Hàng ngàn năm nay, con người ngước nhìn bầu trời, luôn cố gắng tìm kiếm trật tự giữa sự hỗn loạn. Triết gia Hy Lạp cổ đại Plato từng khẳng định: các thiên thể phải chuyển động đều theo "đường tròn hoàn hảo". Để duy trì thẩm mỹ triết học này,thuyết địa tâmnhững người ủng hộ đã thiết kế các mô hình phức tạpvòng quay (Epicycle) vàvòng trung tâm (Deferent) mô hình (Biểu đồ 7.1-5), nhằm giải thích tại sao hành tinh đôi khi lại xảy ra hiện tượngngược chiều (Retrograde motion) hiện tượng (Biểu đồ 7.1-4).

Sự chuyển đổi mô hình từ 'hình tròn' sang 'sắc đẹp'

Khi Copernicus đưa rathuyết nhật tâm(Biểu đồ 7.1-6), trung tâm vũ trụ đã thay đổi, nhưng định kiến về chuyển động tròn vẫn làm hạn chế độ chính xác trong tính toán. Chỉ đến khi Kepler phân tích dữ liệu quan sát của Tycho một cách cẩn thận, ông mới phá vỡ huyền thoại về đường tròn. Ông chỉ ra rằng: quỹ đạo hành tinh làhình elip, và Mặt Trời nằm ở một tiêu điểm của hình elip.

Định luật thứ ba của Kepler: nhịp điệu vũ trụ

Kepler không chỉ tái định nghĩa quỹ đạo, mà còn tiết lộ mối liên hệ toán học chặt chẽ giữa bán kính quỹ đạo $r$ và chu kỳ $T$ của mọi hành tinh:$\frac{r^3}{T^2}=k$. Trong công thức này, hệ số tỷ lệ $k$ không phụ thuộc vào khối lượng hành tinh, mà chỉ do khối lượng của thiên thể trung tâm (Mặt Trời) quyết định. Luật này đã kết nối tất cả các thành viên trong hệ mặt trời thành một mạng lưới hình học thống nhất.