开普勒继承第谷研究为皇家天文学家

半个世纪过去了，哥白尼这本高瞻远瞩的著作依旧反响平平。但有一位天文学家对哥白尼的学说笃信不疑，他就是约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）。开普勒1571年出生于德国西部的斯图加特附近，就读于图宾根大学，从1594年开始在格拉茨当数学教师。哥白尼的日心模型之所以吸引开普勒，是因为开普勒相信太阳是太阳系和谐运转的本源，特别是他认为太阳居于太阳系中心的位置，从而带动了各行星沿着各自的轨道运行，这是一种颠覆性的新宇宙观。开普勒认为，行星的转动不是哲学问题，而是物理问题。

1596年，开普勒的研究引起了当时颇具影响力的丹麦天文学家第谷·布拉赫（Tycho Brahe）的注意，第谷同样也不赞同亚里士多德的宇宙观。1572年，20多岁的第谷发现了仙后座中一颗短暂出现的新星，也就是我们今天所说的超新星爆炸。他计算出这颗新星与月球的距离非常遥远，这表明月球以外的天界并非如古人所想的那般恒久不变，它们同样也会变化。5年后，也就是1577年，第谷证明了当年出现的那颗大彗星是在行星的空间中运行穿梭，彗星并非之前所想的是一种大气现象。所有这些都推翻了亚里士多德的宇宙完美不变论。

第谷曾在当时的丹麦国王的资助下建立了一个装备先进的天文台，里面所配备的精密天文仪器无论设计还是制作均出自他本人之手。他20年如一日地进行天文观测，精度之高为他同时代的人所望尘莫及。1597年，丹麦国王停止了资助，他于是应神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的邀请定居布拉格，并担任他的皇家天文学家。3年后，第谷在那里见到了比他小25岁的开普勒。在获得了第谷提供的一些观测资料后，开普勒开始着手研究火星轨道的形状。翌年，第谷驾鹤西游，开普勒继承了恩师第谷的大量研究资料，并接替他担任皇家天文学家一职。

开普勒抛开已有的与火星运动有关的理论潜心研究，经过多番艰苦探索后终于拨云见日：火星围绕地球运行的轨道可以用一个椭圆完美描绘，太阳位于椭圆的一个焦点上。很快他便提出所有行星轨道均呈椭圆形的观点，这就是著名的开普勒行星运动三大定律中的第一定律（第二定律阐释了行星在公转轨道上的运行并非匀速运动，第三定律阐明了行星的轨道大小与公转周期的关系）。1609年，开普勒将研究成果写进了《新天文学》一书中。天体做匀速圆周运动的假说从此告别了历史的舞台。(www.xing528.com)

同年，荷兰人发明了望远镜的消息不胫而走，传到了远在意大利帕多瓦的伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）耳中，于是他开始制作自己的望远镜。1609年至1610年冬天，他开始利用自制的天文望远镜观察茫茫夜空，他的发现彻底驱散了心头一直以来对哥白尼日心说的疑虑。透过自制的天文望远镜，他看到月球表面和地球一样分布着山丘平原，这与亚里士多德想象中规则平滑的天球截然不同。他还观察到，虽然金星的相位与月球相似，但它并不围绕地球转动。他还发现木星周围有4个卫星环绕其运行，种种发现无不表明地球并不是万物的中心。

伽利略后来与天主教会的斗争尽人皆知。对于当时的很多学者而言，神学与科学探索之间并没有明确的分界线，他们认为，在追求真理的过程中，两者必须同时兼顾。伽利略得罪了当时多个宗教权威，他对地动说的拥护显然也违背了《圣经》中某些段落的描述。教会认为伽利略挑战了它的权威，所以当然拒绝承认这种颠覆性的思想，除非伽利略找到有力的证据。不管怎么说，当时没人能解释如果地球当真时时刻刻都在宇宙中运动的话，我们为什么感受不到它在动。今天，借助现代科学仪器，我们可以探测到地球的运动，但它的效应非常微弱，这就是我们感觉不到地球在动的原因。虽然伽利略没能直接证明地球是运动的，但他的其他发现足够令人信服，使宇宙日心说冲破重重官方管制，在整个欧洲传播开来。