对称的宇宙
人们都热爱、崇尚并且追求美好的事物，在对自然界的，尤其是在对整体宇宙的探索中更是如此。以和谐、统一和完美作为信仰的科学家们在理论上构造出了简单和对称的宇宙模型，因为人们都相信对称是完美的特征。那么，事实上是否如此呢？
随着科学技术的日新月异，天文观测手段也有了惊人的突破，从传统的光学波段遍及到整个电磁波谱的探测，使我们对宇宙大尺度结构有了长足的认识。观测表明，相对我们自己的星系，宇宙在大尺度上是各向同性的。虽然在较小的范围内物质的分布是不均匀的，有成团性。但如果把这些局部的起伏平滑地去掉，则整体上表现出均匀性。在最大望远镜所及范围内，星系的分布是非常均匀的。换句话说，从我们的星系看去，宇宙在大尺度上不存在任何优越的方向（即这个方向与众不同）。对我们来说，宇宙所表现出的是各向同性的，对称的。
然而我们并不知道其他星系的观测者观测到的宇宙是否是各向同性的，没有任何方法可以直接验证这个结果。但是我们可以作一个简单的逻辑推理。如果其他星系的观测者所看到的与我们的观测结果不符，那么，我们得到的是各向异性的情况，也就是说“上帝”在创造宇宙时，在整体结构上把地球或我们的星系放在了最优越的地位，宇宙仅对我们来说是各向同性的——我们是宇宙的中心。
古代的人们是这样认为的，然而当代的科学彻底打破了这一神话。因为“以自我为中心”和“自以为是”思维方式被证明是错误的。而原则上，其他星系的观测者们也会发现，宇宙是如此的均匀、对称。
当然，观测结果与均匀结构一致是对于我们所能达到的宇宙范围而言，但观测并未证实情况必须如此，而更大尺度上的均匀对称性还只是天文学家们的一种美好的愿望而已。
宇宙的对称性并不仅仅包含空间分布这一事实。而作为四维时空中必不可少的时间也是宇宙对称性的一个重要因素。现代科学理论已经否认了牛顿绝对时间的正确，因而不存在为所有观测者都接受的统一时间系统，每个观测者所测的时间是不一样的。由于考虑到宇宙整体均匀性和各向同性以及把星系联系起来的哈勃定律，可以得到一个美妙的结论，每个星系的观测者所得的时间是同步的，我们得到了一种类似牛顿的宇宙时系统。宇宙在时间上也是对称的。
由于对称时空的完美组合，使我们所认为的宇宙和谐、迷人。然而对称与美毕竟只是我们的梦想，宇宙会满足我们的梦想吗？我们只刚刚开了个头。
开普勒的定律
说到伽利略为了天上那遥远的星星竟被判刑受罪，其实在那茫茫星海的探索中，蒙受同样遭遇的又何止他一个。1601年，在奥地利国的布拉格一座古堡里正气息奄奄地躺着一个人，他叫第谷·布拉赫（1564～1601年），丹麦人。14岁那年，第谷正在哥本哈根大学读书。在这年，天文学家预告8月21日将有日蚀发生，果然那天他看到了这个现象。他感到很奇怪，那些天文学家何以能如此神机妙算，于是决心去观测天象，究其原因。他从小由伯父收养，老人原想让他学法律，但是任性的他根本就不听这些，每晚只睡几个小时，其余时间都在举目望夜空，直到天亮。到17岁时，他已发现了许多书本上记载的行星位置有错误，便决心要绘制出一份准确的星表。腓德烈二世把离首都不远的赫芬岛拨给他，建造起一座当时在世界上最先进的天文台供他使用。20年后新王即位，却逼迫他离开了这座辛苦经营的基地。幸好1599年奥地利国王鲁道夫收留了他，并给他在布拉格又重修了一座天文台，他才得以继续从事自己热爱的工作。第谷能言善辩，恃强好斗。年轻时他曾为一个数学问题争执与人相约决斗，被对方一剑削掉了鼻子，所以不得不装上一个金银合金的假鼻子。别看他鼻子有伤，眼睛却极好使，20多年来，他观察各行星的位置误差不超过0.67度。就是数百年后有了现代仪器的科学家也不能不惊叹他当时观察的准确。他一生的精力不是花费在观天上，就是记录星辰上。当他再也不能爬起来工作时，急忙从德国招来一个青年继承他的事业。这人叫开普勒（1571～1630年），身体瘦弱，眼睛近视又散光，观天自然很是不合适，但是他却有一个非常聪明的数学哲学头脑。第谷就是在1596年看到他出版的《宇宙的奥秘》一书后，才感到他是一个人才。
在这个古堡式的房间里，地上摆着一个巨大的半圆轨道，轨上有可移动的准尺，对准对面墙上的洞眼。屋里摆满仪器，墙上是三张天体示意图（托勒密体系、哥白尼体系和第谷体系）。第谷老人费力地睁开眼睛，对守护在他身边的开普勒说：“我这一辈子没有别的企求，就是想观察记录一千颗星，但是现在看来已不可能了，我一共才记录了750颗。这些资料就全都留给你吧，你要将它编成一张星表，以供后人使用。为了感谢支持过我们的国王，这星表就以他的名字，尊敬的鲁道夫来命名吧。”第谷一边说着喘了口气，又看着周围那陪伴了他一生的仪器，还有墙上的图表，又招了招手，让开普勒更凑近些：“不过你得答应我一件事，你看，这一百多年来人们对天体众说纷纭，各有体系。我知道你也有你的体系，这个我都不管，但是你在编制星表和著书时，必须按照我的体系。”开普勒心中突然像被什么东西敲击了一下，但他还是含着眼泪答应了这个垂危老人的请求。老人又微微转过头对守在床边的女婿滕格纳尔说：“我的遗产由你来处理，那些资料，你就全交给他吧。”说完便溘然长逝，屋里一片静默。开普勒用手擦掉挂在腮边的泪水。他从外地艰苦跋涉来拜见这位天文学伟人，才刚刚一年，却想不到老师便辞他而去，这时腾格纳尔却突然转身在那个大资料箱上“卡嚓”一声上了一把锁，便走出门外。
第谷一死，开普勒本应实现自己许下的诺言，着手《星表》的编制出版，但是由于连年的战争，加之滕格纳尔又争名夺利，不肯交出全部资料，所以开普勒只好暂停《星表》的编著，转向了火星的研究。
无论是托勒密还是哥白尼，尽管体系不同，但都认为星球是作着圆周运动的。起初开普勒自然也是这样假设的。他将第谷留下的关于火星的资料，用圆周轨道来计算，直算得头昏眼花，心慌神躁，但是连算了几个月还是毫无结果。这天他的夫人走进房间，看到这些画满大小圆圈的纸片，气得上去一把抓过，揉作一团，指着他的鼻子直嚷：“你自己不准备过日子了，可是还有我们母女。自从跟上你就没过上一天舒心的日子，你每天晚上看星星，白天趴案头，我穷得只剩下最后一条裙子了，你还在梦想你的天体，我早就说过，不要到布拉格来寻找这个老头子。他这一死给你留下这个乱摊子，钱没有钱，人没有人，看你怎么收拾。”说着便呜咽咽地抹起泪来。开普勒是个天性柔弱之人，很少与人吵嘴，而且他也自觉对不住妻子。这女人本是个富有的寡妇，开普勒娶她是为能得点财产来补助研究的，不想分文没有得到，反倒拖得她也成了贫家妇女。开普勒看了看桌上墙上那乱七八糟的样子，无可奈何地唉叹了一声。开普勒有一个好习惯：他常常及时将自己的研究进展、喜悦、苦恼记录下来。这些可贵的记录给我们留下了追溯它思路的线索、成了科学史上难得的第一手资料。他提笔写起来：“我预备征服马尔斯（指火星），把它俘虏到我的星表中来，我已为它准备了枷锁。但是我忽然感到毫无把握。这个星空中狡黠的家伙出乎意料地扯断了我给它戴上的用方程式连成的枷锁，从星表的囚笼中冲出来，逃往自由的宇宙空间去了。”
却说，火星越是从开普勒的圆圈里溜掉，开普勒就越是不厌其烦地寻找新的圆圈。这天布拉格来了一位老头子，叫马斯特林，是开普勒的恩师、挚友。当年开普勒在图宾根神学院临毕业时，正是这位数学教师保举他到格拉茨去教数学，使他从此离开神学步入了科学领域。多年来他们一直保持着通信，一起探讨天文、数学、物理。这次他远道而来，见到开普勒屋子里这许多乱七八糟的圆圈，便奇怪地问他：“朋友，我不知道你这些年到底在干什么？”
“我想弄清行星的轨道。”
“这个问题从托勒密到第谷，不是都毫无疑问了吗？”
“不对，现在的轨道和第谷的数据还有8分之差。”
