哥白尼的宇宙觀
天文學家不斷積累著大量有關行星運動的數據，他們當中的大多數人仍然希望增加按照「本輪」運動的行星數量，以便使實際觀測的數據與託勒密的理論相一致。然而，1543年波蘭天文學家哥白尼（Niclaus Copernicus）發表了一篇名為《天體運行論》的文章，推翻了託勒密的理論，為歐洲科學指引了一個新的方向。他認為宇宙的中心是太陽，而不是地球，包括地球在內的行星都圍繞著太陽運動。
與託勒密的地球中心說相比，太陽中心說能更好地與實際觀測的數據相吻合，但它最初並未被人們廣泛接受。哥白尼的思想不僅是一種對當時權威理論的挑戰，還極大地威脅到了宗教信仰。他的理論意味著地球只不過是一個行星，人類並沒有佔據宇宙的中心。對於某些人來說，這個理論產生了一個讓人不安的可能性，即或許在宇宙中還有其他人類。而這種觀點與基督教教義是格格不人的，在傳統的基督教思想中，地球與人類都是上帝獨一無二的創造物。
科學革命
儘管哥白尼的理論受到冷遇，但它極大地激發了天文學家用新方法研究天文學的熱忱。隨著越來越多的證據不斷湧現，託勒密理論的謬誤日漸清晰。天文學家將自己的理論建立在實際觀測的基礎上，依靠數學推理分析數據。他們漸漸地放棄了託勒密的理論，轉而接受哥白尼的宇宙觀。不僅如此，一些天文學家開始將這種分析方法應用到力學研究中去。作為一個分支科學，力學的研究對象是運動主體，到17世紀中期，精確觀測和數學推理已經成為力學和天文學的主要研究方法。正是依靠觀測與數學，人們逐漸改變了對自然界的研究模式，並由此引發了一場科學革命。