現在、太陽の周りを回っている星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）は惑星と呼ばれています。惑星の「惑」という字は、地球から見た水星や金星が同じ方向に進み続けるのではなく、進んだり戻ったりまるで惑うように進むことから名前がつけられています。古代ギリシア人も惑星を上図のように配置したのはよかったのですが、このモデルだと惑星の運動を正しく説明することができませんでした。

紀元後150年頃、そこに一人の天文学者が現れます。彼の名をプトレマイオス・クラウディオスといい、当時観測できた星の動きを正確に表す理論を導きました。また、キリスト教も天動説を押しており、キリスト教公認の理論となりました。その結果、異論を唱えるものは死刑に処される時代を迎えることになります。プトレマイオスは単純な円運動をしているのではなく、下図ような動きをしてるためだと主張しました。また、そのことを「アルマゲスト」という本にまとめました。

それから約1400年後、ポーランドの物理学者ニコラウス・コペルニクスは一冊の本を著作します。その本のタイトルを「天球の回転について」といい、内容は地動説について述べているものでした。しかし、コペルニクスは罰せられることはありませんでした。理由は2つあり、1つは本の序文に「これはあくまで計算の利便性のための一種の思考実験であり、これが現実の宇宙の姿を現しているのではない」という文章が記述されていたということ、もう1つは本が校正刷りされた日に脳卒中で亡くなったということです。序文の内容はコペルニクスが書いたものではなく、編集者の一人がコペルニクスの身を案じて書き入れたものだそうです。そのおかげで禁書処分を受けることなく本を出版することができました。

このコペルニクスの論述が大きな賛同を得られることはありませんでした。それほど、天動説の考えが強固だったのです。また、コペルニクスの地動説が間違っていることを証明しようとする人もたくさん現れました。その一人に、デンマークの天文学者ティコ・ブラーエがいます。ティコは、プトレマイオスのモデルをうまく変形すれば天動説の正しさが証明できると考えていました。そのために、彼は膨大な観測データを誰よりも正確に記録することから始めます。ティコの素晴らしかったところは誤差を全て修正しようとしたところです。器械誤差、人為的誤差、自然現象による誤差を全て修正しており、現在の技術と変わらないほどの正確な値を叩き出しました。また、新しい器具の開発も行っており、その正確さへのこだわりによって発注先の加工技術が1世紀進んだともいわれています。皮肉なことにティコの研究は、やればやるほど天動説が間違っていることを浮き彫りにするばかりでした。

ティコの観測データを受け継いだのが弟子の一人であったヨハネス・ケプラーです。ケプラーはドイツの天文学者であり、天動説では惑星の運動を説明することができないと早々に悟っていました。そこで、師の遺した観測データを元に新しいモデルの構築に乗り出しました。ケプラーは数ヶ月かけて計算した理論が観測データと少しでもずれているとその理論を破り捨てていました。それほどまでにティコの観測データを信用していました。その結果、5年の歳月を経て以下の結論を導き出しました。

このとき、kは比例定数 [s²/m³]、aは半長軸の長さ [m] です。

この法則は天動説のどのモデルよりも正確に惑星の運動を捉えていました。その結果、地動説こそが正しいと唱えるものが出てくるようになります。その一人が、イタリアの物理学者、天文学者、哲学者であるガリレオ・ガリレイです。ガリレオは、精度のいい望遠鏡を作り出すことにより、それまで神の世界であった月が実は凹凸まみれのいびつな球であることを発見し、カトリック教会から大バッシングを受けます。しかし、ガリレオ・ガリレイも処分されることはありませんでした。というのも、彼が教鞭を振るっていたヴェネチアはカトリック教会から破門を受けていた地域であり、ヴェネチアがカトリック教会からの勧告を無視し続けていたからです。ガリレオはその他にも、太陽には黒点があること、金星は月と同じように満ち欠けすること、木星には4つの衛星（イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト）が存在することなどを発見し、やはり天動説は間違っていると確信していくようになります。そして、ガリレオは「天文対話」という本を出版します。「天文対話」は地動説がいかに理論的で、天動説がいかに愚かな考えかを説いた本であり、一般市民も読むことが出来るようラテン語ではなくイタリア語で書かれていました。このことはカトリック教会の逆鱗に触れ、その結果「天文対話」や「天球の回転について」は禁書処分を受け、ガリレオは異端審問にかけられます。審問のたびに見せられる拷問器具にさすがのガリレオも参ってしまい、公の場で地動説は信じていませんと主張することになりました。帰り道、「それでも地球は回っている」と叫んだという逸話が残っていますが、多分嘘です。この事件は多くの人に知れ渡り、逆に地動説の影響力がかなり強まることになりました。

奇しくもガリレオが没した年のクリスマスに一人の男の子がイングランドのグランサムにて生を受けます。未熟児として生まれ、産婆に長くは持たないだろうと言われた子供の名前はアイザック・ニュートンです。今までの偉人たちは法則を見つけ出すことはできたのですが、何故そうなるのかについて分からず保留されてきたままでした。そこで、ニュートンは自らが見つけたニュートンの運動法則を宇宙にも当てはめてみようと考えました。ニュートンの運動法則については1.4 運動方程式で述べていますので、こちらを参照して下さい。

ニュートンは偏屈な考えの持ち主であったため、これらの功績をあまり発表しようとはしませんでした。しかし、ニュートンの友人であり良き理解者であったエドモンド・ハレーの勧めにより一冊の本を作り上げます。この本を「プリンキピア」といい、ニュートン力学の礎を築き上げることになります。また、この本の影響力は絶大なるもので、当時ほとんどの知識人が天動説は誤りであったと認めるほどでした。

友人ハレーも地動説の普及活動を行いました。それは、1745年にイギリスで皆既日食（月によって太陽が覆い隠されてしまう現象）が起きることを2週間前に予言し、街中にビラを配ったのです。その結果、皆既日食は誰の目にも明らかな現代科学の黎明を告げることとなりました。ちなみに、ハレーはイギリスの天文学者であり、ハレー彗星を発見したことで有名です。