公元前3世纪，在爱琴海一处风景宜人的地方，沿着现今的土耳其西海岸，长满葡萄树的萨摩斯岛上，古希腊哲学家阿里斯塔克（Aristarchus）有了个伟大的想法1。他提出，地球是会自转并且绕着太阳旋转的，并将熊熊燃烧的太阳球放在了天空的中心位置。这至少是个大胆的想法——阿里斯塔克的“日心说”在当时是非常离谱的，而哥白尼重提这一概念时还在遥远的“未来”。
阿里斯塔克的成果记录只是只言片语，大部分记录又集中在他用来论证太阳比地球大得多的精妙几何分析上。但显然，他从这一视角得出了太阳是已知宇宙的中心以及恒星离地球异常遥远的结论。这对当时人们的疑问来说是一个巨大的、质的飞跃。它也要求人们能够理解被称为“视差”（parallax）的现象。
视差局限于大地与天体，这是个容易理解的概念。你可以这样做：闭上一只眼，举起一只手，五指张开，并从侧边去看，当你将头从一边移动到另一边时，随着你的着眼点或者视野角度发生变化，你会看到不同的手指一根接一根地出现又消失。
视差
远处物体出现位置的明显变化与彼此相关，取决于视线范围。这些物体离得越远，变化越不明显，而它们之间能够感知到的角度偏差也越小。
阿里斯塔克的部分大胆论证包含了这样一个事实，即夜晚天空上的恒星似乎并没有任何视差；它们从不会互相移动。所以他推理得出，如果地球不是固定在所有存在的中心，那么那些恒星一定非常遥远，以至于我们无法随地球位置的移动观测到它们的视差。
就在阿里斯塔克使这一观点变得众所周知前不久，伟大的哲学家亚里士多德因缺乏视差观念而否定了恒星比行星更遥远的可能。亚里士多德的观点建立在理智与常识之上。它基于甚至更早一些的观念，即地球是存在的中心。亚里士多德看待这一切的方式非常简单：如果无法观测到这些恒星视差——它们相对于其他恒星位置没有变化，那它们一定是固定在天空的某一层，围绕着地球，静止不动。
一切听起来都合乎逻辑，除了亚里士多德自己倡导的宇宙学（由他的导师柏拉图的思想总结得出）——这一宇宙学理论认为，宇宙由大约55个厚的水晶透明球体以同心圆形式嵌套在固定不动的地球外围构成，每个球体都带有行星和恒星。在这个地心说的宇宙中，地球是所有自然规律的中心，恒星和行星简单地遵循着永远围绕着地球的圆形路径，就像水晶球体一样在滑动旋转。
你可能会问：为什么亚里士多德需要55个2球形水晶层来建立他的宇宙学？部分原因是，他不得不对宇宙力学系统和力的转移做出解释。一个球体会摩擦到另一个球体，推动它绕圈——这是一个伟大的运动和机械构想，保证了所有物质都在天空中按轨迹行走。这一结构意图解决另一个未来的宇宙论者所面临的最为关键的问题；与恒星不同，行星在天空中的运行更为复杂。
这些复杂的移动是一大难题，阿里斯塔克以及后来的哥白尼试图通过置换地球来解决。
行星
“行星”一词来自希腊语短语“游走的恒星”（wandering star），而大部分拥有明亮的反射光线的行星确实在游走。行星似乎不只是做着与恒星有关的运动，在夜晚，可以明显地看到它们移动了位置；有时它们还会反转轨道，在继续行进之前上演几个月的天体翻跟头。类似金星和水星的行星甚至更为颠覆：它们经常无处可寻，行星轨道的速度在不同的时刻看上去都有快有慢，这些坏家伙的亮度也总在变化。
所以你可能认为，当阿里斯塔克提出日心说系统时，人们会长舒一口气，因为将地球放在绕太阳的圆形轨道上很容易就解释了为什么有很多奇怪的向后移动的行星——也就是后来人们所知的“逆行”运动。在这一结构中，产生如此奇怪行为的原因很简单，即我们自己的主视角随着地球本身以圆形轨道运行而发生了偏移。自然地，我们相对于行星的移动时而向前，时而向后，而我们与行星之间的距离也会产生变化，这使得它们看起来时而明亮，时而暗淡。
这简直是一个引人入胜的、有事实基础的想法，但很多人都讨厌它。如果地球在移动，恒星间应该会有非常明显的视差，当然不可能远到让人无法察觉。抛开缺乏可看到的视差不算，把地球从高级的中心位置移开就是可恶的：认为地球和人类不再是所有事物的核心实在荒唐，可怜的阿里斯塔克因此而受到重罚。
人们反感日心说，另一方面大概源于对这一想法暗含的多元主义的憎恶。与柏拉图和亚里士多德的倾向（主张神圣而唯一的地球创造）不同，德谟克里特（Democritus）和伊壁鸠鲁（Epicurus）等古希腊思想家反而拥护一幅现实来自不可分割的碎片与虚空的画面——原子与空间。当时的原子与我们现在所知的原子不同，是物质组成单元的哲学概念，可以被用来描述无数的架构。原子太小，无法被看到，它们有着实心的、统一的内部，而大小、形状、质量各不相同。原子的概念使得这些思想家认为，地球可能并不是独一无二的。事实远非如此，应该有无数个有人居住的世界，坐落于空间与时间的抽象形式里，这些构成了平行宇宙。毫不奇怪，许多世界并不会好好地坐在那儿，聆听柏拉图和亚里士多德的教诲。
相反，接下来的几十年里，一群自然哲学家追随阿里斯塔克，想出了一个地心说“修正”3的说辞，解释了行星划过天空时那些烦人的新奇运动，并且保证了地球仍然是宇宙独一无二的中心。他们解决天体运动困境的方法可能最初起源于阿里斯塔克和亚里士多德产生分歧之后的一个世纪内，大约在公元前2世纪，由天文学家、几何学家阿波罗尼奥斯（Apollonius of Perga）提出。
之后，这一解释归功于克罗狄斯·托勒密（Claudius Ptolemy）。他生活在阿里斯塔克之后约300年的时代。希腊罗马市民托勒密定居于罗马帝国统治下的埃及，他是个创作丰富的思想家，在很多问题上做出了意义非凡的贡献，包括天文学、地理学、星相学和光学等领域。最重要的是，他创作了一部天文学著作《天文学大成》（Almagest）4，其中关于宇宙的观点在接下来的1400年里仍然长盛不衰。
在托勒密的系统里，地球坚定地固定于宇宙的中心，外面围绕着月球、水星、金星，然后是太阳，接下来是火星、木星、土星，以及固定恒星的大毯子——所有的圆形轨道。为了使这一排列符合我们在天空中看到的复杂运动，他增加了一系列非常巧妙地沿着特殊圆形轨道（均轮和本轮，见图1-1）运行的额外运动。讽刺的是，这些额外运动的中心位于与地球有一定偏差的中心上（但在几个世纪里，这一小问题都被满腔热情的地心学说家忽略了）。
图1-1 托勒密对地心说宇宙学中行星运动所做的几何解释（简版示意图）
注：以火星为例，火星沿着一个小圆即本轮运动，本轮依次沿着更大的均轮运动。结果呢？火星在天空中的轨迹看上去就时前时后，随着运动时远时近。
在这样一个巧妙的排列里，行星和太阳沿着小一些的正圆运动，这种圆被称为本轮，而本轮自身依次沿着大一些的圆即均轮运动，这些圆围绕着与地球分离开来的一个点运动。最终结果与我们看到的行星运动路径的主要特点——行星一会儿在前、一会儿在后相符。为了满足这一点，托勒密的系统需要非常精确地调校，以符合实际观测到的行星轨迹，需要小心翼翼地计算每一个本轮和均轮的大小，并按顺序排列，给出最适合已知世界真实情况的可能。
即使构想如此巧妙，系统仍然无法满足所有期待——总与天文学家测量的结果多少有些不同5。行星会过早或过晚地到达指定的位置，但还不至于让每个人都垂头丧气。这毕竟是一个令人信服的模型，解释了太阳、月亮和行星以地球为圆心的运动轨迹和性质，以几何学的精确与真理为基础，并且契合这位伟大哲学家的思想。这一模型安抚了数学家和神学家们。
之后，随着托勒密的思想被纳入中世纪西方世界的宗教和哲学领域，这些思想又错综复杂地被归到一个统一的概念性框架里。就像动脉血管帮助保证了血液的流动，地心说的球体和那些本轮成了可见宇宙中机械动力的关键部分。如果你试图挑战地心说宇宙学，你就是在向整个科学体系、哲学以及宗教思想发出挑战——包括与之相关的权力行政机构。
不考虑地心说的重要性，在14世纪，哥白尼与托勒密之间的过渡时期，确实没有一个简单的、令人普遍接受的宇宙排列细节图。这种断层是宇宙学发展过程中最有趣的部分之一，或者至少是太阳系模型发展过程中最有趣的部分之一。在这个阶段，零散的思想与世界观通常只是在需要一个混合和匹配的宇宙时为方便起见而胡乱拼凑的。这取决于你想要的是一个以数学为基石的宇宙，还是一个更抽象的哲学宇宙。而所有这些思想，都是由回顾众多早已离世的古希腊思想家的不同假设与提议而得出的。
与宇宙论的历史同等重要的是，如此多的特性都依赖于当时可达到的测量精度。亚里士多德和阿里斯塔克并不是漫不经心地进行着天文的观测，他们严重受限于当时的条件，仅能用肉眼和简单的工具来测量角度和距离。这一限制意味着他们可能对恒星的视差移动这类问题毫无概念，只是单纯地假设其数值是0。
行星运动的数据本身精度也有限，知识的缺乏使亚里士多德和托勒密只看得到地心说模型，并且将更加详尽的地心说结构展现给世人。模型或许并不完美，但人类对宇宙的观测水平尚不足以反驳这些观点。
所以，直至15世纪晚期，人们在构造地球、行星、恒星的运动模型方面都没有什么真正的进展——特别是考虑到要被西方世界的宗教哲学领域接受、成为一体的需求。事实上，公平地说，以现代科学的眼光来看，中世纪的宇宙模型非常复杂且充满了矛盾。做出巨大改变的时机已经成熟，所需要的只是一个合适的人。