哥白尼在一个秋雨绵绵的日子离开意大利。当时天空出现了彗星断天的异象，广大地区瘟疫流行。正在这时，罗马教皇亚历山大又误喝了谋害别人的毒酒而丧命。意大利教会就趁机提出种种“警告”，招摇撞骗，愚弄人民。当哥白尼回到波兰时，天空出现另一个罕见的星象，教会也在大肆活动，闹得首都克拉科夫乌烟瘴气。

　　原来，教会宣告天空将连续出现四次土星和木星“会合”的异象，说这是上天对世人的一个严重警告。世上将出现一个冒牌的先知，洪水和瘟疫将接连而来，并将引起社会骚乱和国家崩溃。这种种谣言闹得人心不安，有钱的人拚命寻欢作乐，希望摆脱对于未来的恐惧;穷苦的老百姓为了向教会购买“赎罪符”，更是弄得倾家荡产，难以活命。天空一向是教会敲诈勒索的摇钱树，他们把“天堂中的位置”装在自己的钱包里，大量兜售“赎罪符”，搜括民财。当时波兰赫赫有名的宗教裁判官铁哲尔就说过，向他孝敬钱财的人可以消灾免祸，连死去的人也可以赎洗罪孽。他的口头禅是：“银钱投入圣柜，灵魂升入天堂!”

　　这时，哥白尼和他的朋友们也在克拉科夫研究两星“会合”的问题。哥白尼发现教会的说法包含数据的错误，显然是妖言惑众。于是，他和朋友们决定各自在不同的地区进行观测，以便一起来揭发教会的邪招。

　　当第四次“会合”发生的时候，哥白尼正在赫尔斯堡他舅父务卡施的主教官邸，主持与十字骑士团的斗争，虽然政务繁忙，哥白尼仍然坚持观测星象。

　　观测的结果证实了哥白尼的预见。“会合”的日期，和教会所说的不符，而和哥白尼的推算却是相符的——它提前了一个多月。哥白尼的朋友们也观测到同一个星象。

　　在赫尔斯堡，由于朋友们不断催促，哥白尼把他的“太阳中心学说”写出了一个提纲，取了一个朴素的名字，叫《试论天体运行的假设》，抄送给他的几个心腹朋友。它宣布：“所有的天体都围绕着太阳运转，太阳附近就是宇宙中心的所在。地球也和别的行星一样绕着圆周运转。它一昼夜绕地轴自转一周，一年绕太阳公转一周……。”

　　哥白尼所宣布的是一个巨大的学说体系的轮廓，它在参加聚会的朋友中间引起了许多争论。哥白尼对许多疑问都作了解答。在结束辩论的时候，他引用了古罗马大诗人西塞罗的话：“没有什么东西赶得上宇宙的完整，赶得上德行的纯洁。”他用这句话表明了一具信念，那就是：宇宙是完整的、对称的、和谐的，是具有可以理解的规律和秩序的。

　　《试论天体运行的假设》是哥白尼学说的第一块基石，但要在这块基石上建立起宏伟的理论大厦，还需要做许多准备工作。

　　1512年，务卡施病死，哥白尼离开了赫尔斯堡，迁居到教区大教堂所在寺的弗隆堡。弗隆堡濒临波罗的海，是个小小的渔港。哥白尼在弗隆堡定居以后，就买下城堡的一座箭楼。这座箭楼本来是作战用的，三角形的楼顶向前倾侧，几乎伸到围墙的外边。楼顶的最上层有三个窗口，那里是哥白尼的工作室。下面两层是卧房，各有一个射击用的枪眼。从最上层的窗口可以向四面八方观测天象。遇到楼顶妨碍观测的时候，外边的露台就成了他的观测台。他在这里一直住到去世。

　　这时，哥白尼已将他未来的著作取名为 《运行》。在他看来，运动才是生命的真谛——运动存在于万物之中，上达天空，下至深海。没有什么东西是静止的，一切东西都在生长、变化、消失，千秋万代继续不停。《运行》这一著作，就是要揭示大自然这一最本质的秘密。哥白尼的这一观点，肯定了客观世界的存在和它的规律性，闪耀着朴素的唯物主义哲学的光辉。

　　哥白尼对地球的形状，曾多次作过间接的观测。早在1500年11月6日，他就在罗马近郊的一个高岗上观测月食，研究地球投射在月球表面的弧状阴影，从而证实了亚里士多德关于地球呈球状的论断。在定居弗隆堡时，他曾多次站在波罗的海岸边观察帆船。有一次，哥白尼请求一艘帆船在桅顶绑上一个闪光的物体，他站在岸边看着这艘帆船慢慢驶运。他描写这次观察的情况说：“随着帆船的远去，那个闪光的物体逐渐降落，最后完全隐没，好像太阳下山一样。”这次观察使他得出一个结论：“就连海面也是圆形的。”

　　在阴湿多雾的波罗的海的岸边，逢到严寒的冬夜，天空没有云影，星星在蓝天闪烁着耀眼的寒光，哥白尼总是利用这种难得的机会，穿上皮袄，束紧风帽，把仪器搬到箭楼的露台上，进行通宵达旦的观测。他所用的仪器都是自己动手做的，一共有三种。测量行星距离的“三弧仪”，是用枞树杆削成的，用墨水划上刻度，照准器也是雕出来的。测量月球和行星位置的“捕星器”，是用六根树条绕成圆圈做成的。测定太阳中天时高度的“象限仪”，是一块很大的正方形木板，右上角装着带刻度的木环，搁架上有个“水准仪”，其实只是一个盛了水的玻璃管。观测日食本来要在水里观测倒影，为了减少提水上箭楼的麻烦，他打破常规，改用一块带孔眼的护窗板把日影映到墙上。哥白尼就是利用这些简陋的设备，在弗隆堡前后进行了有纪录可查的50多次观测，其中包括日食、月食、火星、金星、木星和土星的方位等等。这些观测在望远镜发明以前能做得那么精确，是很不容易的，难怪后来许多杰出的天文学家都非常钦佩。

　　1516年秋天，盘踞在波兰以北的十字骑士团，屡次进犯边境。教会借重哥白尼的声望和才学，派他担任俄尔斯丁教产总管，去对付大军压境的强敌。

　　就在那烽火连天的岁月里，哥白尼开始撰写他的不朽著作——《运行》。他在俄尔斯丁城堡的哨塔上布置了一个简单的观测台，并随身带去一些必要的资料。当时整部著作的内容已有个轮廓了，全书计划写成八卷(出版时是六卷)。第一卷已经动笔了，但是进展很慢，这是因为大敌当前，哥白尼必须全力以赴地对付敌人的挑衅和骚扰。

　　1519年秋天，哥白尼辞去教产总管的职务，又回到弗隆堡，用他的全部精力来撰写 《运行》。但是，战争的风暴很快席卷到这里，弗隆堡陷入十字骑士团的重围之中。敌人烧杀虏掠，断绝粮草，企图迫使守军投降。这时，教堂的神父都逃跑了，有的甚至叛国投敌。但哥白尼仍旧留在城中，同居民一起支援守军作战。他们还修筑运河，兴修水利，哥白尼设计修建的水闸和水磨，在当时对支持战争和繁荣经济是具有重大意义的。

　　第二年秋天，哥白尼再度担任俄尔斯丁教产总管。这时十字骑士团已经侵占了附近的许多城堡，直逼俄尔斯丁。哥白尼把由他保管的钱财全部拿出来支援作战，并亲自部署防务，登城督战。十字骑士团用燃烧弹攻城，哥白尼叫人用浸湿的皮子去捂灭敌人的燃烧弹。经过五天五夜的激烈战斗，城市依然屹立着。十字骑士团大公霍亨仑恼羞成怒，特地派人到弗隆堡去，把他的藏书、手稿和仪器一把火烧光。但哥白尼始终坚守城堡，霍亨仑无可奈何，只好撤军，同意休战。战后，波兰国王齐格蒙特论功行赏，委派哥白尼为俄尔斯丁的行政长官。

　　1525年秋天，哥白尼写作《运行》的工作，才在弗隆堡全力展开。这时，哥白尼的箭楼上来了一个女管家，名叫安娜。安娜出身名门，性情娴淑，衷心爱慕哥白尼，毅然抛弃世俗的成见，和被教会剥夺了结婚权利的哥白尼同居。哥白尼在安娜的帮助和照顾下，书桌上的手稿迅速地一叠叠地增加起来了。