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19世紀
60年代初的俄國，農奴制剛剛廢除，資本主義因素開始萌芽和發展，隨着先進的社會民主思想的發展，科學技術、文化教育事業也在迅猛發展。在藝術領域，特別是音樂界呈現了空前繁榮的風貌。各種音樂團體相繼成立，也開始舉辦大眾普及性的音樂會。就在此時，俄羅斯音樂協會成立了。
這個協會的目的是促進俄國的音樂研究和演奏，同時也為了讓非貴族出身的知識青年能有機會接受音樂教育。隨後不久，俄羅斯音樂協會開辦了音樂班。柴可夫斯基在取得父親同意後於
1859年秋季加入了這個班學習音樂。
當時彼得堡一些有音樂才能的人和音樂愛好者都來參加這個音樂班的學習。
在音樂班擔任教師的是著名的尼·依·托連姆巴教授。柴可夫斯基的音樂才華立刻引起教授的注意。在這段時間柴可夫斯基還不得不繼續在司法部裡幹那份枯燥的文書工作。那時在貴族圈裡，音樂絶不是一種讓人能看重的終身職業，而只是一種娛樂而已。
柴可夫斯基家世代供職于官場，父母自然要讓子女接受一種能夠保證將來有前途的教育，學習音樂只能是附帶的。職業音樂家當時在俄國薪水很低，只靠搞音樂，得不到基本的生活保障。不但父親不同意柴可夫斯基專門從事音樂，柴可夫斯基本人也不能立刻下決心把音樂當成自己的終生職業。
1862年
9月，在俄羅斯音樂協會舉辦的音樂班的基礎上成立了彼得堡音樂學院，安東·格利高列耶維奇·魯賓斯坦出任音樂學院院長。原來在音樂班聽課的學員們現在都成為彼得堡音樂學院的第一批學生。柴可夫斯基開始在彼得堡音樂學院作曲班學習。由於他鋼琴彈奏水平已經相當高，很快就被允許免修鋼琴課。
安東·魯賓斯坦是位非常嚴厲的教授，他給學生留的作業繁多而又艱深，學生很難按時如數完成。只有柴可夫斯基一人認真對待，他為了按時完成全部作業常常徹夜不眠。有一次在作曲課上，安東·魯賓斯坦佈置為一條指定的主題寫對位性變奏曲，要求寫得質量好，數量多。教授原以為柴可夫斯基最多不過能寫出十幾條而已，可是柴可夫斯基竟出乎意料寫出來二百多條。
安東·魯賓斯坦對柴可夫斯基的才華和學習的認真態度大為讚賞。院長的稱讚和鼓勵大大增強了柴可夫斯基的信心。在音樂學院學習的第二年，他決定放棄在司法部的工作，集中精力學習音樂。最初，他的生活很窘迫。
父親的供給是有限的，於是他在課餘給教授或是演員做伴奏，以此補充一些收入。
1863年
4月他在寫給妹妹亞歷山德拉的信中說：「當然我的經濟情況不佳，但首先我希望下學期在音樂學院獲得一個職位
助教；其次，明年我可以教幾節課；第三，也是最重要的一點，由於我完全無求于世俗的舒適環境和豐衣美食等等，我的花費縮減到了最小限度。你知道這一切以後可能還會問我：我學成以後最終會得到什麼結果？只有一件事是我有把握的，我將成為一個優秀的音樂家，我始終可以求得溫飽。音樂學院所有的教授都對我滿意，並且認為，經過努力，我大有可為。」
從此以後他更加奮發努力了。音樂學院院長安東·魯賓斯坦個人出資提供了
20份獎學金，用於培訓管樂手，以便早日建立起音樂學院自己的樂隊。
柴可夫斯基自願學習長笛，他長進很快，當樂隊成立時，他作為
第一長笛手成為樂隊的成員。教他長笛的茲·契阿爾奇教授非常賞識他。學院組織學生音樂會時，柴可夫斯基成為安東·魯賓斯坦的得力助手，他為合唱隊伴奏，幫助新組建的樂隊排練，他作為定音鼓手參加樂隊，把握樂隊的穩定節 奏和正確音調。他也很喜歡唱歌，他的嗓音純淨悅耳，是個男中音，他特別喜歡①唱意大利花腔，喜歡羅西尼 歌劇中的詠歎調。
學生時代的柴可夫斯基無論做什麼都有極好的效率。速度快也屬於他的天性，他寫得快，讀得快，做事情快，連走路也快。他當年的同學拉羅什回憶說：「在他這種快速度中沒有一點焦躁緊張和手忙腳亂，他絲毫沒有催促自己，這種快節奏來自他的天性。他天性中的柔和和神經質的敏感是人們一眼就能看出的，而他的剛毅和精力充沛卻很少在外表顯現出來，然而這卻是他性格的基礎。
正由於有了這種特性，他才得以做出他後來所做到了的一切。」
柴可夫斯基正式開始創作是在他
22歲的時候。他初期的一個主要作品是以俄國著名劇作家奧斯特洛夫斯基的悲劇《大雷雨》的情節為腳本所寫的管絃樂序曲。話劇《大雷雨》尖鋭地提出了在宗法制統治下受到殘酷壓迫和奴役的俄國婦女爭取解放的社會問題。柴可夫斯基突出表現了愛情的強大力量與阻礙達到幸福的反動勢力之間的較量和爭鬥，反映了人與命運之間的悲劇性衝突。
人與命運的決戰這一主題貫串於他以後的許多作品之中。他寫這部曲子時，打破了學院式的陳規，體現了自己的個性和風格，他大膽使用了包括豎琴、英國管和低音喇叭在內的很「現代化」的管絃樂隊。這種配器手法是學院學生禁止使用的。他的作品遭到了安東·魯賓斯坦的反對和指責。
這首樂曲是在學生音樂會上演出的，由柴可夫斯基自己指揮，這是他第一次指揮大型樂隊，他對自己的成績很滿意。
