很多發明都曾在戰爭中發揮過巨大的作用。
16世紀的荷蘭眼鏡製造商漢斯·里帕席把兩片透鏡安放在金屬管內適當的位置，從而在觀察時將遠處景物放大。他把這一新發明獻給荷蘭政府，用於戰地觀察，在荷蘭反抗西班牙的獨立戰爭中發揮了重要作用。
剩下來的事情只是等待一個人把它轉向天空，這個人就是伽利略。1609年，當時任數學教授的伽利略去威尼斯訪問，在這裡，他獲得了荷蘭人製成能將遠處物體放大的筒形眼鏡的消息。伽利略立即想到，這種新發明可以用於觀測天體，於是，他親自設計和製造了第一架天文望遠鏡。他將一塊平凸透鏡和一塊平凹透鏡裝在一根直徑4.2厘米，長60厘米的管的兩端。為了能夠伸縮調整，以適應遠近不同的物體與觀察者不同的視力，他還用一粗一細的兩根相套的空管來調節兩片透鏡的距離。在一個晴朗的夜晚，伽利略把這件能把物體放大三倍的儀器對準了月亮，於是，世界上便產生了第一架天文望遠鏡。
這是一個具有非常意義的時刻。英國著名的科普作家阿普里爾德說：「這一時刻，對世界的意義是如此重大，以至於人們將它與耶穌的誕生相提並論。」因為「自這一時刻，人類生活中的不可能成為可能」。有人把這一時刻定義為現代科學的創世紀般的起點。當然，這一刻所蘊含的偉大意義，當我們從數百年後的今天回眸矚望時才完全顯示出來。僅僅從科幻的眼光來看，沒有這一刻，我們很難斷定凡爾納會寫下魯迅譯為《月界旅行記》的那部成為一切太空題材科幻小說鼻祖的偉大作品。
從此，這個世界上便多了一種時時想把天空看得更清楚、更深遠的人。
德國人開普勒將伽利略望遠鏡的目鏡與物鏡都改為平凸透鏡，並相應加長瞭望遠鏡鏡身，如此一來，觀測到的景物就倒置了。不過，對懸浮在宇宙中的天體而言，也無所謂正看與倒看。真正讓人感到遺憾的是，開普勒因為視力不好，並沒有從望遠鏡里看到什麼。最先用開普勒望遠鏡觀測行星的，是義大利天文學家弗朗西斯科·馮塔那，他看到了木星上的橫帶與火星上的模糊斑紋。後來，義大利人里希奧利利用這種望遠鏡看到了木星衛星被太陽投射到木星上的影子，從而證明木星也像地球一樣，是靠反射陽光才發亮的天體。
在天文望遠鏡的發展初期，就被像差問題所困擾。所謂像差，是指光線經過透鏡後不能準確匯聚於焦點而使圖像模糊的這一現象。荷蘭數學家斯內列斯用數學方式研究了像差問題，從而發現了入射角與折射角的正弦之比保持不變的規律，從而對開普勒望遠鏡為何需要加長的鏡身，做出了理論解釋。
在科學史上，很多時候都是先有理論，再由實驗求證，而在望遠鏡的歷史上，卻是發明在實踐中產生後再獲得理論支持。17世紀，荷蘭人惠更斯從另外一個角度論證了長身望遠鏡的必要性。他發現，曲率越小，透鏡成像質量越好；而曲率越小，焦距便越長，望遠鏡的鏡身也就必須隨之加長。因此，他親手製造的望遠鏡竟達到了37米的長度。1659年，他向全世界宣布了幾年來用長鏡身望遠鏡獲得的驚人觀測結果：土星被一道又薄又平的光環圍繞著，而且光環的任何一處都不與土星表面相接觸。於是，一個長鏡身望遠鏡的時代便到來了。有的望遠鏡的前端要吊在高高的桅杆上，還需要許多工人使用繩索才能使之起落升降。當時的人們並不懂得，決定望遠鏡放大倍數的是透鏡的直徑而不是焦距的長短。因此，望遠鏡的長度才有增無減，最長的竟達到了65米。
針對這種情形，英國人胡克為了縮短望遠鏡鏡身又保持物像清晰，提出了反射鏡的最初構想。最後，還是科學巨人牛頓把這一設想變成了現實，他於1668年親手製造了第一架長度僅15厘米的短身望遠鏡。但這並不意味著一個新的觀天時代已經到來，望遠鏡在解決了像差問題後，還被色差問題所困擾。所謂色差，是指望遠鏡圖像周圍出現彩色環使觀察目標模糊的現象。牛頓用一稜鏡使白光折射，形成了紅、橙、黃、藍、綠、紫的光譜色帶，說明白光實際上是不同顏色光的混合體。牛頓認識到，色差是光通過透鏡折射形成光譜的必然結果。
牛頓科學地解釋了光譜現象，卻又認為這是永遠無法糾正的。由此，使人聯想到在量子力學領域有過重大發現，卻又得出錯誤結論的愛因斯坦。對此，有人很快提了質疑。蘇格蘭數學家格雷戈里問：眼睛就是一塊透鏡，為什麼就沒有造成色差？
英國律師兼數學家霍爾設計把兩塊透鏡組合在一起，從而成為一個雙凸透鏡，使光匯聚到焦點，而不致使顏色光散開。他把這個新裝置叫作消色差鏡。1733年，霍爾終於制出了物鏡直徑為6.5厘米，鏡身僅長50厘米的消色差折射望遠鏡。這才宣告了短鏡身望遠鏡時代的真正來臨。
消色差望遠鏡雖然消除了色差，但當時的技術條件只能製造出直徑10厘米的透鏡，而透鏡的大小則決定了星空觀測者的視界。直到1744年，英國天文學家威廉·赫歇爾製造出一塊直徑為45厘米的反射鏡，並把它裝到一架6米長的望遠鏡里，並於1781年發現了太陽系的第七大行星——天王星。這是伽利略首次把望遠鏡用於天象觀測後，用望遠鏡發現的第一顆行星。
1786年，赫歇爾決定製造一架反射鏡口徑為122厘米，鏡身長12.2米的大型望遠鏡。為此，英王喬治三世捐贈了2000英鎊。1786年，這架巨大的望遠鏡終於豎立起來，猶如一尊重型大炮直指天空，從此揭開瞭望遠鏡巨型化的新紀元。巨型望遠鏡寬廣的視野，使人們可以同時觀測足夠多的恆星，從而把人類的目光引出了太陽系，引向了整個宇宙空間。1805年，赫歇爾就提出了太陽以每秒17.5千米的速度朝武仙座方向運動的論斷。這一結論是革命性的，在伽利略、開普勒、牛頓之後，闡明了太陽和太陽系在銀河系中的運動，從而宣告了太陽不是宇宙的中心。
現代望遠鏡技術的發展，以美國1895年製造的巨型望遠鏡為開端。這架望遠鏡用一塊101厘米直徑、230千克重的透鏡裝在18米長的鏡身里，整座望遠鏡的重量達到18000多千克。20世紀20年代，施密特又將反射望遠鏡和折射望遠鏡兩者的長處加以綜合，提出一種新式巨型望遠鏡的方案。1930年，第一架施密特望遠鏡問世，它令人吃驚地增加了大型望遠鏡的效能，可用於寬視場的巡天工作，配合新發明不久的望遠鏡照相機，取得了多達100萬顆星象和10萬個以上星系的照片。
1910年，芝加哥大學天文學系畢業了一位名叫哈勃的學生，這個在未來天文學界將獨樹一幟的人物，卻收拾行裝去英國改學法律，並於1913年回國在肯塔基州從事法律工作。第一次世界大戰爆發的1914年，他又突發奇想，回到天文學界並獲得博士學位。1919年，他進入威爾遜山天文台工作三十多年，直到離開這個世界。他是星系天文學的開創者。就像人類社會存在著人、家庭、鄉鎮、城市和國家之類的組織，宇宙中也存在著相似的階層構造：星球、星團、星系、星系團、超星系團。將人類維繫在一起的有多種多樣的因素，而把宇宙間的眾多天體維繫在一起的，卻只有一種力量——引力。大約100個星系構成星系團，它們之間完全靠彼此間的重力吸引而保持著聚合狀態。每一個天才的天文學家把眼睛離開望遠鏡時，都會告訴他們的同行些什麼，伽利略是這樣，牛頓是這樣，哈勃也是這樣。
被哈勃窺破的最大的宇宙秘密是紅移，那是光所透露出的秘密。這種光線在另一雙眼睛裡根本就不算什麼，那不過是幾束略略有些變化的光罷了，但哈勃告訴我們，那是星球在離我們遠去，雖然我們不知道它們將去到哪裡。但我們從此知道，從無限擴展的空間里，我們也能看到時間。一個超新星爆發的光芒到達地球時，光已經很冷很冷了，因為它已經在茫茫天宇里旅行了數十萬年，那就是過去的時間；而一些星星正在死去，那就是我們太陽系將來的時間。
是的，從此我們的視線在穿越空間的同時，也正在穿越時間。現代天文學為我們建立起了一個嶄新的時空觀。正由於此，美國宇航局在1990年把第一架被美譽為「最新型的觀測宇宙的眼睛」的太空望遠鏡發射到地球軌道上時，就用哈勃來命名。
哈勃太空望遠鏡幾乎就是好事多磨的故事裡的典範。早在1977年美國便通過了預算，並定於1981年正式升空。最初的延誤出現在可視為望遠鏡生命的主鏡片上，為了達到太空總署的嚴格的技術指標，這塊直徑達2.4米的巨型鏡片完全靠人工研磨，一下就花去了五年時間。後來，又是電腦程序缺陷再次延誤了升空時間。等到這一切問題解決後，又出現了1986年挑戰者號爆炸事件。這次，不只是哈勃望遠鏡，美國所有的太空計畫全線推遲。直至1990年4月10日，哈勃望遠鏡終於站在了發射台上，卻又在發射前五分鐘出現油壓系統故障，在最後一