哥白尼18岁时，在舅舅的安排下去了当时波兰最好的大学克拉科夫大学学习。克拉科夫大学历史悠久、闻名遐迩，吸引了颇多有威望的教授和青年学子。

哥白尼学的是医学，中世纪的医疗水平有限，疾病肆虐，他渴望用专业的医术救助病人。但他内心从来没有忘记过去探索烂漫星空的奥妙。幸运的是，克拉科夫大学有波兰最好的天文学教授，在那里，一扇崭新的大门向他打开，他将所有业余时间都投注到天文学的学习和研究中。他时常去听天文学的课程，因而结识了导师沃伊切赫。

沃伊切赫是波兰著名的天文学家和数学家，也是一位人文主义学者，他富有激情的演讲和旁征博引的论述方式折服了哥白尼，也让哥白尼深深领略到天文学的魅力。哥白尼常常与沃伊切赫探讨天文方面的知识，还向他学习观测技能和数学计算。三年的光阴倏忽而过，哥白尼对天文知识的了解大为丰富，更重要的是，他不再靠纯粹的想象和思辨去理解宇宙，他学会了用数学计算验证观测结果。

在克拉科夫大学的求学时光结束后，哥白尼又辗转到意大利求学。这一次，他作为教会资助的学生，带着舅舅的殷切希望和教会寄予的使命踏上了漫漫征程。23岁的哥白尼乘着马车从波兰跋山涉水40多天到了意大利。

这趟旅程充满着奇趣与惊险，他躲过了强盗，欣赏了祖国的大好风光，领略了别国的异域风情，眼界大开。但到达意大利时，他依然被眼前的景象震惊了。这里充满了世俗生活的喜悦，连一些宗教人士也开始享受世俗的欢乐。

那时的意大利是欧洲文化的中心，一场名为“复兴古希腊罗马典籍”的文化运动正在如火如荼地开展，这场运动就是对后世影响深远的文艺复兴运动。文艺复兴的兴起代表着人文主义的复苏，随之而来的便是科学精神和理性的觉醒，人文的曙光冲破中世纪神学的桎梏，给人们的思想带来了极大的解放。

意大利正是这场运动的策源地，因而聚集了欧洲最杰出的学者、最活跃的思想、最先进的技术，成为寻求新知的青年梦寐以求的求学圣地。

哥白尼先后在博洛尼亚大学和帕多瓦大学攻读了法律、医学和神学等学位。一方面，他作为教会资助的学生需要履行自己的使命，学习对教会发展有帮助的学科。另一方面，他割舍不掉心爱的天文学。所以他同时修习了多门学科，以常人所不及的毅力和投入取得了斐然的成绩。

在博洛尼亚大学，他遇见了一位对他一生影响至深的人——著名的天文学家诺瓦拉。哥白尼一开始是诺瓦拉的学生，后来渐渐成为他的助理和朋友。诺瓦拉是一位身体力行的实践者。他做过许多天文观测的实践，其中包括测量南欧重要城市的纬度。在这些研究中，他发现托勒密的地心说存在严重的误差。

哥白尼在跟随诺瓦拉学习的过程中，也对托勒密体系产生了怀疑。在翻阅大量古希腊的典籍后，哥白尼发现早在一千多年前就有人质疑过地心说，只是当时没人能提供有力的证据证明这一理论的谬误。

在中世纪，人们对宇宙的认知主要来源于古希腊天文学家托勒密的地心说。地心说的主要观点是地球位于宇宙中心，是静止不动的，日月星辰绕着地球转动。托勒密的理论体系自诞生至中世纪末期，已经雄霸欧洲一千多年，是学界的权威，更是被教会加以利用且神化的正统学说。要撼动它的地位，其难度可想而知！

然而哥白尼心中已经燃起了怀疑的火苗，要轻易扑灭它也是一件不可能的事。对真理的渴求、对科学探索的坚持，使哥白尼在这条路上越走越远。

有一次，他遇到了一个验证托勒密学说的好机会，那晚，根据托勒密理论的模型进行计算，月亮会和一颗叫作“毕宿五”的星星发生重合现象。哥白尼通过观测，发现天象果然发生了，却比预计的时间晚了一个多小时。诺瓦拉老师告诉他，根据托勒密体系计算的结果经常存在误差，有时甚至达一个月之久。于是，哥白尼更加确信托勒密的地心说体系有问题。

后来，哥白尼还发现在一年当中，行星的亮度是会发生变化的，有时候变亮，有时候变暗。如果行星绕着地球做匀速圆周运动，且距离不变，那么亮度怎么会变化呢？尽管托勒密体系已经用偏心圆理论和本轮—均轮理论解释了亮度变化的原因，但是哥白尼认为这并不完美。

而且，他还发现行星运行的轨迹，有时候是从西向东顺行，有时候是由东向西逆行，如果地球静止不动，又怎么会发生这样的现象呢？[2]就在他思索地心说的未解之谜时，突然有了一个惊世骇俗的想法：地球是转动的！带着这个想法，哥白尼继续深入研究，一步步完善自己的思考和计算。