1543年，波蘭神父尼古拉·哥白尼[37]出版了《天球運行論》，他在書中提出的理論，很可能是有史以來最奇怪的一個。他的主張聳人聽聞，認為地球是圍繞太陽運轉的。這違背了幾乎所有天文學家自天文學誕生以來就相信的東西—他們一直相信地球位於宇宙的中心，萬物—太陽、月亮和所有行星—都圍繞它運轉。
時至今日，你已經很難把哥白尼的理論看作古怪的想法了。畢竟，地球的確圍繞太陽運轉，對此我們毫無疑問。從我們的角度來看，他的理論是智慧的象征。這也正是為什麽如今他被當作破除迷信、揭示真知的偉大思想者而被廣為紀念的原因。但是，考慮到16世紀40年代人們對自然界的了解，他的理論可謂奇怪至極。
讓我們來考慮一下，為什麽一個以地球為中心的模型對古代和中世紀人來說如此有道理。首先，這與他們親眼所見的一切相一致。任何人都能抬頭看到太陽、月亮和各個行星從天空一個角落移動到另一個角落。正在移動的顯然是那些天體，而不是地球。
同時，這個模型背後也有傳統和權威的支持。直到16世紀，除古希臘天文學家阿利斯塔克[38]這個僅有的例外之外，沒有學者曾經認真地質疑過地球位於宇宙中心這件事，而阿利斯塔克提出的也僅僅是一種猜測性的假設罷了。
地心說同時也以符合直覺的方式對引力做出了解釋。自亞裏士多德的時代起，學者就告訴人們，物體下落是因為它們有向宇宙的中心—也就是地球—運動的內驅力。物體會受中心的吸引，而不是受邊緣某個隨機的點吸引，這讓人覺得在理。
而最重要的是，它確實能說得通。公元2世紀，偉大的古埃及天文學家克羅狄斯·托勒密[39]根據地心說構想出了一個太陽係的數學模型。他的係統相當複雜，因為他不得不引入一些創造性的幾何學，來解釋為何行星看起來偶爾會在天空中反向移動。如今，我們知道這一“逆行”會發生，是因為我們看到的是各個行星圍繞太陽運轉，同時我們自身也在圍繞太陽運轉的緣故，但是，為了從地心說的角度解釋這一運動，托勒密總結說，各個行星在圍繞地球運轉的同時也在圍著它們自身的公轉軌跡繞小圈，這些小圈被稱為“本輪”。這意味著他的係統具有各種各樣圍繞彼此旋轉的物體，就像一台複雜的機器裏，齒輪帶動齒輪，再帶動其他齒輪一樣。但是它確實確切地預測了各個行星的運動，這似乎表示它代表了宇宙真實的樣貌。
隨後，幾乎一千五百年後，哥白尼出現了，他提出拋棄地心宇宙，用以太陽為中心的係統取而代之。其原因並非因為他掌握了任何關於行星運動的觀測證據。事實上，他並沒有什麽證據。他的整個主張都建立在一個他新建立的數學係統的基礎上。他聲稱：“這個係統在預測行星運動方麵，表現得和托勒密的係統一樣好。”
哥白尼曾希望他的係統不需要納入複雜的本輪，因而會更為簡單，但結果並非如此，因為他犯了一個關鍵性的錯誤。他假定地球以正圓的軌道繞太陽運轉，但他錯了。實際上，地球的軌道是橢圓形的—更像雞蛋的形狀。這個錯誤導致的結果是，他還是隻能納入本輪來使他的預測與觀測數據相一致。這使他的係統和托勒密的係統在數學方麵一樣地複雜難懂。
另外，如果拿它來和地心宇宙模型相比較，實際上它有一些嚴重的缺點。將地球從宇宙中心移開，使他沒辦法解釋引力是怎麽回事。事實上，如果太陽在宇宙的中心，說不清地球為何沒有落進太陽裏。哥白尼對這一謎題沒有答案。
對同時代的人來說，更令人不安的是，日心係統使地球運動了起來。如果相信哥白尼，那就意味著我們都生活在一個旋轉著的巨大岩石上，飛馳著穿行於宇宙中間。但感覺上地球不像是在運動。如果它確實在運動，他的批評者們問：“為什麽沒有持續的頂頭風從它運動的方向上吹過來呢？（在當時，沒人知道太空是真空的）。”“為什麽其地表的一切沒有被甩進太空中呢？”同樣，哥白尼對這些麻煩的問題並無答案。
麵對所有這些問題，當時的大多數學者自然而然地否定了他的日心宇宙模型。鑒於哥白尼提供的證據如此微弱，任何理性的人都會否定它。直到17世紀，其他學者才彌補了他的理論存在的缺陷。這一切開始於1608年，荷蘭眼鏡製造商漢斯·利伯希發明了第一架望遠鏡。這一發明即刻激發意大利學者伽利略·伽利雷[40]也製造了他自己的望遠鏡。伽利略用自己製造的望遠鏡觀測到衛星繞著木星運轉，從而證明了萬物並非都圍繞地球運轉。在那之後不久，德國數學家約翰尼斯·開普勒[41]向人們說明：如果行星以橢圓形軌道而非正圓形軌道運轉，可怕的本輪就可以從哥白尼的係統中去掉了。最終，在17世紀80年代，英國人艾薩克·牛頓[42]通過提出萬有引力定律將一切聯係到了一起。它解釋了為什麽蘋果會落向地麵，也解釋了行星為什麽以橢圓形軌道運轉—它們持續不斷地向太陽方向靠近，又擦身而過。所有這些新證據累積在一起，說服學者們相信了日心說的正確性。
但是，考慮到哥白尼提出的理論（在16世紀知識背景下）有多奇怪，以及他為說明它而展開的論證又是多麽缺乏說服力，你不得不懷疑一開始到底是什麽激發他想出這個理論來的。他到底在想什麽？這一問題很久以來一直令曆史學家感到困惑。
一種想法是，他可能一直試圖使人們相信，天體沿正圓的軌道運轉。古代和中世紀學者們都理所當然地認為天體自然而然是沿圓形軌道運動，而不是沿直線運動的，因為他們覺得圓形是完美的形狀，所以對天球而言是合適的。托勒密的模型對這一原則采取了幾個微小的改動，因為僅從其係統的複雜性出發，就使得以各種方式微調變得不可避免。哥白尼或許認定這使該模型錯得不可救藥。當然，他也在自己的係統中嚴格地遵循了天體沿圓形軌道運行的原則，我們已經看到，這正是他最後不得不回到本論上的原因。
最近，美國加利福尼亞大學的曆史學家羅伯特·韋斯特曼提出了一個更具爭議性的想法。他指出，哥白尼是在試圖維護並促進占星學的進步。這門學問研究行星如何能影響地球上人們的健康和運氣。占星學的有效性同樣也是古代和中世紀學者們認為理所當然的事。但是，15世紀末，意大利哲學家喬瓦尼·皮科·德拉·米蘭多拉[43]攻擊這門學問為不準確的科學。他挑出了這樣一個問題：“在托勒密係統中，你很難知道水星和金星相對於太陽的確切位置。如果天文學家都不知道這一點，”他問道，“占星學家怎麽可能做出準確的占卜呢？”
哥白尼在他的日心宇宙係統中解決了這一問題。如果萬物都是圍繞太陽運轉的，那麽各個行星的位置就不再模糊不清了。一顆行星圍繞太陽運轉得越快，它也就距離太陽越近。也許哥白尼曾希望，澄清了這件事能夠使占星學家做出更準確的占卜。韋斯特曼指出，哥白尼在上大學時，曾與一名占星學家一同生活和學習過。
不管哥白尼提出日心說理論背後的動機是什麽，很顯然從我們今天的眼光來看不會是什麽好理由。他的信念深深植根於中世紀對世界的理解。本質上，他出於完全不正確的理由，成功地想到了太陽係的正確模型。他運氣不錯。
然而，他留下了反對社會傳統信念的強大遺產。他向人們展示，一個人有可能想出一個古怪理論，直接挑戰關於世界最基本的假設，結果還被證明是正確的。從那以後，古怪理論家們就一直以他為榜樣，試圖仿效他的做法。