宇宙是人類生活的舞台，為了在這舞台上確定自己的位置，從古至今人類建立了各種宇宙模型，從地心說、日心說到宇宙大爆炸理論代表著人類對自身與世界關係的不懈追問。“真正影響一個時代思潮的是那個時代有教養階層所持有的宇宙觀。”[2]隨著世界圖景的演變，人們不斷地修正著自己與自然、社會以及自身的關係。在這種意義上，科學家不僅是新生活圖景的創造者，也是把人類引進一個新世界、欣賞異域風情的冒險家。
一、從哥白尼到牛頓
公元前6世紀的希臘人不再把變化無窮的自然現象歸於神靈，他們設計了秩序原則和解釋框架，使之能夠按照少數幾個主導觀念來解釋和進一步探究整個自然。在雅典和亞曆山大（希臘的殖民地）分別出現了兩種不同的自然認識方式：在雅典，哲學的形態表現為抽象的理論建構；在亞曆山大，則表現為精確的數學計算。“雅典的自然哲學家關注的是能夠解釋一切的、關於整個世界的第一原理，亞裏士多德是這一思想的集大成者；亞曆山大的數學家把知覺到的現象看作是數學分析的出發點，進行精確的推導和嚴格的證明，托勒密的工作代表著亞曆山大思想的頂峰。”[3]托勒密係統地總結了數理天文學的傳統，完成了流傳千古的《天文學大成》。在這部著作中托勒密以地球靜止於宇宙的中心、諸天體沿著圓周軌道勻速地繞地球旋轉為出發點，關注天體的運行軌跡，從而準確地預言行星在天空中的位置，並以此為核心，提出了本輪均輪模型。在此後的一千多年中，托勒密的地心說體係在西方天文學界一直占據統治地位。在《天文學大成》中能與模型相適應的觀測數據，隨著時間的推移被證明是不準確的。托勒密的體係是傳統觀念的象征，為了維護托勒密體係的權威地位，人們通過在托勒密體係中增加“輪子”，使之免遭質疑和挑戰。隨著輪子數目的增加，托勒密體係變得極其複雜、煩瑣。