這是天文常識：在觀測天體執行時，發現行星有逆動現象。沒有任何力可以使得行星週期性逆動，除非行星和地球都繞著太陽作圓周運動。

偉大的波蘭天文學家哥白尼，首先是一個天文愛好者。強烈的好奇心讓他認真仔地觀測天空。他發現了托勒密多層天球假說的矛盾。在托勒密“地心說”佔統治地位，並且成為教會認可的主流學說環境中，哥白尼用大量確鑿的天文學觀測事實，證明了“”地心說”的荒謬。奠定了“日心說”的堅實基礎。

首先是廣泛深入學習研究前人的有關著作，吸收能證明日心說的各種資料。他當時己能看出託勤密地心說的謬誤。

其次，利用當時天文觀測儀器，堅持數年的持久觀測。他試圖由天文現象來證明他的理論。並透過精確的計算記錄天象位置等。

第三，他非常重視對月球的觀測，特別是月食現象。他說，月食的時侯，可以從月球地球和太陽的相對位置，得到關於宇宙的真實結杓的暗示。可以認為，這是他形成日心說理論的主要途徑。

2019--12--11

哥白尼是一個冶學嚴謹的人，他先是學習了＂地心學＂學者托勒密的學說，再仔細觀察這個學說的關鍵性論斷。在哥倫布發現新大陸，麥哲倫環球航行成功後，哥白尼意識到地球是一個球體而不是天體運動的中心，而作為一個球體就有可能是旋轉的才能有日月星辰的東起西落。

哥白尼後來從天文學家諾瓦拉處學習天文學，瞭解了天文觀測方法和早就存在的希臘天文學說，哥白尼逐漸形成了＂日心說＂的觀念。由於哥白尼並不是天文專業的專家，他就以很多業餘時間進行天文觀察，積累了許多天文資料。在一次觀察月食的過程中，哥白尼根據太陽，地球，月亮，（星星）成為一條直線的機會，發現了太陽照射到地球的移動著的陰影如何遮掩月球與星星的過程。

哥白尼根據前人的學說再加上自己的思考觀察確認了地球是繞著太陽轉的。

日心說有幾個重要的觀點，一是地球是圓的，二是地球在自轉，三是太陽是宇宙的中心。下面分別說說哥白尼是怎麼得到這些觀點的。

古希臘的托勒密的地心說、中國古代的渾天說都認為地球是圓的。出於政治原因中國的明朝之前，這個說法都沒有被官方認可。歐洲這邊則早早地接受了地心說。哥白尼很早就迷上了托勒密的地心說。當時為了解釋月亮、金星、水星、恆星等等的不同的運動軌跡，天球被分成了好多層，最多的時候有八十多層，非常複雜。哥白尼非常想簡化這個模型，他花了二十多年觀察星空。

跟愛因斯坦想到要變換參照系很像，哥白尼創造性地想知道如果站在別的星星上看地球會怎樣。這個想法啟發了他，很快他就發現只要地球轉起來，天球的運動就很好解釋了。於是他提出了地球自轉的說法。這個想法在當時是很有突破性的。當時很多人相信地球是靜止不動的，如果地球轉起來早，地表就會起大風，在離心力的作用下地球甚至有可能散架。哥白尼一一駁斥了他們。

搞清楚地球自轉之後，哥白尼發現一年中地球跟金星，水星這些星星的位置和距離總在變。只有太陽沒有那麼明顯的變化。根據這種現象哥白尼推測太陽才是中心，地球和其它的星星都圍著太陽轉。

到這裡似乎完美了，但還有一個現象不好解釋。這就是月亮，它有圓有缺，還會出現月食。哥白尼的幾何很好，三角形的內角和是一百八十度，就是他算出來的。他對圓錐體也很有造詣。於是，他計算出來月亮的圓缺是因為它自己的影子，而月亮位於太陽和地球之間，而且月亮繞著地球轉。

哥白尼的年代，人們不知道太陽、月亮、星星的大小和遠近。只能根據自己的經驗和政治訴求，固執地堅持地球是宇宙中心的學說。哥白尼觀測星空的工具也很簡陋，能猜到日心說實屬不易。日心說盡管也有很多漏洞，但它啟發了很多科學家，牛頓便是其中之一。從這個意義上說，日心說的意義不在相對論之下。

在哥白尼之前，人們普遍認為地球是宇宙的中心，太陽及其他天體都是圍繞地球運動的這一學說源自古希臘，到托勒密在其著作《天文學大成》中基本完善，一直持續了1300年的時間。

但是，隨著觀測的資料越來越多，人們發現地心論的誤差越來越明顯，因此在這1000多年中，地心論也在不斷改進，於是就出現了本輪和均輪的結構。地心說進入了死衚衕，為了解釋行星的執行規律，就只好不斷增加均輪的數量，巔峰期的地心說裡設定了幾十個輪系。

其實，很多科學家對地心說已經感到動搖了，但由於教會的勢力，地心說的地位難以動搖。直到哥白尼的日心說出現後才逐漸改變了地心說的地位，簡單來說，哥白尼的日心說簡化了已經非常繁瑣地心說，讓天體之間的運動變得完美，而不是漏洞百出。

實際上，哥白尼得出日心說的結論，也是經過嚴謹的觀測和數學證明的。首先測量計算地球的形狀，周長，計算了黃道傾角，迴歸線間的距離以及測量方法。對赤道，黃道與子午圈相交的弧和角，赤經和赤緯對這些弧和角的計算。

然後是天體出沒的測繪，比如二分點歲差和黃道傾角不均勻的證明，春分點歲差和黃赤交角的計算，太陽年的長度和非均勻性。

還有月球相關運動的計算和證明，地月距離的測量，日食月食的計算。

最後還有各大行星的運動和計算。

透過以上的觀測資料和計算結果，最後才得出了日心說的結論。一個學說的結論，不是簡單腦袋想象出來的，而是有著艱苦的工作和嚴謹的數學計算作為基礎。

感興趣的朋友可以去讀讀哥白尼的《天體執行論》，就知道一個學說建立的艱難了。