Thuyết nhật tâm của ai? Nhà thiên văn học Nicolaus Copernicus đã đề xuất một hệ nhật tâm, rằng các hành tinh quay quanh Mặt trời; rằng Trái đất là một hành tinh, ngoài việc quay quanh Mặt trời hàng năm, còn quay một lần mỗi ngày trên trục của chính nó; và những thay đổi rất chậm theo hướng của trục này là nguyên nhân dẫn đến tuế sai của các điểm phân.
Nicolaus Copernicus (Ba Lan, 1473–1543) trong cuốn De Revutionibus orbium coelestium (“Về cuộc cách mạng của các quả cầu trên trời”, được in lần đầu vào năm 1543 tại Nuremberg), đã trình bày một cuộc thảo luận về mô hình nhật tâm của vũ trụ theo cách giống như Ptolemy ở thế kỷ thứ 2 đã trình bày mô hình địa tâm trong Almagest của ông ấy.
Vào ngày 19 tháng 2 năm 1473, Nicolaus Copernicus sinh ra ở Torun, một thành phố ở miền trung bắc Ba Lan trên sông Vistula. Ông là cha đẻ của thiên văn học hiện đại, là nhà khoa học châu Âu hiện đại đầu tiên đề xuất rằng Trái đất và các hành tinh khác quay quanh mặt trời.
Copernicus sinh ra trong một gia đình thương gia khá giả, và sau khi cha anh qua đời, người chú – sắp trở thành giám mục – đã đưa cậu bé về nuôi. Ông được giáo dục tốt nhất thời đó và được nuôi dạy để có một nghề nghiệp trong giáo luật (nhà thờ). Tại Đại học Krakow, ông theo học nghệ thuật tự do, bao gồm cả thiên văn học và chiêm tinh học, và sau đó, giống như nhiều người Ba Lan thuộc tầng lớp thượng lưu, được gửi đến Ý để học y khoa và luật.
Trong thời gian học tại Đại học Bologna, ông đã sống một thời gian tại nhà của Domenico Maria de Novara, nhà thiên văn học chính của trường đại học. Thiên văn học và chiêm tinh học vào thời điểm đó có quan hệ mật thiết và được coi như nhau, và Novara có trách nhiệm đưa ra các tiên lượng chiêm tinh cho Bologna. Copernicus đôi khi hỗ trợ ông ấy trong các quan sát của mình, và Novara cho anh thấy những lời chỉ trích về cả chiêm tinh và các khía cạnh của hệ Ptolemaic, hệ thống đặt Trái đất ở trung tâm của vũ trụ.
Copernicus sau đó học tại Đại học Padua và năm 1503 nhận bằng tiến sĩ giáo luật tại Đại học Ferrara. Ông trở lại Ba Lan, nơi ông trở thành quản lý nhà thờ và bác sĩ. Trong thời gian rảnh rỗi, ông dành riêng cho việc theo đuổi học thuật, đôi khi bao gồm cả công việc thiên văn học. Đến năm 1514, danh tiếng của ông như một nhà thiên văn học đến nỗi ông đã được các nhà lãnh đạo nhà thờ tham khảo ý kiến khi cố gắng cải cách lịch Julian.
Vũ trụ học của Châu Âu đầu thế kỷ 16 cho rằng Trái đất đứng yên và bất động ở trung tâm của một số hình cầu quay, đồng tâm tạo ra các thiên thể: mặt trời, mặt trăng, các hành tinh đã biết và các ngôi sao. Từ thời cổ đại, các triết gia tin rằng các thiên đường được sắp xếp theo các vòng tròn (theo định nghĩa là tròn hoàn hảo), gây ra sự nhầm lẫn giữa các nhà thiên văn học, những người đã ghi lại chuyển động thường xuyên lệch tâm của các hành tinh, đôi khi dường như dừng lại trong quỹ đạo Trái đất của chúng và di chuyển ngược lại trên bầu trời.
Vào thế kỷ thứ hai sau Công Nguyên, nhà địa lý và thiên văn học người Alexandria Ptolemy đã tìm cách giải quyết vấn đề này bằng cách lập luận rằng mặt trời, hành tinh và mặt trăng chuyển động theo những vòng tròn nhỏ xung quanh những vòng tròn lớn hơn nhiều quay quanh Trái đất. Những vòng tròn nhỏ này mà ông gọi là các chu kỳ thiên thể, và bằng cách kết hợp nhiều chu kỳ quay với các tốc độ khác nhau, ông đã làm cho hệ thiên thể của mình tương ứng với hầu hết các quan sát thiên văn được ghi lại.
Hệ Ptolemaic vẫn là vũ trụ học được chấp nhận của Châu Âu trong hơn 1.000 năm, nhưng đến ngày Copernicus tích lũy bằng chứng thiên văn đã khiến một số lý thuyết của ông trở nên nhầm lẫn. Các nhà thiên văn học đã bất đồng về thứ tự của các hành tinh từ Trái đất, và vấn đề này mà Copernicus đã giải quyết vào đầu thế kỷ 16.
Vào khoảng giữa năm 1508 và 1514, ông đã viết một chuyên luận thiên văn ngắn thường được gọi là Commentariolus, hay “Little Comment”, đặt cơ sở cho hệ nhật tâm (lấy mặt trời làm trung tâm) của ông. Tác phẩm không được xuất bản trong cuộc đời của ông. Trong chuyên luận, ông đã công nhận chính xác thứ tự của các hành tinh đã biết, bao gồm cả Trái đất, từ mặt trời, và ước tính chu kỳ quỹ đạo của chúng một cách tương đối chính xác.
Đối với Copernicus, lý thuyết nhật tâm của ông hoàn toàn không phải là khởi đầu nguồn, vì nó đã tạo ra nhiều vấn đề như nó đã giải quyết được. Ví dụ, các vật nặng luôn được cho là rơi xuống đất vì Trái đất là trung tâm của vũ trụ. Tại sao chúng lại làm như vậy trong một hệ thống lấy mặt trời làm trung tâm? Ông vẫn giữ niềm tin cổ xưa rằng các vòng tròn cai quản bầu trời, nhưng bằng chứng của ông cho thấy rằng ngay cả trong vũ trụ có mặt trời làm trung tâm, các hành tinh và ngôi sao không quay quanh mặt trời theo quỹ đạo tròn. Vì những vấn đề này và những vấn đề khác, Copernicus đã trì hoãn việc xuất bản tác phẩm thiên văn quan trọng của mình, De Revutionibus orbium coelestium libri vi, hay “Sáu cuốn sách liên quan đến cuộc cách mạng của các quả cầu trên trời”, gần như suốt cuộc đời của ông. Được hoàn thành vào khoảng năm 1530, nó đã không được xuất bản cho đến năm 1543 – năm ông mất.
Trong tác phẩm, lập luận đột phá của Copernicus rằng Trái đất và các hành tinh quay quanh mặt trời đã khiến ông thực hiện một số khám phá thiên văn lớn khác. Ông lập luận rằng trong khi quay quanh mặt trời, Trái đất quay trên trục của nó hàng ngày. Trái đất mất một năm để quay quanh mặt trời và trong thời gian này chuyển động dần dần trên trục của nó, điều này dẫn đến tuế sai của điểm phân. Những sai sót lớn trong tác phẩm bao gồm quan niệm của ông về mặt trời là trung tâm của toàn vũ trụ, không chỉ hệ mặt trời và việc ông không nắm được thực tế của quỹ đạo hình elip, điều này buộc ông phải kết hợp nhiều chu kỳ vào hệ thống của mình, cũng như Ptolemy . Không có khái niệm về lực hấp dẫn, Trái đất và các hành tinh vẫn xoay quanh mặt trời trên những quả cầu khổng lồ trong suốt.
Trong sự cống hiến của mình cho De Revutionibus — một công trình khoa học cực kỳ dày đặc — Copernicus lưu ý rằng “toán học được viết cho các nhà toán học”. Nếu tác phẩm dễ tiếp cận hơn, nhiều người sẽ phản đối khái niệm vũ trụ phi Kinh thánh và do đó là dị giáo của nó. Trong nhiều thập kỷ, De Revutionibus vẫn chưa được biết đến đối với tất cả trừ những nhà thiên văn học sành sỏi nhất, và hầu hết những người này, trong khi ngưỡng mộ một số lập luận của Copernicus, đã bác bỏ cơ sở nhật tâm của ông.
Cho đến đầu thế kỷ 17, Galileo và Johannes Kepler đã phát triển và phổ biến lý thuyết Copernicus, lý thuyết này dẫn đến việc Galileo bị xét xử và kết tội là tà giáo. Sau công trình nghiên cứu cơ học thiên thể của Isaac Newton vào cuối thế kỷ 17, sự chấp nhận lý thuyết Copernic đã lan truyền nhanh chóng ở các nước không theo Công giáo và đến cuối thế kỷ 18, lý thuyết này hầu như được chấp nhận rộng rãi.
