尼古拉·哥白尼（1473年2月19日—1543年5月24日）是文艺复兴时期的波兰天文学家、数学家和主教座堂教士。他对日心说作出了全面的数学阐述，将地球视为一颗每天自转、每年绕太阳公转的行星。他的主要著作《天体运行论》于1543年出版。他以运动中的地球为基础，重新解释行星运动，为科学革命所带来的天文学变革揭开了序幕。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)
生平与教育
哥白尼出生于波兰王国境内王室普鲁士的托伦，出身于一个富裕的商人家庭。父亲去世后，他的舅父卢卡斯·瓦岑罗德资助他求学。瓦岑罗德后来成为瓦尔米亚主教，并帮助外甥在弗龙堡的主教座堂参事会获得职位。哥白尼的职业生涯兼顾学术研究与教会事务，并非在大学担任天文学家。(en.wikipedia.org)
1491年，他进入克拉科夫大学，学习数学、天文学等学科。1496年，他前往博洛尼亚学习教会法，并与天文学家多梅尼科·马里亚·诺瓦拉共事。随后，他到帕多瓦继续研习医学，并于1503年获得费拉拉大学授予的教会法博士学位。他还学习了希腊语，因此能够查阅尚无拉丁语译本的天文学著作。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)
返回北方后，哥白尼先为舅父效力，后来主要在瓦尔米亚主教座堂参事会任职。他的职责包括管理地产、处理账目、调解纠纷和提供医疗服务。在从事天文学研究的同时，他也撰文探讨铸币与货币改革，研究货币贬值等问题。他于1543年在弗龙堡去世。(plato.stanford.edu)
天文学背景
哥白尼承袭的主要数学框架，是托勒密建立的地心模型。这一模型认为太阳、月亮和行星围绕静止的地球运动，并通过多个圆周运动的组合来重现观测到的天体位置。哥白尼尤其反对均衡点这一构造：从这个偏离圆心的点观察，天体的运动才呈现为匀速。他希望保留天体作匀速圆周运动这一传统要求。(plato.stanford.edu)
因此，他的改革一方面大幅偏离了当时公认的宇宙学，另一方面仍依赖既有的数学方法。他保留了本轮和偏心圆，并没有以后来才引入的椭圆取代行星轨道。他的体系并非只是用16世纪的语言表述现代太阳系，在计算方法上也并非处处比托勒密的体系更简单。(plato.stanford.edu)
运动中的地球
哥白尼曾以《短论》这篇简短手稿传阅其理论的早期纲要。现已确定，这份手稿最迟在1514年就已存在。其核心主张是区分天体的视运动与造成这些现象的实际运动：天穹每天的旋转可以归因于地球自转，而太阳每年在天空中的运行则可以用地球绕太阳公转来解释。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)
这一模型也解释了逆行，即行星相对于恒星背景暂时呈现反向移动的现象。对于地外行星而言，这种现象发生在运动较快的地球赶超它们时。水星和金星在天空中始终与太阳相距较近，是因为它们的轨道位于地球轨道以内。与此同时，月球仍然绕地球运行。这些关系统一解释了多种现象，而地心天文学此前需要为各颗行星分别建立模型来描述这些现象。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)
这一布局确立了明确的行星次序：水星、金星、地球、火星、木星和土星。它还使人们能够以地球到太阳的距离为共同尺度，计算各行星轨道的相对大小。不过，哥白尼并未以绝对单位准确测定日地距离。他的成就在于揭示体系内的比例与关系，而不是以现代方式测量其实际大小。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)
主要著作的出版
数学家格奥尔格·约阿希姆·雷蒂库斯于1539年拜访哥白尼，并成为其理论的重要倡导者。雷蒂库斯于1540年出版的《初述》向更广泛的读者介绍了这一体系，也为哥白尼主要著作的出版铺平了道路。1543年，约翰内斯·佩特雷乌斯在纽伦堡印行了这部著作。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)
《天体运行论》共分六卷，题献给教皇保罗三世，既阐述了哥白尼提出的宇宙布局，也提供了计算天体位置所需的数学方法。其思想结构仍与托勒密的天文学传统密切相关。这部著作提出的是一套在技术上得到充分发展的替代体系，而不只是宣称地球在运动。(sites.hps.cam.ac.uk)
印刷期间，安德烈亚斯·奥西安德未经哥白尼授权，加入了一篇匿名导言。其中将这一理论描述为一种用于计算的假说，认为它不必反映物理现实。这与哥白尼本人对其模型的理解不同，也影响了读者对这部著作的解读。(sites.hps.cam.ac.uk)
接受情况与后续发展
哥白尼理论的接受过程是渐进的，而且并非所有内容都被一并接受。一些天文学家采用了哥白尼的数学方法，却否认地球的运动。1616年，在围绕伽利略·伽利莱的争议期间，天主教禁书目录部暂时禁止《天体运行论》流通，直至该书得到修订；规定的修改随后于1620年实施。这一措施发生在哥白尼去世数十年后，而非他生前。(sites.hps.cam.ac.uk)
后来的发展对这一理论作出了重大修改。约翰内斯·开普勒以椭圆轨道取代了行星的匀速圆周运动轨道，伽利略则提供了重要的望远镜观测结果。此后，艾萨克·牛顿通过其引力理论给出了动力学解释。由此形成的天文学保留了地球作为行星的地位，但并未保留哥白尼原有体系中的全部假设或数学构造。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)