牛津通识读本：天文学简史 [6]
第谷是现代观测者中的第一人，在他含有777颗恒星的星表中，最亮恒星的位置已精确到1弧度左右。他自己可能最为他的宇宙论骄傲，但伽利略则并非是唯一一个将它视为是一种倒退的妥协的人。第谷欣赏日心行星模型的优点，但也意识到了对地球运动的异议，包括源自动力学、基督教经文和天文学的异议。尤其是即使使用他那高等的仪器，也观测不到周年视差，这暗示着哥白尼的辩解（恒星太遥远以至于不能观测到其周年视差）现在看来是非常没有道理的。根据他的计算，当恒星至少比土星远上700倍时，他才会出错，而且在行星和恒星之间如此浩瀚的、无目的的、空荡荡的空间实无意义可言。
因此，他寻找着一种宇宙论，它具有日心模型几何学的优点，但又坚持认为地球为物理上静止在宇宙中心的天体。解决办法在事后看似乎是显然的：使太阳（和月球）围绕居于中央的地球转动，并使5颗行星成为太阳的卫星。但是发现之路通常都是曲折的。1578年，如同千年之前的马丁纳斯·卡佩拉那样，第谷在思考着使金星和水星成为太阳的卫星。到了1584年，他已将所有五大行星都变成了太阳的卫星，但这就意味着携带火星的球体会和携带太阳的球体相交。
也就在那时，第谷明白了他在16世纪70年代作的观测的意义。1572年11月，一颗亮到足以白昼可见的恒星状天体出现在仙后座。有史以来，天空就被认为是没有变化的，但该天体却好像是颗亮的恒星。虽然他只有26岁而汶岛的工作还没有展开，但作为一个观测者，第谷已经取得了进步，可以确定该对象是天体而不是大气。其他人在这方面展开了争论，但是第谷将他们的观测作了一个判定性分析，最后解决了问题：天空的确能够改变。
有人可能认为彗星已经足够证明这一点了，但对亚里士多德学派的人来说，彗星的“来了又走了”充分证实了它们是天体（或者更准确地说，是大气）。正如亚里士多德本人曾说明过的，彗星是旋转的天空作用于围绕地球的大气和火而形成的，“所以每当圆周运动以任何方式搅动起原料时，在其最可燃之点就会突然燃起火焰”。
只要天空是不变的，就没有理由对亚里士多德声称彗星是大气表示异议。但是，对这颗新恒星的争议消失之后，第谷仍然抱有怀疑。只要大自然能提供他一颗明亮的彗星，他就可测量其高度并确定它究竟是大气抑或是天体。1577年，当时乌兰尼堡还在建造中，大自然就赐予他一颗彗星；第谷证实了该彗星能在行星之间自由穿行。这表明，正如他稍后认识到的那样，被认为携带行星并以地球为中心的球体并不存在。
于是，对他的宇宙论的激烈反对意见消失了。在他那本1588年出版的论彗星的书中，他概略地提出了他的体系与太阳和月球运动的详细几何模型。
恒星直接位于土星的范围之外，与地球的距离约为地球半径的14000倍，所以第谷的宇宙甚至比托勒密的宇宙还要紧凑。
图13 第谷宇宙体系略图。地球位于中心，太阳和月球围绕着它运行。地球本身被五大行星绕转，太阳带着它们绕地球旋转。恒星在最外面的行星土星之外。相对运动和在哥白尼体系中的情形一样。伽利略曾捍卫过哥白尼的理论，这一相对运动的情形给他造成了极大的困扰。
许多相似的折中方案在后来的几十年中浮现，而且其中许多还颇具吸引力。因为它们难以反驳，所以在支持哥白尼的论战中，它们激怒了伽利略·伽利莱（1564—1642）。作为16世纪 90年代博杜瓦的数学教授，伽利略曾用地球的周日和周年运动试图说明令人迷惑的潮汐现象。但是，一直到1609年一桩戏剧性事件发生之后，他才全心全意开始支持哥白尼。那年夏天他在威尼斯，有传言说，在荷兰有一种用两片弯曲玻璃片构成的仪器能使遥远的物体看起来很近。弯曲的玻璃能造成变形的像，所以在交易市场上是一种传统的娱乐消遣工具。对传闻做了可靠确认之后，伽利略才着手为自己建造了这样一种仪器。同年8月，他向威尼斯当局展示了一架放大率为8倍的望远镜，使得他们“感到非常惊讶”。那年的8月之后，他把放大率增大到了20倍。再过数月，他就成为了图斯坎尼大公的数学家和哲学家，这并非巧合。
直到发明望远镜为止，像他们的前辈那样，每一代天文学家看到的都是相同的天空。如果他们知道的更多，那主要是因为他们有更多的书可读，更多的观测记录可供挖掘。所有这些，现在都改变了。在即将到来的岁月中，伽利略用他的望远镜看到了在他之前无人见过的奇观：自创世以来就隐匿于视线之外的恒星，围绕木星运转的4颗卫星，土星奇怪的附属物（半个世纪后才被认出是土星环），金星的似月位相，与地球上的山并非大不相同的月球上的山，甚至还有在设想为完美的太阳上的斑点。他能够证实亚里士多德的见解，认定银河是由不可计数的小的恒星构成。他发现肉眼所见的恒星看起来为盘状是一种光学幻觉。这样一来，如果信奉哥白尼学说的人为了避免在周年视差问题上的困难而被迫将恒星放逐到遥远的区域，那么他们就不必使它们在体积上巨大无比。伽利略能够如此谈论他的先辈：“如果他们看到了我们之所见，他们也会做出我们所做出的判断。”从他的时代起，每一代天文学家都将比他们的前辈拥有更巨大的优势，因为他们拥有的设备允许他们去接近迄今未见的、未知的，因而未曾研究过的对象。
伽利略生活的那个时代里，科学期刊还未能为新著述的迅速传播提供论坛，以书的形式从容出版也还未能成为常态。但是他的望远镜发现不能等待，故而他在几个月以内在薄薄一本《星际使者》（1610）中宣告了他的最早发现。1613年《太阳黑子通讯》继而出版。他支持哥白尼的几个新发现，尤其是金星位相的似月序列，就是在这本书中宣布的。
在托勒密体系中，金星在行星序列里位于太阳的下方。此外，为了“确保”金星在天空中从不远离太阳，托勒密模型要求金星的本轮中心在从地球到太阳的直线上。结果在这个模型里，金星总是位于地球与太阳之间的某个地方。
如果金星被证明是个被太阳照亮的暗天体，那会怎样呢？如果托勒密模型是正确的，那么被照亮的一半将永远部分地背向地球，所以在我们看来，这颗行星永远不会像满月那样呈光轮状。相比之下，哥白尼认为，金星绕着太阳在地球轨道以内的一条轨道上运行。当它靠近地球时，会呈新月状，因为它被照亮的一半背向地球，情形如同托勒密模型中那样。但在远离太阳一边时，金星看起来会像满月一样。
这正是伽利略所目睹的。托勒密模型是错误的，它被一个决定性的观测所驳倒。因此哥白尼是对的——或者说，伽利略让我们相信他是对的。但是金星的位相告诉我们的仅仅是地球、太阳和金星的相对位置，并没有告诉我们它们三者之中哪一个是静止的。这种相对运动在哥白尼体系和第谷体系中是一样的。所以第谷体系并没有因伽利略的发现而受到影响。
对于伽利略而言，这是最不受欢迎的状况，因为托勒密长久以来就已经被那些相信地球是静止的、支持第谷或“半第谷”体系的人抛弃了。伽利略的望远镜发现使他成为了哥白尼学说的宣传员，但是证明托勒密是错的要比证明哥白尼是对的容易。于是他依然在托勒密和哥白尼之间进行非此即彼的验证。直至1632年，他给自己支持哥白尼学说的宣言取名为《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。
为了消除物理学上的异议——当我们地球人在空间中飞驰时，怎么会始终相信我们事实上是在坚实的大地上？——伽利略创造了运动的一个新概念。运动——各种变化，位置的变化只是其中的一种——是亚里士多德哲学的基础，因为一个自然的物体是通过它的表现（它如何运动）来表达它的本性的。按照亚里士多德的观点，运动要求解释，而静止则不需要。
相反，伽利略提出了一种看待世界的新方式，其中运动的改变——加速度——需要解释，而定常运动（静止在此只是一种特殊情形）则是一种状态，不需要解释。他设想在球状地球完全光滑的表面上滚动着一个球，看不出有什么理由这个球应当回到静止：它会无限期地处于一种匀速运动的状态，绕着地球中心转动。相似地，地球本身绕太阳系中心运动，处于匀速运动状态，因此地球上的人感觉不到他们在运动。
伽利略既有交友的天赋，也有树敌的可能。他认为地球是运动的，这一观点长久以来被视为与基督教《圣经》的某些说法相矛盾。1613年，伽利略给一位朋友写了一封半公开的信，这封信成为《致大公夫人克里斯蒂娜的信》（写于1615年，直至1636年才出版）的基础。现在它被认作是对传统天主教立场的经典陈述——《圣经》告诉人们如何去天堂，而不是告诉人们天堂如何运行——但是在反宗教改革时期，一个世俗人士很难发布对于《圣经》的解释。1614年，一个传教士向他发动了攻击，把《使徒行传》中的一段经文转变成了也许是教会史上最好的双关语：“加利利人呐，为什么你们站着呆呆地盯着天呢？”伽利略不顾朋友的告诫，坚持他的立场，争论升级并且梵蒂冈也卷了进来。最后在1616年2月，像圣徒一样的红衣主教罗伯特·贝拉明会见了他。贝拉明准备修改自己在地球稳定性方面的传统立场，但是只有在使人非信不可的证据出现的时候。他私下里让伽利略不可以再相信哥白尼体系是真实的或为其辩护。
时光流逝，1623年曾经是伽利略的朋友和支持者的一个人被选举为新的教皇，此事鼓励他重新开始了支持哥白尼的运动，并且最终使得他的《对话》于1632年出版。究竟是什么激怒了罗马教会，这个问题仍处于争论之中，但结果是伽利略被判软禁在家。虽然对伽利略的软禁实际上并无残暴之处，但对他的定罪对天主教国家的天文学来说是一种挫折，许多耶稣会的天文学家不得不支持第谷体系或类似的折中方案。
在伽利略的性格中有着某种懒散，特别是他不太愿意去从事艰深的数学研究，这使他在宣扬哥白尼学说的运动中并未取得太好的效果，因为对于一个同时代人所做出的对哥白尼事业的贡献，他一直视而不见。这个人把行星视为受中心的巨大太阳产生的力所驱动的天体，从而将天文学从应用几何学转换成物理学的一个分支，将运动学转换成