马丁-科恩梅瑟绘制的太阳系插图。国际天文学联合会提供
许多古代思想家都对天文学感兴趣，但有两种宇宙观占据着主导地位并经久不衰。
导言
科学革命时期的天文学家摒弃了克劳狄乌斯-托勒密和亚里士多德等古代思想家长期坚持的理论，转而开始系统地观测天体，以建立一个符合可观测事实而非先入为主的理论的宇宙模型。
尼古拉斯-哥白尼、第谷-布拉赫、伽利略-伽利莱、约翰内斯-赫维留斯、埃德蒙德-哈雷、克里斯蒂安-惠更斯、约翰内斯-开普勒和艾萨克-牛顿等天文学家决心利用观测、科学仪器和数学来调和理论、现象和数据，增加我们对周围世界的了解。
亚里士多德和托勒密与科学方法
许多古代思想家都对天文学感兴趣，但有两种宇宙观占据主导地位，并一直延续到中世纪。
它们是亚里士多德（公元前 384-322 年）和托勒密（约 100-170 年）提出的模型。在亚里士多德的模型中，行星以统一的方式在由不可见球体组成的未定义的介质中运动，始终与中心点地球保持固定的距离。
托勒密提出，行星在其自身的小圆轨道（外圆轨道）内运动，同时仍遵循围绕固定中心点地球的大圆轨道（等圆轨道）。完美的圆形反映了造物主的完美，而地球位于圆形的中心则反映了人类的重要性。这些模型流传千古，似乎牢牢地控制着中世纪天文学家的思想。
但问题是，它们留下了许多未解之谜。
科学革命就是要质疑古老的信仰，用可观察到的现象来检验这些信仰，并用新的国际数学语言来表达这些发现。然后，与独立的思想家分享这些发现，并由他们进行仔细研究。弗朗西斯-培根（Francis Bacon，1561-1626 年）首先提出了这一观点或类似观点。
在新的科学方法中，天文学领先于所有其他领域。天文学家们一直在为古老的谜题寻找新的、更令人满意的答案。他们不再满足于 "拯救现象"，即仅仅测量天体运动，现在他们开始使用精密的科学仪器来挑战自然哲学家。天文学家们想要证明他们自己关于宇宙如何运行的模型。
哥白尼指明方向
波兰天文学家哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473-1543 年）了解亚里士多德和托勒密的研究成果，以及后来波斯天文学家的研究成果。他深信，没有人能够找到解释天空中可见事物的正确答案。哥白尼提出了他的理论（并非全新的理论），即地球和其他行星在日心说体系中围绕太阳旋转，而不是在托勒密的地心说体系中围绕太阳旋转。
哥白尼还提出，地球自转，每年绕太阳公转一圈。他还提出，地轴角度随时间发生的相对较小的变化可以解释春分的前移--夜空中的星座随时间逐渐移动。哥白尼指出，可观测到的行星从太阳出发的顺序如下： 水星、金星、地球、火星、木星和土星。所有这些激进的想法都在【论天体的旋转】（1543 年）中提出。
尼古拉斯-哥白尼（Nicolaus Copernicus，公元 1473-1543 年）是著名的波兰天文学家，他提出了地球和其他行星在日心说系统中围绕太阳旋转的观点。/ 雅盖隆大学博物馆、维基共享资源提供
日心说模式直接挑战了主导自然哲学的亚里士多德模式。此外，哥白尼的模型还与天主教会认可的人类在宇宙中处于中心地位的传统观点背道而驰。在教会看来，人类是上帝宇宙的焦点，甚至是全部。哥白尼的理论花了一段时间才获得支持者，但在 16 世纪最后 25 年，
天文学家开始着手确定哥白尼是否正确。还有一些事情需要解释，比如万有引力（传统的解释是地球位于宇宙中心）。
到 1616 年，哥白尼的模型已广为人知，因此他的著作被教会当局定为异端邪说。革命】被列为禁书。这并没有阻止天文学家研究天空；事实上，大多数天文学家都是基督徒，他们对挑战基督教教义一点也不感兴趣。对许多人来说，了解宇宙运行的真相与对神圣造物主的信仰是相辅相成的。
第谷与系统观测
丹麦贵族第谷-布拉赫（Tycho Brahe，1546-1601 年）在天文学方面颇有远见，因为他建造了自己宏伟的天文台。他的许多前辈只观测了他们需要观测的东西，以支持他们特定的宇宙理论模型。与此相反，第谷则着手编制迄今为止最精确的天体数据表。在完成这项工作后，他将创建一个最符合事实的理论。第谷设计了自己的仪器，包括新的天文六分仪和一个巨大的壁画象限仪。
丹麦和挪威国王腓特烈二世（1559-1588 年）将赫芬（Ven）岛赐予第谷，从 1576 年起，他在这里建造了他的乌拉尼堡天文台。天文台以希腊天文学缪斯女神乌拉尼亚命名。第谷已经发现了 1572 年的新星--仙后座的一颗超新星，这足以说服腓特烈投资天文学。星图对于商人和海军的航行至关重要，这意味着统治者开始在经济上支持天文学家。
第谷的奉献精神带来了多项新发现，特别是三颗彗星的椭圆行星际轨道（1577 年、1580 年和 1585 年）。第谷对太阳的观测证明了儒略历的不准确性，这促成了格里高利历在 1582 年的诞生。第谷还完成了一份星表，对 800 多颗恒星进行了定位，这是自托勒密以来的第一份新星表。
1603 年，第谷的星表被约翰-拜尔（Johann Bayer，1572-1625 年）制作成星图。
海因里希-汉森（Heinrich Hansen）1882 年绘制的瑞典赫文（Ven）岛上的乌拉尼堡天文台插图，该天文台由第谷-布拉赫（1546-1601 年）于 1576 年建造。/维基共享资源提供
根据几十年来积累的所有这些数据，第谷形成了他的行星运动理论，并发表在【Of More Recent Phenomena of the Ethereal World】（1588 年）一书中。第谷体系是托勒密的地心说和哥白尼的日心说之间的折衷方案。
第谷提出，太阳和月球围绕地球运行，而其他行星围绕太阳运行。虽然这一理论是错误的，但第谷的研究成果最终打击了托勒密的模型。
第谷关于超新星变化和彗星椭圆轨道的研究也对亚里士多德的模型造成了类似的破坏。显然，宇宙远非完美和永恒稳定。
在一些历史学家看来，这是科学革命的真正开端，不正确的理论受到了观测的挑战。第谷认为必须不断测量以提高精确度，这一信念成为现代科学的基本原则，因此许多人称第谷为 "新天文学的真正创始人"（Wootton，456），并将天文学称为第一门现代科学。接下来需要的是一种高科技仪器，而天文学家们在望远镜中找到了为他们打开全新世界的工具。
伽利略的望远镜
望远镜是一个简单的概念，即在一根管子的两端分别装上凸透镜和凹透镜，它引起了天文学的一场革命。它让天文学家看到了人类从未见过的景象。虽然望远镜是在 1608 年左右发明的，发明者可能是佛兰德眼镜制造商汉斯-利珀舍（Hans Lippershey，约 1570-1619 年），但完善这一仪器的却是意大利天文学家伽利略（Galileo，1564-1642 年）。伽利略的望远镜，即他的眼镜（occhiale），长 60 厘米（24 英寸），放大倍率达到惊人的 x33。
人们第一次观测到月球表面并绘制了月球地图。人们意识到月球和地球一样有山谷和山脉。伽利略发现了木星的四颗卫星（进一步证明并非所有天体都围绕地球或太阳运行）。他研究了金星的相位，从而证明地球不可能是银河系的中心。他观察到太阳的黑子，这表明太阳是一个旋转的球体。伽利略将他的观测结果发表在【星际信使】（1610 年）上。作为新宇宙的发现者，伽利略与哥伦布（1451-1506 年）一样闻名于世，人们经常将他与哥伦布相提并论。科学，尤其是天文学，已经成为人类知识的新领域。不过，伽利略也付出了代价。
伽利略的观测结果导致他公开支持哥白尼模型，结果在 1616 年受到天主教会的正式谴责。伽利略坚持自己的观点，在他的【关于世界两大体系的对话】（1632 年）中再次出现。这对教会来说太过分了，1633 年，伽利略因异端邪说而受审。被判有罪后，伽利略不得不停止宣传支持哥白尼的理论，并不得不在佛罗伦萨被软禁终生。
克里斯蒂亚诺-班蒂（Cristiano Banti）于 1857 年创作了一幅名为【伽利略面对罗马宗教裁判所】的画作。这幅画表现的是 1633 年数学家和天文学家伽利略（1564-1642 年）因异端邪说而受到的审判。伽利略被判有罪，并被判处软禁度过余生。/维基共享资源提供
伽利略的贡献令人印象深刻，但他留给后人的最大财富或许是重新定义了天文学家究竟应该做些什么。自古以来，天文学家都是一丝不苟地绘制图表和数据表格的数学家。相反，伽利略将天文学的重点转移到了直接观察和发现上。从这个意义上说，"伽利略从根本上改变了天文学的概念"（伯恩斯，63）。为了实现这些目标，我们需要更好的望远镜来观测更远的地方，因为仍然存在一个令人不安的事实。伽利略坚信，我们通过望远镜看到的只是一个星系，而不是整个宇宙。人类智慧的整个视野都转向了无限。
开普勒与椭圆轨道
约翰内斯-开普勒（Johannes Kepler，1571-1630 年）是神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世（R. 1576-1612 年）在布拉格的官方数学家。他继承了第谷的职位，第谷的数据使开普勒在两部著作中形成了著名的行星运动三大定律： 新天文学】（1609 年）和【世界和谐】（1619 年）。
在这两部著作中，他证明了哥白尼的宇宙模型是正确的，但同时修正了行星绕太阳运动的轨道是椭圆形而不是圆形。他还观察到每颗行星的速度都在变化，而太阳是造成这种变化的原因。他是第一个使用 "卫星 "一词的人，并将其用于木星的四颗卫星。开普勒信奉由上帝控制的宇宙和谐，他是最后一位同时从事占星术的伟大天文学家。开普勒帮助所有天文学家完善了带有两个凸透镜的望远镜，使图像比以前更清晰、更放大。人类终于有了银河系的精确模型。现在，是时候更仔细地观察银河系中发生的一切了。
精确大师赫维留斯
1641 年，波兰天文学家约翰内斯-海维留斯（Johannes Hevelius，1611-1687 年）在但泽（格但斯克）建立了一座天文台，并自筹资金。他将该天文台命名为 Stellaeburg 天文台，他的妻子以及戈特弗里德-基尔希（Gottfried Kirsch，1639-1710 年）等未来的天才都曾在该天文台工作过。赫维留斯因其敏锐的观测能力而被称为 "普鲁士山猫"（Vertesi, 213页），和第谷一样，他的活动也吸引了统治者的投资，这里指的是波兰国王和法国路易十四（1643-1715年），后者渴望改进其海军的航海图。
欧洲的科学革命（约 1500 年至 1700 年）是一场深刻的思想和文化变革，永远地改变了人类对自然世界的认识。/ 世界历史百科全书，知识共享
赫维留斯用他那架 150 英尺（46 米）长的望远镜取得了多项重要发现。他观测到了第一颗变星--亮度随时间变化的恒星--赫维留斯称之为米拉。他发现了四颗新彗星，并观测到了水星和金星的凌日现象。他发现月球会摆动，并绘制了月球表面的详细地图，发表在【Selenographia】（1647 年）上。在测量天体的长期运动时，赫维留斯仍然忠于六分仪和象限仪等非望远镜仪器。他的测量结果非常准确。1679 年，当英国天文学家埃德蒙-哈雷（Edmond Halley，1656-1742 年）访问斯特拉堡时，他将赫维留斯的数据与自己的望远镜读数进行了比较，发现赫维留斯的数据非常准确。海维留斯毕生的研究成果被收录在【Prodromus Astronomiae】（1690 年）中，这是一本图文并茂的星表和天体图集，收录了超过 1,564 颗恒星。
赫维留斯是国际天文学如何成为一项集体事业的典范。1664 年，他成为伦敦皇家学会的会员。他还与欧洲各地的天文学家通信。这是科学革命的一个重要特征，人们相信，如果不同的科学家在不同的地方收集数据，然后进行比较，特别是在同一时间观测同一现象时，数据会更加准确。数据和研究都要接受独立的审查。错误被发现并纠正，从而进一步提高了准确性。
发现不断涌现
荷兰人克里斯蒂安-惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695 年）于 1657 年制造出第一台工作摆钟，从而大大提高了计时的精确度（每天仍会损失秒，但不会损失分）。这对于计算天体运动的天文学家来说非常重要。惠更斯于 1658 年前后首次观测到土星环，并清楚地观测到土卫六（土星的卫星之一）。惠更斯于 1686 年制造了一架世界上最大的巨型航空望远镜。惠更斯的望远镜没有镜筒，只保留了镜片，焦距达到 210 英尺（67 米）。惠更斯关于航空望远镜的想法大大提高了放大率，并发表在【Astroscopia Compendiaria】（1684 年）上。此外，微型望远镜也被安装到了现有的导航仪器上，如象限仪。这些望远镜还增加了千分尺，以进行更精确的测量，尤其是角度测量。
荷兰数学家和天文学家克里斯蒂安-惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695 年）在 17 世纪末设计和制造的航空望远镜的目镜、主镜片外壳和图纸。/ 科学博物馆（伦敦）提供，知识共享
意大利天文学家吉安-多梅尼科-卡西尼（1625-1712 年）于 1667 年建立了巴黎天文台。他确定了土星环中的空隙（今天称为 "卡西尼分区"），并比以往任何时候都更精确地计算出太阳与地球之间的距离（8 700 万英里）。
在英吉利海峡的另一端，约翰-弗兰斯蒂德（1646-1719 年）于 1675 年在格林威治建立了皇家天文台。使用望远镜的天文台在一些不太可能的地方出现，如 16 世纪 80 年代的暹罗王国（泰国）和 17 世纪 20 年代的印度斋浦尔。全世界越来越多的科学家在国家资助的天文台观测天空。
1677 年，埃德蒙-哈雷在南大西洋的圣赫勒拿岛建立了一个天文台。私营公司对天文学和更好的航海图越来越感兴趣；哈雷得到了东印度公司的部分资助。哈雷在圣赫勒拿岛绘制了南半球星图，这是第一张基于望远镜观测的星图。哈雷发现了月球的加速度，并注意到了恒星之间的运动关系（顺行）。
最有名的是，哈雷发现 1682 年的彗星与 1607 年和 1531 年的彗星是同一颗。1705 年，他准确地预测了彗星在 1758 年的回归。
1729 年，哈雷应邀成为著名的法国皇家科学院院士，这表明天文学日益国际化。
不过，哈雷对天文学的最大贡献或许是说服一位同事发表他的杰出发现，他就是艾萨克-牛顿（1642-1727 年）。
最重要的是，这些定律使牛顿能够准确预测重力的影响。这是一门崭新的科学，尽管有些人不愿意看到它的真相，特别是机械哲学家，他们无法接受一个物理体可以影响另一个物理体，而两者之间没有物理接触。
万有引力仍然神秘莫测，因为没有人，甚至牛顿，知道它从何而来，为何存在，以及是谁或什么确保了它的持续存在。还有更多的研究空间，对牛顿来说更重要的是，在他新的宇宙观中还有上帝的空间。
牛顿的观点最终被更广泛的科学界所采纳，并形成了一个明确的运动，即牛顿主义，它主张将科学知识作为一系列数学定律来呈现。牛顿主义逐渐传遍欧洲，成为大学和知识分子中的主流思想。以天文学为主要学科的科学最终从哲学中分离出来，走上了测量、解释和改善我们生活的世界的道路。
