日心說的內容
日心說(1)．水星、金星、火星、木星、土星和地球一樣，都在圓形軌道上勻速率地繞著太陽公轉。
(2)．月球是地球的衛星，它在以地球為中心的圓軌道上每月繞地球轉一周，並隨地球繞太陽公轉。
(3)．地球每天自轉一周，天穹實際上不轉動，只是由於地球的自轉才是我們看到了日月星辰每天東升西落的現象。
(4)．恆星和太陽間的距離十分遙遠，比日地間的距離要大得多。
哥白尼曾列舉了許多主張地球自轉和行星繞太陽公轉的古代學者名字，他發揚了這些學者的思想，竭盡畢生精力，經過艱辛的觀測和數學計算，以嚴格的科學論據建立了日心體系。後來的觀測事實不斷證實並發展了這一學說。當然，限於當時的科技水平，哥白尼的日心說也有一些局限和錯誤，例如：
日心說(2)．沿用了行星在圓軌道作勻速圓周運動的舊觀念，實際上行星的軌道是橢圓，運動速度的大小也並不是恆定的。
16世紀哥白尼提出的日心說雖然仍末超出太陽系的局限，但卻把地球從居於宇宙中心的特殊地位降為一顆繞太陽鏇轉的普通行星，正確地反映了太陽系的實際情況。這不僅直接為以後克卜勒總結出行星運動定律，伽利略、牛頓建立經典力學體系鋪平了道路，而且從根本上動搖了人類中心論等宗教教義不可冒犯的神話。它作為自然科學的“獨立宣言”，第一次讓宇宙的闡述從神學的桎梏下解放出來，在人類的思想發展史以至社會發展史上做出了不可磨滅的貢獻。由於當時正處於人類歷史上最黑暗的中世紀，所以哥白尼的學說久久得不到合理的使用與宣傳，有一個人就曾經為了宣傳哥白尼的日心說，而被黑暗的宗教勢力活活燒死在羅馬的廣場上，這個人就是偉大的科學先行者布魯諾。
日心說的發現
在歐洲中世紀封建教會的黑暗統治下，天文學的發展被宗教神學信奉的“地球中心說”所禁菸。人們不敢越雷池一步。偉大的波蘭天文學家哥白尼（1473～1543）用他的天才著作《天體運行論》打破了傳統的“地球中心說”，提出了“太陽中。必說”，向西方一千多年來被神學家歪曲的宇宙觀念提出挑戰，使天文學從神學的禁錮中解放出來，從而引起了整個自然科學的革命。
太陽系儀然而，由於哥白尼當時天體觀測儀器和技術手段簡陋落後，觀測條件差，《天體運行論》中的“日心說”是哥白尼對天體觀測長達30餘年，根據大量天文觀測數據論證出來的。這就使得《天體運行論》不是一種易於流行的通俗書籍，讓那些文化低、非專業性的普通民眾讀起來艱澀難懂；況且哥白尼本人深知“日心說”與基督教義格格不入，在書中論述自己的觀點時也多採用學者推理和假設論證方式。這又使“日心說”難於為當時的讀者迅速肯定、理解和掌握，讓教會更易向不明天文真理的人們宣布“日以說”為異端邪說。
所以說，哥白尼是通過學者式天文觀測從理論上否定“地球中心說”的第一人，但並非是運用天體直接觀測手段來否定亞里士多德、托勒密“宇宙不變”僵化理論的開創者。這方面的開創者應該是16世紀的兩位科學家。一位是天文學家第谷，一位是大科學家伽利略。由於這兩位科學家宇宙觀不同，對各自偶然觀測到的天文新發現認識不同，因而所導致的個入命運和當時的科學意義也就不同。
第谷（1546～1601）是丹麥天文學家，他同傑出的義大利天文學家、科學事業的殉道者布魯諾（1548～1600）生年幾乎相近；創立行星運動三大定律的克卜勒是他天文學研究的助手，然而他不同於布魯諾和克卜勒的宇宙觀，是一個“地心說”者。他長於觀測，30年如一日，準確地測定出諸多行星的位置，為天文學發展和克卜勒創立三大定律提供了大量證據資料。有一年的11月11日，半夜時分，第谷從屋裡走出來，發現仙后座有一顆星星是突然出現的，他為發現了新星高興的跳起來。過去一向認為永遠不變的星星世界，居然有新星出現了，而且一夜比一夜亮起來，它的光芒快趕上木星了。這顆星星出現長達16個月，後來暗淡下去直至完全消失。在這一年零四個月的夜晚中，第谷一次不缺地仔細觀察它，並詳細記錄它的色澤、光度及各種變化。
伽利略的論證
日心說然而並非純粹天文學家的伽利略同第谷正好相反，他很早就相信哥白尼的日心說。1604年，他在一次講演中說，地球不是宇宙的中心，而不過是圍繞太陽轉的一點微塵。他時刻不忘哥白尼的理論，希望能用實踐將它證實。
如同聶文濤所論述的一樣，伽利略是通過數學邏輯相信哥白尼。這一點與布魯諾沒有區別。同時，伽利略發明了天文望遠鏡，一定程度證明了哥白尼的正確。但是，在羅馬宗教事務所組織的學術討論中，伽利略沒有戰勝自己的對手，導致了最後的悲劇：
當時“地球繞太陽”和“太陽繞地球”都有科學證據，而伽里略學說的破綻之一，是科學家探測不到“斗轉星移”（Stellar Parallax）的現象。什麼是斗轉星移呢？這名堂十分嚇人，其實意思很簡單。如圖一顯示，假設星星 A 和星星 B 懸浮在太空中，我在地球表面之觀察點 1 仰望星星 A 和星星 B 時，它們的距離好象十分接近，如果地球自轉，即使我站在原地不動，我將會隨著地球移動而去了觀察點 2 ，由觀察點 2 看同樣兩顆星星，它們的相對位置便會改變，由角度 Y 比角度 X 大就可以知道。換言之，如果發現有斗轉星移的現象，那么地球轉動就可以成立；假若沒有斗轉星移，地球應該是在固定地方。十六世 紀時天文學家泰高．巴希（Tycho Brahe）以當時最精密的儀器，去探測是否有“斗轉星移”，可是看來群星的相對位置和距離好象沒有改變，因此地球轉動之說不被接納。
但是，伽利略指導數學原則的價值。他始終相信日心說。
由於第谷是用肉眼進行觀察的，他的這次發現新星較之後來的伽利略運用望遠鏡發現木星的衛星更加偶然。但是第谷並沒有賦予這次十分珍貴的偶然發現以應有的重大意義，從而否定亞里士多德天體完善無缺永遠不變的學說。這確實應是第谷信奉傳統宇宙觀的遺憾。
1608年6月的一天，伽利略聽說一個荷蘭人把一片凸鏡和一片凹鏡放在一起，做了一個玩具，可以把看見的東西放大。於是，咖利略自己動手做了一個，可以將原物體放大3倍。伽利略沒有滿足，他反覆琢磨，不斷改進，最後他的望遠鏡可以將原物放大32倍。
伽利略用望遠鏡觀測到的太陽黑子記錄這以後，伽利略幾乎每天晚上都把自己的望遠鏡對向天空，探索宇宙的奧秘。他發現，銀河是由許多小星星匯聚而成的；他還發現，太陽裡面有黑點，這些黑點的位置不斷地變動。因此，他斷定太陽本身也在自轉。
1610年1月7日至12日晚上，他發現木星周圍的4個小星星位置有了變化，因此他斷定木星有4個“小月亮”。
這樣一米，亞里士多德的“天體完整無缺”論，完全被伽利略的望遠鏡所打破。但維護神學的衛道士們昧著良心說：“伽利略說謊，以魔術欺騙人。”
伽利略不懈地觀察，從不管這些誣衊。他以無可辯駁的實際觀測，生動說明了地球在圍著太陽轉，而太陽不過是一個普通的恆星，從而有力地證明了哥白尼學說的正確。
1610年，伽利略的著作《星空使者》出版了。人們驚訝地說：“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙”。
伽利略到處宣揚他在空中發現的新宇宙，相信的人越來越多。這引起了教會勢力的極大恐慌，宗教裁判所發出禁令，不許伽利略宣傳他的學說，也禁止出售他的書。
1615年，教皇向伽利略發出警告；第二年，又宣布哥白尼的著作是禁書，不許伽利略再宣傳這種“邪說”。咖利略默默工作了九年，偷偷地著書立說。他寫了一本叫《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》的書，科學地論證了哥白尼學說的正確性，批判了托勒密的地球中心說。
書一出版，立即受到教會的攻擊，被列為禁書。1633年，70歲的伽利略被傳到羅馬。教皇命令，將他囚禁起來，等候異端裁判所的審問。異端裁判所一次又一次地審問他，妄圖逼迫他悔改。但伽利略認為，自己沒有什麼可悔改的。他堅定地說：“悔改，要我悔改什麼？難道我能將真理隱藏起來嗎？”於是，伽利略被判為終身監禁，一直到1642年離開人世。
可以說，伽利略運用望遠鏡的意外天文發現，使他的科學生命放射出他一生中最輝煌的光芒。
日心說的歷史
哥白尼堅實的大地是運動的這一點在古代是令人非常難以接受的，而另一方面托勒密的地心說體系可以很好的和當時的觀測數據相吻合，因此即使在《天體運行論》出版以後的半個多世紀裡，日心說仍然很少受到的關注，支持者更是非常稀少。這裡必須指出的一點是，近代以來關於羅馬梵蒂岡的地心說和哥白尼的日心說的鬥爭是被嚴重誇大的。布魯諾1600年遭受的火刑，並非因為他支持日心說，而是因為他的泛神論等的宗教思想。
事實上，直到1609年伽利略發明了天文望遠鏡，並以此發現了一些可以支持日心說的新的天文現象後，日心說才開始引起人們的關注。這些天文現象主要是指：木衛體系的發現直接說明了地球不是宇宙的唯一中心，金星滿盈的發現也暴露了托勒密體系的錯誤。
然而，由於哥白尼的日心說所得的數據和托勒密體系的數據都不能與第谷的觀測相吻合，因此日心說此時仍不具優勢。直至克卜勒以橢圓軌道取代圓形軌道修正了日心說之後，日心說在於地心說的競爭中才取得了真正的勝利。
日心說的創立
哥白尼那個時候，人們相信的是1500多年前希臘科學家托勒密創立的宇宙模式。托勒密認為地球是宇宙的中心且靜止不動，日、月、行星和恆星均圍繞地球運動，而恆星遠離地球，位於太空這個巨型球體之外。然而，經仔細觀測，科學家們發現行星運行規律與托勒密的宇宙模式不吻合。
一些科學家修正了托勒密的宇宙軌道學說，在原有的軌道（或稱小天體軌道）上又增加了更多的天體運行軌道。這一模式稱每顆行星都沿著一個小軌道作圓周運行，而小軌道又沿著該行星的大軌道繞地球作圓周運動。幾百年之後，這一模式的漏洞越來越明顯。科學家們又在這個模式上增加了許多軌道，行星就這樣沿著一道又一道的軌道作圓周運動。
哥白尼想用“現代”（16世紀的）技術來改進托勒密的測量結果，以期取消一些小軌道。
在長達近20年的時間裡，哥白尼不辭辛勞日夜測量行星的位置，但其測量獲得的結果仍然與托勒密的天體運行模式沒有多少差別。
哥白尼想知道在另一個運行著的行星上觀察這些行星的運行情況會是什麼樣的。基於這種構想，哥白尼萌發了一
由於堅持哥白尼的日心說,伽利略受到羅馬教庭的迫害,這幅油畫真實地記錄伽利略受審的情景一年裡，哥白尼在不同的時間、不同的距離從地球上觀察行星，每一個行星的情況都不相同，這是他意識到地球不可能位於星星軌道的中心。
經過20年的觀測，哥白尼發現唯獨太陽的周年變化不明顯。這意味著地球和太陽的距離始終沒有改變。如果地球不是宇宙的中心，那么宇宙的中心就是太陽。他立刻想到如果把太陽放在宇宙的中心位置，那么地球就該繞著太陽運行。
這樣他就可以取消所有的小圓軌道模式，直接讓所有的已知行星圍繞太陽作圓周運動。
然而，人們是否能接受哥白尼提出的新的宇宙模式呢？全世界的人——尤其是權力極大的天主教會是否相信地球是宇宙中心這的人——尤其是權力極大的天主教會是否相信地球是宇宙中心這一說法呢？
由於害怕教會的懲罰，哥白尼在世時不敢公開他的發現。1543年，這一發現才公諸天下。即使在那個時候，哥白尼的發現還不斷受到教會、大學等機構與天文學家的蔑視和嘲笑。終於，在60年後，約翰·克卜勒和伽利略·伽利雷證明了哥白尼是正確的。
哥白尼的日心說
哥白尼為闡述自己關於天體運動學說的基本思想撰寫題為《短論》的論文。他規定地球有三種運動：
1一種是在地軸上的周日自轉運動
2一種是環繞太陽的周年運動
3一種是用以解釋二分歲差的地軸的迴轉運動
哥白尼在他的《天體運行論》一書中認為天體運動必須滿足以下七點：
1不存在一個所有天體軌道或天體的共同的中心
2地球只是引力中心和月球軌道的中心，並不是宇宙的中心
3所有天體都繞太陽運轉，宇宙的中心在太陽附近
4地球到太陽的距離同天穹高度之比是微不足道的
5在天空中看到的任何運動，都是地球運動引起的
6在空中看到的太陽運動的一切現象，都不是它本身運動產生的，而是地球運動引起的，地球同時進行著幾種運動
7人們看到的行星向前和向後運動，是由於地球運動引起的。地球的運動足以解釋人們在空中見到的各種現象
哥白尼用以支持他的學說的論據，主要屬於數學性質。他認為一個科學學說是從某些假說引伸出來的一組觀念。他認為真正的假說或者定理必須能夠做到下面兩件事情：
它們必須能夠說明天體所觀測到的運動。
它們必須不能違背畢達哥拉斯關於天體運動是圓周的和均勻的論斷。
當時有許多反對的觀點，但是用當時的知識進行了反駁。
反對理由：如果地球在轉動，空氣就會落在後面，而形成一股持久的東風。
哥白尼答覆：空氣含有土微粒，和土地是同一性質，因此逼得空氣要跟著地球轉動。
哥白尼答覆：空氣轉動時沒有阻力是因為空氣和不斷轉動的地球是連線著的。
反對理由：一塊石子向上拋去，就會被地球的轉動拋在後面，而落在拋擲點的西面。
哥白尼答覆：由於受到本身重量壓力的物體主要屬於泥土性質，所以各個部分毫無疑問和它們的整體保持同樣的性質。
反對理由：如果地球轉動，它就會因離心力的作用變得土崩瓦解。
哥白尼答覆：如果地球不轉動，那末恆星的那些更龐大的球就必須以極大的速度轉動，這一來恆星就很容易被離心力拉得粉碎。
哥白尼答覆：離心力只在非天然的人為運動中找得到，而在天然的運動中，如地球和天體的運動中，則是找不到的。
日心說的意義
哥白尼的“日心說”發表之前，“地心說”在中世紀的歐洲一直居於統治地位。自古以來，人類就對宇宙的結構不斷地進行著思考，早在古希臘時代就有哲學家提出了地球在運動的主張，只是當時缺乏依據，因此沒有得到人們的認可。在古代歐洲，亞里士多德和托勒密主張“地心說”，認為地球是靜止不動的，其他的星體都圍著地球這一宇宙中心鏇轉。這個學說的提出與基督教《聖經》中關於天堂、人間、地獄的說法剛好互相吻合，處於統治地位的教廷便竭力支持地心學說，把“地心說”和上帝創造世界融為一體，用來愚弄人們，維護自己的統治。因而“地心學”說被教會奉為和《聖經》一樣的經典，長期居於統治地位。隨著事物的不斷發展，天文觀測的精確度漸漸提高，人們逐漸發現了地心學說的破綻。到文藝復興運動時期，人們發現托勒密所提出的均輪和本輪的數目竟多達八十個左右，這顯然是不合理、不科學的。人們期待著能有一種科學的天體系統取代地心說。在這種歷史背景下，哥白尼的地動學說應運而生了。約在1515年前，哥白尼為闡述自己關於天體運動學說的基本思想撰寫了篇題為《淺說》的論文，他認為天體運動必須滿足以下七點：不存在一個所有天體軌道或天體的共同的中心；地球只是引力中心和月球軌道的中心，並不是宇宙的中心；所有天體都繞太陽運轉，宇宙的中心在太陽附近；地球到太陽的距離同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何運動，都是地球運動引起的；在空中看到的太陽運動的一切現象，都不是它本身運動產生的，而是地球運動引起的，地球同時進行著幾種運動；人們看到的行星向前和向後運動，是由於地球運動引起的。地球的運動足以解釋人們在空中見到的各種現象了。此外，哥白尼還描述了太陽、月球、三顆外行星(土星、木星和火星)和兩顆內行星(金星、水星)的視運動。書中，哥白尼批判了托勒密的理論。科學地闡明了天體運行的現象，推翻了長期以來居於統治地位的地心說，並從根本上否定了基督教關於上帝創造一切的謬論，從而實現了天文學中的根本變革。他正確地論述了地球繞其軸心運轉、月亮繞地球運轉、地球和其他所有行星都繞太陽運轉的事實。但是他也和前人一樣嚴重低估了太陽系的規模。他認為星體運行的軌道是一系列的同心圓，這當然是錯誤的。他的學說里的數學運算很複雜也很不準確。但是他的書立即引起了極大的關注，驅使一些其他天文學家對行星運動作更為準確的觀察，其中最著名的是丹麥偉大的天文學家泰壽·勃萊荷，克卜勒就是根據泰壽積累的觀察資料，最終推導出了星體運行的正確規律。這是一個前所未聞的開創新紀元的學說，對於千百年來學界奉為定論的托勒密地球中心說無疑是當頭一棒。雖然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心學說早1700多年，但是事實上哥白尼得到了這一盛譽。阿里斯塔克斯只是憑藉靈感做了一個猜想，並沒有加以詳細的討論，因而他的學說在科學上毫無用處。哥白尼逐個解決了猜想中的數學問題後，就把它變成了有用的科學學說──一種可以用來做預測的學說，通過對天體觀察結果的檢驗並與地球是宇宙中心的舊學說的比較，你就會發現它的重大意義。顯然哥白尼的學說是人類對宇宙認識的革命，它使人們的整個世界觀都發生了重大變化。但是在估價哥白尼的影響時，我們還應該注意到，天文學的套用範圍不如物理學、化學和生物學那樣廣泛。從理論上來講，人們即使對哥白尼學說的知識和套用一竅不通，也會造出電視機、汽車和現代化學廠之類的東西。但是不套用法拉第、麥克斯韋、拉瓦錫和牛頓的學說則是不可想像的。僅僅考慮哥白尼學說對技術的影響就會完全忽略它的真正意義。哥白尼的書對伽利略和克卜勒的工作是一個不可缺少的序幕。他倆又成了牛頓的主要前輩。是這兩者的發現才使牛頓有能力確定運動定律和萬有引力定律。哥白尼的日心宇宙體系既然是時代的產物，它就不能不受到時代的限制。反對神學的不徹底性，同時表現在哥白尼的某些觀點上，他的體系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一個小的範圍內的，具體來說，他的宇宙結構就是今天我們所熟知的太陽系，即以太陽為中心的天體系統。宇宙既然有它的中心，就必須有它的邊界，哥白尼雖然否定了托勒玫的“九重天”，但他卻保留了一層恆星天，儘管他迴避了宇宙是否有限這個問題，但實際上他是相信恆星天球是宇宙的“外殼”，他仍然相信天體只能按照所謂完美的圓形軌道運動，所以哥白尼的宇宙體系，仍然包含著不動的中心天體。但是作為近代自然科學的奠基人，哥白尼的歷史功績是偉大的。確認地球不是宇宙的中心，而是行星之一，從而掀起了一場天文學上根本性的革命，是人類探求客觀真理道路上的里程碑。哥白尼的偉大成就，不僅鋪平了通向近代天文學的道路，而且開創了整個自然界科學向前邁進的新時代。從哥白尼時代起，脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發展。
