从“看星星”开始
从遥远的古代开始，人们就怀着不同的心情仰望星空。许多人都把自己的梦想寄托在那些遥不可及的星星身上，为了接近自己的梦想，人们修建了许多观测星空的宏伟建筑。
美索不达米亚平原是占星术的故乡，同时也是天文学的最早发源地。居住在这里的苏美尔人非常注重对星空的观测，他们觉得天空是众神的家，那些复杂的天象就是神灵对人间的启示，因此在大大小小的神庙之上往往都筑有观星楼。乌尔观星台就是这些塔台中最为著名的一座，它台址的底层长约61米，宽45.7米。这座观星台也曾是一座万民朝拜的神庙，如今却已经在岁月的冲刷下成为了一处供人赏玩的古迹。
在古代的中亚地区，也有一座举世闻名的观星台，它以撒马尔罕曾经的统治者乌鲁伯格的名字命名。一位俄罗斯的业余考古者在一份文献记载中发现了这座观星台的具体位置，使这座代表着16世纪以前最高水平的观星台重见天日。
格里高利十三世是圣彼得堡教堂的教皇，300多年以前的这位欧洲教皇非常喜欢天文学，他曾命人在教堂所属的领地中修建了梵蒂冈天文台。格里高利到天文台中巡视的时候，意外地发现本应落在日晷春分点处的阳光却发生了较大的偏离。他立刻认识到，沿用了1600多年的儒略历可能并不是十分准确。
于是格里高利教皇组织了一些天文学家制订了一部全新的历法，这种被称为格里历的历法就是今天通行于世界的公历。我们如今已经看不到梵蒂冈天文台的原貌了，不过格里历法却从1582年开始，一直沿用到今天。
位于丹麦的哥本哈根圆塔是欧洲最古老的天文台之一，它始建于1637年，在1642年的时候才最终落成。圆塔高34.8米，直径15米。塔内的螺旋状坡道，据说能够供马车自由地上下。
与哥本哈根圆塔同样历史悠久的，是创建于1667年的巴黎天文台。它是法国的国立天文台，并在300多年的历史中培养了一大批著名的天文学家。如发现了四颗土星卫星的卡西尼家族，以及用摆锤实验证明了地球自转的物理学家傅科。巴黎天文台还一度是国际时间局的驻地，不过这个组织在1987年的时候解散了。
中国现存最古老的天文台是位于河南省登封市告成镇的观星台，观星台由元代天文学家郭守敬创建，是世界上最著名的天文科学建筑物之一。
如今，大部分古老的天文台都已经成为一种历史的见证，它们的工作已经被众多设备先进的现代天文台所接替。
中国古代的天文观测仪器
中国古代的浑仪、日晷、沙漏、天体仪等天文观测仪器，在当时的世界上绝对是最先进的。
“浑仪”，是中国古代的一种天文观测仪器。在古代，“浑”字含有圆球的意义。古人认为天是圆的，形状像蛋壳，出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸，地球则是蛋黄，人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置，因此把这种观测天体位置的仪器叫做“浑仪”。
“日晷”，是中国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。其通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直于圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“表”；石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。
“沙漏”，是中国古代一种计量时间的仪器。沙漏的制造原理与漏刻大体相同，它是根据流沙从一个容器漏到另一个容器的数量来计量时间。这种采用流沙代替水的方法，是由于中国北方冬天空气寒冷，水容易结冰的缘故。
“天体仪”，是中国古代一种用于演示天象的仪器。中国古人很早就会制造这种仪器，它可以用来直观、形象地了解日、月、星辰的相互位置和运动规律。它的主要组成部分是一个空心铜球，球面上刻有纵横交错的网格，用于量度天体的具体位置；球面上凸出的小圆点代表天上的亮星，它们严格地按照亮星之间的相互位置标刻。整个铜球可以绕一根金属轴转动，转动一周代表一个昼夜。利用它，无论是白天还是阴天的夜晚，人们都可以随时了解当时应该出现在天空的星空图案。
唐朝的一行和尚与梁令瓒、宋代的苏颂与韩公廉等人，把天体仪和自动报时装置结合起来，发展成为世界上最早的天文钟。
人类的第二双眼睛
在古人的眼中，大海、天空、宇宙都是浩瀚无边、难以望断的，人们认识到了自己视力的局限，于是，开始梦想能长出一双神奇的“千里眼”。
1608年，荷兰的米德尔堡出现了奇迹。
“千里眼”出现了！
那天，眼镜匠李普希在自己的店里忙忙碌碌替顾客磨镜片，他的儿子们在阳台上游戏。小弟弟两手各拿一块眼睛片，对着远处的景物前后比划。突然，他发现教堂尖顶的风向标变得又大又清楚，孩子们非常兴奋，立即将这一发现告诉了父亲。
李普希将信将疑，按照孩子们说的那样试验着，他将一块凸透镜和一块凹透镜组合起来，把凹透镜放在眼前，将凸透镜放在前面一点儿。当他把两块透镜对准窗外时，他差点惊叫起来，远处教堂尖顶上细小的风向标变大了，似乎近在眼前，伸手可及。
这一意外的发现立刻传遍了米德尔堡，人们纷纷来到李普希的工作室，要求一饱眼福。
李普希意识到这是一桩赚钱的买卖，立即向荷兰国会申请专利，给它取了个不伦不类的名称——“窥探镜”。同年12月15日，他向国会提供了一架经过改进的双筒窥探镜，国会奖给他一大笔奖金。
从此，人们长上了千里眼，世界上也有了望远镜，可惜荷兰人仅把它当作高级玩具。
望远镜的技术传到了意大利，在帕多瓦大学执教的伽利略从中受到了启发，他想，可不可以制造出一架用于天文观测的望远镜。于是，伽利略用凸透镜作物镜，用凹透镜作目镜，分别装在一根直径为4.2厘米，长60厘米的铅管两端。他还用一粗一细的两根空管套在一起，调节两片透镜的距离，以便于适合远近不同的物体和观察者不同的视力。
伽利略制造的第一架天文望远镜，也叫折射望远镜，能将远处的物体放大3倍，后又提高到9倍。他邀请威尼斯参议员到塔楼顶层用望远镜观看远景，观看者都惊叹不已。随后，伽利略被参议院任命为帕多瓦大学的终身教授。
1610年初，伽利略又制成了一架可以将物体放大33倍的望远镜，直径为4.4厘米，长1.2米。为了进行天文观测，他又改进了几架望远镜，用于观测日月星辰，并有了许多新奇的发现。
这一系列的发现有力地支持了哥白尼的日心说，震惊了欧洲。
伽利略开辟了在天文观测中使用望远镜的新纪元，被誉为“近代科学之父”。
天文望远镜的“成长史”
人们为了纪念伽利略的伟大功绩，把他发明的望远镜称为伽利略式望远镜。但是作为望远镜的始祖，伽利略式望远镜的放大倍数还十分有限。
两年之后，德国的天文学者开普勒制作了一个由两片凸透镜分别充当物镜和目镜的新式望远镜。它的倍数有了显著的提高，原理同伽利略式望远镜并没有本质上的不同，都属于折射式望远镜。
如果你曾在“哈哈镜”前看过镜中的自己，就会发现镜中呈现的你发生了严重的变形，有时“奇丑无比”的形象总会惹得人们哈哈大笑。之所以会产生这种神奇的效果，其实和镜面的凹凸程度有关，镜面越不平整，镜中呈现的物象变形也就越严重。
早期的折射式望远镜也存在着这样的问题，它们的物镜就像是一个个透明的“哈哈镜”，透过这些望远镜所看到的星空，经常因严重的变形而显得十分怪异。这种缺陷让天文学家们十分头疼。
后来，人们制造出一种特殊的火石玻璃，它能够在保证放大倍数的同时很好地降低物象的变形。到19世纪末期，欧洲掀起了一股制造大型望远镜的高潮，大部分口径在70厘米以上的折射式望远镜都是在那个时候建造完成的。
折射式望远镜虽然在天体观测方面有着许多杰出的表现，但是它始终无法完全克服那种“哈哈镜”式的变形。于是到了20世纪的时候，一种最早出现于1814年的反射式望远镜在经过数次改造之后，被重新应用到天文观测上来。
这种望远镜非常适合对大面积的天空区域进行观测，并且不会出现像折射式望远镜那样严重的变形。
在今天的爱尔兰比尔城堡庄园中，你会看到一台高17米，口径达1.84米的巨型望远镜。不过它已经是19世纪的老古董了，后来的天文望远镜的身材与口径早就把它远远地抛在了身后。
随着与力学、光学以及计算机和精密机械制造等领域的深入合作，现代望远镜的制造技术最终突破了镜面口径的限制。天文望远镜不仅走向了大型化，还拥有了许多非常专业的新品种。如射电望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、X射线望远镜等。
与此同时，一些廉价而优质的微型望远镜的出现，也将天文观测引入了一个大众化的时代。
质的飞跃
1931年，美国的央斯基在贝尔电话实验室进行有关长距离无线电通讯方面的研究时，发现了一种微弱的有规律的由天体传射的无线电波——射电。央斯基成了射电天文学的开创者。
1937年，青年工程师雷伯在美国芝加哥郊外自家的后院里，安装了一架直径9.45米的抛物面反射器，这便是世界上最早的射电望远镜。
射电望远镜的独到之处在于：传统的望远镜仅利用光学原理，而射电望远镜利用的是无线电原理。
根据射电天文学理论，所有的天体都发射电波，都是射电源。那么，观测天体射电波的主要工具就应该是射电望远镜，而非光学镜片制成的光学望远镜。从本质上看，光学望远镜不过是把人们的视力提高，而射电望远镜却是用耳朵接收无线电，让耳朵也能“听”到天体。
事实上，天线和无线电接收机就是射电望远镜，无线电天线就是传统望远镜的“镜片”。
射电望远镜的发明在人类望远镜史上发生了质的飞跃。
第二次世界大战期间，人们发现太阳的射电活动会干扰雷达接收信号，这才开始认识到天体射电的重要性。
战后，射电天文技术飞速发展，一个个巨大的抛物面型射电望远镜先后建立起来。上个世纪80年代，世界上最大的可跟踪天体的射电望远镜，在前西德首都波恩附近的埃菲尔斯贝格研制成功，它的直径为100米。
当今，世界上许多射电望远镜正在结合起来，构成“甚长机线干涉系统”，大大提高了观测的天体的灵敏度和分辨率。
射电天文望远镜的发明，在人类的眼前展现出了一幅崭新的天空图景，极大地拓展了人类的视野，揭开了一个又一个宇宙的奥秘。
站在空中眺望星球
从空间望远镜被成功发射到太空轨道中的那一刻起，人们仰望星空再也不用担心天气的影响了。
在太空中看星星，清晰度会比地球上最先进的望远镜还要高出几十倍。宇宙空间的失重环境，也避免了仪器自身重量所带来的镜头变形。
世界上最著名的空间望远镜，就是由美国宇航局建造的哈勃空间望远镜。它从1978年开始筹建，直到1989年才最终完成，1993年又进行了一次大规模的完善。从那时起，哈勃望远镜就开始向地球传输回大量清晰而震撼的图片与相关研究数据。这些珍贵的资料对于宇宙年龄、恒星的诞生与死亡、黑洞以及其他许多有关宇宙空间的研究来说，有着巨大而深远的意义。
欧洲空间局在2009年的时候，用火箭发射了一台名为“赫歇尔”的远红外空间望远镜。这台高7.5米，宽4米的空间望远镜是人类迄今为止，向太空中发射的最大的远红外空间望远镜。它的核心设备由七个国家的精英小组共同研发完成，这也体现了当代天文学发展的一种国际化趋势。
赫歇尔望远镜的主要任务是研究早期宇宙中的星系是如何形成的，以及各个星系在漫长的岁月中是如何演变的。它还会被用来观察彗星、行星以及其他一些小型天体的大气组成和表面化学成分。此外，赫歇尔望远镜的成功发射，对于恒星的形成与星际物质的交互作用，及宇宙分子的化学研究也有着重要的意义。
空间望远镜虽然带给了我们很多惊喜，但它还远远不是天文望远镜发展的终极成就。科学家们已经开始计划在月球上建立一座月基天文台，如果能够成功，这将会是人类历史上的又一次壮举。
不论是多么先进的机器，如果没有人的操控，都将是不会思考的“蠢货”。空间望远镜就是这种只能依靠事先设定好的观测模式来进行工作的“蠢货”，它们常常非常被动。假如真的能够在月球上建立一座长期的天文台，望远镜就会在科学家的近距离操作下发挥出更为巨大的作用。
在经历了400多年的发展之后，今天的天文望远镜更像是天文学家手中的万花筒了。也许过不了多久，我们不仅可以站在月球上数星星，还可以在更为遥远的星球上眺望未来。
千里眼的继续进化
19世纪40年代，纽约的德雷柏成功完成了一张月亮的银版照相，首次将摄影技术应用到天文学研究中去，使人类摆脱了几千年肉眼的限制，看到了更美丽的“星星”世界。虽然，德雷柏当时得到的照片无法与现在的天体摄影照片相媲美，但他的做法是意义深远的。此后，摄影技术就开始被应用到天文学研究中去。
天体摄影最大的优点在于，长时间的曝光时间，能够采集到更多的光，这样就能拍摄到从远处星系传来的微弱的光线。例如，很多时候一些星云即使从望远镜中人眼也观测不到，但在照片中却能辨认出来。不过，要拍摄一个极其暗淡的天体，常需要若干小时的曝光才能得到较清晰的图像。此外，照相技术还能很好地保存观测结果，以便在下次需要的时候可以继续使用。
到20世纪80年代的时候，光电耦合器件CCD的应用让照相底片也成为了历史。应用CCD照相机，天文学家可以拍摄到望远镜采集的光线的90%，这进一步推动了天文学的研究。
随着科技水平的不断发展，新的发现和新的成果不断涌现。伽马暴的发现，暗物质的进一步研究，大型计算机的应用，新的高能卫星的观测应用，大样本巡天观测，宇宙空洞以及宇宙长城的发现，类太阳系的发现等等，都为天体物理的发展起到了巨大的推动作用。
进入21世纪，人类更将目光投向了外太空，各种新技术的研制、使用，先进的天文观测卫星的发射升空，以及各国在天文学研究上投入的大量人力、物力、财力，无疑让我们看到了人类全力探索宇宙、寻找宇宙奥秘的决心。
明天的宇宙学，人类将乘着这股技术改革之风，向宇宙的尽头不断进发。