天体运转方向（探寻天体运行的真相）
天体运转方向（探寻天体运行的真相）火烧布鲁诺当时哥白尼认为太阳才是这个宇宙的中心，即我们熟知的“日心说”。经过长达七年的审讯，罗马教廷以“反基督”、“巫术”、“寓言”、“侮辱基督教”等八项罪名将其处死。作为天主教的牧师，布鲁诺因为崇尚“反基督教主流”思想而在欧洲各地流亡，由于个人性格的问题，到处受人排挤。现代很多人把他当做哥白尼“日心说”的捍卫者。
浩瀚的苍穹隐藏着无尽的秘密，千百年来，一代又一代的天文学者经过漫长观察和伏案计算，为我们揭示了混沌星空下天体运行的规律。今天我们一起来探寻“天体运行”背后的故事。
太阳系九大行星
“布鲁诺”之死1600年2月17日，意大利天文学家布鲁诺在罗马鲜花广场的火海中走完了他短暂而光辉的一生。
经过长达七年的审讯，罗马教廷以“反基督”、“巫术”、“寓言”、“侮辱基督教”等八项罪名将其处死。
作为天主教的牧师，布鲁诺因为崇尚“反基督教主流”思想而在欧洲各地流亡，由于个人性格的问题，到处受人排挤。
现代很多人把他当做哥白尼“日心说”的捍卫者。
当时哥白尼认为太阳才是这个宇宙的中心，即我们熟知的“日心说”。
火烧布鲁诺
然而，虽然布鲁诺的思想也是以太阳为中心，却与哥白尼的“日心说”具有很大区别。
布鲁诺的一生都在钻研魔法和记忆术，他认为幻想中的世界是真实的，太阳是处在比地球更神圣的位置，太阳是神的启示。所以他这个已经超出科学的范畴，属于神学。
可以说，他是一位与传统天主教义格格不入的天主教神父。
当时被视为权威的罗马教廷，将“地心说”奉为圭臬，任何反对“地心说”的理论都被视为异教徒。
尤其是布鲁诺这种“尊崇神学”和“太阳中心论”的天主教牧师，再加上自己混的不好，得罪了很多人，在当时就被罗马教廷视为异端典型。
值得肯定的是，布鲁诺为了坚持自己的真理而勇敢献身，他的死也让哥白尼的“日心说”进入了公众的视野，并在以后的一百余年里，逐渐动摇了天主教的根基。
中世纪的罗马教廷
哥白尼在意大利求学的时候，接触到了大量的古希腊典籍，托勒密的“地心说”给了他很大启发，为他日后的研究提供了很多的启发和灵感。
“地心说”理论在罗马教皇的宗教统治下，欧洲刚好经历了“黑暗的中世纪”（公元476-1500年）。
在“中世纪”行将结束的时候，很多一千年前的古代典籍被人们重新发掘出来。
古希腊哲学家亚里士多德提出了“地心说”，他认为，宇宙是上帝创造的，所有天体都是围绕地球旋转的，天体运行的动力是上帝提供的。
后来，罗马时期的托勒密（相当于中国的汉朝时期），总结了亚里士多德等古希腊学者的理论，是“地心说”的集大成者。
他在《天文学大成》中提出了一套完整的“地心说”理论：
托勒密的“地心说”
- 地球处于中心，日月围绕地球匀速运行；
- 其他行星围绕一个圆圈旋转，称为“本轮”；然后本轮的圆心围绕地球做匀速圆周旋转，这个圆叫“均轮”。
- 当时，本轮的构建为人们解释了，为什么月球看起来有时离地球更近。
当时的天文学者，在托勒密“地心说”的基础上，通过不断地添加“本轮”和调整“均轮”，试图去解释各种不寻常的天体现象。
这种理论一直延续到16世纪。
哥白尼的“日心说”哥白尼在托勒密的基础上，进行了长达十年的观察，试图简化托勒密的宇宙体系，他认为神创造的世界不可能这么复杂，应该有一套非常简单的理论，以凸显神的权威和意志。
经过不断的观察，哥白尼发现越来越不对劲。因为根据托勒密的理论推算，很多运行规律都有偏差。
于是他大胆地萌生了“日心说”的想法。哥白尼认为，地球其实和其他行星一样，围绕太阳运转，我们看到的很多无法解释的现象，是由地球本身的运转导致的。
当时，哥白尼的“日心说”主要基于以下几点内容：
- 地球是球形的；
- 太阳是静止的，地球与其他行星都围绕太阳做圆周运动，这个圆称为“均轮”；
- 月球围绕地球转动运行；
- 由于各个行星公转的速度不同，导致了我们看到的很多“逆行”现象，如水星的逆行。
- 各大行星在绕太阳公转的同时，自己也在公转轨道绕着一个小圆转动，称为“本轮”。
这样下来，整个天体运行的规律就完整和简洁多了。
作为一名神父，哥白尼探寻天体运行的初衷是为了维护神学，他带着宗教的虔诚，希望把这种完美的规律找出来，以证明神学的严谨和公正。
哥白尼知道“日心说”的价值和影响，他一直没有发表自己30多年来研究的手稿。
直到1543年5月24日，在哥白尼去世前一个小时，《天体运行论》才正式发表，哥白尼当时已双目失明，在病榻前抚摸着书的封面，不久便与世长辞。
“日心说”与《圣经》中暗示的地球中心论向左，在当时引起了广泛的轰动，动摇了宗教神学的根基。
用恩格斯的话说：哥白尼《天体运行论》的发表，将自然科学从统治了几个世纪的神学中解放了出来！
后来，“近代力学之父”、实验物理学的集大成者伽利略，因为发表了维护哥白尼“日心说”的《两种世界体系的对话》一书被“终身监禁”。
哥白尼与天体运行论
《天体运行论》中对星体运行的观测计算具有非常高的精确度。
例如，恒星年的时间为365天6小时9分40秒，比现在得到的精确值只多了30秒，误差只有百万分之一；
月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍，和我们目前已知的60.27倍相比，误差只有万分之五。
然而天体运行论中关于星体圆周轨道运行的假设仍然存在缺陷，这一缺陷直到50多年后，天文学大咖开普勒的出现才被彻底弥补。
开普勒与第谷德国天文学家开普勒是物理学和天文学的大师级人物，创造了科学史上无数个第一次，包括物体成像、望远镜的工作原理、小孔成像、眼镜的配置和计算原理，被称为“现代光学的奠基人”，并开创了天文学测量领域。
1571年，开普勒出生在德国一个普通家庭，从小就历尽坎坷，因为“天花”毁容，后患上“猩红热”损伤了视力，患上了高度近视。
这些不幸经历也让他未来的辉煌成就显得弥足珍贵。
18岁在大学研究神学的时候，接触到了哥白尼的天体运行论。在数学和绘画方面的极高天赋，为他日后在天文学的发展奠定了基础。
开普勒为了筹集研究经费，平时主要靠“占星术”给别人算命，艰难地维持自己的生活和研究。
1596年，开普勒因出版《宇宙的神秘》一书，其数学才华被第谷赏识，邀请他到自己的天文台做计算员。
第谷家境殷实，从小游历欧洲积累了大量的科学知识，后来因发现“第谷超新星”被丹麦国王赏识。国王专门给他建了世界上当时世界上最先进的“观天堡天文台”。
第谷擅长观测，但不擅长数学，当他看到开普勒的著作后，希望他能够给自己做助手，对观测数据进行分析。
开普勒余第谷
第谷的所有研究都是基于“日心说”，而开普勒尊崇“地心说”，由于学术理念和出身不一样，“数据库”拥有者第谷和“算法大师”开普勒相谈不欢，两人互看不爽，在猜忌、争执、谩骂中磕磕绊绊地一起工作着，直到第谷的离世（据说是因为憋尿导致膀胱破裂）。
临死前，第谷将一生的观测数据都交给了开普勒，并嘱托他帮自己完成“鲁道夫星表”。
开普勒的伟大成就从此，开普勒开启了他科学生涯最辉煌的时刻。
遵照第谷遗愿，在编制“鲁道夫星表”的同时，开普勒运用火星的观测数据，经运算发现火星的运行轨道并非按照哥白尼所说的匀速圆周运动，而是按椭圆轨道运行的。
开普勒
这一发现使许多困扰了无数天文学家的棘手问题都迎刃而解。
后来，开普勒发现行星沿椭圆运行的速度是变化的，并提出了物理学上著名的“开普勒第一定律”和“开普勒第二定律”，把这些成果出版在了《新天文学》一书中，轰动世界。
- 开普勒第一定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
- 开普勒第二定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。
开普勒第二定律
此时，开普勒认为，一定存在一个能够将所有天体运行的规律，完美联系在一起的简单法则。
终于，经过不懈地观测和计算，他提出了著名的“开普勒第三定律”。
- 开普勒第三定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
开普勒三大定律是天文学的重大革命，奠定了“经典天文学”的基石！
现在回想起来，开普勒三大定律还是我们当年高考的必考题。
巨人的肩膀自此，人们终于破解了天体运行的奥秘，将自然科学推上了发展的快车道！
天体运行学说的变迁
在开普勒三大定律提出的60年之后，牛顿在三大定律的基础上，结合自己的观察和计算，发现了万有引力定律，提出了著名的牛顿三大定律，奠定了天体力学的基础。
正如牛顿所说的那样：如果说我看得比别人更远一些，那是因为我站在巨人的肩膀上。
哈勃望远镜拍摄的星空图
回顾“天体运行”背后故事，我们抬头仰望星空，那一簇簇闪闪的星光，像先驱们璀璨的思想，为我们照亮了混沌的宇宙，不断地激励着我们去探索那无垠的广袤！
