去年10月20日，募捐活动结束之后，大炮俱乐部主席曾经拨一笔款子给剑桥天文台，作为建造一座大型光学仪器的经费。这台仪器，不管是折射望远镜或者反射望远镜，都必须具有足够强大的威力，能看清楚月球表面一个至多个9英尺宽的物体。

在折射和反射两种望远镜之间有一个很重要的不同点，有必要在此提醒一下。折射望远镜的组成部分包括一根管子，管子上端有一个凸透镜叫作物镜，下端有第二片透镜叫作目镜，观察者的眼睛就是贴着目镜往外看。发光体射出的光线穿过第一片透镜，经由折射，会在焦点[1]形成一个颠倒的影像，我们用目镜来观察这个影像，而目镜像放大镜一样，会将影像放大。所以，折射望远镜的管子两端各被一面物镜和目镜封住了。

相反地，反射望远镜的管子有一端是开放的。从被观察的物体那儿放射出来的光线可以自由地进入管子内，照射在一面金属质的凹镜上，也就是聚光镜上。从这里反射出来的光线碰到一面小镜子，再反射到目镜上，通过目镜所产生的影像便放大了。

所以说，折射现象在折射望远镜的运用上扮演主要的角色，反射现象则是反射望远镜运作中的要角。前者因此被称作折射镜，而后者命名为反射镜。制造这些光学仪器的最大困难就在于制作物镜，不管这个物镜是透镜或是金属反光镜。

然而，在大炮俱乐部进行它那伟大实验的年代，这些仪器已经非常精良，并获得了极佳的观测结果。伽利略使用他那一架最多只能放大7倍的折射望远镜来观测天体的时代，已经相当遥远了。自从16世纪以来，光学仪器就以可观的规模加大、加长，使得人们对恒星空间的观测，达到前所未知的深度。当时所使用的折射望远镜，有俄国布勒克瓦天文台的望远镜，它的目镜有15英寸[2]（相当于38公分宽）；有法国光学家莱贺布尔制造的望远镜，目镜与布勒克瓦的一样大；最后，还有剑桥天文台望远镜，它配备的目镜直径有19英寸（相当于48公分）。

在反射望远镜中，我们知道有两座威力非凡的巨型望远镜：第一座，是赫雪尔建造的，它的长度是36英尺，拥有一面宽4.5英尺的反光镜，可以将影像放大6000倍；第二座耸立在爱尔兰比尔城堡帕森思顿公园里，属于罗斯伯爵所有。这座望远镜的管子长48英尺，反光镜宽6英尺[3]（合1.93公尺），能放大6400倍；重达28,000磅，必须建造巨大的水泥建筑，来安置那些操作仪器时必要的机械工具。

看得出来，这些仪器虽然体积庞大，所得的放大倍数，化约为千位整数，却没能超过6000倍。然而，放大6000倍仅仅是把月球拉近了39英里，而且只够瞥见直径60英尺的物体，除非这些物体特别长。

可是，现在观察的对象是宽9英尺、长15英尺的炮弹。因此必须把月球的距离拉近到5英里，为了做到这一点，望远镜必须能放大48,000倍。

炮弹车厢的内部，有尼科尔那只优秀的母猎犬和一条强壮有力的纽芬兰狗。好几箱最有用的种子也归入不可缺少的物品当中。三位旅客还拿了12株左右的小树苗，用稻草小心翼翼地包裹，放在炮弹车厢的角落。

这正是剑桥天文台遇到的问题，它应该不会受到财政困难的阻碍，所以，剩下的就是物质上的困难了。

首先，必须在反射望远镜和折射望远镜之间选择一种。折射望远镜比起反射望远镜拥有更多的优点。在物镜相同的条件下，它的放大倍数较高，因为在折射望远镜上，光线是在穿过透镜时被吸收而消耗；使用反射望远镜时，光线则是经过反射在金属镜子上而消耗，两相比较，前者的光线耗损量是比较少的。不过，透镜有厚度的限制，因为太厚的话，光线就无法穿透了。而且，这些巨大的透镜制造起来极度困难，需要很长的时间，往往得花上好几年。

因此，物像在折射望远镜里会显得比较亮，在观测月球时，由于月球的亮光只是反射光，这会是相当宝贵的优点，虽然如此，大家还是决定采用反射望远镜，因为这种仪器的制造时间较迅速，也比较可能获得更高的放大倍数。但是，光线穿过大气层时会丧失一大部分的强度，所以，大炮俱乐部决定把仪器放置在合众国最高的山上，如此便可以减少空气层的厚度。

关于反射望远镜，我们在上文已经提过，它的目镜，也就是放在观察者眼睛上的放大镜，能产生放大作用；而物镜要使物像的放大倍数达到最高，它的直径就得最宽，焦距就得最大。为了放大至48,000倍，物镜大小必须超越赫雪尔和罗斯伯爵的望远镜非常多。这就困难了，因为铸造这些反光镜是一项很精细的工作。

值得庆幸的是，几年以前，法兰西学院的一位科学家雷翁·傅柯刚发明了一个方法，用涂银的镜子代替金属反光镜，使得磨光物镜的过程更容易也更快速。只须浇铸一片指定大小的玻璃，然后在上面敷一层银盐就行了。这个方法能得出非常优良的成果，因此就被剑桥天文台采用来制造物镜了。

此外，他们还采用赫雪尔制造他的望远镜时所设计的安装方法。在这位斯劳[4]天文学家制造的大望远镜里，物体的影像经由放置在管子底部的一面倾斜镜子，反射到管子另一端的目镜上。因此，观测者不是位于管子的下半部，而是爬上管子的上半部，拿着他的放大镜，俯身到巨大的圆柱形管子中进行观测，这种组合方式有一个好处，就是撤掉了把物像反射到目镜里的小镜子，物像只经过一道，而非两道反射。因此，损失较少的光线，影像也因此较不模糊；最终，也能获得更为明亮清晰的观察结果，这对目前必须进行的观测[5]来说，是一个可贵的优点。

采取了几项决定之后，建造工程就展开了。依据剑桥天文台办公室的估算，这架新望远镜的管子应该有280英尺长，反光镜的直径为16英尺。这样的一台仪器虽然庞大，却不能和天文学家虎克[6]几年前提议建造的那座10,000英尺（合3.5公里）长的反射望远镜相比。尽管如此，要建置这样一座仪器仍旧会遇到不少困难。

关于放置地点的问题，很快就解决了。主要在于选定一座高山，而合众国境内的高山并不多。

事实上，这个大国的山岳系统可简化为两条中等高度的山脉。壮丽的密西西比河流淌在这两条山脉之间，假如美国人承认任何事物都能称王的话，他们就会把这条河称作“河流之王”了。

位于东部的是阿帕拉契山脉，最高峰在新罕布什尔州内，高度不超过5600英尺，算是极普通的山。

相反，西部的落基山脉却是一座广阔的山群，起始于麦哲伦海峡，沿着南美洲的西海岸绵延而上，这一段山系名为安第斯山脉或科迪勒拉山脉，穿越巴拿马地峡，向北美洲延伸，直抵北极海的海岸。

这些山都不是很高，阿尔卑斯山脉或喜马拉雅山应该会从它们雄伟的高处极度轻蔑地望着这些山吧。的确，它们的最高峰只有10,701英尺，而勃朗峰的高度是14,439英尺，金城章嘉峰[7]海拔则是26,776英尺。

但是，既然大炮俱乐部坚持，望远镜要像哥伦比亚大炮一样，都建置在合众国内，就只得满足于落基山脉了。于是，一切必要的器材全都运到密苏里州区内的朗斯峰上。

用尽笔墨和言语都无法完整述说美国工程师必须克服的各式各样的困难，以及他们以勇气和纯熟技术所完成的种种奇迹。这真是一场名副其实的壮举，他们必须远离人口聚集的都会中心，置身荒野地带，在那儿，每件生存的细微琐事都会变成几乎无法解决的难题。他们必须穿越杳无人迹的草原、难以通行的森林，涉过令人害怕的急流，把巨大的石块、沉甸甸的铸铁、奇重无比的角钢、大型的镜筒零件、重量将近30,000磅的物镜，全都搬上高度超过10,000英尺，终年积雪的极限山区。无论如何，美国人的天才终究战胜了这成千的障碍。在9月的最后几天，工程开始后不到一年，这座巨型反射望远镜那根长达280英尺的管子就竖立在空中，镜筒被悬吊在一座巨大的铁架上，一套精巧的机械装置操作起来十分方便，可以将管子瞄向天空中的任何一点，还能追随太空中运行的星体路径，从地平线的一边到另一边。

望远镜的建造费用在400,000美元[8]以上。当它第一次瞄准月球的时候，观察员的心情又好奇又不安。这座望远镜能把观测物体放大48,000倍，他们将会在这座高倍数仪器的视域里发现什么呢？会不会发现月球的居民、成群的月球动物、城市、湖泊、海洋呢？没有。他们看到的一切，都是科学界早已知道的。而月球的火山地质，都可以从月轮的每一个角落，得到极为精密的证实。

不过，这座落基山脉的望远镜在供大炮俱乐部使用之前，倒是对天文学有极大的用处。由于它威力强大，能看得极远，凡是天空深处可观察到的范围，都被探测到了，许多恒星的视直径也都被精确地测量。剑桥办公室的克拉克先生便测定了金牛座的蟹状星云，这一项成果是罗斯伯爵的反射望远镜绝对无法办到的。

[1]光线在被折射以后，全都汇聚在一个点上，叫作焦点。（原文注）

[2]耗资80,000卢布，合320,000法郎。（原文注）

[3]我们经常听说有些折射望远镜的长度更长。其中有一座的焦距长300英尺，是多米尼克·卡西尼在巴黎天文台精心建置的。不过，要知道这座折射望远镜没有镜管。它的物镜是由几支长竿撑住，悬吊在半空中，观看者手持目镜，尽可能地对准物镜的焦点来观测。这样的仪器使用上非常不方便，而且，要在这种情况下固定两片透镜的中心位置，也是一大困难。（原文注）

[4]位于英格兰东南部，天文学家赫雪尔从中年以后的余生，都居住在该地。

[5]这类型的反射望远镜称为“前视型望远镜”。（原文注）

[6]虎克（Robert Hooke， 1635—1703），英国博物学家、发明家，近代科学发展的关键性人物，其人兴趣广泛，不管在物理学、机械学、天文学、生物学等领域都有杰出贡献，被誉为“英国的达·芬奇”。

[7]喜马拉雅山的第三大顶峰。（原文注）

[8]相当于1,600,000法郎。（原文注）