從古至今,人們每天都能看見太陽東升西落,好像太陽在圍繞地球運轉,這自然會讓人們產生地球位於宇宙中心的想法。後來,這種觀點被日心說推翻,它認為太陽才是宇宙的中心。那麼宇宙的中心到底是什麼?地球、太陽、銀河係還是河外星係,更或者宇宙根本就沒有中心?其實很久以前就有人思考過這個問題,人們通過大量的觀測工作記錄了許多測量數據,並根據這些數據形成了一些觀點和看法,但到目前為止還未形成一個係統的具有說服力的學說。
早在公元90~168年,古希臘學者托勒密就建立起了世界上第一個完整的地心宇宙體係。他在總結前人的觀點和測量數據的基礎上,特別是針對那時關於行星的觀測結果,提出地球處在宇宙的中心靜止不動這一說法。恒星均位於被稱作“恒星天”的固體球殼上,其他的天體如太陽、月亮、五大行星等都沿各自的軌道繞行在地球周圍,每顆行星都在一個小圓軌道上做勻速轉動,人們將這些小圓軌道稱為“本輪”。“本輪”的中心又在一個被稱為“均輪”的大圓軌道上圍繞地球勻速轉動。這樣,在以地球為中心的軌道上,“恒星天”和太陽、月亮、五大行星等各自做勻速運動。
就當時的科學狀況而言,托勒密的地心說中許多內容是比較科學的。例如,托勒密在研究天體運動時,建立了新的幾何學模型和坐標參考係。另外,他把恒星固定在被他稱為“恒星天”的固體球殼上,俗稱“水晶球”,至今人們還將這種假想的“天球”概念保留在天文觀測上。但是,托勒密的理論是錯誤的。
中世紀期間,歐洲教會就是利用這個錯誤來維持統治的,使西方認為地球是宇宙中心的錯誤曆史延續了1400多年。在這段時期,教會總是宣傳上帝居住的極樂天堂是最高天堂,“上帝選定的宇宙中心是地球”。教會把地心宇宙觀奉為神聖不可侵犯的真理。
但是,教會的統治並不能阻止人們探尋真理的腳步。
從14世紀中期開始,隨著人類不斷擴大生產活動、發展經濟,社會需求提高了,一種新的文化潮流在歐洲興起。15世紀,航海事業的發展促進了天文學的進步,為了正確導航,天文學家需要精確地觀測和預報天體的位置。這時人們發現,采用托勒密理論計算出來的行星位置與實際偏差很大,因此他的理論顯得非常不實用。
即使是這樣,仍有一些人堅決地維護地心說理論,他們采取在“本輪”上再加“本輪”的方法來處理出現的偏差,若計算出來的行星位置仍與實際位置存在偏差,就再加上一個本輪,以此類推進行下去,直到不再有偏差存在為止。有時幾顆行星的“本輪”數多達八十幾個,而且某顆行星究竟應該被加上多少個“本輪”才合理,誰也無法確認。天文學由此陷入了尷尬的局麵。
1543年,波蘭天文學家哥白尼在《天體運行論》一書中向傳統的地心說提出了挑戰,認為地球是一顆不斷轉動的普通行星,太陽才是宇宙的中心,其他的天體都圍繞太陽運轉。那麼哥白尼是一個什麼樣的人,他的宇宙觀又是如何形成的呢?
偉大的哥白尼於1473年2月19日誕生在波蘭西部維斯杜拉河畔的托倫城。21歲時,哥白尼求學於歐洲最文明的國家,也就是當時文藝複興的中心——意大利。