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上文我們討論了顯微鏡，現在我們來談談另一個極端——天文望遠鏡，它們有的在地面，有的在太空，儘管都是非常大的儀器，卻是由相對簡單的光學成像元件構成，通常只用一個弧形的反射表面和一個簡單的「目鏡」來調整光線，以便與現有探測器充分匹配。
這些成像系統的顯著特徵就是它們的尺寸。當我們觀測非常遙遠的恆星時，它們看起來十分微弱，這是因為它們發出的光線幾乎都沒能到達地球。因此，儘可能多地收集這些光線是非常重要的，這往往需要一個非常大的透鏡或鏡面——直徑達幾十米或更大。製造這種尺寸的透鏡是不切實際的，但鏡片可以。因此，巨大的鏡面被製造並安裝在大型望遠鏡中。
同時，為了收集足夠多的光線來成像，往往需要長時間觀察遙遠的恆星。這導致了地面望遠鏡的另一個問題：大氣層不是一成不變的，它的密度隨著風、溫度和溼度變化，這些波動往往會使光線偏離其傳播方向。比如，恆星之所以看起來在「閃爍」，就是因為大氣湍流使光線隨機照向或偏離望遠鏡的探測器。 解決這個問題的方法之一就是直接將望遠鏡放在大氣層外的太空中，哈勃太空望遠鏡就是一個例子。
它成功獲取了遙遠恆星、星系和星雲的壯觀圖像，觀測到遙遠太空中非凡的宇宙結構與運動。除此之外，還有其他的解決方案嗎？光學工程師在過去20年中設計了一種巧妙的方法，為地面上的可見光望遠鏡成功解決了這個問題：將望遠鏡的鏡面分割成多個區域，每個區域的鏡面都可以傾斜，通過調節鏡面不同區域的傾斜角度，就可以「操縱」光線，使它們全部被探測器所接收。如果你可以測量光線穿過大氣層時產生的偏差，就可以通過調整鏡面來補償這一偏差。
光學工程師們首先測量導星(位於上層大氣中的人造光源)的光通過大氣層的扭曲程度，然後根據這一信息來調整鏡子不同區域的傾斜角度。用這種方式，地面望遠鏡成的像可以剛好達到阿貝極限。但是，將望遠鏡放置在太空仍然是必要的，這是因為有一些電磁波段會被大氣吸收，例如X射線和紫外線，為了對它們進行觀測，我們仍然需要太空望遠鏡。美國宇航局(North American Space Agency，縮寫為NASA)和歐洲宇航局(European Space Agency，縮寫為ESA)正在計劃進行新的太空望遠鏡任務。
多年來，光學科學家們一直致力於建立卓越的光學系統，那麼，是否存在這樣一個具有完美的成像能力的透鏡呢？從19世紀英國的詹姆斯·克拉克·麥克斯韋到20世紀蘇聯的維克託·韋謝拉戈(Victor Veselago)，許多偉大的物理學家都對這一問題充滿了興趣。
韋謝拉戈考慮了這樣一種奇特的材料：當光線射到這種材料表面後會並不會遵循斯涅爾定律，甚至與其完全相悖。斯涅爾定律是基於常見的「普通」材料，它們的折射率為正數，而韋謝拉戈提出的材料具有「負」的折射率。這種材料由許多微小結構組成，且每一個微小結構的尺寸都小於觀測光的波長。這種特殊的結構賦予了「超穎材料」不同尋常的光學特性。
舉一個有代表性的例子，與光線在兩種普通材料之間的界面上相比，當光線在普通和超穎材料之間的界面上產生折射時，折射方向將完全相反。 利用超穎材料獨特的折射率，我們可以通過工程設計使它能彎曲從各個方向射來的光線。這樣，本來會在材料表面發生散射的入射光線將圍繞著超穎材料的表面發散出去，從而使超穎材料「隱形」。
事實上，英國物理學家約翰·彭德裡爵士(Sir John Pendry)表示，使用超穎材料製作隱形鬥篷是完全有可能的。 超穎材料還有另一個不尋常的特性，就是能夠對非常接近超穎材料的物體進行完美成像。如果使用超穎材料製造透鏡，其表面可以做得非常平整，不需要像玻璃透鏡那樣有很大的弧度。這使得利用超穎材料製作的透鏡很適合觀察非常微小的物體，尤其是僅有數十納米量級尺寸的納米結構體。超穎透鏡可以類比為21世紀的胡克顯微鏡技術了，也許它會開啟一個新科學發現頻繁湧現的新時代。