在轨道中嵌套着轨道

关于行星问题的若干种不乏灵感的创意被提了出来。其中一种认为，如果地球事实上不是处于一颗行星轨道的严格的中心点上，那么在轨道上的某一点上，地球离这颗行星是最近的；而在轨道上和这一点遥遥相对的那一点上，就是地球距离行星最远的位置。这一假设可以解释行星亮度的变化，但却不能解释行星在天空运动方向的变化。另一种假设认为，行星总体上在圆轨道上运行，而地球则位于这个轨道的中心，但行星同时完成着附加的小圆周运动。这种小圆形轨道叫作本轮，本轮使得行星在一个小圆形轨道上环绕一个中心运动，而这个中心又在一个标准的大圆形轨道上围绕地球运动，这个大圆形轨道称为均轮。这种情况也会导致行星到地球的距离时时有所变化，因而可以解释行星亮度的变化，还可以解释行星的回归现象。可是，这种模型也没有获得成功。因为没有一个实际观测到的行星轨道和它很好地相符合。

到了公元2世纪，一位天才的天文学家把上述两种假说结合起来，创立了一种新的理论，他就是托勒密。托勒密认为，行星确实在本轮上运动，但地球并不是严格地位于行星的均轮的中心点上。根据这种理论，托勒密排列出了水、金、火、木、土五大行星和太阳、月球一起围绕着地球运动的轨道模型。在所有这七个天体轨道的外面还有一个像蛋壳似的大球，在这只大球上面有着位置固定不变的恒星。托勒密将地球放在与七个轨道的中心的距离各不相同的地方，并给每个轨道添加了若干本轮。这样一来，行星的亮度变化和不规则运动等在地球上观测到的现象都可以得到很好的解释。至此，从亚里士多德到毕达哥拉斯和柏拉图，看来都可以如愿以偿了。用球形和圆形就能把宇宙解释得天衣无缝。

早期的宇宙模型常以图画表现出来。它们同样具有艺术性和科学性，并且是学者们确信可以用科学来解释整个宇宙的生动反映。

托勒密和其他学者们忽略了的一点是，上述的模型可以把任何轨道都包括进去，而不管该轨道的真实形状如何。如果一颗行星在轨道上运行的实际时间多于它在一个标准圆形轨道上运行的预期时间，那么这部分多出来的时间就可以很容易地用它在途中的一系列反向本轮运动来消除。只要改变这些本轮的直径大小就可以和任意长短的时间段相符合。但是，由于地球为稳定中心，其他一切都围绕地球运动的观念是如此令人信服，以至于托勒密这种宇宙观在好几个世纪中占据了统治地位。托勒密的模型至少有一个致命的问题。为了让月球轨道完全符合这个理论，月球就必须在某一时刻比另外某一时刻以相差一倍的距离更接近地球。而这就意味着月亮有时候要比另外的某些时候看起来大一倍。这个问题的存在给托勒密的模型留下了很大的疑点。可是，在那个时代，对于解释当时观测到的现象来说，托勒密模型还是近于完美的。它可能不是第一个关于宇宙的科学模型，但它是今天我们对宇宙认识的一个基础。这个模型还有一个很大的优点，即它没有冒犯任何人。多数宗教都能够在它们那更广义的宗教信仰框架中为一个球中之球的宇宙找到一个该有的位置。甚至不如说，宗教人士可以宣布他们接受科学上的新发现作为他们的教义的新版本，从而加强宗教的吸引力。如果是他们所信仰的神创造了宇宙，那么科学不过是在解释宇宙的本质是什么和宇宙是在怎样运作的。