В 1594 году результаты многих своих исследований Галилео изложил в трактате «О механике». Эта работа писалась как учебное пособие для студентов. На основе общих принципов, изложенных в трактате, Галилей вывел «золотое правил механики» – один из вариантов закона сохранения энергии, согласно которому никакой механизм не может дать выигрыша в работе.

Лекции Галилея пользовались большой популярностью среди студентов, в частности, и потому, что он часто читал их не на латыни, а на итальянском языке. Трактат о механике и записки по астрономии, составленные Галилео, быстро распространились и получили признание среди большинства прогрессивно настроенных ученых Европы. Имя Галилео Галилея становилось знаменитым.

Ко времени пребывания Галилея в Падуе относится одно из важнейших достижений в физике – формулирование принципа относительности движения. Согласно этому принципу, движение относительно, то есть, говоря о движении, необходимо уточнять, относительно какой точки отсчета это движение происходит. В качестве примера Галилей рассуждал о том, что, находясь в закрытом помещении на корабле, невозможно определить, находится корабль в состоянии покоя или равномерно и прямолинейно движется. Впоследствии этот закон лег в основу теории относительности Эйнштейна. Изучая динамику, Галилео также подробно исследовал и описал закономерности движения тел по наклонной плоскости и тел, брошенных под углом к горизонту.

Отдельного внимания заслуживают, естественно, астрономические наблюдения Галилея. Недаром, когда речь заходит об этом ученом, в первую очередь вспоминают, что он был астрономом и одним из первых последователей теории Коперника.

В 1608 году Галилей получил информацию об изобретенной в Нидерландах зрительной (подзорной) трубе. Естественно, что ученый заинтересовался этим изобретением, причем не только стал самостоятельно конструировать и совершенствовать подзорные трубы, но и придумал для них совершенно новое применение. Именно Галилей первым догадался применять оптические приборы для астрономических наблюдений и создал первый телескоп, примерно с 30-кратным увеличением. В августе 1609 года ученый продемонстрировал телескоп сенату Венеции.

Использование зрительной трубы для наблюдения небесных тел позволило сделать огромный прорыв в астрономии. В короткий срок Галилео сделал целый ряд удивительных открытий. 7 января 1610 года он с помощью своего телескопа открыл три спутника Юпитера. В дальнейшем он же открыл и четвертый спутник и обнаружил, что спутники вращаются вокруг Юпитера. Эти спутники ученый, следуя традициям своего времени, назвал «светилами Медичи» в честь Козимо II Медичи, герцога Тосканского. Также в телескоп он увидел, что на Луне есть горы, и в целом поверхность спутника напоминает земную, а так же выяснил, что Млечный Путь не что иное, как громадное скопление звезд. Кроме того, Галилей взял на себя и просветительские функции. Он приглашал не только студентов, но и многих других сограждан на демонстрации, во время которых показывал в телескоп те или иные небесные объекты. Многим европейским правителям Галилео отправлял в подарок собранные им телескопы, способствуя тем самым распространению инструментальной астрономии и популяризации астрономических наблюдений.

Весной 1610 года Галилео Галилей опубликовал результаты своих наблюдений в «Звездном вестнике», который также был посвящен герцогу Козимо II. Тираж этой книги, по нашим временам, смехотворен – 550 экземпляров. Но во времена Галилея это было очень солидно. Слава Галилея к тому моменту была настолько громкой, что весь тираж разошелся в считанные дни.

Козимо II был польщен тем, что Галилео назвал в его честь новые небесные тела и посвятил ему свою книгу, пользовавшуюся громкой славой. Герцог предложил ученому перебраться во Флоренцию и стать его придворным философом. Также Галилей был пожизненно утвержден в должности профессора, стал «первым математиком» университета, был освобожден от обязанности читать лекции, ему было назначено жалованье, втрое превышавшее прежнюю сумму.

Казалось бы, Галилео сделал прекрасную карьеру и получил возможность до конца своих дней заниматься любимым делом, не думая о хлебе насущном. Как известно, судьбе было угодно распорядиться иначе. Но пока что он находился на вершине славы и продолжал одно за другим делать свои удивительные открытия.

Осенью 1610 года, наблюдая за Венерой, Галилей обнаружил, что для этой планеты характерны фазы, подобные фазам Луны. Объяснить это явление в рамках геоцентризма было невозможно. Таким образом Галилей нашел еще одно доказательство справедливости гелиоцентрической модели мира. В конце того же года ученый сделал еще одно грандиозное открытие: обнаружил солнечные пятна и по их перемещению установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Это также не укладывалось в представления об устройстве мира Аристотелем и его последователями.

Полученные Галилеем результаты соответствовали теории Кеплера. Галилео, как мы писали выше, и без того был далек от слепого поклонения идеям Аристотеля. Теперь же, благодаря собственным открытиям и данным своих коллег, Галилей окончательно убедился в правоте Коперника и Кеплера. Аргументы, которые высказывались против выводов Галилея, имели в основном не научный, а религиозный характер. С научной точки зрения он победил, но католическая церковь еще не сказала своего слова. В дискуссию вступил орден иезуитов. В ход пошли рассуждения о несоответствии взглядов Галилея Священному Писанию, на ученого посыпались обвинения в ереси.

Чтобы уладить неприятности, в марте 1611 года Галилей отправился в Рим. Ученые-иезуиты Римской коллегии достаточно дружелюбно встретили своего коллегу и подтвердили справедливость большинства его наблюдений. На некоторое время страсти утихли.

Вернувшись во Флоренцию, Галилей занялся новой научной проблемой. Он решил исследовать закономерности движения тел, погруженных в воду. Результаты своих исследований Галилео опубликовал в 1612 году в трактате «Рассуждения о телах, пребывающих в воде». Ученый, в частности, утверждал, что погружение тел в воду не зависит от их формы. Тем самым, Галилей, уже в который раз, высказал мнение, противоречащее взглядам Аристотеля.