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身处21世纪，借助于各种天文望远镜，人类的天文知识已经十分丰富。航天事业的发展使人类在月亮这个最邻近的天体上留下了自己的足迹。人类制造的航天器也造访过太阳系中一些十分重要的行星和小行星。毫不夸张地说，人类对于宇宙的认知几乎全部来自天文望远镜的观测和分析。
天文望远镜是人类制造的用于探测宇宙中各种微弱信号的一种专用仪器。它们的形式多种多样，技术繁杂，灵敏度极高。天文望远镜延伸和扩展了人类的视觉，使你可以看到遥远和微弱的天体，甚至是无法被“看见”的物理现象和特殊物质。
经过长时期的发展，现代天文望远镜的观测对象已经从光学、射电，扩展到包含X射线和伽马射线在内的所有频段的电磁波，以及引力波、宇宙线和暗物质等。这些形形色色的望远镜组成庞大的望远镜家族。天文望远镜是人类制造的用于探测宇宙中各种微弱信号的一种专用仪器。它们的形式多种多样，技术繁杂，灵敏度极高。丛书“天文望远镜史话”将专门介绍各种天文望远镜的相关知识、发展过程、最新技术以及它们之间的联系和差别，使读者获得有关天文望远镜的全方位的知识。
天文学研究的目标是整个宇宙。汉字“宇”表示上下四方，“宙”表示古往今来，“宇宙”便是所有空间和时间。在古代，人类用肉眼直接观察天体，在黑暗的环境中，人眼可以看到天空中数以千计的恒星。
中国是最早进行天文观测的国家之一。2001年在河南舞阳贾湖发掘的裴李岗文化遗址中发现了早在8000年以前的贾湖契刻符号，这也是世界上目前发现的最早的一种真正的文字符号。从那时起，古代中国人就开始在一些陶器上记录重要的天文现象。
公元前4世纪，我国史书中就有了“立圆为浑”的记载。这里的“浑”就是世界上最早的恒星测量仪器——浑仪。后来西方也发展了非常相似的浑仪，但他们沿用的是古巴比伦的黄道坐标系，所记录的恒星位置并不准确。直到公元13世纪之后，第谷才开始使用正确的赤道坐标系记录恒星位置。
公元前600年，古代中国人已经有了太阳黑子的记录。这比西方的伽利略提早了约2000年。在春秋战国时期，出现了著名的天文学家石申夫和甘德，以及非常重要的8卷本天文专著《天文星占》，其中列出了几百个重要恒星的位置，这比西方有名的伊巴谷星表要早约300年。古代中国人将整个圆周按照一年中的天数划分为365又1/4度，可见他们对太阳视运动的观测已经相当精确，这一数字也非常接近现代所用的一个圆周360度的系统。
郭守敬是世界历史上十分重要的天文学家、数学家、水利专家和仪器制造专家。他设计并建造了登封古观星台。他精确测量出回归年的长度为365.2425日。这个数字和现在公历年的长度相同，与实际的回归年仅仅相差26时秒，领先于西方天文学家整整300年。同样，他在简仪制造上的成就也比西方领先了300多年。
光学望远镜是人类眼睛的延伸。天文光学望远镜的发展已经有400多年的历史。利用光学天文望远镜，人们看见了许多原来看不到的恒星，发现了双星和变星。天文学家也发现了光的频谱。观测研究恒星的光谱可以了解它的物质成分及温度。
麦克斯韦的电磁波理论使人们认识到可见光仅仅是电磁波的一部分。电磁波的其他波段分别是射电（即无线电）、红外线、紫外线、X射线和伽马射线。为了探测在这些频段上的电磁波辐射，从20世纪30年代以来，天文学家又分别发展了射电望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、X射线望远镜和伽马射线望远镜。这些天文望远镜是对人类眼睛光谱分辨能力的扩展。
20世纪中期，物理学家和天文学家又分别发展了引力波、宇宙线和暗物质望远镜。这些新的信息载体不再属于电磁波的范畴，但它们同样包含非常丰富的宇宙信息。随着对这些新信息载体的认识不断深入，天文学家正在发展灵敏度非常高的引力波望远镜、规模宏大的宇宙线望远镜和深入地下几公里的暗物质望远镜。这些特殊的天文望远镜是对人类观测能力新的补充。
天文望远镜是人类高新技术的集大成之作，天文望远镜的发展也极大地促进了人类高新技术的发展。例如，现代照相机的普及得益于天文望远镜中将光学影像转化为电信号的CCD（电荷耦合器件），手机的定位功能也直接来源于射电天文干涉仪的相位测量方法，而民航飞机的安检设备则是基于X射线成像望远镜技术等等。
本套丛书为读者逐一介绍了世界上各式各样天文望远镜的发展历史和技术特点。天文望远镜从分布位置上分为地面、地下、水下、气球、火箭和空间等多种望远镜；从形式上包括独立望远镜、望远镜阵列和干涉仪；从观测目标上包括太阳、近地天体、天体测量和大视场等多种望远镜。如果用天文学的语言，可以说我们已经进入了一个多信使的时代。
期待聪明的你，能够用超越前辈的聪明才智，去创造“下一代”天文望远镜。
本书是丛书“天文望远镜史话”的第五本，全面介绍在电磁波频段以外最新发展的各种天文望远镜，它们分别是引力波、宇宙线和暗物质望远镜。这些特殊的天文望远镜的发展历史已经超过半个世纪。
引力波是一种和电磁波完全不同的辐射，引力波的相对振幅非常小，因此对它的探测也十分困难。令人欣慰的是，美国两台相距3002千米的激光干涉仪式引力波望远镜终于有了收获，在2015年9月14日，它首次探测到了两个质量约为30个太阳质量的黑洞在13亿光年以外并合期间所发出的典型引力波信号。引力波望远镜包括谐振式和迈克耳孙激光干涉仪式两种。早期常温谐振式引力波探测器的灵敏度很低，不可能探测到引力波的任何信息，之后出现了低温谐振式引力波探测器，它们的灵敏度有了很大提高。不过灵敏度最高的是激光干涉仪式的引力波望远镜。其他引力波探测方法包括对脉冲星信号频率变化进行分析、对地球和月球之间的距离变化进行测量和测量三个空间飞行器之间距离变化的方法。
宇宙线粒子和电磁波谱上的伽马射线有很多相似之处，许多伽马射线望远镜本身就是宇宙线探测望远镜。用于探测低能量宇宙线的望远镜主要分布在高山和空间轨道上，而用于特高能量探测的宇宙线望远镜则需要占据很大的面积，它们通常建在地面上。位于阿根廷的有名的皮埃尔·俄歇天文台拥有世界上占地面积最大的天文望远镜。
对暗物质的探测是最近40年内出现的事情。暗物质在理论上分为两种：即速度接近光速的热暗物质和速度很慢的冷暗物质。中微子是目前已经观测到的一种热暗物质，现在中微子探测技术已经十分成熟。冷暗物质望远镜则是近20年才开始发展的。经过诸多努力，天文学家已经制成多种直接探测冷暗物质的装置。
读者如果想了解其他种类的天文望远镜，请查阅本系列丛书的其他分册。
