Le 19 février 1473, Nicolaus Copernic naît à Torun, une ville du centre-nord de la Pologne sur la Vistule. Père de l’astronomie moderne, il est le premier scientifique européen moderne à proposer que la Terre et les autres planètes tournent autour du soleil.

Copernic est né dans une famille de marchands aisés, et après la mort de son père, son oncle – qui allait devenir évêque – prend le garçon sous son aile. Il reçoit la meilleure éducation de l’époque et se destine à une carrière dans le droit canon (droit de l’église). À l’université de Cracovie, il étudie les arts libéraux, y compris l’astronomie et l’astrologie, puis, comme beaucoup de Polonais de sa classe sociale, il est envoyé en Italie pour étudier la médecine et le droit.

Pendant ses études à l’université de Bologne, il vit un certain temps dans la maison de Domenico Maria de Novara, le principal astronome de l’université. L’astronomie et l’astrologie étaient à l’époque étroitement liées et également considérées, et Novara avait la responsabilité d’émettre des pronostics astrologiques pour Bologne. Copernic l’assistait parfois dans ses observations, et Novara l’exposait à la critique tant de l’astrologie que de certains aspects du système ptolémaïque, qui plaçait la Terre au centre de l’univers.

Copernic étudia ensuite à l’université de Padoue et reçut en 1503 un doctorat en droit canonique de l’université de Ferrare. Il retourne en Pologne, où il devient administrateur de l’église et médecin. Pendant son temps libre, il se consacre à des travaux d’érudition, qui incluent parfois des travaux d’astronomie. En 1514, sa réputation d’astronome est telle qu’il est consulté par les dirigeants de l’église qui tentent de réformer le calendrier julien.

La cosmologie de l’Europe du début du XVIe siècle soutenait que la Terre était assise, immobile, au centre de plusieurs sphères concentriques en rotation qui portaient les corps célestes : le soleil, la lune, les planètes connues et les étoiles. Dès l’Antiquité, les philosophes ont adhéré à la croyance que les cieux étaient disposés en cercles (qui, par définition, sont parfaitement ronds), ce qui a semé la confusion chez les astronomes qui ont enregistré le mouvement souvent excentrique des planètes, qui semblaient parfois s’arrêter dans leur orbite autour de la Terre et se déplacer de façon rétrograde dans le ciel.

Au deuxième siècle de notre ère, le géographe et astronome alexandrin Ptolémée a cherché à résoudre ce problème en soutenant que le soleil, les planètes et la lune se déplacent en petits cercles autour de cercles beaucoup plus grands qui tournent autour de la Terre. Ces petits cercles, il les a appelés épicycles, et en incorporant de nombreux épicycles tournant à des vitesses variables, il a fait correspondre son système céleste à la plupart des observations astronomiques enregistrées.

Le système ptolémaïque est resté la cosmologie acceptée en Europe pendant plus de 1 000 ans, mais à l’époque de Copernic, les preuves astronomiques accumulées avaient jeté le trouble sur certaines de ses théories. Les astronomes n’étaient pas d’accord sur l’ordre des planètes à partir de la Terre, et c’est à ce problème que Copernic s’est attaqué au début du XVIe siècle.

Un peu entre 1508 et 1514, il a écrit un court traité d’astronomie communément appelé le Commentariolus, ou « Petit commentaire », qui a jeté les bases de son système héliocentrique (centré sur le soleil). Cet ouvrage n’a pas été publié de son vivant. Dans le traité, il postulait correctement l’ordre des planètes connues, y compris la Terre, à partir du soleil, et estimait leurs périodes orbitales de manière relativement précise.

Pour Copernic, sa théorie héliocentrique n’était en aucun cas un tournant, car elle créait autant de problèmes qu’elle en résolvait. Par exemple, on a toujours supposé que les objets lourds tombaient sur le sol parce que la Terre était le centre de l’univers. Pourquoi le feraient-ils dans un système centré sur le soleil ? Il a conservé l’ancienne croyance selon laquelle les cercles régissaient les cieux, mais ses preuves ont montré que même dans un univers centré sur le soleil, les planètes et les étoiles ne tournaient pas autour du soleil dans des orbites circulaires. En raison de ces problèmes et d’autres, Copernic a retardé presque toute sa vie la publication de son œuvre astronomique majeure, De revolutionibus orbium coelestium libri vi, ou « Six livres concernant les révolutions des orbes célestes ». Achevé vers 1530, il n’a été publié qu’en 1543, l’année de sa mort.

Dans cet ouvrage, l’argument révolutionnaire de Copernic selon lequel la Terre et les planètes tournent autour du soleil l’a conduit à faire un certain nombre d’autres découvertes astronomiques majeures. Tout en tournant autour du soleil, la Terre, selon lui, tourne quotidiennement sur son axe. La Terre met un an à tourner autour du soleil et, pendant ce temps, elle oscille progressivement sur son axe, ce qui explique la précession des équinoxes. Parmi les principaux défauts de l’ouvrage, citons sa conception du soleil comme centre de l’univers tout entier, et pas seulement du système solaire, et son incapacité à saisir la réalité des orbites elliptiques, ce qui l’a obligé à incorporer de nombreux épicycles dans son système, comme l’avait fait Ptolémée. Sans aucun concept de gravité, la Terre et les planètes tournaient toujours autour du soleil sur des sphères géantes transparentes.

Dans sa dédicace au De revolutionibus – un ouvrage scientifique extrêmement dense – Copernic note que « les mathématiques sont écrites pour les mathématiciens. » Si l’ouvrage était plus accessible, beaucoup auraient objecté à sa conception non biblique et donc hérétique de l’univers. Pendant des décennies, De revolutionibus est resté inconnu de tous, sauf des astronomes les plus sophistiqués, et la plupart de ces hommes, tout en admirant certains des arguments de Copernic, ont rejeté sa base héliocentrique. Ce n’est qu’au début du XVIIe siècle que Galilée et Johannes Kepler ont développé et popularisé la théorie copernicienne, ce qui a valu à Galilée un procès et une condamnation pour hérésie. À la suite des travaux d’Isaac Newton en mécanique céleste à la fin du 17e siècle, l’acceptation de la théorie copernicienne s’est rapidement répandue dans les pays non catholiques, et à la fin du 18e siècle, elle était presque universellement acceptée.