在本章中，我们将探讨由约翰内斯·开普勒（1571—1630）提出的体系，并研究某些对开普勒有促动作用的因素。我们将看到，开普勒实际上“得到了正确的答案”。也就是说，开普勒最终提出了一个体系，不仅在预言和解释方面完全准确，而且比其他任何可选体系都要简单得多。除此之外，从现实主义者的角度来看，开普勒体系似乎描述的正是月球和行星真正的运动模式。
开普勒是个有趣的人物。我们将研究的不仅是开普勒所发展的体系，还有促使他发展新体系的某些原因。就像我们在对哥白尼的讨论中所看到的那样，其中一些原因所涉及的因素在我们看来与其说是科学范畴的，不如说是哲学/概念范畴的。在研究这些原因之前，我们将首先探讨一些背景材料。
｜背景信息｜
开普勒生于1571年，也就是哥白尼体系发表几十年后，同时也是可以提供新经验数据来支持日心说观点的望远镜发明几十年前。在快30岁时，开普勒开始为我们在前一章中简要讨论过的天文学家、观察家第谷·布拉赫工作。开普勒与第谷合作的时间不长，因为第谷在开普勒加入后不到两年就去世了。然而，第谷对开普勒最终发展出其体系产生了关键性的影响。基于这一点，接下来我将简要探讨第谷对开普勒的影响。
第谷·布拉赫的经验观察
正如在前一章中提到过的，第谷的主要贡献是发展出了第谷体系，以及他准确到超乎寻常的经验观察。在前一章中，我们简要探讨了第谷的天文学体系。然而，事实上，第谷的天文学观察对开普勒最终发展出其体系产生了更重要的影响。
简单来说，第谷是至此为止在那个时代里最谨慎、准确和勤奋的观察者，就这一点而言，他很有可能是人类历史上仅靠肉眼进行观察的人中最为优秀的一位了。在20年的时间里，第谷收集了关于太阳、月球和行星运动非常准确的数据（其准确性实际上已经达到了肉眼观察所能达到的极限），特别是关于火星，他收集了大量关于火星观测位置的数据，而且从很大程度上说，在开普勒发展其体系时，这些关于火星的数据是一个关键因素。
第谷和开普勒
第谷去世后，开普勒获得了第谷积累的部分关键数据，而且从很大程度上说，正是因为获得了第谷的数据，开普勒才有可能发展出自己的体系。
不过，这绝非是说开普勒的研究工作是根据第谷数据所做的简单或直接推断。开普勒为了发展自己的体系进行了异常努力、认真的研究，在这个过程中，仅为了找到正确的方法，开普勒就花费了多年时间。
第谷的数据让开普勒相信，托勒密体系、哥白尼体系和第谷体系都无法做出完全正确的解释和预言。在涉及火星的数据上，问题尤为突出，因为这些体系中没有一个可以很好地解释火星相关的数据。基于这一点，开普勒明确地认为这些体系都不是特别正确。
开普勒开始研究一个新的方法，关注的重点就是火星的运动。值得注意的是，开普勒的方法是一种基于日心说的方法。开普勒对日心说观点的偏爱，部分源于他的学生时代，那时他的老师是哥白尼体系的一个热情支持者。这段经历使开普勒很早就开始用日心说观点来看待这个宇宙，因此，当他开始研究新方法的时候，这个方法就是基于日心说的。
顺带提一下，此时用“体系”来指代开普勒的研究成果多少有些不恰当，因为他早期研究工作的重点仅仅是对火星运动进行解释。然而，最终，他将对火星的成功研究推广到了其他行星、太阳和月球上，那时把他的研究成果称为“体系”就合适了。为方便起见，我仍将使用“开普勒体系”这个术语，但同时你要明白一个完整的体系实际上是多年以后才形成的。
与几乎所有和他同时代的人相同，开普勒最初也坚定地相信正圆事实和匀速运动事实。因此，他花了相当长的时间来尝试修正哥白尼体系，保持太阳位于宇宙中心、宇宙中所有运动都是沿正圆轨道进行的匀速运动的状态。实际上，开普勒也确实对哥白尼体系进行了某些重要改进。
然而，到了17世纪初期，开普勒意识到所有以匀速运动为基础的体系都无法解释已观察到的火星运动。此时，他开始研究其他使火星可以在其轨道不同位置上以不同速度运动的体系。不久以后，开普勒得出类似结论，也就是所有仅以正圆轨道为基础的体系也都无法解释已观察到的火星运动，因此，他开始探索不同形状的轨道。
请注意，重点是，开普勒此时已摒弃了两个关键的哲学性/概念性事实，也就是正圆事实和匀速运动事实。接下来，我们将探讨某些因素，正是基于这些因素，开普勒才可以比在他之前的大多数天文学家都更容易地考虑到沿正圆轨道进行的匀速运动之外的运动。不过，现在，我们将继续对开普勒研究成果的概述。
最终，开普勒发现，椭圆轨道和行星以变化的速度沿椭圆轨道围绕太阳运动，可以完美地解释火星的数据。在1609年，开普勒发表了他关于火星运动的模型，也就是火星沿椭圆轨道以变化的速度运动，不久之后，开普勒把这个模型扩展到了其他行星。现在，我们将更详细地研究一下开普勒的模型。
