公元1463年，老哥白尼娶了一位来自德裔望族的富商之女——芭芭拉·瓦贞罗德(Barbara Watzenrode)为妻。他们共育有四个子女:芭芭拉、卡瑟琳娜、安德拉斯，以及生于1473年2月19日的小尼古拉斯·哥白尼。[3]我们对小尼古拉斯前十年生命中之事件一无所知，但我们可以想见，他在其父家与其他托伦领导阶层之家庭来往时，谈论着艺术、文学、音乐、商业，甚至论及科学。
有一位经常出入哥白尼家庭聚会，并对波兰历史与小哥白尼之事业均有卓越影响的人士，此人即小哥白尼的舅父——卢卡斯·瓦贞罗德(Lucas Watzenrode)。卢卡斯为法兰伯克〔Frombork，即法奥恩堡(Frauenberg)大教堂之教士(驻堂神父);此教堂所辖为波兰最北之天主教教区。1483年，老哥白尼突然过世，卢卡斯遂负起教养四个孩子的责任。[4]1489年，瓦氏成为瓦尔米亚〔Varmia，即埃尔兰(Ermland)〕主教;当时，天主教教会将波兰分为四个教区，以方便行政上之管理，埃尔兰即为其中之一。
15岁时，哥白尼进入佛罗拉维克(Wloclawek)的天主教学校就读，学校在托伦城南三十英里处，那里为哥氏的大学教育提供了良好的预备。教授对中世纪宗教权威持人文主义之立场，对当时自意大利向四方扩散之文艺复兴浪潮，亦持开放之态度。有位教授名为沃特加(Nicholas Wodka，Wodka在俄文为“酒”之意)，由其“节制者”(Abstemius)的自称，可知其为一绝对禁酒主义者。沃氏为制造日晷之专家，想必是他激发了年轻的哥白尼对日行轨道之兴趣。
1491年，在瓦贞罗德主教安排下，他的两个外甥进入瓦贞罗德之母校——克拉科大学就读。因着进入大学，不仅使他们接受中世纪课程之良好教育，亦使他们得以跻身上流文化与社交圈中。哥白尼以拉丁文学习与写作，以德语交谈，并对波兰有基本的了解。
当哥白尼进入克拉科大学艺术学院就读时，克拉科大学已成数学与天文学研究的重镇，与当时欧洲其他地方并进。1430年左右，赛茨沃教授(Sedziwoj)修正了阿方索星表(Alfonsine Tables，根据托勒密体系之天体计算)，哥氏亦购得一份印刷本。当时学校鼓励对哲学提出问题，虽然艺术课程仍循亚里士多德之旧范，然其内容设计已与古代权威背道而驰。克拉科的课程内容与知性思考的风气，对激发那些终于导致哥氏观念上突破的批判性思想，具有建设性之影响。
正如许多同学一样，哥氏并未完成学业，而在入学三年后返乡。1495年，为了外甥前程着想，瓦贞罗德主教安排哥氏入选为大教堂所属修会中负责教区行政事务之16位修士之一。每一位教士均可分得来自修会农田中农民工作之丰富所得。因为哥氏是否中选，当时仍存争议，故哥氏决定继续未完成之学习，并等候教会之决定。
正如当时许多聪明的学生一样，哥氏启程前往意大利。1496年，他进入波隆那大学(University of Bologna)研读教会法规，他的舅父即是在此取得相同学科之博士学位。一年后，哥氏接到令人鼓舞的消息，确定他已中选教士。哥氏虽以教士之职终其一生，却从未真正履职过(此说出自伽利略及其后来之传说，似有误)。
虽然哥氏所学为法律，但他的最爱却是天文学。他成为诺瓦拉(Domenico Maria de Novara)的朋友。诺氏为波隆那大学之天文学教授，为坚定的新柏拉图学派之信徒，致力于由自然界中寻找简单之几何与算术规律。哥白尼曾有一段时间居住在诺氏家中，并协助其做星球位置之测量工作。两人时常论及校正托勒密理论之问题的方法。1497年3月9日晚11时，哥氏观察到月球接近月蚀的情形，这是他首次记录在案的观测。
我们并不确知，哥氏究竟于何时发展出其彻底全新之日心观点。有可能是在他仍于克拉科就学之时，亦可能是在意大利作研究之时。无论如何，他开始自古代的研究中探索相异于托勒密的体系。他决定学习希腊文，以便能阅读尚未翻译成拉丁文的重要科学原典。
1500年9月课程结束时，哥氏造访罗马，其时正值教皇亚历山大六世(Pope Alexander VI)宣告该年为大赦年。11月6日，哥氏得以观察到月蚀。复活节当日，哥氏与哥哥安德拉斯加入二十万朝圣者的行列，接受教皇之祝福;两兄弟可能是作为瓦尔米亚主教之朝圣代表。
1501年7月，哥氏返乡出席大教堂会议，并正式就任为教士。虽然他三年的学习期限已届满，但哥氏却请求继续两年带有薪俸之学习。他的请求被允许了，主要是因为当时受训中之医生不敷使用，而哥氏又承诺学习医学可增加自己的工作能力。哥氏其实另有动机。在当时，人体各部位与黄道十二宫相联结，医学与星相学是相关的;这给了他一个很好的借口，继续其行星观测。他既需要意大利大学知性之刺激，亦需要南方清澈的天空来磨锐他的天文学技术。
哥氏选择了帕多瓦(Padua)——当时最有名之大学。著名解剖学家维萨里乌斯(Vesalius)即于1543年在此出版其伟大之著作——《人体之组织》(Fabrica)。因为在帕多瓦取得医学学位的费用太过昂贵，哥氏遂中断其研究而前往费拉拉大学(University of Ferrara)。1503年5月21日，哥氏终于在此取得教会法规之学位。在哥氏抵达费拉拉前夕，阿拉伯科学家法汉尼(al－Farghani)之《天文学要览》(Elements of Astronomy)问世，这本书推动了欧洲科学的复兴。在费拉拉，哥氏方才有机会阅读它。
哥氏回到帕多瓦，继续研读医学，但其并非计划取得医学学位，因为那要花费他三年的时间。1503年秋天，哥氏离开了意大利，带着当时所能得到最完整之七年的学习成果返乡。哥氏在年届三十时，即于古代经典、法律、神学、数学、纯粹哲学、语言及天文学领域，打下了基础。
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