אחד ההישגים המרכזיים של המהפכה המדעית שהחלה לסחוף את אירופה מהמאה ה-16 ואילך, לא נולד כתוצאה מתצפית מדעית, אלא מתוך "ניסוי מחשבתי".

בשנות השלושים לחייו, והוא איש דת ובוגר לימודי דוקטורט בחוק הכנסייה מאוניברסיטת פרארה, התגלגל לידיו של ניקולאוס קוֹפֶּרניקוּס (1543-1473), חיבור שהצית את דמיונו של האסטרונום הצעיר. הייתה זו גרסה מקוצרת ומשוכללת של החיבור המקורי של תלמי (קלאודיוס פתולמאיוס).

בבסיס השיטה הפתולומאית המקובלת בזמנו ניצב הרעיון שכוכבי הלכת נעים במעגלים מושלמים, ושכדור הארץ הוא הציר הנייח שסביבו נע היקום כולו. תלמי סבר שכדור הארץ הוא אומנם האובייקט המרכזי ביקום, אך כוכבי הלכת נעים סביב נקודות אקוונט –  נקודות הממוקמות בקרבת כדור הארץ.

קופרניקוס התנגד לרעיון נקודות האקוונט, ובמקום זה העמיד את השמש במרכז היקום. הוא התקשה לקבל את הרעיון שכוכבי הלכת נעים במעגלים מושלמים – רעיון שאכן התברר מאוחר יותר כשגוי, ואת רעיונותיו פרסם בספר "על סיבובי הכדורים השמימיים" (De revolutionibus orbium coelestium) בשנת 1543.

התיאוריה של קופרניקוס היא שלב ביניים מעניין במעבר בין מתודות קודמות להבנת הקוסמוס לבין המתודה המדעית. הוא לא ערך ניסויים או תצפיות, אלא הגיע לתיאוריה שלו תוך חיפוש אחר דרך חדשה ואלגנטית שתחליף את המודל המיושן והמקרטע שפיתח תלמי.

אם כן, בשנת 1543, כאשר יצירת המופת של קופרניקוס פורסמה לבסוף, לא הייתה אף לא ראייה תצפיתית חד משמעית אחת לטובתה. קופרניקוס פיתח את המודל ההליוצנטרי – מודל שלפיו השמש עומדת במרכז מערכת השמש ולא כדור הארץ. המודל ארגן מחדש את הכוכבים הפלנטריים כך שהשמש הייתה קרובה למרכזן, וכך התקבלה סדירות נפלאה: הכוכב המהיר, מרקורי, היה הקרוב ביותר במסלול לשמש; הכוכב האיטי ביותר, שבתאי, היה רחוק יחסית, וכוכבי הלכת ביניהם ניצבו במרחב על פי סדרם המחזורי. יתרה מזו, הסְכֶמָה הזו נתנה הסבר טבעי לכמה עובדות תצפיתיות שלא נראו קשורות בעבר, כגון הגיאומטריה של קשת הנסיגה של הכוכבים. עם זאת, בתיאוריה, ההסבר הזה "זרק" את כדור הארץ והירח לתוך טיסה מסחררת סביב השמש. במסגרת הפיזיקה האריסטוטלית המקובלת בזמנו, הסְכֶמָה כולה נחשבה למגוחכת.

חשוב למקם את הסיפור לעיל ברקע ההיסטורי שבו התרחש: יותר מאלף שנה הביטו בני התרבות האירופית על הישגי הקדמונים, הרומאים והיוונים העתיקים, בתחושות של יראת כבוד ושל ביטול עצמי. היות שלא האמינו שיוכלו לשחזר את ההישגים הטכנולוגיים והפילוסופיים של בני העולם הקלאסי, בני תקופת הרנסנס ראו את הקדמונים כציוויליזציה מתקדמת לאין שיעור – כזו שאת הידע שלה יש לחשוף מחדש ולהטמיע. האפשרות שהידע שלהם שגוי הייתה מנוגדת לשכל הישר.

הספר המהפכני הזה, שמחברו לא הספיק לחזות בהוצאתו לאור כיוון שמת בשנה שבה פורסם, זכה בעיקר להתעלמות עד סוף המאה השש עשרה. בסוף המאה השש עשרה עדיין לא הייתה סיבה משכנעת לקבל את תורת קופרניקוס כתמונה פיזית של היקום. כלל האסטרונומים היו מודעים היטב לרעיון הכללי שלה, אך רק מעטים האמינו שתורה זו תיארה את העולם האמיתי. הייתה הסכמה רווחת כי האמת שוכנת בספר הטבע (מושג דתי ופילוסופי שמקורו בימי הביניים הלטיניים, הרואה בטבע ספר לקריאה לידע ולהבנה), ולא בתיאוריות אסטרונומיות, מאחר שהראשון הוכתב ממש על ידי אלוהים ומכאן מעמדו הייחודי אף במגזר המדעי.

האפיפיוריות התייחסה לרעיונותיו בזלזול, בעוד שמרטין לותר, אבי הרפורמציה הפרוטסטנטית, התנגד בתוקף לקביעותיו של קופרניקוס בטענה שכתבי הקודש מספרים על יהושע שציווה דום על השמש, ולא על הארץ. ההתעלמות של הממסד הדתי מהספר עיכבה את הפצת הרעיונות הקופרניקאים ברחבי הקהילה האינטלקטואלית האירופאית. עם זאת, זרעי המהפכה הקופרניקאית נזרעו.

ספרו של קופרניקוס תרם משמעותית לרפורמה של האסטרונומיה: עליו התבסס לוח השנה ועימו הקביעה המדויקת של מועד חג הפסחא. בהתאם לכך, הוועד האחראי על התכנים שנכנסים לרשימת הספרים האסורים החליט שלא לאסור את הספר אלא לטהר ולתקן אותו. רק עוקביו וממשיכי דרכו של קופרניקוס כיוהנס קפלר וגלילאו גליליי, חיו כדי לראות את הרדיפה האינקוויזיטורית בעת הקונטרה-רפורמציה.

בספרו, 'היסטוריה של המדע: 2001-1534', ג'ון גריבין קבע באופן מדויק כי ברגע שהוטל ספק באמיתות הרעיונות הטרום קופרניקאים, הייתה ההתקדמות מהירה להפליא – אחרי 1,500 שנות קיפאון, חלפו פחות מ-500 שנה מזמנו של קופרניקוס ועד לקדמה המדעית של ימינו.