在意大利生活的10年當中，哥白尼深受當時文藝復興思想的影響，例如他曾拜訪過達·芬奇這位文藝復興的代表人物。年長他20歲的畫家兼科學家十分蔑視宗教神學，認為教會利用天堂來做買賣，而天堂全是虛構(gòu)出來的。達·芬奇企圖恢復一些古典哲學家的天文學說，主張宇宙的中心不是地球。和達·芬奇一樣，意大利天文和數(shù)學家諾瓦拉也反對地心說，哥白尼經(jīng)常和他在一起觀測天象，探討怎樣改進“地心說”。當時，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸的消息也將哥白尼創(chuàng)立新的天文學說的熱情和勇氣激發(fā)出來了。

哥白尼仔細閱讀了各種古羅馬和古希臘的哲學著作后，初步提出了“地動”的思想。這個在今天看來十分古老的科學見解在當時卻顯得很新鮮。

回到波蘭后，哥白尼將全部的精力投入到天文學研究工作上。經(jīng)過數(shù)十年的辛勤工作，他終于創(chuàng)立了新的宇宙結(jié)構(gòu)理論。哥白尼認為，巨大的天球并沒有動，人們看到的天球的運動只是一種表面現(xiàn)象。只是因為地球在自轉(zhuǎn)，所以人們產(chǎn)生了錯覺，認為天球在動。他大膽指出，地球不是宇宙的中心，地球只是繞著太陽在轉(zhuǎn)，太陽才是宇宙的真正中心。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，有人又提出一種新的觀點，認為太陽僅是太陽系的中心，銀河系也有中心，它周圍所有的恒星也都繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，但是宇宙是沒有中心的，即不存在一個中心，讓所有的星系圍著它轉(zhuǎn)。這種觀點可用宇宙不斷膨脹的理論加以解釋。因為在三維空間內(nèi)，宇宙的膨脹一般不發(fā)生，只有在四維空間內(nèi)宇宙才有可能膨脹。四維空間不僅包括普通三維空間的長度、寬度和高度，還包括時間。盡管描述四維空間的膨脹困難重重，但也許我們可以通過氣球的膨脹來解釋它。