Установив истину, Галилей, тем не менее, пошел дальше. Тщательно измерив расстояние, которое проходит падающий предмет в данный период времени, он пришел к выводу, что путь падающего предмета пропорционален квадрату времени, за которое происходило падение. Это открытие (постоянный коэффициент ускорения) в дальнейшем имело большое значение для проведения точных расчетов.

Очень важным является то, что Галилей сумел суммировать результаты целой серии экспериментов в одной математической формуле, поскольку широкое использование математических формул и методов всегда было и остается важнейшей характерной чертой науки.

Другим великим достижением Галилея было открытие закона инерции. Изначально люди полагали, что движущийся объект мог бы иметь естественную тенденцию к замедлению движения, если бы к нему не прилагались силы, заставляющие его двигаться дальше. Но опыты ученого показали, что это общее представление ошибочно: если бы силы, задерживающие движение (такие, например, как трение), можно было исключить, то падающий предмет стремился бы продолжать движение бесконечно. Этот важный принцип, который был заново сформулирован Ньютоном и включен им в его собственную систему в качестве первого закона движения, входит в число первостепенных принципов физики.

Но самые блестящие открытия были сделаны Галилеем в области астрономии. Следует сказать, что астрономическая наука в начале 1600-х годов находилась в весьма неуравновешенном состоянии. В ней шел серьезный спор между последователями гелиоцентрической теории Коперника и сторонниками более ранней геоцентрической теории. В 1604 году Галилео Галилей объявил, что он верит в правоту Коперника, хотя, к сожалению, в то время не мог это доказать. В 1609 году ученый узнал об изобретении в Голландии телескопа. И хотя у него было только описание этого прибора, благодаря своей гениальности он сумел вскоре сам сделать телескоп, даже усовершенствовав его. С помощью нового прибора Галилей обратил свой ум и талант наблюдателя к небесам, и уже через год сделал целую серию важных открытий.

Глядя на Луну, Галилей увидел, что она представляет собой совсем не гладкую сферу, потому что на ней имеются многочисленные кратеры и высокие горы. Отсюда последовал вывод: небесные тела вовсе не такие гладкие и совершенные, они имеют такую же неровную поверхность, что и Земля. Глядя на Млечный Путь, ученый видел, что это, в конечном итоге, не молочное, покрытое туманами тело, а конгломерат огромного количества отдельных звезд, находящихся так далеко, что невооруженный глаз просто сливает их воедино. Также Галилей увидел вокруг Юпитера четыре вращающихся спутника, и это стало доказательством того, что астрономическое тело может вращаться не только вокруг Земли, а и вокруг любой другой планеты. Галилей смотрел на Солнце и видел на нем пятна. И хотя другие исследователи наблюдали солнечные пятна еще раньше, однако Галилею удалось более широко оповестить о своих открытиях общественность и привлечь к солнечным пятнам внимание всего научного мира. Заметив, что фазы Венеры подобны фазам Луны, ученый использовал это открытие как доказательство теории Коперника о том, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца.

Изобретение новейшего телескопа и совершенные с его помощью открытия сделали Галилея по-настоящему знаменитым. Однако, выступая в поддержку Коперника, он встретил сопротивление в среде влиятельных церковных кругов. На Галилея поступил донос – его обвинили в ереси, поэтому в 1615 году он отправился в Рим для оправданий перед инквизицией. Труды Коперника тогда были уже занесены в список запрещенных, и Галилею пришлось очень осторожно говорить о своих схожих научных открытиях. Ученого преду предили и отпустили. Но в 1616 году ему было приказано воздержаться от популяризации учения Коперника. На протяжении нескольких лет Галилей возмущался по поводу этого ограничения. В 1623 году Папой Римским стал человек, который был почитателем Галилея. Новый Папа Урбан VII уже в следующем году намекнул ученому (хоть и весьма завуалированно), что этот запрет больше не действителен.

Последующие шесть лет Галилей занимался написанием своего самого знаменитого труда – «Диалога о двух главнейших системах мира», явившегося мастерским изложением ярких свидетельств в защиту теории Коперника. Книга была издана в 1632 году с разрешения церковной цензуры, однако, как только она вышла, высшее духовенство пришло в ярость, и Галилей вскоре предстал перед судом римской инквизиции по обвинению в нарушении запрета 1616 года. При этом многие представители церкви не поддерживали решения своих собратьев подвергнуть преследованию знаменитого ученого, ведь даже по законам церкви того времени дело, возбужденное против Галилея, казалось весьма сомнительным. Поэтому ученый отделался сравнительно мягким приговором – он не был заключен в тюрьму, а лишь приговорен к домашнему аресту.

Теоретически он не имел права принимать посетителей, однако этот пункт приговора не соблюдался. Единственным настоящим наказанием было для него требование публично отказаться от своей теории, что Земля движется вокруг Солнца. Шестидесятидевятилетнему ученому пришлось это сделать во время открытого судебного заседания в 1633 году. Согласно легенде, Галилей уже после приговора произнес ставшую знаменитой фразу: «А все-таки она вертится!»

Оказавшись узником инквизиции, ученый восемь лет уединенно жил в Риме, затем под Флоренцией. Ему было запрещено публиковать свои работы, проводить эксперименты. Но, несмотря на все ограничения и развивающуюся слепоту, Галилей продолжал работать. Он полностью ослеп в 1637 году и через пять лет 8 января 1642 года умер в заточении на своей вилле в Арчетри. Только через сто лет его прах был перевезен во Флоренцию и захоронен рядом с Микеланджело.

Лишь в 1992 году, более чем через 350 лет, Папа Римский Иоанн Павел II объявил решение суда инквизиции ошибочным и реабилитировал Галилео Галилея.

Кроме таких известных научных исследований Галилея, как открытие закона инерции, закона сложения движений, закона постоянства периода колебаний маятника, изобретения телескопа, эпохальных астрономических наблюдений, большого признания заслуживает его роль в развитии методологии науки. Многие философы-натуралисты его времени, ориентирующиеся на Аристотеля, делали упор главным образом на качественность своих наблюдений и классификацию явления. Галилей же проводил многочисленные количественные наблюдения. Впоследствии тщательные количественные измерения и какопление информации стали главными методами научных исследований.

Галилей был первым, кто настаивал на необходимости проведения экспериментов, отказавшись от представления, что научный вопрос может быть решен при опоре на авторитет (будь то мнение церкви или утверждение Аристотеля). Также он не хотел опираться на сложные дедуктивные схемы, не подкрепленные опытным путем. И если средневековые схоласты долго и многословно обсуждали вопрос о том, что должно произойти и почему, Галилей стремился определить, что в действительности происходит, с помощью опыта.

Для научной позиции Галилея был характерен явно не мистический подход – в этом отношении он был даже более современен, чем его преемники, такие как Ньютон.

При этом до конца дней Галилей оставался глубоко религиозным человеком. Несмотря на судебный процесс и последующее за ним осуждение, он не отказался ни от религии, ни от церкви, а выступал лишь против попыток церковных властей помешать развитию науки. Потомки свято чтят память о великом ученом. На его трудах выросло несколько поколений светил науки. Обе зрительные трубы Галилея и разбитый объектив третьей трубы хранятся в Музее истории науки во Флоренции.