古时候人们只能通过肉眼观测来研究天文，由于肉眼观测的局限，人们对宇宙的认知几度停留在太阳系以内，虽然也有些伟大的先贤提出过太阳系外还有太阳、宇宙空间是无限广袤的，但由于理论高度不够和没法窥探到更深邃的夜空，思想的维度一再被压制，还有的原因是受限于当时的封建社会制度，无穷无尽的观念可以剔除上帝的存在，因此撼动了统治阶级的信念，这在当时可是不得了到要命的事实。
最初，人们通过对天象周期变化规律和大地四季轮回的认识，知道一年约有365天，这其实就是地球绕太阳公转了一个周期，不同的文明因此制定了不同的历法。也出因于观测的局限，这给了人们无尽的想象空间，起初认为地球就是宇宙的中心，慢慢地有了观测数据的积累，才认识到地球是围绕太阳公转的行星。到了16世纪，已确认像地球这样的行星有六颗，它们距离太阳由近至远依次为水星、金星、地球、火星、木星和土星。那时候正值文艺复兴，数学、物理和天文也得到了空前的发展。那时就有个学术的集大成者开普勒。
开普勒（1571——1630）是德国的天文学家，在数学和物理学方面也是造诣不菲。他三岁的时候不幸得了天花，遗留下来的病根使他手和脚都有残疾，甚至眼神也不好使，可是他偏偏却成为了一个天文学家，并且在当时完成了一张叫做“鲁道夫星表”的天文图，这是他的老师第谷的遗愿：观测一千颗恒星制成星表。他于1596年完成了第一部天文著作《宇宙的秘密》，那时候哥白尼才大胆地提出了“日心说”相信行星是围绕太阳运转的，但是还不知道它们之间有什么确切的关系。当时所知道的六颗行星，开普勒就在想，上帝是不会随便安排这些行星的，它们相互间肯定有着某种规律，知道在此前的古希腊，数学家们就证明了正凸多面体只有五种，分别是正四面体、正六面体（正方体）、正八面体、正十二面体和正二十面体，于是他就认为行星的运行轨道与正多面体有关系，如下图所示：
土星在正六面体的外接球面上，木星在正六面体的内接球和正四面体的外接球球面上，球与球之间的球面的宽就是行星的直径，这样正六面体内是正四面体、正四面体内是正二十面体、正二十面体内是正十二面体，从远至近将六颗行星安置好后，太阳位于所有球面的中心点。恍惚间感觉他发现了上帝的杰作——这充分证明上帝的第一推动的威信：上帝也是精通几何的，就把这些美妙想法写进了《宇宙的神密》一书里。他的奇思妙想固然是错的，然而对天文的热爱直致他确立了行星运动的开普勒三大定律：
- 行星沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的焦点上；
- 行星与太阳的连线于相等的时间扫过相等的面积；
- 所有行星的轨道其半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等。
还有这么回事，当时知道地球有一颗卫星，刚出现望远镜时发现了木星有四颗卫星，火星介于地球和木星之间，开普勒就在想上帝在创造宇宙的时候肯定是有想法的，得有个规律，火星应该有两颗卫星，这一猜测还真被后来的观测所证实。
现在很多人只知道天文望远镜是伽利略发明的，但其实伽利略用的是一个凸透镜和一个凹透镜组成的望远镜，而开普勒则将其改良成两个凸透镜和一个凹透镜，这样视野更加宽阔，所以两者都可谓是望远镜的鼻祖，而要说望远镜的发明，其创意来源于荷兰的一个眼镜师汉斯·李波尔，他发现凸透镜和凹透镜组合起来可以清晰地看到更远的景物。当伽利略将望远镜看向夜空后，便是望远天文的开始。
随着理论的深入和望远镜的发明，人们对太阳系结构越发了解。在18世纪有一位德国的中学教师提丢斯，他在教授天文时为了方便讲述行星在太阳系中的运行规律，他首先规定地球到太阳的平均距离为1——这在天文中是常用的单位，把地球到太阳的平均距离规定为一个天为单位。这样的话，他发现各行星距离太阳有如下关系：
后来天文学家波特也发现太阳系中类似简单的几何关系，所以通常我们都称这为提丢斯——波特定则。可是在n=24处出现空缺，波特曾说过这么一句名言：“难道上帝会浪费这片空间吗？”于是大家都在极力寻找这颗星，很多年过去了还是没有着落，很多人对此失去了信心，认为这只是个巧合，正当大家伙心灰意冷时，天王星发现了，经算竟然接近n=192，于是又激起寻找n=24时的热潮。先是发现谷神星，可是它太小，比月球还小，跟众多行星比较怎么着它也成不了角色，惊奇的是在之后紧接着发现了智申星、婚神星和灶神星，现如今，在这一带发现的大大小小的天体接近200万颗，现在我们知道，天文学中这里是太阳系的其中一条小行星带。而到海王星处实测的数值和计算的就有差距了，到冥王星差距更大，为什么会怎样呢？连同n=24处不是一颗行星而是一条小行星带的问题，成为天文学的疑难，至今尚无定论。
近年来有新的发现，一颗命名为HR8799的恒星有四颗行星，发现这些行星也遵循着提丢斯——波特定则的规律，由此看来，这一定则并不只是太阳系仅有的几何关系。数学是自然科学的语言，数学的魅力便是呈现自然之美，所以太阳系或者是其它恒星系亦或是行星系，系统内的天体都会以一种和谐的规律存在，而决定天体或天体系以何种形式存在，不外乎体系的初始条件、质量和能量以及体系外的天体的影响，我个人认为：对于我们太阳系，处于星云之初，各行星带的碎块聚集成行星，而火星和木星之间的小行星带最终没能形成一个整体，可能原因是最初的混乱状态中碎片聚集成小行星后，小行星间的相互作用力阻止了它们之间进一步凝聚，从而导致小行星分布在整条轨道带上；对于海王星和冥王星的轨道偏离，则可能是受到太阳系外的影响，而且只要我们计算出偏离率，应该还可以按照提丢斯——波特定则去寻找到新的行星。因为如果我们把太阳能够作用到的空间定义为太阳的作用范围；把太阳能够作用到的且被作用的天体符合开普勒三大定律的空间定义为太阳的作用半径，那么太阳的作用半径远在冥王星之外，所以冥王星外还有行星符合提丢斯——波特定则存在；而对于其它天体系，各天体也会按照开普勒三大定律、呈现一种类似的提丢斯——波特定则。(完)
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