第二节 从地心说到日心说
与宇宙生成观问题难以检验的情况有所不同，宇宙中日月星辰诸天体的位置和运动，是一般人都能看到的天象。因此，建立一个关于宇宙结构运动方面的理想模型，去解释这些天象，自然是更有现实意义的。在这里最初盛行起来的理想模型是各种各样的地心说。诸天体周而复始地东升西落，很容易使人们接受大地位于宇宙中心的这类学说。
比较完整系统的地心说，是古希腊天文学家托勒密（Claudius Ptolemaeus）于公元2世纪正式提出的。该学说继承了古希腊所谓“圆球美满”的哲学观念，认为大地是居于宇宙中心的静止球体，这既符合人们的自我感觉，又符合《圣经》的教义。在此基础上，该学说又作了一系列逻辑推理和“不言自明”的假说：既然太阳、月亮和地球都是球体，那么其它所有的天体必然也是球体；既然所有的恒星都固定在一个大球上围绕地球做匀速圆周运动，那么太阳、月亮和五个行星（水星、金星、火星、木星、土星）也必然在各自的大球上围绕地球做匀速圆周运动（图1．1）。而为了解释行星的时快时慢和时顺时逆的复杂运行情况，地心说不得不在原来8个大球（均轮）的基础上再增加越来越多的小球（本轮）。虽然天体在每个球上仍然必须做匀速圆周运动，但是这些圆周运动的不同组合的迭加效果，是可以满足产生各种各样不规则轨迹的需要的。这样，地心说就全面建立了日月星辰在80多个圆加圆的轨道上围绕地球运行的复杂宇宙体系。
值得注意的是，地心说正式提出以后，在长达1000多年的时间内几乎未受到什么非议。这一方面是因为地心说符合《圣经》的教义，被教会用来作为宗教神学统治的理论基础，不准人们提出异议；另一方面是由于目视天文观测的精度长期很低，地心说预报的行星位置即使与实际位置差几个角分，人们也看不出来。然而，随着技术的进步，目视天文仪器测量位置的精度才逐渐趋近于眼睛的极限分辨率（1角分），此时地心说既极其繁琐又很不精确的弊端便显露出来。为了摆脱地心说的这种困境，波兰天文学家哥白尼（Nicolaus Copernicus）首先提出了日心说。在哥白尼于公元1543年临终前发表的《天体运行论》这部巨著中，他假说太阳位于宇宙的中心，地球和其它行星一样也在相应的同心球上围绕太阳运转，月亮仍然围绕地球运转（图1．2）。在此基础上，通过严格的数学推演，就可方便而精确地预报包括地球在内的诸天体的运动，从而为摆脱地心说宇宙观上千年的束缚迈出了开创性步骤。