在意大利生活的10年當中，哥白尼深受當時文藝複興思想的影響，例如他曾拜訪過達 芬奇這位文藝複興的代表人物。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，而天堂全是虛構出來的。達 芬奇企圖恢複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，意大利天文和數學家諾瓦拉也反對地心說，哥白尼經常和他在一起觀測天象，探討怎樣改進“地心說”。當時，哥倫布發現新大陸的消息也將哥白尼創立新的天文學說的熱情和勇氣激發出來了。
哥白尼仔細閱讀了各種古羅馬和古希臘的哲學著作後，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。
回到波蘭後，哥白尼將全部的精力投入到天文學研究工作上。經過數十年的辛勤工作，他終於創立了新的宇宙結構理論。哥白尼認為，巨大的天球並沒有動，人們看到的天球的運動隻是一種表麵現象。隻是因為地球在自轉，所以人們產生了錯覺，認為天球在動。他大膽指出，地球不是宇宙的中心，地球隻是繞著太陽在轉，太陽才是宇宙的真正中心。
隨著科學技術的發展，有人又提出一種新的觀點，認為太陽僅是太陽係的中心，銀河係也有中心，它周圍所有的恒星也都繞著銀河係的中心旋轉，但是宇宙是沒有中心的，即不存在一個中心，讓所有的星係圍著它轉。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，宇宙的膨脹一般不發生，隻有在四維空間內宇宙才有可能膨脹。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。
假設宇宙是一個不斷膨脹的氣球，而星係遍布在氣球表麵的各個點上，我們人類就住在某個點上。此外還需要假設星係隻能沿著表麵移動而不能進入氣球內部，或向外運動而不會離開氣球的表麵，在某種意義上我們被描述為一個存在於二維空間的人。假如宇宙不斷膨脹，即氣球的表麵不斷地變大，那麼表麵上的每個點的距離就會越來越大。其中，若以某個人所在的某一點為定點，這個人將會看到其他所有的點都在後退，而且距離他越遠的點，其退行速度越快。
現在，倘若我們要尋找氣球表麵上的點的退行起點，那麼我們就會發現它其實已經不在氣球表麵上的二維空間內了。由於氣球的膨脹實際上是在三維空間內從內部的中心開始的，而我們所處的位置在二維空間上，所以我們無法將三維空間內的事物探測清楚。
同樣的道理，三維空間內部不是宇宙膨脹的起點，而我們卻隻能在宇宙的三維空間內運動。在過去的某個時間，即宇宙開始膨脹的時候，或許是億萬年以前，雖然我們可以看到，可以從中獲得有關的信息，而回到那個時候卻是不可能的。所以說宇宙沒有中心。
但這種觀點同樣無法解釋所有的現象，宇宙到底有沒有中心仍有待證明。