1.否定地心说
定 义：从“地球是宇宙的中心”的观念转变为“太阳是宇宙的中心”。
发现历史：公元前250年左右，古希腊萨摩斯（Samos，译注：希腊岛屿，位于爱琴海东部）的阿利斯塔克（Aristarchus）估算了地球到太阳的距离，这个数值非常大，他由此推断出地球不是宇宙的中心，太阳才是宇宙的中心。
关键突破：公元1514年和1543年，尼古拉斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus）重新开启了关于“日心说”的辩论。
重要意义：虽然哥白尼的日心说理论存在缺陷，但是为此后开普勒（Johannes Kepler）、伽利略（Galileo Galilei）和牛顿（Newton）的伟大发现铺平了道路。
有史以来的大多数时候，人们都以为地球是宇宙的中心。尽管早期也有人对此表示怀疑，但是直到16世纪，我们才开始一场漫长的旅程，去了解人类在宇宙中真正的位置。
古时候，地球是宇宙的中心，这似乎是不言而喻的。那时人们没有意识到我们居住的行星每天在自转，更不用提地球在宇宙中的运动了，所以很自然地以为，我们的地球是固定不动的，而太阳、月亮，以及其他恒星和行星，就像它们表面看起来的那样，是绕着地球旋转的。在人类最早的文明中，出于占星的目的，天文学家兼神职人员更关心如何预测天体的运动，而不是如何构建一个和谐统一的宇宙模型。据我们所知，大约从公元前5世纪起，古希腊哲学家最先开始思考地球在宇宙中的位置。
公元前4世纪中期，亚里士多德（Aristotle）迈出了重要的一步，他指出地球是一个悬浮在太空中的巨大球体，而不像早期思想家认为的，是漂浮在无尽海洋上的扁平圆盘。到了公元前200年左右，昔兰尼（Cyrene，译注：古希腊城市名，位于北非，今属利比亚）的厄拉多塞（Eratosthenes）甚至发明了一种巧妙的方法，该方法可以根据正午太阳在不同纬度上投下的阴影来测量地球的周长。
然而，真正的宇宙学还必须解释其他问题——太阳和其他恒星的运动、月相的变化、日月食，以及最为棘手的关于水星、金星、火星、木星、土星等行星逆行的问题。为了解释这些问题，大多数希腊哲学家支持一种圆形轨道或者水晶球体系的理论。在这一体系中，行星附着在内层球壳上，恒星则是来自固定的外层球壳上的光，或者可能只是外层球壳上的一些孔洞，从而让天堂的光照进来。有些人对此表示怀疑，萨摩斯的阿利斯塔克使用三角学的方法估算了地球与太阳之间的距离。虽然他严重低估了地球到太阳的距离，但是仍然得出了结论：太阳是如此之大，是真正的宇宙中心，地球和其他行星一样只是绕着太阳转。
太阳系观念的演变——这三幅图分别表示的是：托勒密的轨道和本轮体系（1）；水星和金星绕太阳轨道运行的第谷体系（tychonic scheme）（2）；完全以太阳为中心的哥白尼体系（3）。
依巴谷和托勒密
对于天文学来说不幸的是，阿利斯塔克的观点在当时被认为是古怪的，因而没有被广泛接纳，当时压倒性的观念仍然是宇宙以地球为中心或者说地心宇宙。然而，地心说是存在问题的，尤其是，哲学家们教条地认为行星应该像宇宙中的钟表一样沿圆形轨道匀速运动，但是真实的行星运动并不遵从他们的想法。于是，用围绕地球的圆形轨道去预测行星运动的尝试失败了。公元前2世纪中期，尼西亚（Nicaea，译注：古希腊城市名，位于安纳托利亚西北部，今属土耳其）的依巴谷（Hipparchus）提出了本轮（epicycle）的概念——带有行星的较小的绕着主“参考”圆运动的圆。
本轮有助于解决诸如外行星兜圈子的“逆行”运动问题，但该模型还是无法与现实相吻合。直到公元2世纪中期，亚历山大（Alexandria，译注：古代的希腊化城市，位于北非，当时属于罗马帝国，今属埃及）的托勒密（Ptolemy）才提出了一个治标不治本的解决方案——作为天文学家和地理学家，托勒密引入了名为“匀速点”的新概念。这是一种变通手段，使得他可以放弃相对地球本身匀速圆周运动的苛刻要求，但仍然能保留围绕空间中一点做匀速圆周运动的基本原理。托勒密的这一突破使得地心说理论终于能够在合理的程度上与观测保持一致，他的天文学研究被汇编为《天文学大成》（Almagest，译注：欧洲人最初是通过阿拉伯语译本了解该书的，所以该书的英文名沿用了阿拉伯语名，又译《至大论》），作为该领域的权威著作而沿用了一千余年。当时欧洲新兴的基督教会热情地接受了地心说的世界观，伊斯兰教学者们也基本上赞同托勒密的理论。
“哲学家们教条地认为行星应该像宇宙中的钟表一样沿圆形轨道匀速运动，但是真实的行星运动并不遵从他们的想法。”
哥白尼革命
若干世纪过去了，随着天文测量技术的进步，对托勒密关于宇宙的理论的质疑也不断增多。越来越明显的是，对于天体运动的长期预测来说，地心说并不是完美的理论，其复杂的形式看起来也不那么明了。随着15世纪末文艺复兴运动的开始，从医学到地质学等各个领域的学者们开始意识到，也许古老的智慧并不总是意味着权威。
1514年，一位对天文学充满热情的波兰神父尼古拉斯·哥白尼发表了名为《短论》（Commentariolus）的手写书稿，列出了7条论述，全面挑战了地心说的宇宙观，进而提出以太阳为中心的日心说宇宙观。在日心说宇宙观中，天体在地球天空中的运动是由它们绕太阳的运动外加地球每天自转所造成的。
接下来的20余年，哥白尼理论在学者当中广为传播。虽然哥白尼一直打算把《短论》写成一本更长的书，但直到1539年这本书才在别人的激励下完成。当时维滕贝格大学（University of Wittenberg）教授格奥尔格·约阿希姆·雷蒂库斯（Georg Joachim Rheticus）对哥白尼理论进行了热情地解读。于是，《天体运行论》（De revolutionibus orbium coelestium）诞生了，该书用全面的论证和证据做支撑，更加完整地阐述了哥白尼理论。
《天体运行论》是哥白尼在临终前出版的，尽管它后来成了科学革命的象征，但是在当时却不被接受。哥白尼理论将古代模型中围绕地球或者围绕匀速点（托勒密版本）的匀速圆周运动，替换为围绕太阳的匀速圆周运动。天球和有限宇宙的概念则被保留了下来，人们很快就意识到，哥白尼理论在描述行星运动方面与现实更吻合。
半个世纪之后，一位更为大胆的神职人员突破了哥白尼观点的局限，他就是被视为异端的意大利修道士乔尔丹诺·布鲁诺（Giordano Bruno）。布鲁诺提出，恒星就像太阳一样，也有行星系统围绕其运行。布鲁诺因其异端思想在1600年被烧死，当时的人并没有意识到，此后不到10年的时间内，宇宙的旧秩序将被彻底推翻。
在太阳系的八大行星中，水星和火星拥有更加椭圆的轨道。诸如谷神星（Ceres）、冥王星和阋神星（Eris）等较小的矮行星的轨道，通常具有更明显的偏心形状。