Mikolaj Kopernik, beter bekend als 'Nicholas Copernicus', was een Poolse wiskundige en sterrenkundige die ballistiek, wiskunde en geneeskunde had gestudeerd aan de universiteiten van Krakauw, Bologna, Rome, Padua en Ferrara. Copernicus raakte geïnteresseerd in de sterrenkunde en publiceerde een vroege versie van het heliocentrische model van het zonnestelsel in zijn bekende 'Commentariolus' (1512). In dit model was de Zon het centrum van het zonnestelsel. Dit idee was niet nieuw, gelijkaardige theorieën waren al voorgesteld door Aristarchus en Nicholas van Cusa, maar Copernicus werkte deze voorstelling ook in wiskundige termen uit.
Zelfs al was de wiskundige achter zijn heliocentrisch model niet zoveel simpeler dan die achter het geocentrisch model, vereiste het minder feiten om gewoon aan te nemen. Door enkel de aardrotatie, de omwenteling rond de zon en de hoek waarin de aardas stond te gebruiken, kon Copernicus de waargenomen bewegingen van de hemel verklaren. Hij gebruikte echter wel cirkelvormige omloopbanen, en op die manier had het systeem de zogenaamde epicykels nodig om correct te zijn. Jammer genoeg durfde Copernicus zijn ideën eerst niet te publiceren uit angst voor de Katholieke Kerk.
In 1539 nam Copernicus een zekere Rheticus als student en overhandigde zijn manuscript aan hem om een gepopulariseerde versie van zijn heliocentrische theorie te schrijven, gepubliceerd als de Narratio Prima in 1540. Vlak voor zijn dood werd Copernicus door Rheticus overtuigd om de originele versie van zijn manuscript te publiceren, en De Revolutionibus Orbium Coelestium werd in 1543 gepubliceerd. Copernicus stelde zijn theorie voor als een waarheidsgetrouwe beschrijving, en niet gewoon als een theorie om de waarnemingen te staven. Hij dacht immers dat een theorie die enkel opgesteld was om met observaties te kloppen, geen geldige theorie was. Toen het werk was gepubliceerd voegde Andreas Osiander echter een passage toe waarin werd gezegd dat de hele theorie niets anders was dan een middel om berekeningen te versimpelen.
Copernicus gebruikte de fysica om waarnemingen uit de astronomie te verklaren omdat hij geloofde dat de principes en niet de wiskunde of de waarnemingen van Ptolemeus' geocentrisch model incorrect waren. Hij was de eerste persoon in de geschiedenis van de mensheid die een compleet en algemeen systeem ontwikkelde waarin wiskunde, fysica en kosmologie gecombineerd werden. Ptolemeus had elke planeet apart verklaard. Copernicus' systeem werd in sommige universiteiten onderwezen in de zestiende eeuw, maar werd pas echt bekend binnen de academische wereld in de de jaren 1600. Sommige mensen, onder wie John Donne en William Shakespeare het meeste invloed hadden, vreesden dat de theorie van Copernicus chaos zou brengen omdat het volgens hen de hiërarchische orde van de natuur zou ontkennen. Uiteindelijk gebruikten sommige mensen (zoals Bruno) Copernicus' theorie om radicale theologische gedachten te rechtvaardigen.
Voordat Copernicus zijn theorie van het zonnestelsel opgesteld had, was de astronomie in Europa tot stilstand gekomen. Nadat de Almagest in het Latijn was vertaald, publiceerden de Europese sterrenkundigen zoals Georg von Peurback geen belangrijke theorieën meer, en legden zich vooral toe op het verfijnen van het geocentrisch systeem zoals voorgesteld door Ptolemeus. De astronomische cursus aan de universiteiten was sinds de jaren 1200 niet veranderd. Beter dan het opstellen van nieuwe theorieën hielden sterrenkundigen zich vooral bezig met het opsmukken van (foute) theorieën, zoals dus die van Ptolemeus. Copernicus maakte echter schoon schip door gelijk een fundamenteel andere theorie voor te stellen waarin alle planeten rond de zon cirkelden. Compleet verschillend van Ptolemeus' theorie, was Copernicus' idee toch niet helemaal origineel. Gelijkaardige modellen waren al voorgesteld doro Aristarchis in 300 vC, en Nicolas de Cusa, een Duitse academicus, had onafhankelijk van Copernicus dezelfde theorie gepubliceerd in 1440. We weten dat Copernicus zich goed bewust was van Aristarchus' theorie, omdat hij ernaar verwijst in één van zijn eerste publicaties.
Wat wel revolutionair was, was het feit dat Copernicus zijn systeem volledig wiskundig uitwerkte (Revolutionibus). Door dit te doen, ging Copernicus een stap verder dan waar Ptolemeus was geëindigd, en wat Aristarchus niet had gevonden. Ptolemeus had de theorie gewoon bekeken als een wiskundig gereedschap om zijn berekeningen te doen, zonder enige natuurkundige basis. Aan de andere kant hadden Cusa en Aristarchus wel een volledig natuurkundig model voorgesteld, maar hadden verzuimd het ook wiskundig op te stellen. De belangrijkste daad van Copernicus was dan ook het combineren van de wiskunde en de fysica.
Deze daad alleen telt echter nauwelijks als een 'revolutie'. Copernicus gebruikte wiskunde die even gecompliceerd was als die van Ptolemeus, en omdat hij had vastgehouden aan cirkelvormige banen vereiste zijn systeem het intelligente geheel van epicykels en hun bijbehorende verdere gecompliceerdheid. Wat wél voor Copernicus sprak was het feit dat voor zijn theorie minder dingen gewoon aan te nemen waren. Daarbovenop verklaarde zijn theorie een aantal nieuwe problemen, zoals het feit dat Mercurius en Venus alleen dichtbij de zon geobserveerd waren (hun baan hield hen altijd dichterbij de zon dan bij de aarde) en de retrograde beweging van Mars (de aarde, in haar kleinere baan, lijkt Mars in te halen. Op die manier lijkt het alsof Mars eventjes achteruit gaat, terwijl het in feite de beweging van de aarde is die dit veroorzaakt). Copernicus kon echter nog steeds niet verklaren waarom Venus zo vaak van helderheid varieerde.
Copernicus was zoals eerder gezegd de eerste persoon in de geschiedenis om een compleet en algemeen systeem op te stellen met wiskundige, natuurkundige en kosmologische elementen. Copernicus werd hiervoor echter gemotiveerd door Platonische en Pythagoreïsche invloeden. Zijn redeneringen schijnen vooral gedomineerd geweest te zijn door een verlangen naar Esthetiek. Naar zijn mening zouden cirkelvormige planeetbanen een zekere vorm van harmonie in het universum voorstellen. Maar Copernicus had geen waarnemingen gemaakt en stelde geen algemene wetten op. Zijn wiskunde kon de beweging van de planeten beschrijven, maar zijn theorie was zeer 'ad hoc'.
Het zouden de nauwkeurige waarnemingen van Brahe, de wiskunde van Kepler en het natuurkundig genie van Newton moeten zijn die de theorie van Copernicus als een beginpunt moesten nemen en van daaruit algemene wetten en modellen moeten opstellen. Copernicus was dus een belangrijk figuur in de ontwikkeling van deze wetten, maar zijn werk zou waarschijnlijk in duisterheid zijn gebleven mochten de volgende generatie fysici zijn theorieën niet hebben gebruikt. Het is daarom wellicht verstandiger om de prestaties van Copernicus als een eerste stap te zien naar een wetenschappelijke revolutie en niet als een revolutie op zich.
