每一个时代，真理常与谬论并存，只有时间才能筛走糟粕，理清对错。回首历史，“真知”当然重要，但“谬论”却能映衬出“真知”的真，让我们更清楚了解它对在哪里。

早期天文学的发展

每个民族都有一套解释天空和众星的理论和神话。对古代的中国人来说，“天”是重要而神秘的。所以，中国人很早已经对天象作认真而细致的观测，更留下了大量详细的天象记录。可惜的是中国人在天文理论方面却十分粗疏，知其然却从不深究其所以然。

早在公元前600年，在现代文明之源希腊，生于米利都的希腊哲学家塔利斯已经提出宇宙自有其规律并可为人所了解。大约公元前400年，帕拉图相信宇宙是完美的，而正圆是最完美的图形，所以所有天体皆应以正圆运行，而地球则处于宇宙的中心，这是地心说的滥觞（起源）。

托勒密

由于早期的地心说解释不了行星逆行的现象，所以在公元140年，托勒密提出他的改良版地心说（他提出了不少修订，但我们只会简述他的学说）。

根据托勒密的宇宙观，行星皆以一个称为均轮的轨迹运动，而均轮的中心则依着一个称为本轮的大正圆绕着地球旋转。水星和金星的均轮中心，和地球及太阳中心永远连成一条直线。众星则依附一个最外层的大天球上。

这个理论所预测的行星位置，和实际位置的误差在数度之内。当时的人对此已心满意足，结果托勒密地心说主宰了西方世界约一千五百年。

 哥白尼

 波兰天文学家哥白尼（1473-1543）提出日心说，认为太阳才是宇宙的中心，而地球只不过是围绕太阳的其中一颗行星，自此人类丧失了处于宇宙中心的特殊地位。这个理论简单而精彩，亦成功解释行星的逆行现象。可惜的是，日心说预测天体运动的准确性和地心说只是不相伯仲，并未为当时的人普遍接受。

伽利略

两件事实：

望远镜不是意大利天文学家伽利略（1564-1642） 发明的，事实上，望远镜的发明者是谁仍有争论。

伽利略的罪名是“研究科学”，肯定的是他并没有被教廷活活烧死。

简单来说，伽利略和梵蒂冈的冲突源于伽利略以观测和实验来寻找真理，但僵化的教廷却认为真理可以在信心中获得。宗教裁判所最后作出判决，把伽利略终生监禁，伽利略被幽禁在一间村屋之中，度过了他人生中最后的十年。

伽利略是日心说的忠实拥护者，也是世上第一个利用望远镜窥探天空的人，这是人类首次在天文上利用仪器增强自己的观测能力。

伽利略有四个主要发现：

月球上有山脉地形。

太阳黑子。

这两个发现证明天空并不是完美的。

绕着木星旋转的四颗卫星。显示宇宙有其他的“中心” ，这四颗卫星现在称为伽利略卫星。

金星亦有盈亏，证明它必定是环绕太阳运行，而不是均轮的中心。

开普勒

 16世纪末，丹麦天文学家第谷·布拉赫（1546-1601）孜孜不倦，每日量度天空中行星的位置，累积了大量的天文数据。这使得他的助手兼接任者德国天文学家开普勒发现了著名的开普勒三大定律。

行星运动第一定律（也叫轨道定律）：所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上运动。太阳的位置不在轨道中心，而在轨道的两个焦点之一。

绘画椭圆形其中一个方法是固定一条绳子的两端，然后用笔把绳绷紧，在绳子拘束之下，笔所绘出来的图形便是一个椭圆，而绳子两个固定点则是椭圆的两个焦点。

行星运动第二定律（也叫面积定律）：在同样的时间里，行星向径在其轨道平面上所扫过的面积相等。

 

 

 

行星运动第三定律（也叫周期定律）：所有的行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

（公转周期）²=（常数）*（平均距离）³

 

公式中常数的数值，对所有行星以至一切环绕太阳运动的人造或天然物体皆适用。假若以地球取代太阳，例如研究月球或地球人造卫星时，我们会发觉上式的常数会有所变更。

 

牛顿

 开普勒只是从数据中发现了这些关系，但他却其实并不了解其背后的原因。英国物理学家牛顿(1642-1727)终能探本究源，建立出一套能解释这些关系的物理理论。牛顿伟大的地方是他能用建基于更少假设的理论，自然推导出开普勒及其他定律。

牛顿可以说是现代物理学的建基者。虽然苹果掉在牛顿头上，令他悟出万有引力定律的轶事，很有可能是杜撰的，但无论如何，万有引力定律无疑是牛顿芸芸成就中一个重要发现。

牛顿认为万物皆会互相吸引，例如原子笔掉到地上，便是由于原子笔和地球互相吸引。假若两件物体的质量分量M₁及M₂，而它们之间的距离r，那么它们之间的吸引力F为：

F=GM₁M₂/r²

公式中的G被称为引力常数，是一个非常小的数目，所以当物体的质量很小的时候，它们之间的引力便微不足道，我们看不到日常的物件会互相吸引，例如两个人由于万有引力而互相碰撞，便是这个原因。

 

 

现在，我们终于明白为什么月球会环绕地球运行。如果地球不存在，月球便会以直线运行，飞向宇宙深处。由于地球和月球互相吸引，月球便向地球靠拢，月球不断向地球方向落下，而落下的距离刚好和月球飞离地球的距离抵销，结果月球便能够以接近圆形的轨道绕着地球运行。地球和其他行星也是这样不断向太阳落下，才会以现时的轨道绕日运行。

 

 

 

牛顿的引力定律亦断言，星体的轨迹除了以直线前进外，也会是四种圆锥截线——圆形、椭圆形、拋物线或双曲线——其中一种。我们称这四种形状为圆锥截线，是由于以不同方法 切割圆锥体，便可以得到这些形状。太阳系大部分成员以椭圆形绕日运行，但有些彗星的轨道则为拋物线或双曲线。

 

结语

牛顿定律是理论天文发展上一个辉煌的序曲，之后是一时的沉寂，直至他的出现：被誉为二十世纪最伟大的物理学家——爱因斯坦。他从最根本的地方检视了牛顿理论，然后提出划时代的广义相对论。现在，我们相信广义相对论仍不是终极真理。科学发展的规律一向如是，有人提出理论，假若它和实验结果吻合，我们便会接受这个理论，但当日后出现更佳的仪器，发现理论与新实验结果有所偏差，这个理论便须要再度修正，然后再进行实验，循环不息。