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Nel XVI secolo le incoerenze del sistema tolemaico divennero oggetto di discussione in diverse Universita. Tali istituzioni furono anche l'ambiente dove studiarono alcuni personaggi favorevoli a mutamenti radicali.
Nel De revolutionibus orbium coelestium, Nicolo Copernico (1473-1543) espose la nuova struttura del Mondo che aveva concepito per restaurare l'uniforme circolarita dei moti planetari violata da Tolomeo. Copernico sposto il Sole nel centro immobile dell'Universo e trasformo la Terra in un pianeta. Questo scambio era rivoluzionario sotto molti punti di vista, sebbene il nuovo sistema del Mondo non fosse completamente innovativo. Infatti, Copernico conservo le sfere cristalline della tradizione aristotelica e la maggior parte degli espedienti geometrici usati dagli astronomi antichi.
Un diverso tentativo per restaurare l'uniforme circolarita dei moti planetari fu compiuto da Tycho Brahe (1546-1601). Sostenitore della dottrina geocentrica per ragioni fisiche e teologiche, Tycho costrui accurati strumenti astronomici e, con essi, osservo sistematicamente i pianeti per piu di 20 anni. A meta di questo programma a lungo termine, Tycho progetto un sistema geo-eliocentrico del Mondo. La Terra era immobile al centro dell'Universo, il Sole girava attorno alla Terra e i pianeti giravano attorno al Sole. Anche questo sistema era rivoluzionario: poiche alcune orbite planetarie si intersecavano, le sfere celesti cristalline non potevano esistere.
Nessuno dei nuovi sistemi del Mondo appariva preferibile a quello tolemaico. L'affidabilita di calcolo fu considerata la sola ragione per preferire un modello planetario a un altro, finche Galileo Galilei (1564-1642) non introdusse il telescopio astronomico. Il nuovo strumento permetteva di esaminare la morfologia dei pianeti conosciuti, rivelava nuovi corpi celesti e permetteva di individuare il vero sistema del Mondo. Nel Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo Galileo dichiaro la propria preferenza per il sistema copernicano, tratto con sarcasmo il sistema aristotelico-tolemaico, e non menziono il sistema di Tycho. Questo atteggiamento polemico accrebbe la reazione cattolica anti-copernicana.
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La teoria eliocentrica