天文學發展的里程碑
西方在經歷了地心學說到日心學說
以及逐漸到宇宙學原理
我們可以看到
兩個熟悉且非常偉大的物理學家
牛頓和愛因斯坦
他們雖然是物理學家
但是他們在整個天文學的
發展的過程當中
起到了非常重要的作用
牛頓的貢獻使得天文
進入到引力天文時代
他把天文學尤其是當中的天體力學
把它推向了整個自然科學的最前沿
在那個時代讓它達到了
整個科學的最前沿
愛因斯坦的理論
使得天文進入到
幾何天文學時代
西方宇宙觀受到了柏拉圖學派同心球模型的影響
畢達哥拉斯認為
球形是最完美和諧的
在這種觀點下
認為地球是宇宙的中心
地球之外月球、水星、金星、火星到恆星
這樣一層層的結構
那麼其他的這些天體
都是圍繞著地球作為中心來進行執行
從這樣一種學說從幾何上來看
看似確實是完美和諧的模型
但這種模型它存在問題！
它跟觀測不符！
比方說：
我們在地球上觀測火星的執行會發現
火星的執行在天球中走過的軌跡
開始是朝著一個方向走
經過了某段時間之後
它忽然會出現一個退行
然後再向前進行
會出現逆行現象
使得理論跟觀測不符
一個成功的理論
那麼它應該要解釋觀測
然後人們對逆行的現象給予解釋
有兩種學說：
地心說和日心說
1、第一種學說是地心學說
地心學說實際上是由拖勒彌所提出的
他對同心球模型加以了改進
認為行星繞著地球的執行並非是由一個圓所決定的
它有兩個圓
其中一個是均輪，繞著地球作為中心在執行
除了均輪之外
它這個行星的執行還有一個本輪
本輪的中心在均輪上
所以透過一些數學的方法
調節本輪和均輪的大小可以非常完美地解釋逆行現象
當然，這個完美地解釋的前提就是
它會有許多的可調引數，也比較複雜
對於逆行現象的解釋
還有另外一種觀點
2、這是由哥白尼所提出的日心學說
地球和火星都是繞著太陽在運轉
只不過地球比火星繞著太陽運轉的角速度更快
所以這就使得火星在天球上
投影的位置會發生一些變化
按照投影很自然就可以解釋逆行現象
這樣一種模型可以看到它簡單得多
它仍然是取圓軌道
哥白尼所提出這樣一個模型它非常簡單
當然這樣一種觀念對後世的科學研究
產生了非常深遠的影響
人們到現在為止
認為一個漂亮的理論
一個成熟的理論
它應該滿足簡潔、對稱和漂亮的要求
這個公式美
那麼對於地心學說和日心學說
都可以解釋逆行現象
到底哪個描述是真實的情況呢？
在哥白尼的時代
沒有辦法給予檢驗
那一個好的理論應該怎樣去證實或者是證偽它呢？
在哥白尼之後有兩個偉大的科學家
對行星的執行提供了重要的貢獻
其中一位是伽利略
伽利略在1609年用他自己做的望遠鏡
看了我們頭頂的這片天空
他不僅僅看了月亮
畫出了月亮的環形山
他告訴我們月亮上是有山巒起伏
跟我們地球一樣
那麼他還看了太陽
當然他肯定是用了某種手段看了太陽
他發現太陽有黑子
這也告訴我們
自然界它並非完美無瑕
比方說，太陽就有瑕疵
當然對太陽黑子觀測
我國古人老早就關注過了
日中有三足烏
透過肉眼就看到了
伽利略還看了木星
他發現木星存在有一些衛星
這些衛星是繞著木星在執行
他在自然界找到了幾個反例
並非是繞著地球作為中心在執行
這給否定地心學說投下來一絲可能
那麼最重要的影響來自哪裡呢？
他用望遠鏡看了天上的這顆金星
他發現金星跟我們月球一樣
也有盈虧的現象
它同樣會有新月
同樣也會有（近似）滿月
這樣他直接否掉了地心學說
如果採用地心學說的觀點
我們會發現
金星執行的軌道在太陽的軌道以內
即便考慮金星它的本輪的作用
那麼金星它始終會在
太陽離地球更近的軌道以內的區域
所以我們去研究金星的月相的時候
它絕對不會出現滿月的情況
因為我們知道月相是由於
陽光的照射反射所形成的
只有日心學說才能夠解釋金星的盈虧
告訴我們金星是比我們地球
離太陽更近的軌道位置
在繞著太陽旋轉
在伽利略的同時代
另外一個天文學家
對行星的執行有貢獻的是開普勒
開普勒繼承第谷布拉赫
關於行星執行軌道細緻的觀測資料
他要來做一個問題就是
如何結合哥白尼的日心學說
構造簡單的數學模型
來解釋第谷的觀測資料？
在處理資料的過程當中
他發現如果採用哥白尼的
行星、地球繞著太陽是圓軌道的觀點
將始終無法解釋一些軌道
尤其是火星的八個角分的觀測資料（誤差）
他最終放棄了圓軌道的假說
引入橢圓軌道
那麼一切就很好解釋
開普勒構造了行星運動的模型
給出行星繞著太陽執行
是滿足橢圓定律
這是它的軌道三大定律
1、行星跟太陽的連線滿足面積定律
2、在單位時間內掃過的面積相等
3、行星繞著太陽軌道執行軌道的週期的平方
跟它軌道半長徑的立方成正比
這就稱為調和定律
有了調和定律之後
天上的行星怎麼執行就清楚了
所以開普勒也被後人稱譽為：
天空的立法者