Трудности, возникающие при объяснении движений небесных тел с точки зрения геоцентрической теории, вызывали у Коперника сомнения в её правильности. Он решил сделать попытку объяснить эти движения при помощи высказанного ещё некоторыми античными астрономами предположения о том, что Земля вместе со всеми планетами обращается вокруг неподвижного Солнца (гелиоцентрическая система, от греческого гелиос — солнце). Сделав эту попытку, Коперник убедился, что гелиоцентрическая теория лучше объясняет астрономические явления, и, очевидно, уже около 1507 г. пришёл к выводу о её правильности. Все последующие годы своей жизни он посвятил подробной разработке своих новых взглядов, изложенных в его знаменитом труде «Об обращении небесных кругов» («De revolutionibus orbium coelestium»). В течение многих лет Коперник не решался опубликовать свою книгу, опасаясь открыто выступить против господствовавших астрономических воззрений, санкционированных католической церковью. Книга Коперника вышла в свет только в 1543 г., и первый печатный её экземпляр был получен им в день его смерти.
Титульный лист издания сочинений Николая Коперника. 1543 г.
Значение работы Коперника в истории науки огромно. Хотя гелиоцентрическая теория зародилась ещё в античном мире, однако она представляла собой тогда всего лишь предположение, лишённое обоснования и отвергаемое подавляющим большинством крупных учёных. Поэтому Коперник фактически впервые подробно развил и обосновал научный взгляд на строение солнечной системы, согласно которому Земля, как и все планеты, обращается вокруг Солнца и вместе с тем вращается вокруг своей собственной оси. Тем самым он освободил науку от многовекового заблуждения, поддерживаемого всем авторитетом церкви, и дал мощный толчок дальнейшему развитию свободной научной мысли. «Отсюда начинает свое летосчисление освобождение естествознания от теологии...»
Утверждение и развитие гелиоцентрической системы Коперника происходило в ожесточённой борьбе со старыми воззрениями, связанными с религиозными предрассудками. Уже Лютер, ссылаясь на священное писание, отвергал учение Коперника. «... Как указывает священное писание, — говорил он, — Иисус Навин велел остановиться Солнцу, а не Земле». Примеру Лютера следовали и другие протестантские богословы. Однако особенно враждебную позицию по отношению к взглядам Коперника заняла католическая церковь. Сначала она не поняла той угрозы, которую несло для неё распространение учения Коперника. Когда же это учение стало овладевать умами, католическая церковь начинает преследовать его сторонников. Первой жертвой этих преследований стал замечательный итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548—1600).
Джордано Бруно, развивая дальше положение Коперника, что Земля не является центром мира и находится в движении, создал поразительную для своего времени по смелости мысли картину мироздания. Он утверждал, что мир бесконечен и наполнен бесчисленным множеством небесных тел, состоящих из единой по своей природе материальной субстанции. Солнце является всего лишь одной из звёзд. Эти звезды-солнца имеют обращающиеся вокруг них планеты, сходные с Землёй и даже населенные живыми существами. Иначе говоря, по его мнению, Земля является всего лишь одним незначительным небесным телом, наряду с бесконечным множеством других небесных тел, движущихся в бесконечном и не имеющем центра пространстве.
Джордано Бруно. Гравюра. XVI в.
Эти мысли, являющиеся гениальным предвосхищением выводов науки последующих столетий, означали полное отрицание всей совокупности признанных католической церковью взглядов на мироздание. Джордано Бруно был обвинён в ереси и подвергнут заточению, но никакие страдания и пытки не могли заставить его отречься от своих взглядов. После восьми лет заключения он был сожжён на площади Цветов в Риме.
В борьбе с католической церковью протекала деятельность и великого итальянского астронома и физика Галилея, более полно обосновавшего взгляды Коперника на солнечную систему. Галилео Галилей родился в городе Пизе в 1564 г. В дальнейшем он жил во Флоренции, преподавал в университетах Пизы и Падуи, а в 1610 г. вернулся во Флоренцию, где получил место «первого философа и математика» при дворе герцога Тосканского.
Астрономические открытия Галилея связаны с применением телескопа, самостоятельно сконструированного им на основании известия о его изобретении в 1608 г. в Голландии. В телескоп Галилею удалось увидеть громадное количество не видимых для невооружённого глаза звёзд, горы на поверхности Луны, спутников Юпитера, фазы Венеры, пятна на Солнце и т. д. Результаты своих первых открытий (фазы Венеры и солнечные пятна были открыты немного позднее) Галилей опубликовал в 1610 г. в небольшой книжке «Звёздный вестник», произведшей на современников колоссальное впечатление: открытия Галилея сравнивали с открытием Америки.
Галилео Галилей. Гравюра 1623 г.