๔๐๐ ปี จากกาลิเลโอ สู่ปีดาราศาสตร์สากล (๑๖๐๙-๒๐๐๙)

วัยเยาว์กับฉายา Wrangler

กาลิเลโอมีบิดาชื่อ Vincenzo Galilei มีอาชีพเป็นนักดนตรีผู้เชี่ยวชาญทั้งทฤษฎีและการเล่นพิณน้ำเต้า มารดามีชื่อเดิมว่า Giula Ammannati มาจากครอบครัวฐานะปานกลางแห่งเมืองฟลอเรนซ์ กาลิเลโอเป็นบุตรคนหัวปีในบรรดาพี่น้อง ๗ คน ซึ่งต่อมาน้องทั้งสี่ได้เสียชีวิตลง

เมื่ออายุ ๘ ขวบ บิดาอพยพครอบครัวไปอยู่ที่เมืองฟลอเรนซ์ ความที่ฟลอเรนซ์ในบางเวลาเกิดกาฬโรคระบาด บิดาจึงได้ฝากฝังกาลิเลโอไว้กับเพื่อนชื่อ Jacopo Borghini เพื่อจะได้เรียนหนังสือที่โบสถ์ Camaldolese ในเมือง Vallombrosa ห่างจากฟลอเรนซ์ไปประมาณ ๓๕ กิโลเมตร ที่นั่นกาลิเลโอได้เรียนภาษาละตินกับหลวงพ่อ Paulus เรียนคณิตศาสตร์กับ Ostilio Ricci อ่านหนังสือ Physica ที่อริสโตเติลเรียบเรียง รวมถึงได้เรียนวิชาจิตรกรรมจนมีความสามารถสเกตช์ภาพได้ดี ซึ่งในเวลาต่อมากาลิเลโอก็ได้ใช้ความสามารถนี้ในการวาดภาพดวงจันทร์และดาวต่างๆ ที่ตนเห็นผ่านกล้องโทรทรรศน์

ครอบครัวของกาลิเลโอมีฐานะไม่สู้ดีนัก บิดามีหนี้สินมาก จึงมีความปรารถนาอย่างแรงกล้าที่จะให้ลูกชายคนโตเรียนแพทย์เพื่อจะได้เป็นที่พึ่งของทุกคนในครอบครัว ด้วยเหตุนี้กาลิเลโอในวัย ๑๗ ปีจึงได้เข้าเรียนแพทย์ที่มหาวิทยาลัยปิซา (Universit? di Pisa)ซึ่งมีชื่อเสียงในการสอนวิชาศาสนา แต่ยิ่งเรียนเขาก็ยิ่งรู้สึกเบื่อ เมื่อได้พบว่าแพทยศาสตร์เป็นวิชาที่ผู้เรียนต้องท่องจำมาก ขณะที่วิชาวิทยาศาสตร์ของอริสโตเติลนั้นก็ไม่สนุก เพราะครูผู้สอนพร่ำบอกนักเรียนว่าต้องเชื่อทุกสิ่งทุกอย่างที่อริสโตเติลเขียน เสมือนความนึกคิดของอริสโตเติลคือคำบัญชาของพระเจ้า และเมื่อกาลิเลโอตระหนักว่าคำสอนเหล่านี้บางอย่างมิได้มีหลักฐานใดสนับสนุน เขาจึงตั้งประเด็นสงสัยในความรู้ที่ครูนำมาสอนบ่อยจนได้รับฉายาว่าเป็น Wrangler(นิสิตผู้ชอบถกเถียงเชิงวิชาการ) ขณะเดียวกันกาลิเลโอรู้สึกสนุกสนานในการเรียนวิชาคณิตศาสตร์ของยุคลิด (Euclid)เพราะเห็นได้ชัดว่าเรขาคณิตเป็นวิชาที่มีหลักการและใช้เหตุผลในการอธิบายและพิสูจน์ ไม่ต้องอาศัยความจำมาก

เมื่ออายุ ๑๘ ปี กาลิเลโอได้พบกฎการแกว่งของลูกตุ้ม (pendulum) ซึ่งเป็นระบบที่มีตุ้มน้ำหนักผูกติดที่ปลายเชือกข้างหนึ่ง ส่วนปลายเชือกอีกข้างถูกตรึงแน่น ดังนั้นลูกตุ้มจึงสามารถแกว่งไปมาได้ กาลิเลโอค้นพบกฎนี้จากการสังเกตเห็นว่า เวลาพนักงานในโบสถ์ต้องการจุดตะเกียงที่แขวนห้อยด้วยโซ่ยาวจากเพดานสูงของมหาวิหารแห่งปิซา เขาจะใช้ตะขอเกี่ยวตะเกียงเข้าหาตัวเพื่อจุดไฟ แล้วปล่อยให้ตะเกียงแกว่งไปมา และกาลิเลโอก็ได้พบความจริงว่า ไม่ว่าตะเกียงดวงนั้นจะถูกดึงไปจากตำแหน่งต่ำสุดเป็นระยะทางใกล้หรือไกลเพียงใด เวลาที่ตะเกียงใช้ในการแกว่งจนครบ ๑ รอบจะเท่ากันเสมอ ถึงในสมัยนั้นจะไม่มีนาฬิกาจับเวลาที่ดีก็ตาม (เพราะมีแต่นาฬิกาทราย นาฬิกาแดด และนาฬิกาน้ำที่ไม่สะดวกต่อการใช้จับเวลา) กาลิเลโอจึงคิดใช้ชีพจรของคนปรกติซึ่งเต้นเป็นจังหวะอย่างสม่ำเสมอจับเวลาต่างนาฬิกา โดยใช้ปลายนิ้วสัมผัสชีพจรที่ข้อมือแล้วนับจังหวะการเต้นของชีพจร จากนั้นกาลิเลโอก็ได้ศึกษาเรื่องนี้เพิ่มเติม และได้พบว่าเวลาที่เพนดูลัมใช้ในการแกว่งครบรอบขึ้นกับความยาวของโซ่ที่ใช้แขวน นั่นคือ ถ้าโซ่ยาว เวลาแกว่งครบรอบก็ยิ่งนาน และถ้าโซ่สั้น เวลาในการแกว่งครบรอบก็สั้น ในกรณีที่ตุ้มน้ำหนักมีน้ำหนักไม่เท่ากัน ถ้าโซ่ที่ใช้แขวนมีความยาวเท่ากัน เวลาในการแกว่งครบรอบก็ไม่แตกต่างกัน นั่นหมายความว่า เวลาในการแกว่งครบรอบของตุ้มน้ำหนักไม่ขึ้นกับน้ำหนักของตุ้มเลย กาลิเลโอรู้สึกประหลาดใจในการพบความจริงประเด็นหลังนี้มาก เพราะตามที่อริสโตเติลสอน วัตถุที่หนักจะตกถึงพื้นเร็วกว่าวัตถุที่เบา ถ้าคำสอนของอริสโตเติลถูกต้อง ตุ้มที่มีน้ำหนักมากก็ควรแกว่งเร็วกว่าตุ้มที่มีน้ำหนักน้อย แต่การทดลองแกว่งหาได้แสดงผลเช่นที่ว่านี้ไม่ กาลิเลโอจึงเริ่มเห็นว่าความรู้ต่างๆ ที่อริสโตเติลเขียนไว้ในหนังสือ Physica อาจไม่ถูกต้องทั้งหมด

จากนั้นกาลิเลโอก็คิดจะใช้ประโยชน์จากความรู้ที่พบใหม่นี้ โดยได้วิเคราะห์ว่าในร่างกายคนปรกติ ชีพจรจะเต้นจังหวะหนึ่ง แต่ในคนป่วย ชีพจรจะเต้นอีกจังหวะหนึ่งซึ่งอาจช้าหรือเร็วกว่าปรกติ ดังนั้นถ้าแพทย์มีเพนดูลัมที่แกว่งตามจังหวะชีพจรของคนปรกติ แพทย์ก็สามารถใช้อุปกรณ์นี้วัดชีพจรของคนที่ไม่สบายได้ ซึ่งจะให้ข้อมูลที่แตกต่างไป กาลิเลโอเรียกอุปกรณ์ที่เขาสร้างนี้ว่า Pulsilogia และรู้สึกตื่นเต้นกับการพบความรู้ใหม่ๆ รวมถึงรู้สึกปีติที่ความรู้นั้นสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ด้วย จนในที่สุดกาลิเลโอก็ตัดสินใจไม่เรียนแพทย์ หันไปเรียนวิทยาศาสตร์แทน ทั้งๆ ที่ถูกบิดาคัดค้านด้วยหวังจะให้บุตรชายเป็นแพทย์เพื่อหาเงินมาชดใช้หนี้สินมากมายที่ตนก่อไว้ นอกจากนี้ครอบครัวก็ยังต้องการเงินเพื่อให้น้องสาวของกาลิเลโอที่ชื่อ Virginia ใช้ในการหมั้นด้วย ดังนั้นครอบครัวของกาลิเลโอจึงมีความคาดหวังในตัวเขาค่อนข้างมาก แต่เมื่อกาลิเลโอขอร้อง และอาจารย์ Ricci สนับสนุนให้เขาเรียนคณิตศาสตร์กับดาราศาสตร์ บิดาจึงอนุญาต และนั่นก็หมายความว่า กาลิเลโอไม่ต้องเรียนเรื่องอวัยวะต่างๆ ของคนและสัตว์หรือเรื่องสรรพคุณของพืชสมุนไพรอีกต่อไป แต่ได้เรียนเรขาคณิต เลขคณิต ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์แทน

ในช่วงเวลานั้น กาลิเลโอรู้สึกสบายใจมากที่ได้เรียนวิชาที่ตนชอบ ทำให้ได้รู้ความนึกคิดและจินตนาการของปราชญ์โบราณ เช่น ปโตเลมี (Claudius Ptolemaeus; Ptolemy) แห่งเมืองอเล็กซานเดรียในอียิปต์ ผู้เสนอแบบจำลองของเอกภพที่มีโลกอยู่ที่ศูนย์กลาง มีดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรไปรอบโลกโดยมีวิถีโคจรเป็นวงกลม และมีดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกที่สุด ถัดออกไปคือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดวงอาทิตย์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ ส่วนเหล่าดาวฤกษ์นั้นตรึงแน่นบนทรงกลมใหญ่ที่ล้อมรอบดาวเคราะห์ทุกดวงและหมุนรอบโลก ๑ รอบทุกวัน ได้รู้ถึงความเห็นของอริสโตเติลในประเด็นเรื่ององค์ประกอบของดาวต่างๆ ที่ว่าสรรพสิ่งบนโลกประกอบด้วยดิน น้ำ ลม และไฟที่ไม่สมบูรณ์และไม่ถาวร เช่นใบไม้จะเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีน้ำตาลแล้วร่วง ทารกจะเจริญเติบโตเป็นผู้ใหญ่ แล้วชรา ขณะที่ดาวและเดือนบนฟ้าที่พระเจ้าสร้างมีความสมบูรณ์จนหาที่ติมิได้ คือจะกลมอย่างสมบูรณ์ อีกทั้งคงสภาพที่ประเสริฐนี้ชั่วนิรันดร์ ส่วนบริเวณนอกวงโคจรของดาวฤกษ์นั้นคือสวรรค์อันเป็นที่สถิตของพระเจ้า

นอกจากนี้กาลิเลโอยังได้รู้อีกด้วยว่า โคเปอร์นิคัส (Nicolaus Copernicus) นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวโปแลนด์ เสนอแบบจำลองของเอกภพซึ่งแตกต่างจากเอกภพของปโตเลมี คือมีดวงอาทิตย์อยู่ที่ศูนย์กลาง และโลกเป็นเพียงดาวเคราะห์ดวงหนึ่งเหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ คือโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยมีวิถีโคจรเป็นวงกลม และโลกหมุนรอบตัวเองได้ด้วย ความคิดของโคเปอร์นิคัสที่ว่าโลกเคลื่อนที่ได้นี้ นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่มีความเห็นว่าเป็นความคิดที่เหลวไหลเพราะไม่มีหลักฐานสนับสนุนเลย และขัดต่อคำจารึกในคัมภีร์ไบเบิล เพราะถ้าโลกเคลื่อนที่ได้จริง เหตุไฉนจึงไม่มีใครรู้สึกว่าโลกเคลื่อนที่ และถ้าโลกหมุนได้จริง เหตุไฉน บ้าน ผู้คน ต้นไม้ ฯลฯ จึงไม่กระเด็นหลุดจากโลก ด้วยเหตุนี้แนวคิดของโคเปอร์นิคัสจึงเป็นความคิดนอกรีตจนสถาบันศาสนาแห่งโรมต้องสั่งห้ามเผยแพร่อย่างเด็ดขาด

“วัตถุที่มีน้ำหนักต่างกัน ถูกปล่อยพร้อมกันจากที่สูงระดับเดียวกัน จะตกถึงพื้นพร้อมกัน”

เมื่ออายุ ๒๒ ปี กาลิเลโอประสบปัญหาทางการเงิน จึงได้ลาออกจากมหาวิทยาลัยทั้งที่ยังเรียนไม่สำเร็จ และเริ่มหาเงิน เพราะมีความสามารถด้านการออกแบบอุปกรณ์จึงได้ประดิษฐ์ตาชั่งเพื่อใช้หาความหนาแน่นสัมพัทธ์ระหว่างวัตถุต่างชนิด และพบวิธีหาจุดศูนย์ถ่วงของกรวยที่มีผิวโค้งแบบพาราโบลา จนเมื่อกาลิเลโอได้พบ Christopher Clavius นักดาราศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงโด่งดังจากผลงานการ
สร้างปฏิทินถวายสันตะปาปา Gregory ที่ ๑๓ Clavius รู้สึกประทับใจในความสามารถของกาลิเลโอมาก ดังนั้นเมื่อตำแหน่งศาสตราจารย์คณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยปิซาว่างลง Clavius จึงได้เขียนคำรับรองให้กาลิเลโอไปสมัครงานทันที กาลิเลโอรู้สึกไม่สบายใจนักกับความคิดที่จะกลับไปเป็นอาจารย์มหาวิทยาลัยที่ตนเคยเรียน เพราะจำได้ดีว่าเคยถูกอาจารย์กล่าวหาว่าเป็นคนชอบเถียงครู แต่เมื่อทางมหาวิทยาลัยโบโลนญา (Universita’di Bologna) และมหาวิทยาลัยปาดัว (Universita’ degli Studi di Padova) ต่างตอบปฏิเสธไม่รับเขาเข้าทำงาน กาลิเลโอจึงจำต้องไปสมัครงานที่มหาวิทยาลัยปิซา และได้เข้าดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์คณิตศาสตร์เป็นเวลา ๓ ปี ตั้งแต่ ค.ศ. ๑๕๘๙ -๑๕๙๒ โดยได้รับเงินปีละ ๖๐ ฟลอริน ซึ่งนับว่าน้อย แต่เป็นงานที่มีเกียรติ เมื่อได้งานทำ กาลิเลโอก็ให้สัญญากับบิดาว่าจะหาสินสอดทองหมั้นให้ Virginia ผู้เป็นน้องสาวได้แต่งงานกับบุตรชายของทูตแห่งแคว้นทัสคานีซึ่งมีตำแหน่งประจำที่โรมให้ได้ทันเวลา

ชีวิตการเป็นอาจารย์ในมหาวิทยาลัยปิซาของกาลิเลโอไม่รื่นรมย์นัก เพราะบรรดาอาจารย์ที่เคยสอนเขายังจำได้ดีถึงคำถามยากๆ ที่เขาเคยถาม และอาจารย์เหล่านั้นไม่มีคำตอบให้ นอกจากนี้กาลิเลโอยังเห็นว่าเทคนิคการสอนของอาจารย์สมัยนั้นไม่เหมาะสม คือพยายามท่องจำข้อมูลและเนื้อหามาบอกให้ผู้เรียนจดและจำ ดังนั้นใครก็ตามที่สามารถอ่านหนังสือกรีก ละติน รู้ภาษาอารบิก ท่องกลอน และจำรายชื่อกลุ่มดาวได้หมด ก็ถือว่าเป็นบัณฑิตแล้ว ขณะที่เวลากาลิเลโอสอน เขาจะให้ผู้เรียนออกมาแสดงความคิดเห็นและให้เหตุผล เช่นเขาจะถามว่าระหว่างเพลโตกับอริสโตเติล ใครเก่งกว่ากัน หรือโง่ทั้งสองคน ทั้งนี้เพราะกาลิเลโอรู้ว่าคำสอนของอริสโตเติลและเพลโตหลายเรื่องไม่มีหลักฐาน และบางเรื่องมาจากจินตนาการ คำสอนเหล่านั้นจึงอาจเป็นความเชื่อที่งมงายและเหลวไหล เช่นเวลาวัตถุตกในน้ำและในอากาศ ทุกคนจะรู้ว่าวัตถุที่ตกในอากาศมีความเร็วสูงกว่า เพราะอากาศมีแรงต้านน้อยกว่าน้ำ ดังนั้นอริสโตเติลจึงคิดว่าแรงต้านมีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ เช่นถ้าแรงต้านมาก ความเร็วของวัตถุจะน้อย ด้วยเหตุนี้อริสโตเติลจึงสรุปว่า ถ้าตัวกลางไม่มีแรงต้านเลย ความเร็วของวัตถุจะมากถึงอนันต์ หรืออีกนัยหนึ่ง ในการตกของวัตถุในสุญญากาศ ความเร็วของวัตถุที่ตกจะเร็วกว่าแสง แต่อริสโตเติลไม่เคยเห็นวัตถุใดเคลื่อนที่เร็วขนาดนั้น เขาจึงแถลงเพิ่มเติมว่าสุญญากาศไม่มีในธรรมชาติ และสำหรับกรณีวัตถุตก ถ้าวัตถุหนึ่งหนักกว่าอีกวัตถุหนึ่ง ๑๐ เท่า อริสโตเติลเชื่อว่า เมื่อวัตถุทั้งสองตกพร้อมกันจากที่สูงระดับเดียวกัน ขณะจะถึงพื้น วัตถุที่หนักจะมีความเร็วเป็น ๑๐ เท่าของวัตถุที่เบา ส่วนกรณีการยิงกระสุนปืนใหญ่ ตำราของอริสโตเติลจะแสดงวิถีกระสุนที่เป็นเส้นตรงก่อน จนกระทั่งกระสุนพุ่งถึงจุดสูงสุดแล้วมันก็จะตกดิ่งลงสู่พื้นดิน วิถีการเคลื่อนที่ของกระสุนจึงมีลักษณะเป็นเส้นตรงสองเส้นที่เอียงทำมุมกัน เป็นต้น

“ความรู้” ดังกล่าวนี้กาลิเลโอคิดว่าไม่เคยมีใครตรวจสอบ ดังนั้นเขาจึงให้ลูกศิษย์ขึ้นไปที่ยอดหอเอนแห่งเมืองปิซา เพื่อปล่อยวัตถุที่มีน้ำหนักต่างกันลงมาพร้อมกัน แล้วกาลิเลโอก็ได้พบว่าวัตถุทั้งสองตกถึงพื้นพร้อมกันทุกครั้งไป ด้วยเหตุนี้กาลิเลโอจึงแถลงว่า เมื่อระยะทางเท่ากัน เวลาที่วัตถุใช้ในการตกไม่ขึ้นกับน้ำหนักของวัตถุ ดังนั้นการทดลองนี้จึงให้ผลที่ขัดแย้งกับคำสอนของอริสโตเติล และเพื่อให้ทุกคนได้ประจักษ์ในความจริงนี้ กาลิเลโอได้เชิญขุนนาง นักบวช และประชาชนมาเป็นพยาน แต่ถึงทุกคนจะเห็นจะๆ กับตาว่าวัตถุที่มีน้ำหนักต่างกันตกถึงพื้นพร้อมกัน หลายคนก็ยังปฏิเสธสิ่งที่ตาเห็น โดยอ้างว่ากาลิเลโอเล่นมายากลให้ดู^๑ จะอย่างไรก็ตาม ความสำคัญของการทดลองนี้อยู่ที่ข้อสรุปที่ว่า วัตถุที่มีน้ำหนักต่างกัน หากถูกปล่อยพร้อมกันจากที่สูงระดับเดียวกัน จะตกถึงพื้นพร้อมกันเสมอไป นี่เป็นการล่วงรู้ระดับเทพยดา ทั้งๆ ที่กาลิเลโอไม่มีนาฬิกาปรมาณูที่สามารถจับเวลาที่แตกต่างกันในระดับเสี้ยววินาทีได้ แต่ก็รู้ว่าถึงพร้อมกัน

ในการทดสอบเรื่องนี้เมื่อปี ๒๐๐๖ นักฟิสิกส์ได้ทดลองปล่อยอะตอมของธาตุรูบิเดียม (Rubidium)ที่มีมวลต่างกัน คือไอโซโทป Rb-85 กับ Rb-87 ลงในหลอดทดลองที่ภายในเป็นสุญญากาศ และก็ได้พบว่าอะตอมทั้งสองชนิดถึงก้นหลอดพร้อมกัน โดยใช้เวลาที่แตกต่างกันไม่เกิน ๐.๐๐๐๐๑ % ของเวลาทั้งหมด นอกจากนี้เวลาที่ใช้ในการตกของอะตอมยังไม่ขึ้นกับสถานะควอนตัมของอะตอมทั้งสองด้วย การทดลองของกาลิเลโอเรื่องนี้จึงแสดงให้เห็นว่า ทฤษฎีวัตถุตกของอริสโตเติลไม่ถูกต้อง ดังนั้นไม่สมควรใช้ในการสอนในมหาวิทยาลัยอีกต่อไป

การพิสูจน์เช่นนี้ได้ทำให้กาลิเลโอมีศัตรูเพิ่มขึ้นมากมาย เพราะคนที่ศรัทธาและเชื่อมั่นว่าอริสโตเติลเป็นมหาปราชญ์นั้นต่างก็เห็นว่ากาลิเลโอตั้งใจลบหลู่และจาบจ้วงอริสโตเติล โดยได้พยายามล้มล้างคำสอนของปราชญ์ผู้ยิ่งใหญ่ผู้นี้ ดังนั้นบรรดาอาจารย์ในมหาวิทยาลัยปิซาจึงพากันต่อต้านกาลิเลโอ เช่นห้ามไม่ให้นิสิตเข้าฟังกาลิเลโอสอนและไม่สังสรรค์เสวนาด้วย เมื่อกาลิเลโอถูกบีบบังคับจิตใจมากเข้าๆ จึงตัดสินใจลาออกจากตำแหน่งอาจารย์ ในช่วงเวลาที่ว่างงาน กาลิเลโอได้ข่าวว่าบิดาถึงแก่กรรมด้วยโรคเส้นเลือดในสมองแตก ในฐานะบุตรคนหัวปีของครอบครัวเขาจึงต้องรับภาระดูแลครอบครัวแทนบิดา และได้สัญญากับมารดาว่าเมื่อได้งานใหม่จะจัดส่งเงินเดือนส่วนหนึ่งมาให้ทุกเดือน ส่วนเงินหมั้นของ Virginia ก็จะจัดให้ และสำหรับน้องชายชื่อ Michelangelo ผู้เป็นนักดนตรีที่สุรุ่ยสุร่าย กาลิเลโอก็จะรับภาระดูแลเช่นกัน

ในช่วงเวลานั้น หนุ่มกาลิเลโออายุ ๒๘ ปี รูปร่างสูงปานกลาง ผมแดงและจมูกบาน ก็ได้ข่าวว่ามหาวิทยาลัยปาดัวซึ่งอยู่ในความปกครองของแคว้นเวนิซ ต้องการศาสตราจารย์คณิตศาสตร์มาทำงานในตำแหน่งที่ว่างลง กาลิเลโอซึ่งมีภาระครอบครัวที่ต้องรับผิดชอบมากจึงออกเดินทางโดยม้าไปเมืองปาดัว การเดินทางที่กินเวลา ๒ วันนำกาลิเลโอมาถึงมหาวิทยาลัยปาดัวอันเป็นสถานที่ที่
โคเปอร์นิคัสเคยสอนและกวีดังเตเคยเรียน แล้วกาลิเลโอก็ได้พบว่าบรรยากาศในมหาวิทยาลัยปาดัวดีกว่ามหาวิทยาลัยปิซามาก เพราะอาจารย์ส่วนใหญ่ทุ่มเทกับการค้นคว้าหาความรู้ใหม่ๆ กาลิเลโอได้ตอบรับเข้าทำงานเป็นอาจารย์เมื่อวันที่ ๒๖ กันยายน ค.ศ.๑๕๙๒ โดยได้รับเงินปีละ ๑๘๐ ฟลอริน มากกว่าเงินที่ได้รับจากที่เดิมถึง ๓ เท่า และจะต้องสอนวิชาเรขาคณิต กลศาสตร์ กับดาราศาสตร์

ถึงจะได้เงินมากขึ้น แต่ก็ไม่เพียงพอสำหรับสมาชิกทุกคนในครอบครัว ดังนั้นกาลิเลโอจึงจำเป็นต้องหาเงินเพิ่มเติมโดยการสอนพิเศษ ความเหน็ดเหนื่อยและความรับผิดชอบที่มากระดับนี้ทำให้กาลิเลโอคิดหนักเรื่องจะมีครอบครัวของตนเอง แต่ในที่สุดกาลิเลโอก็อยู่กินอย่างไม่เป็นทางการกับ Marina Gamba เพราะครอบครัวเจ้าสาวไม่มีเงินมากพอให้กาลิเลโอ การที่ทั้งคู่ไม่ได้จดทะเบียนสมรสอย่างเป็นทางการทำให้ลูกสาวของกาลิเลโอ ๒ คนที่ชื่อ Virginia กับ Livia และบุตรชาย ๑ คนชื่อ Vincenzio เป็นลูกนอกสมรส อันเป็นเหตุให้ลูกสาว ๒ คนสมรสกับใครไม่ได้ ครั้นจะให้ลูกสาวทั้งสองอยู่เป็นโสดก็เกรงจะเป็นที่ครหา กาลิเลโอจึงจัดการให้ Virginia และ Livia บวชชีตั้งแต่อายุ ๑๓ ปีจนตลอดชีวิตที่โบสถ์ San Matteo ในเมือง Arcetri โดย Virginia ใช้ชื่อว่า Maria Celeste มีหน้าที่จ่ายยาและเป็นนางพยาบาลในสำนักแม่ชี ส่วน Livia มีสุขภาพไม่ดี เจ็บออดๆ แอดๆ ตลอดเวลา และเสียชีวิตหลังจากบวชชีได้ไม่นาน สำหรับ Vincenzio นั้นในที่สุดได้รับการยอมรับว่าเป็นบุตรของกาลิเลโอ ต่อมาได้แต่งงานกับ Sestilia Bocchineri และห่างเหินจากบิดาไป กาลิเลโอจึงสนิทสนมกับ Maria Celeste มากที่สุด และเธอคือคนที่คอยพยาบาลบิดาในยามชรา โดยการให้กำลังใจและเขียนจดหมายติดต่อตลอดเวลาที่กาลิเลโอถูกกักบริเวณในช่วงบั้นปลายของชีวิต

อนึ่ง ขณะใช้ชีวิตอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยปาดัว กาลิเลโอได้รับงานออกแบบอุปกรณ์เพื่อนำออกขายหลายอย่าง เช่นเข็มทิศสำหรับทหารปืนใหญ่ใช้ในการยิงกระสุนให้ถูกเป้าอย่างแม่นยำ รวมถึงการออกแบบหวี เข็มขัด ปากกาลูกลื่น เทอร์โมมิเตอร์อากาศ (ที่ใช้คุณสมบัติการขยายตัวของอากาศเป็นเกณฑ์บอกอุณหภูมิ) และเครื่องเก็บผลมะเขือเทศ เป็นต้น ในยามว่างก็จะวิเคราะห์ตำราวิทยาศาสตร์ของอาร์คิมีดีส (Archimedes) และอริสโตเติล แล้วเรียบเรียงเป็นตำราชื่อ De motu (On Motion) ในนั้นมีบทความเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งกาลิเลโอได้พบความรู้ใหม่ เช่น ถ้าวัตถุไม่ถูกแรงใดๆ กระทำเลย และวัตถุนั้นอยู่นิ่ง มันก็คงสภาพนิ่งตลอดไป แต่ถ้าวัตถุนั้นกำลังเคลื่อนที่ มันก็คงความเร็วนั้นต่อไปอย่างสม่ำเสมอ และนี่ก็คือสมบัติด้านความเฉื่อย (inertia) ที่นักเรียนปัจจุบันรู้จักดี แต่ถ้ามีแรงมากระทำ ความเร็วของวัตถุนั้นก็จะเปลี่ยน ความรู้ประเด็นนี้ได้ปูทางให้นิวตันใช้ในการสร้างกฎการเคลื่อนที่ในเวลาต่อมา

นอกจากนี้กาลิเลโอก็ยังพบอีกว่า ในกรณีวัตถุที่ไถลไปตามพื้นเอียงที่ทำมุมกับแนวระดับ ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่จะแปรโดยตรงกับเวลายกกำลังสอง ไม่ว่ามุมเอียงมีค่าเท่าใด และเมื่อมุมเอียงเป็นมุมฉาก ระยะทางก็ยังแปรโดยตรงกับเวลายกกำลังสองเหมือนเดิม กาลิเลโอจึงสรุปว่า เวลาวัตถุตกอย่างเสรี ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ก็ยังแปรโดยตรงกับเวลายกกำลังสอง สำหรับการเคลื่อนที่ของกระสุนปืนใหญ่นั้น กาลิเลโอก็ได้พบสิ่งที่ขัดแย้งกับคำสอนของอริสโตเติลอีก เมื่อเขาได้แสดงว่ากระสุนมีวิถีโค้งแบบพาราโบลา (parabola) ความรู้เหล่านี้ทำให้กาลิเลโอเห็นความสำคัญของคณิตศาสตร์ในการศึกษาธรรมชาติมากว่าสามารถใช้สรุปความจริงออกมาเป็นกฎหรือเป็นสูตรที่ช่วยให้ผู้ทดลองสามารถทำนายอนาคตได้ จนถึงกับกล่าวว่า คนที่ไม่มีความรู้คณิตศาสตร์จะไม่มีวันเข้าใจฟิสิกส์ได้ดี และพระเจ้าคือนักคณิตศาสตร์ เพราะได้สร้างเอกภพโดยใช้หลักการทางคณิตศาสตร์

ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ (Galilean moons)

ในปี ๑๖๐๘ กาลิเลโอเริ่มสนใจดาราศาสตร์เมื่อได้อ่านหนังสือ De Revolutionibus Orbium Coelestium(On the Revolutions of the Heavenly Spheres) ของโคเปอร์นิคัส ซึ่งถูกห้ามเผยแพร่ ห้ามอ่าน ห้ามเล่า ห้ามใช้สอน และห้ามใช้เรียนอย่างเด็ดขาด เพราะสถาบันศาสนาแห่งวาติกันมีความเห็นว่าเนื้อหาในหนังสือเล่มนี้ขัดแย้งและโจมตีคำสอนในคัมภีร์ไบเบิลอันศักดิ์สิทธิ์ เช่นไบเบิลบอกว่า ดวงอาทิตย์มีการขึ้นและตก ในขณะที่โลกอยู่นิ่ง แต่โคเปอร์นิคัสกลับระบุว่า โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ และหมุนรอบตัวเองได้ด้วย ทำให้ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของเอกภพ ซึ่งถ้าความคิดของโคเปอร์นิคัสเป็นความจริง เวลาโลกอยู่เหนือดวงอาทิตย์ นั่นหมายความว่าโลกอยู่บนสวรรค์ แล้วพระเจ้าอยู่ที่ใด และเวลาโลกอยู่ใต้ดวงอาทิตย์ โลกจะอยู่ในนรกใช่หรือไม่ เป็นต้น

ด้วยเหตุนี้สำนักวาติกันจึงประกาศว่า คนที่คิดและเชื่อตามโคเปอร์นิคัสเป็นคนนอกรีต สมควรถูกลงโทษ ซึ่งอาจจะสถานหนักคือถูกฆ่าเช่นเดียวกับ จีออร์ดาโน บรูโน (Giordano Bruno) นักบวชผู้นำความคิดของโคเปอร์นิคัสไปเผยแพร่โดยได้เทศนาชักนำให้ประชาชนเชื่อว่า ถ้าโลกเป็นเพียงดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่มีมนุษย์อาศัยอยู่ ดังนั้นดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในเอกภพก็น่าจะมีมนุษย์อาศัยอยู่ด้วยเช่นกัน และถ้ามนุษย์ต่างดาวมีจริง มนุษย์โลกก็มิได้ยิ่งใหญ่หรือสำคัญแต่เพียงผู้เดียว (ในความเห็นของบรูโน ดวงจันทร์ ดาวอังคาร ฯลฯ ต่างก็มีมนุษย์อาศัยอยู่) การชี้นำให้ผู้คนเชื่อเช่นนี้จึงลบหลู่คำสอนในไบเบิลมาก ศาลศาสนาจึงได้พิพากษาให้นำตัวบรูโนไปเผาทั้งเป็นที่จัตุรัส Campo de’ Fiori ในกรุงโรม เมื่อเวลาเช้าตรู่ของวันที่ ๑๗ กุมภาพันธ์ ค.ศ. ๑๖๐๐^๒

เมื่ออายุ ๔๔ ปี กาลิเลโอได้ข่าวว่าที่เมือง Middelburg ในเนเธอร์แลนด์ มีช่างทำแว่นคนหนึ่งชื่อ Hans Lippershey ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่สามารถทำให้ภาพที่เห็นมีขนาดใหญ่ขึ้นถึง ๓ เท่าได้ โดยการนำเลนส์นูน ๒ ชิ้นมาติดที่ปลายท่อกลวง แต่เมื่อ Lippershey นำสิ่งประดิษฐ์นี้ไปขอจดสิทธิบัตร เจ้าหน้าที่กลับบอกว่ามันมิใช่สิ่งแปลกใหม่ เพราะมีคนรู้จักทำอุปกรณ์ที่มีความสามารถเช่นนี้มานานแล้ว (ดังนั้นประวัติศาสตร์จึงไม่มีหลักฐานแน่ชัดว่าใครคือบุคคลแรกที่ประดิษฐ์กล้องส่องทางไกล) อย่างไรก็ตาม ความอยากรู้อยากเห็นและอยากประดิษฐ์เองได้ทำให้กาลิเลโอเริ่มสร้างกล้องส่องทางไกล ทั้งๆ ที่มีประสบการณ์ฝนเลนส์น้อย แต่เขาก็ไม่ละความพยายาม จนเวลาผ่านไป ๑ เดือน กาลิเลโอก็ได้เลนส์นูนมา ๒ ชิ้น จึงนำไปติดที่ปลายท่อตะกั่ว และขยับเลื่อนเลนส์ไปมาจนพบว่ากล้องสามารถทำให้เห็นวัตถุมีขนาดใหญ่ขึ้นอย่างไม่น่าเชื่อ จากนั้นก็ได้พัฒนาประสิทธิภาพของกล้องจนสามารถขยายภาพได้ ๙ เท่า ๒๐ เท่า และ ๓๐ เท่า และได้เรียกอุปกรณ์ที่ประดิษฐ์ขึ้นนี้ว่า Perspicillum เพราะใช้ดูวัตถุที่อยู่ไกลได้ชัด เมื่อกล้องมีประสิทธิภาพดีขึ้นๆ กาลิเลโอผู้รู้วิธีทำกล้องจึงสร้างกล้องขึ้นมากมายเพื่อขายให้ทหารใช้สอดแนมข้าศึก และให้พ่อค้าใช้ส่องดูเรือในทะเลที่อยู่ไกลจากฝั่งเพื่อจะได้รู้ล่วงหน้าว่าเรืออะไรจะนำสินค้าอะไรมาขาย ซึ่งจะทำให้พ่อค้า “ผู้เห็นการณ์ไกล” ได้กำไรและดำเนินการค้าได้อย่างมีหลักการ

การมีวิญญาณนักประดิษฐ์เต็มตัวทำให้กาลิเลโอรู้จักคิดวิเคราะห์ประสิทธิภาพของกล้องในลำดับต่อไป และก็ได้พบว่ากล้องส่องทางไกลสามารถเห็นวัตถุได้ตราบใดที่แสงจากวัตถุนั้นเดินทางผ่านเลนส์มาเข้าตา คำถามที่กาลิเลโอสนใจคือ กล้องสามารถเห็นวัตถุได้ไกลเพียงใด กล้องสามารถเห็นดาวที่อยู่ไกลถึงขอบฟ้าได้หรือไม่ ดังนั้นกาลิเลโอจึงหันกล้องส่องทางไกลขึ้นท้องฟ้า แล้วเล็งกล้องตรงไปที่ดวงจันทร์ และนี่ก็คือการปฏิวัติครั้งยิ่งใหญ่ครั้งหนึ่งในวิชาดาราศาสตร์ เพราะกาลิเลโอได้แปลงอุปกรณ์ที่คนทั่วไปใช้หรือให้เด็กเล่น เป็นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่เรียกว่ากล้องโทรทรรศน์ให้นักดาราศาสตร์ใช้ศึกษาดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์ กล้องโทรทรรศน์นี้ได้ทำให้กาลิเลโอเห็นและพบปรากฏการณ์ต่างๆ บนท้องฟ้าที่ไม่เคยมีมนุษย์คนใดในประวัติศาสตร์เคยเห็น เคยพบ หรือเคยรู้มาก่อน

ในเดือนธันวาคม ค.ศ.๑๖๐๙ กาลิเลโอได้เห็นภาพผิวที่เป็นรอยกระดำกระด่างของดวงจันทร์ที่ผู้คนในสมัยนั้นคิดว่าเกิดจากเมฆบดบัง แต่กาลิเลโอได้พบว่าแท้จริงแล้วรอยคล้ำเหล่านั้นเป็นภูเขาและหลุมมากมาย การศึกษาเงาและแสงที่เห็นทำให้กาลิเลโอรู้ว่ามันเป็นเงาของภูเขาสูง ดังนั้นผิวของดวงจันทร์จึงตะปุ่มตะป่ำและเต็มไปด้วยรอยมลทิน หาได้กลมเกลี้ยงอย่างลูกบิลเลียดดังที่กล่าวไว้ในไบเบิลไม่ และนั่นก็หมายความว่า ดวงจันทร์ที่พระเจ้าสร้างมีรอยตำหนิ พระปรีชาสามารถของพระองค์จึงไม่สมบูรณ์ดังที่คริสต์ศาสนิกชนเชื่อ

ในความเป็นจริง ทอมัส แฮร์เรียต (Thomas Harriot) นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้เคยวาดภาพดวงจันทร์ที่เขาเห็นก่อนกาลิเลโอหลายปี แต่แฮร์เรียตเป็นคนร่ำรวยที่มีชื่อเสียงด้านคณิตศาสตร์มาก จึงไม่ต้องการเกียรติยศใดๆ อีก ดังนั้นเขาจึงไม่เผยแพร่สิ่งที่ได้เห็น อีกทั้งเมื่อแฮร์เรียตถูกจับขังเพราะได้เข้าไปพัวพันกับการระเบิดรัฐสภาอังกฤษในปี ๑๖๐๕ ความเป็นนักโทษทำให้ไม่มีใครเห็นความสำคัญของภาพที่เขาวาด (ณ วันนี้ภาพดังกล่าวอยู่ที่ London Museum of Science) ขณะที่กาลิเลโอนั้นต้องการชื่อเสียงมากและต้องการเงินมาเลี้ยงดูครอบครัว เขาจึงเผยแพร่ความรู้ใหม่ที่พบทันที ทำให้ได้ชื่อว่าเป็นผู้เห็นความไม่สมบูรณ์ของดาวบนสวรรค์เป็นคนแรก อีกทั้งความสามารถในการสเกตช์ภาพของกาลิเลโอก็ทำให้ภาพที่เขาสเกตช์นั้นค่อนข้างเหมือนภาพดวงจันทร์ที่เห็นผ่านกล้องโทรทรรศน์ปัจจุบันมาก

ในวันที่ ๗ มกราคม ค.ศ.๑๖๑๐ กาลิเลโอได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องเห็นจุดสว่าง ๓ จุดปรากฏอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดี โดยจุดสว่างทั้งสามนี้เรียงตัวในแนวเส้นตรงเดียวกันกับเส้นศูนย์สูตรของดาวพฤหัสบดี จุดสว่างทั้งสามมีขนาดเล็กและอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีมาก กาลิเลโอตระหนักว่ามันคงเป็นดาวฤกษ์ที่ไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน ตำราดาราศาสตร์ของอริสโตเติลก็ไม่เคยเอ่ยถึงดาวฤกษ์ทั้งสามเลย กระทั่งในวันต่อมาเขาก็ได้เห็นจุดสว่างเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งจุด และจุดสว่างเดิมทั้งสามจุดได้เปลี่ยนตำแหน่งไป กาลิเลโอจึงคิดว่าการเปลี่ยนตำแหน่งทำให้มันไม่ใช่ดาวฤกษ์แน่ๆ เมื่อถึงวันที่ ๑๐ มกราคม จุดสว่างจุดหนึ่งได้หายไปอย่างไร้ร่องรอย เหตุการณ์เหล่านี้ทำให้กาลิเลโอสรุปว่า จุดสว่างที่เห็นเป็นดาวบริวารของดาวพฤหัสบดีที่กำลังโคจรไปรอบดาวที่ระยะห่างต่างๆ กัน ดังนั้นดาวพฤหัสบดีก็มีดาวบริวารซึ่งเรียกว่าดวงจันทร์จำนวนมากถึง ๔ ดวง (กาลิเลโอเห็นดวงจันทร์ดวงที่ ๔ เมื่อวันที่ ๑๓ มกราคม ค.ศ. ๑๖๑๐) และดวงจันทร์เหล่านี้กำลังโคจรรอบดาวพฤหัสบดี หาได้โคจรรอบโลกดังคำสอนของปโตเลมีไม่ กาลิเลโอจึงเป็นบุคคลแรกที่เห็นดวงจันทร์ของต่างดาว

ในตอนแรกที่กาลิเลโอรายงานการเห็นดวงจันทร์เหล่านี้ไม่มีใครเชื่อ จนเมื่อ Christopher Clavius ยืนยันว่าดวงจันทร์ที่เห็นคือของจริง กาลิเลโอจึงได้รับการต้อนรับเยี่ยงวีรบุรุษเมื่อเขาเดินทางไปโรมในปี ๑๖๑๑ และเมื่อพบดวงจันทร์แล้ว กาลิเลโอได้ติดตามดูการโคจรของดวงจันทร์ทั้งสี่อีกนาน ๑๘ เดือน จนกระทั่งกลางปี ๑๖๑๒ เขาก็รู้เวลาในการโคจรรอบดาวพฤหัสบดีของดวงจันทร์แต่ละดวงอย่างหยาบๆ

ในความเป็นจริง Simon Marius (Mayer) นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน อ้างว่าได้เห็นดวงจันทร์ทั้งสี่ก่อนกาลิเลโอ แต่เขาไม่ตระหนักในความสำคัญของสิ่งที่เห็น จึงไม่ได้เผยแพร่หรือรายงานให้นักดาราศาสตร์คนอื่นๆ รู้ ดังนั้นเมื่อ Mayer ได้อ่านข่าวการพบดวงจันทร์ในหนังสือ Sidereus Nuncius (Sidereal Messenger) ที่กาลิเลโอเขียนในปี ๑๖๑๐ Mayer ก็รู้ว่าตนพลาดโอกาสในการได้ชื่อว่าเป็นผู้พบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเป็นคนแรก จะอย่างไรก็ตามการอ้างของ Mayer ในเรื่องนี้ทำให้เขามีกรณี
พิพาทกับกาลิเลโอว่าใครคือผู้เห็นดวงจันทร์เหล่านั้นเป็นคนแรก ในที่สุดกาลิเลโอก็มีศัตรูเพิ่มอีก ๑ คน

สำหรับชื่อของดวงจันทร์ทั้งสี่ที่กาลิเลโอเห็นนั้น ในเบื้องต้นเขาได้ตั้งชื่อว่า Medicean Stars (ดาวแห่งตระกูล Medici) เพื่อเป็นเกียรติแก่ Cosimo II de’ Medici ผู้เป็นดยุคแห่งแคว้นทัสคานี กับน้องชายทั้งสามของ Cosimo ทั้งนี้เพราะกาลิเลโอมีความปรารถนาจะกลับไปทำงานที่มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์ซึ่งตั้งอยู่ในเขตการปกครองของท่านดยุค ดังนั้นกาลิเลโอจึงหวังว่าเมื่อดยุคได้รับการยกย่องให้ชื่อของท่านเป็นชื่อของดวงจันทร์ ท่านคงสนับสนุนกาลิเลโออย่างเต็มที่เวลากาลิเลโอจะขอมาทำงานที่มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์ แต่ในเวลาต่อมา Mayer ได้เสนอให้เรียกชื่อดวงจันทร์ทั้งสี่ว่า Io, Europa, Callisto และ Ganymede ตามชื่อชู้รักของเทพจูปิเตอร์ ณ วันนี้เรารู้จักดวงจันทร์ทั้งสี่ในนามดวงจันทร์ของกาลิเลโอ (Galilean moons) เพื่อเป็นเกียรติแก่บุคคลผู้เห็นดวงจันทร์เหล่านี้เป็นคนแรก นอกจากนี้กาลิเลโอยังตั้งข้อสังเกตอีกว่า ในขณะที่ดวงจันทร์ของโลกแสดงทั้งข้างขึ้นและข้างแรม แต่ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีแสดงแต่ข้างขึ้น เพราะดวงจันทร์เหล่านี้ได้รับแสงอาทิตย์ตลอดเวลา ยกเว้นเวลาที่ดวงจันทร์อยู่ข้างหลังดาวพฤหัสบดีในแนวตรงข้ามกับ
ดวงอาทิตย์

เมื่อข่าวการค้นพบทางดาราศาสตร์ของกาลิเลโอแพร่ไปถึงเวนิซ ท่านผู้ครองนครได้มีบัญชาให้กาลิเลโอนำกล้องโทรทรรศน์มาสาธิตให้ชาวเวนิซดู กาลิเลโอจึงนำกล้องไปติดตั้งที่ยอดหอคอยในจัตุรัส St.Mark’s การเห็นภาพเรือที่อยู่ไกลปรากฏใกล้เข้ามาและเห็นภาพดวงจันทร์ที่ไม่มีใครเคยคาดคิดมาก่อนได้สร้างความตื่นเต้นให้แก่ชาวเวนิซมาก และเพื่อเป็นที่ระลึก กาลิเลโอได้มอบกล้องให้เป็นของขวัญแก่เมืองเวนิซและผู้ครองนคร ซึ่งท่านก็ได้ตอบแทนความปรารถนาดีโดยการเพิ่มเงินให้จากปีละ ๕๒๐ ฟลอรินเป็น ๑,๐๐๐ ฟลอริน

เมื่อถึงวันที่ ๑๒ มีนาคม ค.ศ. ๑๖๑๐ กาลิเลโอได้เรียบเรียงปรากฏการณ์ดาราศาสตร์ต่างๆ ที่เห็นผ่านกล้องโทรทรรศน์เป็นหนังสือชื่อ Sidereus Nuncius โดยได้เรียบเรียงเป็นภาษาอิตาลีเพื่อให้คนทั่วไปได้อ่านและเข้าใจ แทนที่จะเขียนเป็นภาษาละตินซึ่งมีแต่นักวิชาการเท่านั้นที่อ่านรู้เรื่อง หนังสือนี้ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ไปทั่วยุโรปจนทำให้ชื่อกาลิเลโอกลายเป็นชื่อติดปาก เพราะหนังสือได้เปิดโลกใหม่บนท้องฟ้าให้ชาวโลกสำรวจ หลังจากที่โคลัมบัสได้พบโลกใหม่เมื่อ ๑๑๘ ปีก่อนนั้น Sidereus Nuncius จึงเป็นหนังสือที่สำคัญที่สุดเล่มหนึ่งในคริสต์ศตวรรษที่ ๑๗ เพราะได้ทำให้ชาวโลกตื่นเต้นที่รู้ว่าดวงจันทร์มีลักษณะเหมือนโลก คือมีหุบเขา ภูเขา และที่ราบ ข่าวการค้นพบที่น่าสนใจนี้ทำให้ผู้คนหลั่งไหลมาฟังกาลิเลโอบรรยาย ทั้งชาวฝรั่งเศส อังกฤษ เยอรมัน และโปแลนด์ แม้แต่กษัตริย์ Gustav Adolphus แห่งสวีเดนก็เสด็จฯ มาฟังด้วย

“เอกภพของโคเปอร์นิคัสถูกต้อง ส่วนเอกภพของปโตเลมีนั้นผิด”

เมื่อมีชื่อเสียงกาลิเลโอรู้สึกอยากกลับไปทำงานที่มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์ (Universita’ degli Studi di Firenze)เพราะมีบรรยากาศทางวิชาการดีกว่า และจะได้อยู่ใกล้ลูกด้วย ดังนั้นในปี ๑๖๑๐ หลังจากทำงานที่มหาวิทยาลัยปาดัวมานานถึง ๑๘ ปี กาลิเลโอก็ได้ลาออกไปรับตำแหน่งศาสตราจารย์คณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์ตามคำสั่งของท่านดยุคแห่งทัสคานี ซึ่งได้มอบบ้านพักที่ Le Selve แก่กาลิเลโอเพื่อใช้เป็นศูนย์กลางการถกเถียงทางวิชาการ

ค.ศ. ๑๖๑๑ กาลิเลโอได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Accademia dei Lincei ซึ่งเป็นสมาคมที่จัดตั้งขึ้นโดย Federico Cesi ขุนนางหนุ่มวัย ๑๘ ปีผู้สนใจวิทยาการแทบทุกแขนง สมาคมนี้ประกอบด้วยสมาชิกที่ต้องการค้นคว้าหาความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติ คณิตศาสตร์ วรรณกรรม รวมถึงภาษาด้วย ในตอนแรกสมาคมมีสมาชิกเพียง ๔ คน ทุกคนมีอายุน้อยกว่า ๓๐ ปี อีกทั้งไม่มีใครเป็นนักวิทยาศาสตร์ การมีกาลิเลโอเป็นสมาชิกทำให้สมาคมมีห้องสมุดและห้องปฏิบัติการพร้อม รวมทั้งมีชื่อเสียงตามมา ส่วนกาลิเลโอก็รู้สึกมั่นใจที่มี Cesi เป็นผู้อุปถัมภ์ที่มีอำนาจ

ค.ศ. ๑๖๑๒ กาลิเลโอได้เห็นจุดสลัวมืดขนาดต่างๆ บนดวงอาทิตย์ เหมือนกับที่ Christoph Scheiner นักบวชชาวเยอรมันเคยเห็น แต่ Scheiner คิดว่ามันเป็นภาพของดาวพุธที่โคจรตัดหน้าดวงอาทิตย์ เขาจึงไม่ติดตามดู ในขณะที่กาลิเลโอหาได้คิดเช่นนั้นไม่ เพราะได้เห็นจุดมีขนาดต่างๆ กันปรากฏที่ผิวดวงอาทิตย์ในปริมาณที่ไม่สม่ำเสมอ อีกทั้งเคลื่อนที่ได้ด้วย กาลิเลโอจึงรู้ว่าดวงอาทิตย์มีจุด (sunspot) ที่ผิว และการที่จุดเคลื่อนที่แสดงว่าดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเอง และนี่ก็เป็นอีกหลักฐานหนึ่งที่แสดงว่าดวงอาทิตย์ที่พระเจ้าสร้างมีความด่างพร้อย ไม่สมบูรณ์ ๑๐๐?% (อนึ่งการเฝ้าดูจุดบนดวงอาทิตย์นี้อาจทำให้กาลิเลโอตาบอดในบั้นปลายของชีวิตก็ได้) จะอย่างไรก็ตาม กาลิเลโอได้รายงานการพบจุดบนดวงอาทิตย์ไว้ในหนังสือ Istoria e Dimostrazioni intorno Alle Macchie Solari e Loro Accidenti Rome (History and Demonstrations Concerning Sunspots and their Properties; Treatise on Sunspots)

จากนั้นก็ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ศึกษาดาวเสาร์ และก็ต้องประหลาดใจเมื่อเห็นดาวเสาร์มีลักษณะไม่กลมเหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ คือมีดวงกลมใหญ่ตรงกลางและมีดวงกลมเล็กสองดวงอยู่ข้างๆ แต่อีกหลายเดือนต่อมา ดวงกลมเล็กทั้งสองได้หายไป กาลิเลโอรู้สึกงุนงงกับสิ่งที่เห็นมาก เพราะเขาอธิบายเหตุผลไม่ได้ แต่เขาก็รู้ว่าพระเจ้าทรงบกพร่องอีกแล้วที่สร้างดาวเคราะห์ได้ไม่กลม (ณ วันนี้เรารู้ว่าการที่ดาวเสาร์ปรากฏเป็นดาว ๓ ดวงเรียงกันนั้นเกิดจากกล้องโทรทรรศน์ที่กาลิเลโอสร้างมีประสิทธิภาพต่ำ จึงทำให้เห็นวงแหวนเป็นดาวกลม และเวลาดาวกลมเล็กๆ ๒ ดวงหายไปนั้นเป็นเพราะเวลาระนาบของวงแหวนดาวเสาร์อยู่ในแนวสายตา คนบนโลกจึงไม่เห็นวงแหวน

ในเวลาต่อมา กาลิเลโอได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูทางช้างเผือก ซึ่งเวลามองด้วยตาเปล่าจะเห็นคล้ายเมฆสว่างเรื่อๆ แต่เมื่อใช้กล้องโทรทรรศน์ กาลิเลโอได้พบว่าทางช้างเผือกประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกาลิเลโอได้เห็นดาวฤกษ์ต่างๆ ในกลุ่มดาว Orion, Pleiades และ Ursa Major เขาจึงรู้ว่าเอกภพประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมากที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็นในเดือนกันยายน ค.ศ.๑๖๑๒ กาลิเลโอเห็นดาวศุกร์แสดงข้างขึ้นและข้างแรมเหมือนดวงจันทร์ของโลก เขารู้สึกตื่นเต้นมากเพราะนี่คือหลักฐานชิ้นสำคัญที่แสดงว่าดาวศุกร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ไม่ใช่รอบโลก เนื่องจากถ้าดาวศุกร์โคจรรอบโลกตามแบบจำลองของปโตเลมี ดาวศุกร์จะสว่างเต็มดวงตลอดเวลา แต่ดาวศุกร์ที่กาลิเลโอเห็นมีทั้งมืดสนิท เป็นเสี้ยวและเต็มดวง ซึ่งจะอธิบายได้ก็ต่อเมื่อโลกและดาวศุกร์ต่างก็โคจรรอบดวงอาทิตย์เท่านั้น โดยวงโคจรของดาวศุกร์อยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ กาลิเลโอจึงเชื่ออย่างมั่นใจว่า เอกภพของโคเปอร์นิคัสถูกต้อง ส่วนเอกภพของปโตเลมีนั้นผิด และถ้าโลกเคลื่อนที่ได้จริง กาลิเลโอจะต้องหาหลักฐานมายืนยัน และเขาคิดว่าเหตุการณ์น้ำขึ้นน้ำลงและคลื่นในทะเลคือหลักฐานเชิงประจักษ์ที่แสดงว่าโลกหมุน^๓

เมื่อมีหลักฐานและคำอธิบายค่อนข้างสมบูรณ์ ในปี ๑๖๑๖ กาลิเลโอวัย ๕๒ ปีได้ตัดสินใจเดินทางไปโรมในฐานะทูตวิทยาศาสตร์ของท่านดยุคแห่งแคว้นทัสคานี เพื่อเข้าเฝ้าสันตะปาปา Paul ที่ ๕ และเพื่อบอกเล่าเรื่องราวต่างๆ เกี่ยวกับเอกภพให้ประมุขของคริสตจักรฟัง โดยคาดหวังว่าสันตะปาปาจะคล้อยตามความคิดเรื่องเอกภพของโคเปอร์นิคัส แต่กาลิเลโอต้องประสบความผิดหวัง เพราะบรรดาคาร์ดินัลและนักบวชในโรมยังศรัทธาในคำสอนของอริสโตเติลอย่างแรงกล้า คนเหล่านั้นจึงโจมตีกาลิเลโอว่ากำลังทำลายสถาบันศาสนา โดยการพยายามล้มล้างคำสอนที่มีในคัมภีร์ไบเบิล อีกทั้งจาบจ้วงอริสโตเติลด้วย เมื่อกาลิเลโอเชื้อเชิญให้ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูดาวที่เขาอ้าง คนเหล่านั้นต่างปฏิเสธโดยให้เหตุผลว่าเสียเวลา เพราะทุกคนสามารถเห็นด้วยตาที่พระเจ้าประทานมาตั้งแต่เกิดแล้ว สำหรับการอ้างว่าดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์บริวารนั้น บรรดานักบวชก็อ้างว่าทฤษฎีโหราศาสตร์ คัมภีร์ไบเบิล และตำราของอริสโตเติลไม่เคยกล่าวถึงดวงจันทร์ที่ว่านี้เลย เมื่อไม่มีการเอ่ยถึง ดวงจันทร์เหล่านั้นก็ไม่มีอิทธิพลใดๆ ต่อมนุษย์ มันจึงไม่มีประโยชน์ใดๆ และเมื่อไม่มีประโยชน์ ดวงจันทร์เหล่านั้นก็ไม่มีจริง

ข้อโต้แย้งข้างๆ คูๆ นี้ทำให้กาลิเลโอต้องชี้แจงว่า คัมภีร์ไบเบิลไม่ใช่ตำราวิทยาศาสตร์ และไม่ได้เขียนโดยนักวิทยาศาสตร์ ดังนั้นคำสอนในไบเบิลจึงนำมาเป็นเอกสารอ้างอิงในวงวิชาการไม่ได้ กาลิเลโอยังได้เอ่ยเตือนเหล่านักบุญให้ตระหนักว่า คัมภีร์ไบเบิลสอนคนให้รู้วิธีที่จะไปสวรรค์เท่านั้น หาได้บอกคนให้รู้ว่าสวรรค์เคลื่อนที่อย่างไรไม่

ถึงกระนั้นสถาบันศาสนาแห่งวาติกันก็ยังยืนกรานไม่คล้อยตามกาลิเลโอ บุคคลสำคัญที่ต่อต้านกาลิเลโอมากที่สุดคือ Cardinal Bellarmine ผู้เคยตัดสินฆ่า จีออร์ดาโน บรูโน โดยการเผาทั้งเป็นมาแล้ว Bellarmine ห้ามมิให้กาลิเลโอสอนความคิดที่ว่าโลกเคลื่อนที่ได้และดวงอาทิตย์อยู่นิ่ง มิฉะนั้นจะถูกลงโทษสถานหนัก เพราะกาลิเลโอไม่มีหลักฐานว่าโลกเคลื่อนที่ได้ แล้วถ้ากาลิเลโอจะเขียนหรือสอนเรื่องนี้ก็ให้แยกศาสนาออกจากวิทยาศาสตร์ และวิทยาศาสตร์จะต้องไม่โจมตีศาสนา เมื่อถูกขู่ลงโทษ กาลิเลโอจึงเดินทางกลับฟลอเรนซ์และทำงานต่อไปอย่างระมัดระวัง ในขณะเดียวกันเขาก็คิดจะเขียนเรื่องน้ำขึ้นน้ำลงโดยใช้ชื่อว่า “Dialogue on the Ebb and Flow of the Sea” และระวังไม่เผยแพร่ความคิดของโคเปอร์นิคัสในที่สาธารณะใดๆ เพราะรู้ตัวว่ามีศัตรูที่มีอำนาจหลายคน และบางคนได้พยายามทำลายชื่อเสียงของเขาอย่างออกหน้าออกตา เช่น Christoph Scheiner นักบวชชาวเยอรมันซึ่งอ้างว่าได้เห็นจุดบนดวงอาทิตย์ก่อนกาลิเลโอ และจุดนั้นเป็นเพียงภาพลวงตา แต่กาลิเลโอยืนยันว่าดวงอาทิตย์มีมลทินจริง และได้กล่าวติเตียน Scheiner ซึ่งทำให้ Scheiner รู้สึกโกรธแค้นมาก หรือในกรณีสาธุคุณ Orazio Grassi ที่เขียนบทความเกี่ยวกับธรรมชาติของดาวหางในหนังสือชื่อ An Astronomical Disputation on the Three Comets of the Year 1618 โดยอ้างว่าดาวหางโคจรเป็นวงกลมรอบโลก จึงอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางเท่าเดิมเสมอ อีกทั้งอยู่ไกลจากโลกยิ่งกว่าดวงจันทร์ ความคิดของ Grassi ถูกกาลิเลโอโจมตีว่าเหลวไหล และดาวหางที่ Grassi เชื่อว่าเป็นดาวกาลกิณีนั้น จริงๆ แล้วไม่มีอิทธิพลใดๆ ต่อคนบนโลก (แต่กาลิเลโอก็ไม่รู้ว่าดาวหางมาจากไหน) การตอบโต้บรรดานักบวชอย่างรุนแรงทำให้คนเหล่านี้ซึ่งเป็นที่เคารพของสังคมกลายเป็นศัตรูของกาลิเลโออย่างถาวร ยิ่งเมื่อกาลิเลโอได้ย้ายมาทำงานที่ฟลอเรนซ์ซึ่งอยู่ในแคว้นทัสคานีที่สันตะปาปาควบคุมดูแล นักบวชศัตรูของกาลิเลโอจึงถือเป็นโชคดีที่จะได้กำจัดกาลิเลโอโดยได้ยุยงสันตะปาปาให้เป็นศัตรูกับกาลิเลโอด้วย

เมื่อความกังวลมีมากขึ้นๆ เพราะกลัวภัยศาสนา กาลิเลโอจึงได้เขียนจดหมายถึง Grand Duchess Christina มารดาของท่านดยุคผู้อุปถัมภ์กาลิเลโอ โดยได้อธิบายให้นางเห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์กับศาสนา (จดหมายนี้ไม่ได้รับการตีพิมพ์จนกระทั่งปี ๑๖๓๖) ช่วงเวลานั้นกาลิเลโอวัย ๕๒ ปีได้ล้มป่วยด้วยโรคไขข้ออักเสบและรู้สึกเจ็บหน้าอกในบางเวลา ดังนั้นเมื่อเดินทางกลับจากโรม กาลิเลโอจึงฉวยโอกาสไปพักผ่อนที่วิลล่า Le Selve ของ Filippo Salviati เพื่อนสนิทที่มีฐานะดีเป็นการชั่วคราว ก่อนจะย้ายไปที่วิลล่า Bellosquardo ไม่ไกลจากเมือง Arcetri มาก ความกังวลทำให้ผลงานวิทยาศาสตร์ของกาลิเลโอลดลงมาก แต่เขาก็ยังสนใจหาวิธีปรับปรุงประสิทธิภาพของกล้องโทรทรรศน์และศึกษาอุปราคาของดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี

ในปี ๑๖๒๓ กาลิเลโอเขียนหนังสือเรื่อง Il Saggiatore(The Assayer) ซึ่งมีเนื้อหาเกี่ยวกับวิธีหาความรู้วิทยาศาสตร์ที่เน้นการสังเกต ตั้งสมมุติฐาน การทดลองเชิงปริมาณ เพื่อสรุปเป็นองค์ความรู้ที่เกี่ยวกับธรรมชาติ และได้อุทิศหนังสือเล่มนี้แก่สันตะปาปา Urban ที่ ๘ หรือก็คือ Cardinal Maffeo Barberini ผู้ที่สนิทสนมกับกาลิเลโอมาก Barberini ผู้นี้ได้เคยขัดขวางสันตะปาปา Paul ที่ ๕ ไม่ให้ประณามกาลิเลโอเป็นคนนอกรีตมาแล้ว นอกจากนี้ Barberini ยังเป็นสมาชิกของ Accademia dei Lincei สมาคมเดียวกับกาลิเลโอด้วย

หลังจากที่สันตะปาปา Urban ที่ ๘ ทรงดำรงตำแหน่งไม่ถึงปี พระองค์มีบัญชาให้กาลิเลโอเข้าเฝ้าที่โรม และได้ตรัสชื่นชมผลงาน The Assayer กาลิเลโอจึงทูลว่าจะเขียนหนังสือเรื่องการเปรียบเทียบเอกภพของปโตเลมีกับโคเปอร์-นิคัส และสันตะปาปาก็ได้เสนอแนะให้กาลิเลโอเขียนอย่างเป็นกลาง คือไม่ตำหนิไบเบิล เพื่อจะได้ช่วยปกป้องไม่ให้ถูกประณาม และต้องไม่สนับสนุนโคเปอร์นิคัสอย่างออกหน้าออกตา เพราะกาลิเลโอไม่มีหลักฐานสนับสนุนอย่างสมบูรณ์

กาลิเลโอรู้สึกยินดีที่สันตะปาปาองค์ใหม่ไม่ทรงขัดขวางเสรีภาพของนักวิทยาศาสตร์ในการคิดและแสดงออก จึงเดินทางกลับฟลอเรนซ์และเริ่มเขียนหนังสือที่ใฝ่ฝันมานานเป็นภาษาอิตาลีเพื่อให้คนทั่วไปเข้าใจ ในปี ๑๖๓๒ หนังสือเรื่อง Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo(Dialogue Concerning the Two Chief World Systems) ก็ปรากฏ ข้อเขียนนี้มีตัวละคร ๓ คน คนแรกคือ Simplicio(Simplicus ในภาษาละตินแปลว่า “คนโง่”) ผู้ศรัทธาในคำสอนของอริสโตเติล (ที่สันตะปาปา Urban ที่ ๘ ทรงเชื่อด้วย) คนที่ ๒ คือ Salviati ผู้ที่เชื่อในโคเปอร์นิคัส และคนที่ ๓ คือ Sagredo เป็นคนที่ตั้งคำถามต่างๆ และ
มีใจเปิดกว้าง แต่ในที่สุดก็คล้อยตาม Salviatiในปีที่หนังสือออกวางขายนั้น ชาวอิตาลีให้การต้อนรับอย่างอบอุ่น ความนิยมชมชอบของผู้คนที่มีต่อกาลิเลโอทำให้ศัตรูของกาลิเลโอโกรธแค้นมาก จึงได้ลุกฮืออีกครั้งหนึ่ง และได้ยุยงสันตะปาปา Urban ที่ ๘ ว่ากาลิเลโอดูแคลนพระองค์ว่าโง่ อีกทั้งหนังสือเล่มนี้สนับสนุนโคเปอร์นิคัสอย่างชัดแจ้ง สันตะปาปาจึงมีบัญชาให้กาลิเลโอเข้าชี้แจงด้วยข้อหาลบหลู่ศาสนาและเป็นคนนอกรีต

ในวันที่ ๒๒ มิถุนายน ค.ศ. ๑๖๓๓ กาลิเลโอวัย ๖๙ ปีเดินทางไปที่ Convent of Minerva ในโรมเพื่อเข้าเฝ้าสันตะปาปา แม้ว่าดยุคแห่งทัสคานีคิดจะทัดทานกาลิเลโอไม่ให้เดินทางไปโรม แต่ก็กลัวกองทัพของสันตะปาปาจะรุกรานยึดทัสคานี ในเบื้องต้นกาลิเลโอได้ทูลขอความกรุณาจากสันตะปาปาว่าจะถวายคำชี้แจงที่ฟลอเรนซ์ เพราะกำลังไม่สบายและอายุมากแล้ว แต่สันตะปาปาปฏิเสธ กาลิเลโอจึงต้องเดินทางไปโรมตามบัญชา และได้ไปพักที่บ้านของทูตทัสคานีประจำวาติกัน

ตลอดเวลากาลิเลโอรู้สึกประหวั่นพรั่นพรึงกับการเผชิญหน้าในศาลศาสนามาก ในความรู้สึกส่วนตัวนั้น กาลิเลโอคิดว่าสันตะปาปาเป็นชาวเมืองฟลอเรนซ์บ้านเดียวกับตน และเป็นนักปรัชญาผู้มีความคิดว่าศาสนามีความสำคัญต่อชีวิต อีกทั้งเป็นเพื่อนเก่า จึงไม่น่าจะทำอะไรที่รุนแรงกับเพื่อน และคงสนับสนุนความเชื่อของตน ในขณะเดียวกันสันตะปาปาเองก็ทรงเชื่อว่ากาลิเลโอเพื่อนเก่าคงไม่จาบจ้วงศาสนาคริสต์ที่พระองค์ทรงเป็นประมุข แต่จากหนังสือ Dialogue ที่พระองค์ได้อ่านก็ทรงเห็นชัดเจนว่ากาลิเลโอลำเอียงเข้าข้างโคเปอร์นิคัสทั้งๆ ที่สัญญาว่าจะเป็นกลาง กาลิเลโอได้ทรยศต่อคำสัญญา อีกทั้งได้ทำให้พระองค์ทรงเป็นตัวตลกที่โง่ในบทของ Simplicio ด้วย

ในวันที่ศาลศาสนาตัดสินนั้น กาลิเลโอสวมเสื้อป่านสีขาวซึ่งเป็นการแต่งกายของคนที่สำนึกบาป ใบหน้าซีดด้วยกำลังป่วย และกลัวจนขาสั่นหลังจากที่ได้ฟังคำฟ้องของบรรดาศัตรูว่ากาลิเลโอลบหลู่ศาสนาอย่างรุนแรง ในตอนแรกสันตะปาปาไม่ทรงดำริจะเอาผิดกับกาลิเลโอ แต่บรรดาศัตรูของกาลิเลโอได้เจรจาโน้มน้าวจนพระองค์เปลี่ยนพระทัย สันตะปาปาจึงทรงตัดสินห้ามกาลิเลโอเผยแพร่ความเชื่อที่ว่าโลกเคลื่อนที่ได้ และให้ยอมรับว่าข้อความที่เขียนในหนังสือ Dialogue นั้นขัดต่อคำสอนในไบเบิลทุกเรื่อง อีกทั้งให้กาลิเลโอยอมรับโดยดีว่าคิดผิด และให้สาบานว่าจะไม่เขียน ไม่พูด ไม่สอนความเชื่อผิดๆ นี้อีกตลอดชีวิต ถ้าไม่ปฏิบัติตามเงื่อนไขที่ว่านี้ กาลิเลโอจะถูกขังคุกและจะถูกทรมานจนตายเหมือน จีออร์ดาโน บรูโน เมื่อ ๓๓ ปีก่อนนั้น กาลิเลโอจึงจำใจลงนามให้คำมั่นสัญญาอย่างไม่เต็มปากเต็มคำ และถูกสันตะปาปาส่งไปกักบริเวณที่เมือง Siena ตามคำเชิญของอาร์คบิชอปแห่ง Siena

ขณะเดินออกจากห้องพิพากษา กาลิเลโอได้พึมพำกับตัวเองว่า “Eppur si muove” แปลว่า “จะยังไงๆ โลกก็ยังเคลื่อนที่ได้อยู่ดี”

ช่วงสุดท้ายของชีวิต

กาลิเลโอรู้สึกว่าถูกกระทำรุนแรงเกินกว่าเหตุโดย “เพื่อน” ที่สั่งห้ามเขาทำงานวิชาการทุกอย่าง แต่กาลิเลโอก็ต้องยอม เมื่อเดินทางถึง Siena กาลิเลโอได้รับการต้อนรับเป็นอย่างดีจากอาร์คบิชอป Ascanio Piccolomini แต่ศัตรูของกาลิเลโอก็ยังไม่สะใจและไม่เลิกรา จึงระดมคนมาประณามกาลิเลโอเวลาไปไหนมาไหน เหตุการณ์นี้ทำให้กาลิเลโอร่ำไห้ และเดินเตร็ดเตร่เหมือนคนเสียสติ ยิ่งเมื่อรู้ว่าคำพิพากษาลงโทษตนได้ถูกส่งไปเผยแพร่ทั่วยุโรปแล้ว กาลิเลโอจึงตัดสินใจขออนุญาตสันตะปาปาเดินทางกลับไปเมือง Arcetri เพื่อจะได้อยู่ใกล้ที่พึ่งทางใจสุดท้ายคือ Maria Celeste ผู้เป็นบุตรสาว ส่วนหนังสือ Dialogue นั้นก็ถูกสั่งห้ามเผยแพร่จนกระทั่งปี ๑๘๒๒ (หลังจากกาลิเลโอเสียชีวิตไปแล้ว ๑๘๐ ปี)

การถูกกักบริเวณหมายความว่า เวลากาลิเลโอจะไปที่ใดต้องขออนุญาตสันตะปาปาก่อน ซึ่งบางครั้งก็ไม่ได้รับอนุญาต แต่ถึงสถานการณ์จะลำบากยากเย็นปานใด กาลิเลโอก็ยังคงทำงานวิทยาศาสตร์ต่อไปอย่างเงียบๆ

ในปี ๑๖๓๘ กาลิเลโอวัย ๗๔ ปีได้เรียบเรียงหนังสือชื่อ Discourse on two New Sciences เป็นการรวบรวมปรัชญาของวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะกลศาสตร์ที่เขาได้เคยทดลองเมื่อ ๔๐ ปีก่อน อีก ๑ ปีต่อมาก็ได้เขียนเรื่องการเคลื่อนที่ที่ไม่ปรกติ (libration) ของดวงจันทร์ และนี่ก็คือผลงานดาราศาสตร์ชิ้นสุดท้ายของกาลิเลโอ เพราะขณะนั้นตาทั้งสองข้างของเขาเริ่มเป็นต้อหิน ทำให้มองเห็นอะไรๆ ไม่ค่อยชัด จึงต้องอยู่แต่ในบ้าน เมื่อตาใกล้บอดสนิท ศิษย์ของกาลิเลโอ ๒ คนคือ Vincenzo Viviani และ Evangelista Torricelli (ผู้ประดิษฐ์บารอมิเตอร์คนแรก) ได้เข้ามาทำหน้าที่เลขานุการให้อาจารย์ เช่นช่วยเขียนตามคำบอก และปรนนิบัติอาจารย์ ในช่วงเวลานี้มีอาคันตุกะต่างชาติมาเยี่ยมกาลิเลโอบ้าง เช่น Milton กวีแห่งอังกฤษ ผู้มีความเห็นอกเห็นใจกาลิเลโอมากจนถึงกับกล่าวว่า อิสรภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแสวงหาความรู้ และการบีบบังคับคือการทำลายความรู้

ในปี ๑๖๓๘ กาลิเลโอได้ให้ลูกศิษย์ทดลองวัดความเร็วแสงโดยให้คนทั้งสองยืนถือตะเกียงในระยะห่างกัน กาลิเลโอตระหนักว่าถ้าให้คนแรกเปิดตะเกียง แล้วให้อีกคนจับเวลาทันทีที่เห็นแสงจากตะเกียงดวงแรก การรู้ระยะทางและเวลาจะทำให้รู้ความเร็วแสง และกาลิเลโอก็พบว่าเขาวัดเวลาในการเห็นแสงตะเกียงไม่ได้

ตลอดเวลาที่ถูกกักบริเวณ กาลิเลโอรู้สึกเหมือนถูกตัดขาดจากโลกภายนอกอย่างสิ้นเชิง แต่ได้อาศัย Maria Celeste ส่งยามาให้ยามเจ็บป่วย หรือในยามที่รู้สึกซึมเศร้า นอนไม่หลับ เธอก็จะเขียนจดหมายมาปลอบโยนและให้กำลังใจ ซึ่งกาลิเลโอก็จะตอบจดหมายทุกครั้งไป Maria Celeste สงสารบิดามากจนถึงกับกล่าวว่า ถ้าเป็นไปได้เธออาสาจะรับโทษครั้งนี้แทนบิดา ในที่สุด Maria Celeste วัย ๓๓ ปีก็เสียชีวิตด้วยโรคอหิวาต์ซึ่งเป็นโรคระบาดร้ายแรง บรรดาแม่ชีร่วมสำนักจึงนำสมบัติส่วนตัวทุกชิ้นของเธอรวมทั้งจดหมายที่กาลิเลโอเขียนถึงเธอไปเผา เพราะถือว่าเป็นจดหมายของบุคคลต้องห้าม

ทันทีที่รู้ข่าวการเสียชีวิตของบุตรีสุดที่รัก กาลิเลโอวัย ๗๗ ปีก็ยิ่งโศกเศร้าทอดอาลัยยิ่งขึ้นไปอีก แต่ก็ยังทำงานวิทยาศาสตร์ต่อ โดยเฉพาะด้านปรัชญาวิทยาศาสตร์ซึ่งกาลิเลโอได้เน้นให้เห็นความสำคัญของการทดลองว่าเป็นเกณฑ์ตัดสินความจริงทุกอย่างของวิทยาศาสตร์ และนี่ก็คือหลักการที่นักวิทยาศาสตร์ยังใช้มาจนทุกวันนี้และตลอดไป ในส่วนของคณิตศาสตร์นั้น กาลิเลโอก็เชื่อมั่นว่า “เอกภพถูกเขียนด้วยภาษาคณิตศาสตร์”(The Universe is written in the language of mathematics.) ดังนั้นคนที่ไม่รู้คณิตศาสตร์ก็จะไม่เข้าใจเอกภพ และในการศึกษาอะไรก็ตาม กาลิเลโอคิดว่าคนที่จะพบความรู้ใหม่ได้จะต้องเห็นแตกต่าง เพราะถ้าเห็นเหมือนคนอื่น เขาก็จะไม่มีวันพบอะไรเป็นคนแรกเลย กาลิเลโอยังระบุอีกว่าอำนาจและอายุมิได้เป็นเกณฑ์ที่ใช้บอกว่าใครรู้จริงหรือไม่จริง และความรู้จะได้มาจากการแสวงหาเท่านั้น

สุขภาพของกาลิเลโอเริ่มทรุดลงอย่างรวดเร็ว เพราะเป็นทั้งไส้เลื่อน มีอาการนอนไม่หลับ และหัวใจเต้นผิดปรกติ จนในที่สุดตาทั้งสองข้างซึ่งเคยเห็นรายละเอียดบนสวรรค์เป็นคนแรกก็บอดสนิท กาลิเลโอเสียชีวิตในเวลากลางคืนของวันที่ ๘ มกราคม ค.ศ. ๑๖๔๒ ขณะอายุ ๗๘ ปี

ท่านดยุคแห่งทัสคานีนาม Ferdinado ที่ ๒ ต้องการฝังศพของกาลิเลโอที่ Basilica ในโบสถ์ที่ Santa Croce และตั้งใจจะให้มีรูปปั้นหินอ่อนบนโลงศพเพื่อเป็นเกียรติแก่กาลิเลโอ แต่ก็ต้องเปลี่ยนความตั้งใจเพราะสันตะปาปา Urban ที่ ๘ ทรงประท้วง ในที่สุดศพของกาลิเลโอก็ถูกนำไปฝังที่ Santa Croce ใกล้ๆ กับศพของ Maria Celeste โดยไม่มีพิธีสวด จนถึงปี ๑๗๓๗ จึงมีอนุสาวรีย์ประดับหลุมฝังศพ

โลกยุคหลังกาลิเลโอ

ถึงกาลิเลโอจะเสียชีวิตไปแล้ว แต่วิทยาศาสตร์ที่กาลิเลโอสร้างก็ไม่ได้ดับสูญตาม และเมื่อสถาบันศาสนาในอิตาลีต่อต้านวิทยาศาสตร์อย่างรุนแรง วิทยาศาสตร์จึงได้เดินทางออกจากอิตาลี ขึ้นทางเหนือไปยังอังกฤษ เพราะที่นั่นในปีที่กาลิเลโอเสียชีวิตนั้น วันที่ ๒๕ ธันวาคม ไอแซก นิวตัน ก็ได้ถือกำเนิด

เก้าสิบห้าปีหลังการเสียชีวิตของกาลิเลโอ คือในปี ๑๗๓๗ นิ้วกลางมือขวาของกาลิเลโอได้ถูกตัดและนำไปใส่ในขวดโหลเคลือบทองคำตั้งวางในพิพิธภัณฑ์ Museo di Storia della Scienza แห่งเมืองฟลอเรนซ์

ในปี ๑๗๔๑ สันตะปาปา Benedict ที่ ๑๔ ทรงอนุญาตให้มีการตีพิมพ์ผลงานฉบับสมบูรณ์ของกาลิเลโอ แต่ได้ดัดแปลงเนื้อหาและสำนวนบางตอนในหนังสือ Dialogue

ในปี ๑๗๕๘ คำสั่งให้หนังสือ Dialogue เป็นหนังสือต้องห้ามถูกยกเลิกเป็นบางตอน และถูกยกเลิกอย่างสมบูรณ์ในปี ๑๘๓๕

ในปี ๑๘๑๐ เมื่อจักรพรรดินโปเลียนทำสงครามชนะอิตาลีและยึดครองดินแดนบางส่วนได้ พระองค์มีพระบัญชาให้ทหารยึดเอกสารที่เกี่ยวข้องกับการไต่สวนกาลิเลโอเพื่อนำกลับไปปารีส โดยตั้งพระทัยจะเผยแพร่การสอบสวนที่ยิ่งใหญ่นี้ให้โลกเข้าใจความขัดแย้งระหว่างศาสนากับวิทยาศาสตร์ แต่พระประสงค์นี้ไม่บรรลุผลด้วยนโปเลียนพ่ายแพ้ในสงคราม ทำให้ ๒ ใน ๓ ของเอกสารที่ยึดไปถูกทำลาย

ในปี ๑๙๓๙ สันตะปาปา Pius ที่ ๑๒ ทรงยกย่องกาลิเลโอว่าเป็นวีรบุรุษผู้กล้าหาญมากที่สุดคนหนึ่งของโลก ผู้กล้าท้าทายบทลงโทษของฝ่ายศาสนาในสมัยนั้น

ในปี ๑๙๙๒ สันตะปาปา John Paul ที่ ๒ ทรงแถลงว่าการไต่สวนกาลิเลโอโดยสำนักวาติกันเป็นการกระทำที่ผิดทำนองคลองธรรม เพราะศาสนาไม่ควรพิพากษาวิทยาศาสตร์ และกาลิเลโอแปลความหมายต่างๆ ที่มีในคัมภีร์ไบเบิลได้เหมาะสม องค์สันตะปาปายังทรงชื่นชมว่ากาลิเลโอได้ทำให้วิมานมืดของอริสโตเติลสว่าง หลังจากที่ได้ปิดมานานร่วม ๒,๐๐๐ ปี

ในปี ๑๙๙๕ ยานอวกาศ Galileo เข้าสู่วงโคจรของดาวพฤหัสบดี เพื่อสำรวจดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดี และดาวพฤหัสบดีที่ระยะใกล้

ในปี ๑๙๙๘ สันตะปาปา Benedict ที่ ๑๖ ทรงเปิดอนุสาวรีย์กาลิเลโอในมหาวิหารที่วาติกัน

ในเดือนมิถุนายน ค.ศ. ๒๐๐๒ Wallace Hager แห่งมหาวิทยาลัยอินเดียนาที่ Bloomington ในสหรัฐอเมริกา ผู้สนใจใคร่รู้ว่ากาลิเลโอพบกฎการตกของวัตถุเมื่อใด เพราะในหนังสือ On Motion ที่กาลิเลโอเขียนในปี ๑๕๙๐ นั้นไม่ปรากฏกฎนี้ แต่ใน Dialogue ที่กาลิเลโอเขียนในปี ๑๖๓๒ มีกฎนี้ปรากฏอยู่ ความไม่แน่นอนเกิดจากกาลิเลโอมีนิสัยไม่ชอบเขียนวันหรือปีที่พบองค์ความรู้ต่างๆ ดังนั้นการจัดเรียงลำดับเหตุการณ์การค้นพบจึงมีปัญหาสำหรับนักประวัติศาสตร์ ด้วยเหตุนี้ Wallace Hager กับคณะนักวิจัยแห่ง National Institute of Nuclear Physics ที่เมืองฟลอเรนซ์ จึงระดมยิงบันทึกเรื่องการตกของวัตถุที่กาลิเลโอเขียนด้วยอนุภาคโปรตอน ซึ่งเมื่อปะทะหยดหมึกในบันทึก รังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นสามารถบอกปริมาณของธาตุเหล็ก ทองแดง สังกะสี และตะกั่วที่มีในหมึกได้ ข้อมูลที่ได้จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าหมึกที่กาลิเลโอใช้ในการบันทึกกฎการตกและสถานภาพทางการเงินของกาลิเลโอขณะนั้น มีอายุ ๓๙๖ ปี นั่นคือบันทึกถูกเขียนเมื่อปี ๑๖๐๖ และการค้นพบนี้ได้ตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสาร Nuncius ของอิตาลีเมื่อปี ๒๐๐๓ Hager จึงหวังใช้เทคนิคนี้จัดเรียงลำดับผลงานทั้งหมดของกาลิเลโอตามปีที่เขียน

ส่วนนักชีววิทยาจากอังกฤษและอิตาลีก็กำลังขออนุญาตจากองค์การ Roman Catholic Church เพื่อวิเคราะห์ DNA ของกาลิเลโอดูว่าต้อหินในตาของกาลิเลโอมีผลต่อการเห็นวงแหวนของดาวเสาร์เป็นดวงจันทร์สองดวงได้อย่างไร และขณะนี้คณะนักวิจัยกำลังรอการอนุญาตอยู่

ณ วันนี้ กาลิเลโอได้รับการยอมรับว่าเป็นบิดาของวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ที่ได้บุกเบิกวิทยาการด้านนี้ โดยการใช้หลักฐานจากการทดลองเพื่อคัดค้านหรือสนับสนุนการคาดคะเนและจินตนาการ และเป็นผู้ใช้เสรีภาพทางความคิดส่วนบุคคลท้าทายอำนาจของสถาบันศาสนา โดยการเขียน สอน และปราศรัยความเชื่อของตนจนถูกศาสนาลงโทษ ถึงแม้ในขณะที่กาลิเลโอยังมีชีวิตอยู่จะไม่มีคนยอมรับว่ายิ่งใหญ่ แต่เมื่อถึงปัจจุบันนี้ คนทั้งโลกยอมรับและชื่นชมกาลิเลโอ เพราะกาลิเลโอได้ทำให้ทุกคนเห็นความงามและความมีเหตุผลของวิทยาศาสตร์ซึ่งทุกคนสามารถเข้าใจและซาบซึ้งได้ กาลิเลโอได้วางรูปแบบการทำงานที่ต้องใช้การวิเคราะห์และการทดลองเพื่อหาความรู้ และอาศัยการมีใจเปิดกว้างอย่างปราศจากอคติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกาลิเลโอได้เน้นว่า ปราชญ์มิใช่คนที่เป็นนักอ่านหรือเป็นคนที่มีจินตนาการแต่เพียงอย่างเดียวถ้าสิ่งที่อ่านหรือรู้นั้นไร้ผลการทดลองสนับสนุน ความคิดนี้ตรงกับที่ไอน์สไตน์คิด ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ก็เป็นนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งที่ศรัทธากาลิเลโอมากที่สุด และได้เจริญรอยตามความเชื่อของกาลิเลโอที่ว่า “ความรู้เกี่ยวกับความจริงทุกรูปแบบ เริ่มและสิ้นสุดด้วยประสบการณ์”(All knowledge of reality starts from experiences and ends in it.)

นอม ชอมสกี (Noam Chomsky) นักภาษาศาสตร์ นักปรัชญา และนักประพันธ์ชาวอเมริกันผู้มีชื่อเสียง ได้ชี้ให้เห็นว่า การที่วิทยาศาสตร์ดำรงอยู่ได้เพราะความคิดต่างๆ ถูกท้าทายอยู่เสมอ และการท้าทายนี้เองที่ทำให้วิทยาศาสตร์มีชีวิต เพราะเมื่อใดที่ความเชื่อที่เหลวไหลถูกทำลายเพราะหลักฐาน วิทยาศาสตร์ก็จะเจริญ แต่ถ้าความเชื่อนั้นได้รับการยืนยันเพราะมีหลักฐานเพิ่มเติม วิทยาศาสตร์ก็จะยืนยงต่อไป ดังนั้น การเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ที่ดีควรเป็นไปในแนวต่อต้านและสงสัย ไม่ใช่ให้ท่องจำและเชื่อตลอดเวลา เฉกเช่นที่กาลิเลโอได้กระทำเมื่อ ๔ ศตวรรษก่อนนี้

เชิงอรรถ
๑ .สำหรับเรื่องการทดลองปล่อยวัตถุหนักและเบาให้ตกจากยอดหอเอนแห่งเมืองปิซานี้ นักประวัติศาสตร์ไม่มีหลักฐานใดๆ ที่แสดงว่ากาลิเลโอได้ดำเนินการจริง ดังนั้นการทดลองนี้จึงอาจเป็นเพียงการทดลองในจินตนาการของกาลิเลโอเท่านั้น
๒ .สำหรับบทบาทของศาลศาสนา (Inquisition)นั้น เราต้องรู้ด้วยว่าเมื่อถึง ค.ศ.๑๖๐๐ ที่จะมีการเปลี่ยนคริสต์ศตวรรษใหม่
มีเหตุการณ์สำคัญเกิดขึ้นมากมาย และเป็นช่วงเวลาที่มีการปฏิรูปศาสนาด้วย จากคริสต์ศาสนาที่มีนิกายเดียวโดยมีสันตะปาปาแห่งวาติกันทรงเป็นประมุข ในปี ๑๕๑๗ Martin Luther นักบวชชาวเยอรมันกับพรรคพวกได้เรียกร้องให้มีการเปลี่ยนแปลงความเป็นผู้นำทางศาสนาของสันตะปาปา Luther จึงถูกเรียกว่าพวกโปรเตสแตนต์ (protest แปลว่า ประท้วง) ในที่สุดกษัตริย์ในยุโรปหลายพระองค์ทรงเข้าร่วมขบวนการนี้ จนศาสนาใหม่ได้กลายเป็นคริสต์ศาสนาอีกนิกายหนึ่งที่ทรงอิทธิพลมาก ด้วยเหตุนี้บรรดานักบวชและสาธุคุณในโรมจึงเห็นว่าพวกโปรเตสแตนต์เป็นพวกนอกรีต สำนักวาติกันจึงจัดตั้งศาลศาสนาขึ้นในเมืองใหญ่ๆ โดยให้ผู้พิพากษาของศาลศาสนานี้ขึ้นตรงกับโรม และมีหน้าที่ค้นหาคนที่ต่อต้านคริสต์ศาสนาและความคิดของสันตะปาปา เมื่อใดก็ตามที่พบคนนอกรีตก็ให้จับคนคนนั้นมาขังคุกแล้วสอบสวน และถ้าพบว่าผิดจริงก็ให้ทรมานหรือฆ่าจนตายเพื่อให้คริสต์ศาสนาไร้การต่อต้านใดๆ ซึ่งประเพณีการกำจัดศัตรูทางความคิดอย่างรุนแรงเช่นนี้มีมานานแล้วในสังคมยุโรป ไม่เพียงแต่ความขัดแย้งในทางศาสนาเท่านั้น แม้แต่ในทางวิชาการก็มี ดังเช่นศิษย์ของ Pythagoras ที่ถูกอาจารย์สั่งฆ่าเพราะพบทฤษฎีที่ขัดกับคำสอนของอาจารย์
๓ .กาลิเลโออธิบายเรื่องนี้ผิด เพราะปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงโน้มถ่วงที่ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์กระทำต่อน้ำบนโลก

เอกสารอ้างอิง
Lane Cooper. Aristotle, Galileo, and the Tower of Pisa. Cornell University Press, 1935.
Maurice Clavelin. The Natural Philosophy of Galileo. MIT Press, 1974.
Maurice Finocchiaro. Retrying Galileo 1633-1992. University of California Press, 2005.
Stillman Drake. Discoveries and Opinions of Galileo.Doubleday & Company, 1957.

ขอขอบคุณ :
หอดูดาวเกิดแก้ว จังหวัดกาญจนบุรี
อุทยานวิทยาศาสตร์พระจอมเกล้า ณ หว้ากอ จังหวัดประจวบคีรีขันธ์
ท้องฟ้าจำลอง กรุงเทพมหานคร