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离开古希腊，我“嗖”的一下来到中世纪的意大利，去拜访伟大的哥白尼，看看他是如何化腐朽为神奇的。
请问哥白尼先生，你如何解释托勒密的地心说中存在的问题？
哥白尼： 不得不承认这很难解释，因为人们发现的新天体都很好地被托勒密的地心说所描述，尽管有一些小小的出入，但总体上还是没错的，只是这大圈套小圈实在让人厌烦。
问题出在哪呢？在长期的观察中，我发现很多行星到地球的距离在不断改变，而与太阳的距离变化并不大。这说明地球根本不在宇宙球的圆心上，它应该被太阳取而代之。
其实托勒密的理论就已经透漏了太阳是宇宙的中心。以行星为例，它们绕着本轮转，而本轮的圆心绕着地球转，形成均轮。实际上，这个本轮的圆心正是太阳。但行星不止一个，因此要将所有行星的本轮圆心全都合并到一起。换句话说，所有的行星——包括地球，都应该围着太阳转。这就是“日心说”。
地球绕着太阳转，该怎么解释昼夜交替？又该怎么解释四季变化呢？
哥白尼： 地球的运动主要由两种运动组成。其一是地球每天绕地轴转一圈，称为自转；其二是地球每年绕太阳转一圈，称为公转。
自转时，朝着太阳的一面就是白天，背着太阳的一面就是黑夜。
四季变化是由公转导致的，但公转并非四季变化的根本原因，而根本原因是地球是“倾斜的”，也就是我们常说的“黄赤交角”。
很久以前，古巴比伦人就注意到四季变化是太阳直射角变化导致的。冬至日，阳光直射点的位置是在南回归线上，所以北半球是冬天，南半球是夏天。过了这一天，阳光直射的位置渐渐向赤道靠拢，到了春分日，阳光洒在赤道上，此时北半球是春天，南半球是秋天。
地球继续前行，直射点继续北上，在夏至日到达最北端——北回归线上，此时北半球是夏天，南半球是冬天。过了这一天，阳光直射的位置又开始向南移动，在秋分日到达赤道，此时北半球是秋天，南半球是春天。再过一个季度，地球又到了冬至日那天。一年四季，周而复始。
地球上的四季不仅有温度差异，白天和黑夜的长度也是不一样的，拿北半球来说，冬至日白天最短、黑夜最长，夏至日白天最长、黑夜最短。这一切都可以用地球公转与黄赤交角来解释。
让我算算，一一得一，一二得二……地球每天转一圈，一个站在赤道上的人，每天相当于走了约4万千米，每小时超过1600千米，这速度太快了吧！假设把人换成空气，空气如此之快，地球应该被一股强烈的风所包围，这该如何解释呢？又或者，我向上抛起一块小石头，它应该落在抛出点的西边，而不是正下方，这又该如何解释呢？
哥白尼： 这个问题确实困扰了我很长时间，后来我从海洋身上找到了答案。地球无时无刻不在运动，海水却没有像瓶子里的水一样晃来晃去。这是因为海水和地球一起运动——处于 相对静止 状态。
为什么海水相对地球保持静止呢？我猜原因在于，海水主要由水元素组成，根据亚里士多德的观点，水有重力属性，凡是有重力属性的都会和地球保持静止。高山也是如此，它主要由土元素组成，也会和地球一起转。
现在说空气，空气中含有大量的水元素和土元素，所以也会和地球一起转。小石头主要由土元素组成，它被向上抛起来后，也会和地球一起转，所以会落到抛出点的正下方。
早在古希腊时代，阿利斯塔克（前315—前230）就提出“日心说”，在这个问题上，他是当之无愧的历史第一人。
然而，当时人们认知不足，认为太阳很小很小，庞大的地球怎么会围着一个“小小的圆盘”转动呢？
阿利斯塔克通过测算得出太阳远比人眼看到的要大，只是离地球太远，看起来小而已。太阳的直径是地球的6～7倍。尽管这一数值与今天测量的数值（109倍）相差甚远，但阿利斯塔克是人类历史上第一个认识到太阳比地球大的人。
哥白尼比阿利斯塔克思考得要深。首先他证实了太阳确实比地球大，其次他初步解释了地球自转带来的种种悖论，更难能可贵的是，他在没有望远镜的条件下，重新定义了天文学，这些都被记录在他所著的《天体运行论》中。
当时欧洲正值宗教改革，哥白尼担心日心说会给自己带来麻烦，所以选择述而不作，只把自己的想法告诉身边的朋友们。一位牧师朋友看到哥白尼的手稿后，强烈建议他将日心说撰写成书，以流芳百世。
《天体运行论》写好后，哥白尼还是犹豫不决，拖了“一个九年”又“一个九年”，直到“第四个九年”才被朋友带到德国纽伦堡公开发表。据说哥白尼在弥留之际（1543年）摸了摸从德国寄来的样书，就与世长辞了。
然而《天体运行论》问世后，就像掉进大海的小石头，几乎没引起任何波澜。原因非常多，最主要的一个是，它里面运用了大量的几何知识。哥白尼应该很骄傲于这点，所以在《天体运行论》开篇，他就引用了柏拉图学院门口牌子上的文字，写道：“不懂几何者禁止入内。”在宗教改革之前，整个欧洲奉行的是以识字为耻的愚民政策，普通人根本难以读懂，真正把《天体运行论》推向高潮的还是数学家们。此处我们仅谈谈两位数学家对日心说的贡献。
一位数学家是伽利略。1609年，伽利略听说荷兰人发明了一种神奇的东西——望远镜。它仅仅由几个凹凸透镜制成，用它观察却比肉眼清晰十数倍。于是，伽利略花了一个月的时间发明了新的望远镜，新望远镜比荷兰人发明的还要清晰。有了望远镜，伽利略发现了许多从未发现过的天文现象，此处仅列举几条。
（1）木星有好几颗卫星，这说明不是所有的天体都是绕着地球转的。
（2）太阳上有黑黑的斑点，但它们并非某个行星的影子。理由很简单，如果是行星的影子，它的移动速度会非常快。这说明黑斑点来自太阳自身，后来人们称之为“太阳黑子”。太阳黑子也在转动，这说明太阳也在自转。太阳都在自转了，还有什么理由怀疑地球不能自转呢？
（3）夜空中的那条乳白色的带子（银河）是由无数颗像太阳一样的火球组成的，这说明太阳和地球在宇宙中很普通，并非上帝的眷顾。
另一位数学家是开普勒。自第一眼看到《天体运行论》后，开普勒就深深地爱上了它，还写了一本叫《宇宙的神秘》的书。
在书的开始部分，开普勒将宇宙用完美的几何表达。在古希腊时代，柏拉图找出了5种正多面体：正四、正六、正八、正十二、正二十面体。开普勒想，如果每个正多面体的内切球是另一个正多面体的外接球，那么就能得到6个球，正好与天上的6颗行星对应。如果把太阳放到这6个同心球的中心，把每个行星放到一个球面上，莫非就是上帝创造宇宙的秘密？
1595年，开普勒送了一本《宇宙的神秘》给当时鼎鼎有名的天文学家第谷·布拉赫（1546—1601）。第谷的肉眼观测非常厉害，被后人誉为“望远镜发明以前最伟大的天文学家”。他在布拉格有自己的天文台，也有一堆精准的数据，但不知如何使用它们。当他看到开普勒的数学天赋后，热情地邀请开普勒当自己的助手。1600年，开普勒欣然前往布拉格，不久后他就发现火星的运行轨迹与日心说中的圆形轨道有些出入。根据这一线索，他发现了宇宙三大定律，史称“开普勒三大定律”，他也因此被后人誉为“天空立法者”。