хроматична аберация – резултат, който се появява, когато лещата не може да пречупи вярно всички дължини на цветните талази в една и съща точка и те се разсейват, както е показано на илюстрацията нагоре.
Със сигурност Нютон не е първият човек, който обмисля рефлекторни телескопи, само че неговата версия има някои значими преимущества – тя е по-евтина, не провокира аберацията и е по-лесна за сглобяване и преместване. Въпреки това мнението му, че отразяващите телескопи са единственият метод да се преодолеят проблемите с аберацията, скоро е развенчано от Честър Мур Хол, който през 1729 година създава нова леща, която се състои от два типа стъкло, залепени дружно. Тази трансформация преодолява същия проблем и потвърждава, че рефракционните телескопи към момента не са за занемаряване.
Така в общностите на астрономите и производителите на телескопи стартира самобитна конкуренция, в която те се състезават да основават все по-големи версии на тези устройства. Един от най-известните е 12-метровият рефлекторен телескоп на Уилям Хершел, издигнат през 1789 година През идващия век се появяват и още по-големи устройства до 1897 година, когато е открита обсерваторията „ Йеркес “ в Уисконсин, Съединени американски щати, с солиден 100-сантиметров (40-инчов) рефрактивен обектив, който по това време е най-големият по рода си в света. Този телескоп се употребява и до през днешния ден, само че в последна сметка, с навлизането в ХХ век, конкуренцията за по-големи и по-добри телескопи значително е извоювана от рефлекторните.
Днес множеството, които се употребяват в обсерваториите или на галактическите станции, разчитат на огледала, а не на лещи, и конкуренцията за конструиране на най-големите устройства към този момент е завършила. Въпреки това забележителният прогрес в оптиката и съпътстващите я практики за разработване на лещи, основани и усъвършенствани през предходните епохи, са основатана, на която лежат актуалните ни старания за проучване на Вселената.
