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①望远镜。最早利用透镜的光学性能，是同改善视力的目的联系在一起
的。大约在14世纪前，就已有了使用眼镜的记录。14世纪初，威尼斯的眼
镜制作业大概已有一定规模。那时，为了防止眼镜制作者用玻璃代替水晶欺
骗顾客，还制订了专门的法律。14世纪中叶，戴眼镜已成为上层人士的一种
时尚，不少人甚至在请人绘制肖像时都要求画成戴眼镜的。但从使用眼镜到
发明望远镜，经过了大约300年的时间。
16世纪后期，意大利学者波塔（1535—1615年）讨论了有关望远镜的原
理。在1558年出版的《大自然的魔术》一书中，他提出可以把凸透镜和凹透
镜结合起来使用以观察远处和近处的物体。据说，意大利在1590年就已有了
望远镜，它由一个凸面物镜和一个凹面目镜组成，但当时可能没有受到特别
的注意。
关于望远镜的最早发明者，有种种不同的说法。其中较为普遍的看法是：
17世纪初，荷兰制镜工匠汉斯·利帕希偶然地把目光穿过两个透镜观看远处
教堂顶上的风标，他惊奇地发现，风标被放大了。于是，他开始制作“远距
离观望仪器”。他最初制成的望远镜比较简单，由一个双凸透镜作为物镜和
一个双凹透镜作为目镜。1608年10月，荷兰议会审议了利帕希的专利申请。
根据议会的决议，成立了一个专门委员会与利帕希商谈，并探讨是否可将这
种仪器改进为可用双眼同时观察。利帕希得到了一笔经费，两个月后制成了
一个双筒望远镜。但他未能获得专利权，因为当时还有其他人试图获得这项
专利。正是在这时，望远镜在欧洲各国传开了。 1609年，在巴黎、法兰克
福、米兰、威尼斯和伦敦，都已能买到这种可用来观看远处景物的仪器。
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伽利略在 1609年听到了有关荷兰人制造出了一种观察远处的物体就象
近在眼前一样清楚的仪器的消息。作为杰出的科学家，他敏锐地意识到了这
一发明所具有的科学可能性。依靠自己精深的光学知识，他独立地制成了由
一个平凸透镜和一个平凹透镜组成的望远镜。这种望远镜本质上是与荷兰望
远镜相同的，但比荷兰工匠制作的更好。
望远镜一出现，首先被认为对于军事和航海具有重大意义。但当伽利略
用它进行天文观察并获得重大发现之后，望远镜就成了人们认识自然、发展
科学的新工具了。
不久，刻卜勒在1611年出版的《屈光学》中，解释了荷兰望远镜或伽利
略望远镜的光学原理，并进一步提出了使用两个双凸透镜的望远镜结构，即
后来所称的“刻卜勒望远镜”。这种望远镜可以获得比荷兰望远镜更宽阔的
视野，镜筒也可以更短。他还证明，一个凹透镜和一个凸透镜在适当距离上
的组合，能够得到比单用一个凸透镜时更大的图像。这一见解后来导致了远
距离照像透镜组合的发明。
刻卜勒在望远镜光学原理方面很有研究，但他自己没有制作望远镜。第
一架被称为“刻卜勒望远镜”的天文望远镜，大约是在1613—1617年间由耶
稣会教士沙伊纳制成的。沙伊纳还发明了在用望远镜作天文观察的时候保护
眼睛的方法，即把有色玻璃片安装在透镜前面以减低光的强度。
在此后的时间里，望远镜的结构和性能不断获得改进，尤其是牛顿在
1668年超越了折射式望远镜的框框，制成了第一架反射式望远镜。
②显微镜。显微镜大约和望远镜产生于同一时期，而且，究竟是谁最先
发明了显微镜也是不明确的。很可能显微镜最早也出现于荷兰，是米德尔堡
一个名叫扎哈里亚·詹森（1580—1638年？）的眼镜工匠制成的。他的显微
镜由一个作为物镜的双凸透镜和一个作为目镜的双凹透镜所组成，镜筒长约
18英寸 （约45厘米），直径约2英寸 （约5厘米）。而最先把显微镜用于
科学研究的大概也是伽利略。约在1610年，他用显微镜研究了昆虫的运动器
官和感觉器官。1614年，他详细描述了显微镜下的苍蝇。
17世纪中叶，英国物理学家罗伯特·胡克（1635—1703）制成了以一个
半球形单透镜作为物镜和一个平凸透镜作为目镜的显微镜。这个显微镜有一
拉筒，可调节距离。镜筒安装在一个支架上，可以变化角度。为了增加被观
察物体的亮度，还使用了一个带球形聚光镜的照明灯。胡克后来出版了一本
名为《微观画集》的书，具体地介绍了显微镜及其用途，并描述了自己在显
微镜中看到的世界。他画出了雪片的晶体结构、苍蝇的眼睛、蜜蜂的螫刺器
官、羽毛的结构、霉菌的形状等许多人们前所不知的东西。他还第一次使用
“细胞”这个词来称呼软木的蜂窝状结构。胡克的工作使显微镜迅速流行，
促进了人们对微观世界的认识。
3。热学
（1）对热现象的研究
近代前期，对热学的研究尚处于起步阶段。
关于热的本质，还存在着不同的看法。弗朗西斯·培根在其1620年出版
的《新工具》一书中，认为热是一种运动。而差不多与他同时代的法国学者
卡桑狄（1592—1655年）则指出，热是由特殊种类的原子组成的。
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这种分歧在一定程度上是对热的传统认识上的差异的延续。柏拉图曾强
调热是一种运动，而亚里士多德关于火的概念则认为，火是四种物质元素之
一。而在近代初期，人们也还很少明确区分热和火。
然而，用实验方法研究热现象的过程也已开始。如关于热的幅射问题，
意大利学者波塔在1589年就已认为，凹镜能够反射热、冷、光和声。他描述
了这样一种情况：在镜前放一支点燃的蜡烛，当眼睛位于共轭焦点时，眼睛
能感觉到蜡烛发出的热和光；而如果把雪放在蜡烛的位置上，冷也会被反射。
弗朗西斯·培根曾经作过用取火镜来聚焦看不见的热的实验，发热体是被加
热的铁、石头或沸水。
到17世纪下半期，玻意耳、胡克、马略特等著名学者把热学研究向前推
进了一大步。
（2）温度计
随着对热现象研究的展开，出现了测试温度的仪器。一般认为，近代第
一个温度计，是伽利略根据空气受热膨胀的原理制作出来的。伽利略的学生
维维安尼认为，伽利略约在1592年就已发明了这种测量冷热程度的仪器。伽
利略的朋友卡斯特利，也曾详细地描述了他在1603年目睹的伽利略使用温度
计检测冷热程度的演示。这种温度计是一根下端开口、上端为一球泡的细玻
璃管。伽利略先将玻璃泡加热，然后将开口的一端浸入水中。随着玻璃泡温
度的下降，泡中的空气收缩，玻璃管中的水上升到容器内的水面以上。玻璃
管上标有刻度以显示冷热的程度。
这种温度计后来由伽利略的朋友、帕多瓦大学的医学教授圣托里奥加以
改进后用于测量人体温度。弗朗西斯·培根在《新工具》中，也描述了一种
和伽利略的测温计类似的仪器。这种空气温度计的缺点，是受空气压力变化
影响而不很精确，但在17世纪上半期是被广泛采用的。
1632年，法国医生让·莱伊首先提到了液体温度计。他提出，可以把伽
利略的测温计倒过来用，即在玻璃泡中装满水，把它放在发烧病人的手中，
水受热膨胀而在玻璃管中上升，以此来显示温度的高低。但他很可能没有把
玻璃管开口的上端封死，而管子若是开口的，水的蒸发就会影响测量的可靠
性。
约在17世纪40—50年代，托斯卡纳大公斐迪南二世实现了液体温度计
的一个重大改进。他用染色的酒精代替水作为测温液体，并把玻璃管密封。
其刻度是用细小的玻璃珠直接制在玻璃管上的。这种温度计制作时在玻璃泡
的大小、玻璃管口径、酒精的量这三者关系上都保持一致，因而它们显示的
刻度也都基本一致。
此后，玻意耳、胡克、惠更斯、哈雷、牛顿以及其他不少科学家，都曾
为确定温度计的定点而提出过方案。但温度计趋于完善已是18世纪的事了。
4。磁学
（1）吉尔伯特的实验与发现
1558年，中世纪法国学者帕雷格伦纳斯 （生卒年不详）写于1269年的
《关于磁石的书信》的手稿发表了。帕雷格伦纳斯详细介绍了作为航海仪器
的罗盘，描述了磁石的性质，讨论了磁石两极的确定、磁极的相互作用、接
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触引起的磁化以及磁感应等问题，还推测磁力可以转化为动能。帕雷格伦纳
斯的作品问世说明了近代初期人们对磁的现象的兴趣增长，同时也促进了磁
学研究。
1600年，近代磁学的奠基人、英国物理学家威廉·吉尔伯特（1544—1603
年）所著《论磁石、磁性物体和大磁体地球》一书出版。吉尔伯特曾在剑桥
大学学医，1569年获得医学博士学位，后来在伦敦行医，1600年成为伊丽莎
白一世女王的御医。但吉尔伯特的主要兴趣和成就不是在医学方面，而集中
于磁和电的研究。他的著作总结了自己多年工作的成果，其中包括对自己所
做的600多个实验的介绍。
吉尔伯特发现，磁体永远有两个极：北极和