人们平静的生活被战争的炮火打乱了，也一度打断了《天体运行论》的整理与进展工作。当重新回到弗龙堡的哥白尼再一次抚摸着熟悉的观测仪器，眺望着窗外蔚蓝的波罗的海时，他的心中无限感慨。
历史的指针指向了16世纪30年代，哥白尼已不再年轻。在周围人的眼中，他成了一位令人敬畏、学识渊博却又使人不敢接近的老人。他只有靠着与在王宫工作的大学好友伯纳德·瓦波夫斯基的书信来往来了解外部的世界。
这个时期，哥白尼身边的世界发生了一些新的变化。以马丁·路德为代表的路德新教对天主教与罗马教廷发出了要求宗教改革的巨大呼声。
事实上，对路德教来说，哥白尼是一个危险的人物。他们严禁“地动日心说”理论的传播，并对哥白尼要将科学从神学中解放出来的精神感到不满与恐慌。
此后多年，哥白尼一直承受着种种精神上的压力和打击，但他表现出的勇敢与坚强更胜于当年战场上的哥白尼。他相信自己的理论不是建立在想像与推测之上，而是建立在科学的实践与计算的强有力的基础之上。
在哥白尼进入暮年之后，一位女性出现在哥白尼身边，她叫安娜·希林。安娜出生于波兰的一个贵族家庭，一个偶然的机会，二十多岁的安娜认识了哥白尼，并对全波兰一流的神父萌发了深深的爱意。她不顾一切阻力，来到了哥白尼的身边，改变了哥白尼孤寂的生活。她的温柔体贴使年老的哥白尼感受到了爱情的温暖。
1537年，扬·丹蒂谢克成了新任主教。丹蒂谢克在出任海乌姆诺主教时，曾对哥白尼发出过几次邀请，但均被一一回绝了，这件事令丹蒂谢克一直耿耿于怀。因此，丹蒂谢克四处散播谣言对哥白尼进行恶语中伤，并强行对弗龙堡大教堂的教长下令，要求将安娜逐出弗龙堡。在一个寒风刺骨的冬夜里，安娜与哥白尼作了最后的告别。
安娜的离去，教会的排挤，使老年哥白尼备感悲凉，唯一支撑他精神的就是那本《天体运行论》。这部巨著在最后修改完善中，还有一位年轻人功不可没，他就是哥白尼的弟子耶日·约阿希姆劳顿（又叫雷蒂克）。
这位满腹才华的青年22岁时已是德国威丁堡大学的数学和天文学教授了。1539年5月，他不顾教会领袖人物对日心说的强烈反对，来到了他敬仰已久的大师哥白尼身旁。此后的两年多时间里，雷蒂克专心研读了《天体运行论》的全部手稿，对“地动日心说”有了更深刻的理解和认识。在雷蒂克的协助下，哥白尼将10年前完成的手稿重新整理，并且补充了新的见解和内容。
这一年夏季，受海乌姆诺主教的邀请，哥白尼与弟子雷蒂克来到了主教驻地卢巴瓦。在这里，三人共同商讨了巨著的修改与出版事宜。但是，日心说理论一旦公开，将会直接动摇神学统治的理论基础。对于一切与封建神学对抗的新思想，教会常常会加以攻击迫害。这正是令哥白尼犹豫不决的主要原因。吉斯主教与雷蒂克深深明白书中蕴涵的巨大的科学价值。在两人的苦心劝说下，哥白尼终于决定摆脱这令人生畏的宗教压力，将这本凝聚着毕生心血的《天体运行论》付梓出版。
在1533年的一个充满着生机与阳光的季节里，哥白尼请来了几位多年来与自己同舟共济的挚友。他激动而又庄严地向大家宣布，花费了自己将近30年心血的巨著《天体运行论》已经完成了。
哥白尼在这部书中阐述的是准备推翻统治天文学千年之久的托勒密宇宙体系的一种新理论，它要将人类从被蒙蔽的幻觉中解放出来。所以，书中的观测现象与数据记录的精确度尤为重要，对于任何细微的环节都必须慎之又慎。这次聚会之后，哥白尼便全身心地投入到这部书稿的整理与修改工作中。
1543年5月，历经磨难的巨著《天体运行论》终于在德国纽伦堡出版了。
全书共分6卷。第一卷可谓全书的精华，共14章。论述了地球围绕太阳进行自转与公转的概念，全部星空的周日旋转实际上是由地球自转造成的。人类感到的黎明与傍晚也正是地球由西向东绕轴自转的结果。哥白尼还指出地球存在着第三种运动“倾斜面运动”。它使地球自转轴在公转时与黄道面保持固定夹角，从而形成了地球上的四季差别。第3章“大地和水如何构成统一的球体”的主标题下，哥白尼批驳了水的容积比大地体积大的陈旧观点，并举出了大量实例证明。最后这样总结：大地既不是平面，也并非鼓形、碗状或凹形、柱体，而是哲学家们所主张的完美的圆球。因为只有球形才符合“自然法则”。接下来的几章中，哥白尼分别讲到了地球的位置所在，天与地、宏观与微观的关系以及太阳位于宇宙中心的思想。
在第10章中，哥白尼重新排列了“天球的顺序”。最终构造出了这样一幅新的宇宙图景：最外层是恒星天球，静止不动的它构成了行星运动的参考背景，最远的土星以30年的周期绕太阳公转一周。后面依次是木星，周期为12年；火星周期为2年；地球与月亮以每年一次的速度公转，金星周期为9个月；离太阳最近的水星88天便绕太阳公转一周。他的计算结果与今天我们借助各类高精密仪器所测量的各类数据可以说是惊人的相似。
第二卷哥白尼运用了三角学原理系统论述了球面天文学和天体的视运动。卷尾还附上一张含有上千颗恒星的详细星表。第三卷对发生岁差的原因给予了正确的解释。认为这是地球自转轴的方向变化引起的。其余的3卷，他用了大量的篇幅专门探讨了月球的运动、五大行星的运行轨道和运行规律等重要内容。
《天体运行论》文字流畅、浅显易懂，有着激情的表述和逻辑严密的说服力。它的诞生为人类在天文学历史上树立起了一块不朽的丰碑。
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