早在2000年代初期，當我每週似乎都在與那些相信阿波羅登月是偽造的人爭論時，這些人會丟擲一個他們認為的王牌論點：如果美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡足夠強大，能夠看到遙遠星系錯綜複雜的細節，為什麼它看不到我們自己月球上的阿波羅宇航員的靴印呢？
像大多數陰謀論思維一樣，這個論點表面上似乎很有說服力，但在最輕微的審視下就會瓦解。那些被它迷惑的人誤解了兩件事：望遠鏡的工作原理以及太空有多麼大。
許多人認為望遠鏡的目的是放大影像。當然，廉價（讀作：便宜）望遠鏡的製造商喜歡這樣推銷它們：“150倍功率！” 他們在盒子上用巨大的字型印刷（還附帶了來自更大望遠鏡的極具誤導性的照片）。雖然放大倍率很重要，但望遠鏡真正的優勢在於其解析度。 區別是微妙但至關重要的。
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放大倍率只是您可以在物體上放大多少倍，使其看起來更大。這很重要，因為雖然天文物體在物理上很大，但它們離我們非常遙遠，因此在天空中顯得很小。放大它們使它們更容易看到。
另一方面，解析度是區分兩個非常靠近的物體的能力。例如，您可能會將兩顆相互繞行的恆星（雙星）視為一顆恆星，因為它們靠得太近，您的眼睛無法分辨。您無法分辨它們。然而，透過解析度更高的望遠鏡觀察，您或許能夠辨別出它們之間的分離，從而揭示它們是兩顆獨立的恆星。
但這不就是放大倍率嗎？不——因為放大倍率只會使物體變大！ 這很容易用照片來證明：您可以隨意放大照片，但超過一定限度，您只是在放大畫素，並且無法從中獲得更多資訊。 要突破這堵牆，您必須提高解析度而不是放大倍率。
哈勃太空望遠鏡拍攝的月球金牛座-利特羅山谷內阿波羅17號著陸區的影像。該影像缺乏必要的解析度來顯示月球著陸器或宇航員地面活動的任何跡象。
美國國家航空航天局/歐空局/J.加文（美國國家航空航天局/戈達德太空飛行中心）
問題在於解析度是望遠鏡本身固有的，這意味著解析度的重大提升通常需要升級到更大的望遠鏡。 但是無論您的望遠鏡變得多大，它的解析度仍然有限。 當來自無限小的點（例如遙遠的恆星）的光線穿過望遠鏡時，其光線會在望遠鏡光學元件（鏡片或透鏡）內部稍微擴散。 這是光的fundamental properties of light called diffraction，並且無法避免。
正如我之前提到的，望遠鏡的解析度部分取決於其鏡片或透鏡的尺寸。聚光光學元件越大，解析度越高。但是，光在光學元件中的擴散方式取決於其波長，波長越短，解析度越高。 因此，望遠鏡中可能會分辨出兩顆靠近的藍色恆星，而相同間隔的兩顆紅色恆星則無法分辨。 當天文學家在望遠鏡上安裝相機時，他們必須考慮到他們想要觀察的波長，然後才能決定相機畫素的大小。 否則，他們只是在放大噪點，就像我們前面提到的過度放大照片的例子一樣。
所有這些都導致了一個令人驚訝的結果。哈勃太空望遠鏡的鏡面寬 2.4 米。 美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的鏡面直徑為 6.5 米，因此您會期望 JWST 具有更高的解析度。 在某些波長下，它的確如此：JWST 可以看到的最短波長約為 0.6 微米（我們的眼睛感知為橙色光），在那個波長下，它的解析度在技術上比哈勃望遠鏡好得多。
但 JWST 的設計目的是紅外望遠鏡。 在那些波長下，例如在 2 微米左右，其解析度與哈勃望遠鏡在可見光波長下看到的解析度相當。 在中紅外波段，在 10 到 20 微米處，JWST 的解析度甚至更低。 請注意，因為它是有史以來發射到太空的最大的紅外望遠鏡，它仍然提供了我們在這些波長下獲得的一些最清晰的影像！
天文學家以天空中的角度來測量解析度。 從地平線到天頂有 90 度，我們將度分為每度 60 角分，每角分 60 角秒。 （“角”表示它是天空中的一個角度。） 例如，月球在天空中寬半度，即 30 角分，或 1,800 角秒。 然後，望遠鏡的最大解析度是它可以區分兩個物體之間的最小間隔，以角度表示。
在最佳狀態下，哈勃望遠鏡的解析度約為 0.05 角秒——一個非常小的角度！ 但是，它在實際方面可以看到多少細節取決於目標的距離和物理尺寸。 例如，0.05 角秒相當於從大約 140 公里外看到的十分硬幣的視大小。
這讓我們回到了陰謀論者及其關於在月球上發現靴印的抱怨。星系通常距離地球數千萬甚至數十億光年。 在這些距離處，哈勃望遠鏡最多可以分辨出幾個光年寬的物體——數百萬億公里。 因此，雖然看起來我們在壯觀的哈勃影像中看到了星系的精細細節，但我們能看到的最小的東西仍然非常巨大。
與此同時，月球距離我們和哈勃望遠鏡只有大約 38 萬公里。 在這個距離上，哈勃望遠鏡的解析度令人驚訝地將其解析度限制為不小於約 90 米的物體。 因此，我們不僅看不到哈勃影像中的宇航員靴印，而且甚至看不到阿波羅登月艙，它們只有大約四米寬！
美國國家航空航天局月球勘測軌道飛行器（LRO）拍攝的阿波羅 11 號登月點影像。 雖然 LRO 航天器使用的光學元件比哈勃太空望遠鏡的小得多，但它更靠近月球表面，因此可以看到驚人的細節，包括阿波羅 11 號著陸器和宇航員的靴印軌跡。
美國國家航空航天局/戈達德太空飛行中心/亞利桑那州立大學
我們可以在美國國家航空航天局月球勘測軌道飛行器拍攝的影像中看到著陸器和靴印。 雖然這次任務中的相機鏡面只有大約 20 釐米寬，但該航天器位於月球軌道上，並且以僅 50 公里的高度飛越了阿波羅登月點。 因為它離月球表面更近，所以它可以比哈勃望遠鏡看到月球上更小的細節。 這就是我們向行星傳送探測器的原因：我們獲得了更好的視野。 有時，身臨其境是無可替代的。
這裡的教訓是，事物的真實運作方式通常是微妙的，並且不是您所期望的那樣。 當您更多地瞭解潛在的物理原理時，聽起來合理的說法可能會瓦解。 如果您看到基於裝置放大倍率進行廣告宣傳的望遠鏡，最好退後一步，尋找另一臺。 我知道這可能很難，但您只需要一點決心。