从第一次仰望星空开始，人类对宇宙的探索一直没有停过。因为对古人而言，宇宙是高深莫测的，但我们祖先发现，星象的变化与人类的生活生产有着千丝万缕的关系。马克思曾说：计算尼罗河水的涨落期的需要，产生了埃及的天文学。不仅如此，历法、星象解码、占星术等，都是由观测天象而产生，由此可见，天文学对人类文明的重要性可见一斑。而脱离生活生产，将天文学作为纯粹的知识认知对象，进而发展成一门科学的是古希腊人。

古希腊被认为是现代科学的发源地，而作为科学的天文学也滥觞于此。当时缺乏先进的观测手段，希腊人有着很多对宇宙形态的猜想与思考。起源于希腊的“地心说”，曾长期占据着科学的主流，直到新航线的开辟，在实践中有力地证明了大地是圆的，这才开始向“地心说”发起挑战。其实早在公元前3世纪，希腊学者阿里斯塔克就曾提出太阳位于宇宙的中心，地球是围绕太阳旋转，阿基米德也给出了相呼应的论证。而真正通过严格观测和计算得出结论是波兰的科学家哥白尼。

哥白尼从天文观测开始，通过不断地观察数据和天文现象，对“地心说”提出了质疑。哥白尼为此做了大量的工作，提出了大地是球形的，并验证了地球的自转和公转。他坚持几十年如一日地观测天象，最终构造出了“日心说”的宇宙模型，并出完成了第一部天文学著作《天体运行论》。我们可以通过“八大行星”这件展品了解哥白尼的“日心说”思想。我们可以看到太阳处于太阳系的中心位置，按照离太阳的距离从近到远，它们依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，八大行星都在自转和公转。哥白尼的时代还没发现全部的八大行星，而“日心说”的准确性也仅仅局限于太阳系。但哥白尼的思想却打破了中世纪神学对思想的禁锢，迎来了科学日渐兴起的新时代。

那八大行星为什么会绕太阳旋转呢？你可能会脱口而出—牛顿的万有引力！我们不妨来观看一下“万有引力”。当我们按下按钮，将钢球提升后自动释放。球从台面边缘沿圆的切线轨道滚出后，沿以台面中心为一个焦点的椭圆轨迹滚动。由于重力和摩擦力的作用，小球滚动轨迹不断缩小，滚动速度越来越快，但始终为椭圆轨道，最后落入漏斗中心的洞中。滚动的钢球模拟行星或地球卫星，漏斗形的台面表面是个双曲线的旋转面，它利用钢球的重力势能模拟太阳系中的万有引力势能，使小球的运动规律接近开普勒三定律。

那什么又是开普勒三定律？它指的是第一轨道定律：行星都沿着各自的椭圆轨道运动，太阳在该椭圆的一个焦点上，展品中小球的轨道就是椭圆形的；第二面积定律：运动着的行星和太阳的连线在单位时间内所扫过的面积总是相等的；第三周期定律：各行星公转周期的平方和它们的椭圆轨道长半轴的立方成正比。这是著名的德国天文学家开普勒经过研究和精确计算得出的结论，他被后世誉为“天空立法者”。牛顿正是在他的那本著作《自然哲学的数学原理》中，阐述了以开普勒定律为基础的三大运动定律和万有引力定律，从而解释天体运动背后的原因。

伟大的科学家牛顿发现了万有引力定律，此后“引力”就成了宇宙中最神奇的力量，根据牛顿的万有引力定律，质量越大的东西产生的引力就越大，这个力与两个物体的质量成正比，与两个物体间的距离平方成反比。太阳系中质量最大的非太阳莫属，它的质量占太阳系的99.86%，巨大的质量决定了它无可匹敌的引力场。八大行星都以太阳为中心公转，比如我们地球，它距离太阳1.5亿公里，它正以29.78KM/S速度围绕太阳旋转。或许你会问，地球为什么能一直保持在自己的轨道，而不是像“万有引力”里的小球一样最终飞向太阳？

16世纪初期，惠更斯在《论离心力》一书中提出了著名的离心力公式：一个做圆周运动的物体具有飞离中心的倾向，它向中心施加的离心力与速度的平方成正比，与运动的半径成反比。牛顿在14年后也独立的推出了这个公式，并以此为桥梁发现了万有引力。那让我们来观看一下什么是“离心现象”，转动手柄驱动两支管子绕共同的轴心旋转。当达到一定转速后，会发现原本沉在底部的金属球会上升到顶部，而原本浮在顶部的塑料球反而会下降到底，这便是离心现象。要使物体进行圆周运动必须为其提供足够的向心力，太阳的质量足够大，提供了八大行星的向心力；根据牛顿的万有引力定律来看，由于八大行星质量和与太阳距离的不同，公转的速度也各不相同，最近水星的公转速度达到了惊人的47.89KM/S，而最远海王星公转速度只有5.43KM/S，高速公转会产生的离心力与向心力相等，又因为宇宙中没有阻力，所以行星可以不停地转下去。每颗天体都在如此精密的平衡之下，太阳系内所有的天体才会有条不紊地进行公转活动。

根据牛顿的万有引力定律，一切物体之间都会产生引力，无论它们之间的距离有多远。然而，引力的概念也让牛顿感到困扰，引力究竟是如何在真空中起作用的？引力的传播速度又有多快？直到生命的尽头，牛顿一直在说，“也许有一天，我们会发现产生引力效果的机制”。直到200多年后，爱因斯坦在1915年提出了广义相对论。他认为大质量天体会将时空压弯，而引力正是时空弯曲产生的几何效应。正如“万有引力”展品展示的一样，小球在凹槽中不停的围绕中心旋转，凹槽正是太阳造成的时空弯曲。

随着理论的深入和观测手段的不断进步，基于广义相对论的宇宙膨胀、大爆炸理论、宇宙微波背景辐射、黑洞理论丰富了人类对宇宙的认知，我们逐渐意识到人类的地球不过是宇宙中的沧海一粟。新的天文观测和发现必将继续深刻地影响和改变着整个人类的宇宙观，不断加深人类对宇宙的认识。这种在理性指导下的实践活动体现了现代的科学探索精神，也必将为人类认识自然和谐相处带来无穷的益处。