В 1604 году Галилей обнаружил на небе новую звезду; это была так называемая nova (тело, образовавшееся в результате ядерного взрыва) — всего лишь вторая в этом роде после той, что появилась в 134 году до нашей эры. Ортодоксов это явление повергло в ужас, ибо, согласно учению Аристотеля, новых звезд быть не может, как не могут исчезать и старые. Аристотель учил, что земля состоит из четырех элементов (земля, воздух, огонь и вода), небеса же отделены от земли и представляют собой «квинтэссенцию», пятый элемент — совершенный и неизменный. Такие объекты, как кометы, противоречащие как будто этому взгляду, попросту отметаются в сторону как тела, не принадлежащие небу, они существуют в подлунном пространстве, наиболее тесно приближенном к земле, и потому являются не звездами, а просто неким метеорологическим явлением.

Человек, ничего не принимающий на веру и всегда готовый к спору, Галилей прочитал о nova цикл лекций, указывая на то, что ее появление опровергает аристотелевскую концепцию звездного неба. При этом у него завязалась публичная полемика с профессором философии Падуанского университета Чезаре Кремонини. Последний придерживался традиционных аристотелевских воззрений, будто законы физики, а равно любые измерения применимы только на земле, к небесам же с их звездами и планетами никакого отношения не имеют: квинтэссенция переменам не подвержена и не подчиняется законам, применимым к земле, воздуху, огню и воде. А если все же звездное небо измерять, то результаты лишь кажутся противоречащими законам Аристотеля, на самом же деле это не так, уже по той простой причине, что там они не действуют. Галилея сильно смущало то обстоятельство, что он не может опровергнуть подобный аргумент привычным для себя способом — при помощи эксперимента. Тогда он не знал, что Кеплер занят именно этим — он исчислял эллиптические орбиты планет, демонстрируя таким образом, что математика применима-таки и к звездному небу.

Тщеславного Галилея начало снедать нетерпение. Ему уже исполнилось сорок, а слава и преуспеяние все не приходили. Даже у Кремонини жалованье было вдвое больше, чем у него, что же касается имени, то его сделали себе люди, у которых и половины его способностей нет. Галилей все время придумывал что-то новое, включая сельскохозяйственные приспособления, военные машины, медицинские инструменты, — тщетно, успеха так и не было. Всю работу делал он, а урожай снимали другие. Между тем потребность в деньгах нарастала с каждым днем: надо было содержать любовницу и троих детей, не говоря уже о семье, оставшейся во Флоренции. Приходилось залезать в долги.

Хватаясь за последнюю соломинку, Галилей написал письмо великому герцогу Тосканы Фердинандо I с просьбой найти ему какую-нибудь должность при дворе. Письмо пришло в удачный момент — герцогу как раз нужен был на лето учитель для своего пятнадцатилетнего сына и наследника Козимо. Галилей получил это место и поселился со своим подопечным на вилле Медичи в Пратолино, горной деревушке близ Флоренции. Здесь он провел несколько славных месяцев, наслаждаясь роскошью и бездельем и в то же время восхищая своего ученика научными опытами и яркими идеями. Но лето кончилось, и пришлось возвращаться в Падую с ее заимодавцами.

В 1609 году Галилей снова попал на службу семье Медичи, только на сей раз он понадобился жене Фердинандо I, великой герцогине Кристине. К сожалению, она почему-то решила, что Галилей — это не прославленный астроном, а прославленный астролог, и попросила его составить гороскоп мужа. Фердинандо I сильно болел, и надо было знать, встанет ли он на ноги, а если так, долго ли проживет. Галилей дорожил благорасположением семьи и сразу принялся за работу. Гороскоп получился на редкость оптимистическим: «звездочет» заверил великую герцогиню, что звезды располагаются наилучшим образом, Фердинандо I скоро оправится и проживет еще долгие годы. Увы! — через неделю великого герцога не стало, и перспективы дальнейшей службы Галилея у Медичи сделались весьма туманными.

По возвращении в Падую он узнал, что в Голландии изобретен телескоп. Еще и в глаза его не увидев, Галилей быстро понял принцип работы двухлинзовой камеры и за какие-то несколько дней сделал собственную модель, в десять раз превышающую мощность прежней. «Открытие» свое он преподнес венецианскому дожу — неглупый политический ход. Сколь важен телескоп для морской державы вроде Венеции, скоро стало ясно всем: появилась возможность засекать враждебные суда на далеком горизонте, выигрывая таким образом несколько ценнейших часов для подготовки обороны. В знак благодарности дож предоставил Галилею пожизненный контракт в университете, хотя надежды на повышение жалованья не оправдались, а ведь он был по-прежнему опутан долгами.

Галилей быстро сообразил, как можно еще более увеличить мощность телескопа, и последний из созданных им экземпляров дает по сравнению с первым тридцатидвухкратное увеличение. Но что еще важнее, он сразу понял, какие преимущества дает этот увеличительный инструмент, если взглянуть через его стекла на звездное небо. Его оно, во всяком случае, изумило — ему открылась совершенно новая вселенная. Такое же чувство, наверное, испытал Колумб, открывший нежданный материк. В непродолжительном времени Галилей сделал несколько сенсационных открытий.

По большому счету за последние примерно три с половиной тысячелетия человечество не узнало о звездном небе ничего нового; возможности наблюдения при помощи невооруженного глаза были исчерпаны вавилонянами, наблюдавшими со своих зиккуратов строение созвездий. Все переменилось в тот момент, когда Галилей припал к телескопу и сфокусировал его на лунной поверхности. Раньше Луна казалась всего лишь светящимся диском, то увеличивающимся, то уменьшающимся. Теперь взгляду предстало большое загадочное сферическое тело, уже не прибывающее-убывающее в размерах, но разделенное на свет и тень. При ближайшем рассмотрении выяснилось также, что эта сфера покрыта кратерами, горами и даже чем-то похожим на моря. Галилей понял, что по аристотелевской астрономии нанесен окончательный удар: небесные тела — это, разумеется, никакие не безупречные, не подверженные изменениям сферы-квинтэссенции, это просто совершенно новые миры со своими свойствами и недостатками — точно так же, как и мир, населенный людьми.

Сделанные открытия Галилей описал в книге «Звездный вестник», посвященной не без умысла его бывшему ученику, а ныне великому герцогу Тосканы Козимо II. В Европе это сочинение произвело сенсацию. Выяснилось, в частности, что у Юпитера есть спутники. Эти новые луны Галилей окрестил — в честь того, кому посвящена книга — «Sidera Medici» («Звезды Медичи»). Таким образом, семья обрела бессмертие в небесах! С точки же зрения науки всего важнее оказались наблюдения «фаз Венеры»: планета расширялась и сужалась в точности как Луна, а поверхность, если смотреть на нее с земли, то светилась, то уходила в тень. Это неопровержимо свидетельствовало о том, что, подобно Земле, Венера вращается вокруг Солнца, других объяснений этого феномена просто нет.

Помимо того, Галилей наблюдал за Солнцем (используя для защиты глаз дымчатое стекло) и в процессе этих наблюдений обнаружил, что на нем есть темные пятна, принимающие форму облаков, которые «как будто наползают одно на другое». Это еще одно доказательство того, что звездное небо отнюдь не является вневременным и неизменным, как утверждал Аристотель. Неудивительно, что выводы Галилея вызвали яростное сопротивление последователей Аристотеля и церковников. Вот характерный отзыв одного аббата из Баварии, который писал автору: «Я прочитал все работы Аристотеля и не нашел в них ничего похожего на то, что утверждаете вы... Ваши пятна на Солнце — просто дефект ваших инструментов или зрения». Хуже всего то, что Галилей не мог ответить своим критикам — по той причине, что они просто отказывались признавать его точку зрения.