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《对话》一书在科学史上之所以占有重要地位，主要是它有力地批判了亚里士多德和托勒密的错误理论，科学地论证了地动说，使哥白尼学说在斗争中获得了胜利。
比萨斜塔。
伽利略·伽利莱（Galileo Galilei 1564—1642）是欧洲文艺复兴时期意大利伟大的物理学家、力学家和天文学家，是近代实验物理学的开拓者，他对自然科学的发展做出了卓越的贡献。
公元1564年2月15日，伽利略诞生于意大利西部海岸位于阿尔诺河口的比萨城，而原籍是佛罗伦萨。比萨是意大利古代有名的城市，那时有许多名胜古迹，其中最有名的是比萨大教堂的一座钟塔了。这座钟塔始建于1174年，因奠基不慎，致使塔身发生倾斜，一直到现在已经过了八百多年，还在那里倾斜着，而没有倒塌，因此人们习惯上称它为“斜塔”。伽利略的少年时代就是在这座斜塔的所在地度过的。以后他的家又迁回佛罗伦萨。
伽利略所处的时代是一个伟大的变革时代，席卷欧洲的文艺复兴运动正是从他的祖国意大利发起的。从14、15世纪开始，在意大利的地中海沿岸已经有了资本主义萌芽，商号、手工作坊在威尼斯等许多城镇建立起来，钱庄（最早的银行）、行会等也陆续在一些地方出现。资本主义的生产关系在逐步形成。新兴的资产阶级为了发展资本主义的需要，同封建统治阶级进行了一系列的斗争。近代自然科学也伴随着这场革命诞生了，并且它本身就是彻底革命的。自然科学的革命需要一批伟大人物，这些人应具有广博的知识和洞察客观世界的能力，同时还要有斗争精神和自我牺牲精神。伽利略就是其中突出的一位。
伽利略的父亲是一个音乐家，并且懂得数学，精通希腊文和拉丁文。拉丁文是当时最流行的文字，使用范围十分广泛，伽利略在家庭里受到了这方面的教育。当父母的总希望自己的孩子能有个较好的出路。因此，他的父亲希望他将来成为一名医生，于是伽利略在十七岁那年进入比萨大学，开始学医。
比萨大学创办于1344年，到伽利略时已有二百余年的历史了，图书馆里藏书非常丰富，古希腊和阿拉伯的各种学术著作应有尽有。伽利略本来就很喜欢学习，这样好的学习条件，对他来说确实是个十分难得的机会。那时的大学主要培养神学家及其他为封建统治阶级服务的知识分子，而学医的人则都是为了谋生。年轻的伽利略，思想活泼，不满足于那种状况。他违背家庭的意愿去孜孜不倦地学习数学、物理学等自然科学，在这方面，进步很快，因而引起了青年数学家利奇（1540—1603）的注意。利奇曾先后几次拜访伽利略的父亲，劝说他如让儿子改学物理学、数学等自然科学将会有更大成就，他父亲只好勉强答应下来。从此，伽利略才比较安心地研究起他所感兴趣的自然科学问题来。他初步学习了古希腊欧几里得（约前330—前275）和阿基米德（前287—前212）的著作，从中汲取了大量的知识。
伽利略不是一个死啃书本的人，他很注意观察各种自然现象，思考各种问题。有一次他从比萨教堂的走廊里经过，当他抬起头的时候，看见一个吊灯被风吹得不停地摆动。这本来是一种人们常见的现象，却引起了伽利略的注意。他注意到：吊灯摆动时每次往返所需要的时间好像一样，于是他便与脉搏的跳动作了比较。结果他发现：吊灯每摆动一次所需要的时间的确是一样的，用现在的话来说就是具有等时性。摆的等时性被发现后，伽利略很快就去考虑它的应用。他经过一系列试验，发明了一种“脉搏计”，用来测定病人脉搏跳动的情况，当时受到医生们的欢迎。
对摆的等时性问题，伽利略后来还不断研究，直到晚年还在设计单摆的时钟。这项工作，在他死后由荷兰的惠更斯
（1629—1695）完成了。
伽利略是一个勤奋好学、爱动脑筋的青年，那些自然现象，还有那书本上讲的各种问题，经常在他的头脑中翻腾。家庭的学习条件是极差的，既缺少必要的图书资料、仪器设备，又没有老师指导。然而，他想办法弄到一些书，在刻苦攻读的基础上对于一些科学问题进行了研究和实验。
在伽利略时代，欧洲正在兴起航海事业，造船业推动了机械工程、采矿和冶金技术的发展，提出了一系列亟待解决的问题。伽利略对这些问题产生了浓厚的兴趣，他开始研究各种合金的物理和力学性质，如硬度、弹性、相对质量等等都进行实验。1586年，伽利略发明了一种测定合金相对质量的“小天平”，同时还写了一篇题为《小天平》的论文，讲述小天平的构造原理和使用方法。
在此期间，伽利略还研究了物体的重心和其他力学方面的问题。他把研究成果写成一篇论文，叫做《论固体重心》，并且画了许多图形，解释什么叫重心。
伽利略经过几年的刻苦钻研，逐渐在学术上崭露头角，引起了人们的极大注意，被誉为“当代的阿基米德”。
伽利略在家度过了四年光景之后，在学业上便有了极好的转机。他的那篇《论固体重心》的论文受到当地统治者费迪南德一世的重视，称赞他是一位有才华的青年，因而决定把他聘请到比萨大学担任教职。伽利略接受了这一聘请，从1589年起成为比萨大学的数学教授。这年伽利略才二十五岁。
四年前由于家庭经济困难被迫离开了比萨大学，现在伽利略以教授的身份重返这里，虽然薪金不高，但给他的科学研究提供了较好的条件，因此伽利略很高兴。他除了完成日常教学工作外，还进行了一系列的科学研究和实验。
正在这个时候，又发生了一件使伽利略大伤脑筋的事。当地有一个权贵的儿子叫乔凡尼，本来是一个不学无术的人，但却造起挖泥船来，造成后为了夸耀自己的“发明”，在下水之前便把伽利略请来，想让他给吹捧一番，以此抬高自己的身价。伽利略经过观察发现，挖泥船不符合科学原理，根本不能用，并且当场指出了这一点。这使乔凡尼大为扫兴，可是他不相信伽利略的看法，马上下水试验，结果船沉到海底去了。事实完全证明伽利略的看法是正确的。然而乔凡尼却恼羞成怒，借故对伽利略进行攻击，污蔑伽利略是一个“非常阴险的人”。伽利略非常痛心，可是又束手无策。他再也无法在比萨大学继续任教了，被迫辞去教授职务。
辞去教职的伽利略无处可去，只好再一次回到家乡佛罗伦萨。不久父亲就去世了。养家的重担全部落到了伽利略一人的肩上，使他无法继续从事科学研究和实验。
他觉得长此这样下去不行，便给其他几所大学写信进行自我推荐，结果在帕多瓦大学找到了一个教授职位。1592年，二十八岁的伽利略再次登上大学讲坛。
帕多瓦在意大利北部，在它的东北方不远处就是美丽的海滨城市威尼斯。这个地方当时属于威尼斯共和国管辖，学术空气比较浓厚，思想也稍自由。伽利略就在这里安心地工作着，在科学上取得了许多伟大的成就，可以说，这是他一生中的黄金时代。
斜面实验。
伽利略到帕多瓦大学后，大部分时间从事力学研究。他的有名的斜面实验，就是在这期间进行的。他做了一个长度超过十米的木板，中间开挖一道很光滑的槽，可使一个球体在里面滚动。为了使木槽尽可能光滑些，伽利略在槽里铺上一层光滑的羊皮纸。伽利略将木板的一端垫高，让球从高的一端自由滚下。他记下木板一端的高度和球从木板的高端滚到低端所需要的时间。再把木板的高端逐步升高，重复上面的实验，每一次都做记录。有时还用两个球实验，一个球沿槽滚下，另一个球则同时自由下落。接着伽利略以同样方式，沿全槽的一半、四分之一……反复进行实验。
物体运动的惯性。
伽利略对于每次实验都进行了仔细的观察，同时对记录也做了认真的分析，发现了不少重要的力学规律。他总结出了这样一些原理：物体下落的距离与所经过的时间的平方成比例；物体下落的速度仅与斜面的垂直高度有关，而与斜面的长度无关。此外，伽利略还发现：一个球体从斜面上滚下之后，接着可以滚上另一个斜面，如果球体所受到的摩擦力极小，小到可以忽略不计的程度，那么球体就能够达到原来出发点的高度，而与斜面的倾斜度（不包括垂直的情形）没有关系。假如把第二个斜面放到水平状态，球体在不受外力影响的条件下，将以匀速沿直线方向继续无止境地滚下去。这种现象在科学上叫做物体运动的惯性，后来英国著名物理学家牛顿（1642—1727）在这个基础上概括为有名的惯性定律，成为经典力学的基本定律之一。
以后，伽利略对力学的研究从自由落体、斜面转到了抛射体运动方面。当时人们普遍关心的抛射体运动是炮弹从炮口出去后的运动问题。研究炮弹或枪弹的运动规律的学问叫做弹道学。16世纪时的塔达利亚
（1506？—1557）等人便研究了火炮的最大射程问题，发现在发射角为45。时射程最大。伽利略进一步对弹道学进行了极其重要的研究，并进行了一系列实验。
荷兰数学家斯台汶（1548—1620）发现了力的平行四边形法则，伽利略则把这一法则第一次应用于研究炮弹的运动。他使物体沿水平方向由A到B作匀速运动，过B以后物体失去支持而发生变化。伽利略注意到：这时物体并不立刻垂直下落，也不再沿AB的方向继续前进，因此运动物体（相当于炮弹）在离开B点后走的是一条曲线。他经过反复研究和计算发现，假定运动物体不受外力的影响，运动轨道曲线就是抛物线。这是弹道学方面的一项重要发现。恩格斯在总结弹道学的发展时曾指出，伽利略奠定了抛物线理论的基础。
运动物体轨道曲线。
伽利略的弹道学研究再一次和亚里士多德的另一说法发生了冲突。在将近两千年的时间里，人们一直认为亚里士多德所说的一个物体不能同时有两种以上的运动是正确的，可是伽利略却发现抛物线形轨道是由两种运动合成的，一种是垂直向下的自由落体运动，另一种是沿水平方向的匀速直线运动。
在这些研究中，伽利略还第一次明确地提出了加速度的概念，把加速度与速度区别开来，使力学建立在实验与理论计算的基础上，从传统的和错误的观念中解放出来，成为一门科学。
伽利略于1593年发明了空气温度计，这是他在科学方面的另一重要贡献。
1600年，英国人吉尔伯特（1544—1603）出版了《磁石》一书，把地球看做是一个大磁体，并且认识到有两个磁极。这本书对伽利略影响很大，他进行实验发明了磁桥
，以增加磁体的吸引力，而且发现小磁石比大磁石更有效力。
总之，伽利略在帕多瓦大学的头十二三年里，致力于研究力学和其他物理学问题，从1604年开始，他的研究方向改变了。
伽利略的思想非常活跃，各种自然现象都能引起他的兴趣和思考。1604年的冬天，在南部天空出现一颗从未见过的亮星，一直继续到第二年的秋天才逐渐消逝。这个不寻常的天文现象，使伽利略暂时放下了物理学的研究，转而去研究天文学问题。他仔细地观测了这个“不速之客”，并以此为题给帕多瓦大学的学生做过讲演，引起了一时的轰动。但是如何进一步研究，却是一个很大的问题，因为单凭肉眼所看到的情况是极其有限的，而且后来这颗星又不见了，研究起来就更加困难。
1608年，荷兰有一位眼镜商人利帕希偶然发现有的镜片能够看到远处肉眼所看不见的物体。第二年，这个消息就被伽利略知道了，他非常高兴，于是便磨起镜片来。他把磨出来的镜片配成一对，装到一个圆筒里，拿起来去看远处的物体，物体都近多了，有的就像在眼前一样。这就是望远镜。消息马上在意大利北部传开，伽利略本人也沉浸在极度的兴奋之中。他在给一个妹夫的信中谈到这件事时写道：“我对此甚为惊异，于是开始思考。我认为必须有透视原理的基础，开始设计其如何造法，终于获得成功，并制成一个较优于荷兰人的望远镜。我制成望远镜的消息传到威尼斯，一星期之后，就命我把望远镜呈献给议长和议员们观看，他们感到非常惊奇。绅士和议员们，虽然年纪很大了，但都按次序登上威尼斯的最高钟楼，眺望远在海港外的船只，看得都很清楚；如果没有我的望远镜，就是眺望两个小时，也看不见。这仪器的效用可使五十英里以外的物体，看起来就像在五英里以内那样。”
伽利略制成这架望远镜之后，又继续下工夫改进，把放大率一直提高到三十倍以上。到1610年的年初，一共制造了一百多具望远镜，分送给当时意大利、法国、德国等国的王公和有名的学者，在欧洲引起了轰动。不久，望远镜也传入我国，同样产生了很大影响。
望远镜的发明是科学史上的一件大事，它把人对空间的观察范围大大地扩展了，对于探索和认识宇宙起了巨大的推动作用。
伽利略在制造和改进望远镜的过程中，就把这种观测天象的犀利武器指向了广阔的天空，从而揭开了天文学史上崭新的一页。
过去人们对月球表面的形象有种种猜测，可是月球究竟是什么样子谁也搞不清楚。在一个晴朗的夜晚，伽利略首先把望远镜对准了皎洁的月亮。他从望远镜里初步了解到月球表面的真实情况。那些明亮和暗淡的影像，原来是月面上起伏不平状态的反映，明亮部分是隆起的山脉，暗淡部分是低洼的地方，当时伽利略说是“海”，现在研究的结果表明月球表面上没有水。
伽利略又把望远镜对准了长期使人感兴趣的银河系，通过观察，伽利略发现银河是“众小星群集而成”。这是多么出人意料的发现啊！现代的观测和研究证实了伽利略的发现是正确的，银河是一个包含数以千亿计的恒星组成的巨大的恒星系统——银河系，我们人类居住的太阳系处在银河系的边缘。
在伽利略以前，还很少有人发现五大行星的周围居然有一些小星绕着它运转
，伽利略从1610年1月7日开始观测木星。他观测的头一天，就从望远镜里很惊奇地看到：不仅木星“大”了，而且在两侧还有三个小亮点，两个在木星之东，一个在木星之西。1月13日他又去观测木星，这回有四个亮点，一个在东，三个在西。在以后的观测中，伽利略注意到这些亮点是围绕木星运动的小星星，这就是木星的四颗卫星，伽利略还进一步计算了它们的运行周期。根据现代的观测，陆续发现木星共有十多颗卫星，伽利略发现的是其中的四颗大的。
伽利略对自己的发现非常高兴，很快就写信告诉德国天文学家开普勒（1571—1630），开普勒也马上给他写了回信，给予热情支持，这在伽利略的一生中是难得的。
从前人们总是从直观上认为天空的星星都是些单个的天体，其实并不都是这样，例如猎户座中的φ′星（我国叫它嘴［zī资］宿二），就不是一颗星，而是星团，现在称之为猎户座星团。还有金牛座有个昴星团，由于它是很大一堆，非常引人注目，我国古代人用肉眼仔细观察能大概分出一些单个的星，有六七颗在一起。可是伽利略从望远镜中看到的远非六七颗，而是“群星丽天不亚有四十星”！他还观测了蜂巢星团，这个星团位于巨蟹座Υ星和δ星（我国分别叫做鬼宿三和鬼宿四）之间，当时他数出有四十多颗星聚集在一起。伽利略把自己对星团的观测结果画成了星图，这是科学史上第一批星团图。
明亮的太阳，伽利略自然是不会放过的，有一天，他手中的望远镜对准了它。真没想到，太阳表面上竟然有暗处，像黑斑，现代天文学上称之为“黑子”。这个现象，我国古代人民早就有所发现，并做了长期记录。在欧洲伽利略最早从望远镜中观察到黑子。更重要的是，他发现太阳黑子后又作了进一步的研究。他根据黑子的移动现象分析，认为并不是黑子本身在移动，而是由于太阳的转动使黑子随之发生位置的变化。伽利略的判断是很正确的，根据现代的观测和计算，知道太阳以25.5天为周期在自转着。
这以后，伽利略又把望远镜指向了行星，去观察土星和金星，结果都有新的发现。例如他发现土星的两边各有一“伴侣”，以后又“消失”了。这个土星“伴侣”之谜，在他死后十七年——即1659年被惠更斯解开了。他用更高倍率的望远镜查明了是土星光环的真相，并绘出光环形象变化的一个完整周期的图形。
伽利略边观测边总结，于1610年初在威尼斯出版了《星际使者》一书，向全世界报道了他的第一批观测结果，其中包括对月球表面的观测，对银河的观测，对木星及四个卫星的最初观测等等，内容十分新颖并很有说服力。
月亮有明显的盈亏现象，可是，谁曾想到行星上也有这种现象呢？1610年的冬天，伽利略连续对金星观察了两三个月，结果发现它有“如新月之象，或西或东，光恒向日”，其体“非全圆而有光有魄”。这就证明了金星不仅是绕日运转，而且它的轨道应在地球的轨道之内。只有这样，从地球上才能清楚地看到这种盈亏现象。
望远镜的发明，在天文学研究上起着革命性的作用，具有划时代的意义。伽利略凭借这种有力的武器，在天文学领域做了开创性的工作，取得了伟大的成就。望远镜打开了通向近代天文学的大门。
当时欧洲的教会为了维护自己的统治地位，把亚里士多德奉为“圣人”，也把托勒密的“地球为宇宙中心”的说法定为神圣不可侵犯的教条。谁要是反对亚里士多德或地球为宇宙中心说就会被斥之为“异端”，有遭火刑的危险。
1543年，波兰伟大的天文学家哥白尼（1473—1543）小心翼翼地出版了观点与托勒密的地心说相对立的杰作——《天体运行论》。哥白尼主张地球不是宇宙的中心，仅仅是一颗普通的行星，它围绕太阳运转，太阳才是宇宙的中心，静止不动。当然，用现代的观点来看，太阳既不是宇宙的中心，也不是静止不动的。但是，哥白尼的主张在当时却是天文学思想上的一次革命，它与教会的传统说法发生了严重的冲突。在那个时代，反对亚里士多德和托勒密就等于反对宗教、反对圣经，就要受到迫害，直至被教会残酷处死。1600年，正当伽利略在帕多瓦研究力学的时候，罗马教会就以布鲁诺（1548—1600）反对亚里士多德和宣传哥白尼学说的“罪名”而将他处以火刑。
望远镜的制造成功，得到许多人的热烈称赞。1610年，伽利略把自制的望远镜送到法国之后，法国皇后说伽利略是“天文学第二”，意思是说伽利略是托勒密以来最伟大的天文学家。然而这种称赞是在不明了伽利略发明的深远意义和后果的情况下出现的，带有很大的盲目性。当时那些顽固的亚里士多德和托勒密的信徒们竭力反对伽利略的发明，因为伽利略从望远镜里发现的许多事实，如月面上有高山深谷、太阳上有黑子等，都致命地打击了亚里士多德关于“天体是完美无缺的”错误论断。伽利略在给开普勒的信中说过：“这些人以为哲学就好似《安尼伊德》和《奥德赛》这样的书，真理不应从自然中去寻求而应当用引经据典的办法来得到。”这是对当时经院哲学的有力批判。
这时候，伽利略通过自己的观测和研究，逐渐认识到哥白尼的日心地动说是正确的，而托勒密的地心说是错误的，亚里士多德的许多说法也有问题。但是他还没有完全公开发表自己的看法，只是在私人的通信中有时提到此事。他对这个问题比较谨慎，为了能顺利发表自己的观点，认为必须与宗教界建立联系，扫清障碍。于是，1611年他到当时欧洲宗教统治的中心罗马，受到了比较隆重的接待，并且聘请他为教会学院——猞猁学院的研究员。就这样，伽利略在教会学院滞留了一些时候，每天从事着科学研究和写作，不久又回到家乡佛罗伦萨。
伽利略以为这样做以后就不会有什么危险了，因而于1612年发表了第一篇反对亚里士多德的论文——《论停止在水中的物体与水中运动的物体》，文中论述了流体中物体的平衡条件，有力地驳斥了亚里士多德的错误论点。亚里士多德认为，物体浮于水上的原因主要是形状合适，例如冰能浮于水面，不是因为冰轻于水，而是由于冰的平坦。这个看法毫无根据，是一种主观臆想。无论亚里士多德本人还是他的信徒都从未做过实验。甚至他们都没有仔细看一看，冰球放到水里是否下沉。伽利略认为物体在水中的浮沉不是由它的形状决定的，而是由物体的相对密度所决定。亚里士多德的信徒们就像痴人说梦一样，他们反对伽利略的正确主张，硬说薄木片上浮而木球就会下沉。伽利略认为一块薄木片当它湿透时要下沉，一块平坦的皮革不能永远处于水底，不论其形状如何都将上浮。他做过许多次关于物体浮沉的科学实验，包括相对密度大于水的物质、小于水的物质，和与水差不多的物质。尽管这些实验和论证是有力的，可是由于涉及到宗教统治的说教，每次论文发表以后，都会遭到更大的非难。
1612至1613年，伽利略给德国科学家维尔塞写了一封有名的关于太阳黑子的书信，第二年又给修道院院长写了一封信。在这些通信中，他都毫不掩饰地支持哥白尼学说，揭露了亚里士多德和托勒密的错误假说。书信写得很出色，立论严谨，有科学依据，文笔生动，对哥白尼学说的宣传起了巨大的作用，因而相信哥白尼学说的人便一天天增多起来。这种情况对于封建统治阶级显然是个威胁，惧怕真理的封建教会更是不能容忍，他们便采用各种手段对伽利略进行迫害，以防止哥白尼思想影响的进一步扩大。
这时，伽利略的名字已经被列入罗马宗教裁判所的黑名单，同时由反动教会的御用学者出面，用种种方式攻击伽利略。他们引用圣经上的谬论妄图推翻哥白尼学说，甚至干脆否定伽利略通过望远镜所获得的重大发现。1615年，罗马宗教裁判所通过其成员给一个拥护哥白尼学说的僧侣弗斯卡森写信，对包括伽利略在内的那些信奉哥白尼学说的人们，发出了一个警告：若说太阳真的是在宇宙的中心，它只是绕着自己的轴转动，那么这种说法是很危险的，因为它不仅激怒所有的哲学家和有学问的神学家，而且也损害了神圣的信仰，由于这种信仰受到损害，就会推断出圣经的虚妄。这就再清楚不过地暴露了反动教会虚弱的本质和狼狈相，他们害怕真理推翻谬误。
伽利略对这种毫无道理的警告不予理睬，同时还通过自己的学生、持同样观点的青年卡斯蒂里继续发表批判亚里士多德和支持哥白尼学说的文章或信件，有时还把信件及副本径直寄往罗马教会。这种行动越来越刺激了封建教会，使它对于哥白尼学说的传播感到非常恐慌，于是便决定采取断然措施，对伽利略实行制裁。1616年的年初，臭名昭著的宗教裁判所把伽利略传到罗马进行审讯，严厉警告他不许再宣传哥白尼学说，并于3月5日悍然宣布哥白尼的《天体运行论》为禁书，因为其中所阐述的观点“广泛传播着，并且得到很多人的承认”。在这次宣布的决议中，特别提到了哥白尼学说与圣经的矛盾，强调如果“要使这类思想不再慢慢地传播开去，以致危害天主教的真理，就需要对这些书进行修改，删去足以证明地球运动的地方，在它们未修改之前应当暂时禁止”。
就这样，伽利略被迫声明放弃哥白尼学说，以后也不再为它宣传了。
这件事对伽利略是个沉重的打击，在他科学的道路上投下了暗影。年过半百的伽利略怀着十分沉痛的心情离开了宗教裁判所，返回佛罗伦萨。
伽利略虽然在罗马被迫表示放弃哥白尼学说，但内心是坚信不移的，他通过多次实际观测所获得的大量事实，都充分证明这个学说的基本观点是完全正确的，而亚里士多德和托勒密的地心说则是十分荒谬的假说。社会现实与伽利略的思想之间形成了尖锐的矛盾，使他陷入苦恼之中，今后怎么办呢？这个重大的问题摆在他的面前。绚丽多姿的自然界对他有极大的吸引力，再加上翻腾着的新思想，使他不能在科学的道路上停止下来，尽管冒着十二分的风险，他依然要在暗影中挣扎前进。过了一个短时期之后，伽利略又开始从事观测和研究，用新的事实和论据充实哥白尼学说。
1618年11月，一颗十分引人注目的彗星出现在天空（在我国的历史上也有详细记载）。思想奔放的伽利略对此立刻产生了极大的兴趣，便用望远镜进行观测，并在观测的基础上作了深入研究。最后，他把这些研究结果写成一本叫做《分析者》的书出版。这是一部战斗性很强的著作。在书中伽利略认为彗星是地球散发出来的大气上升到比地球外面的大气层还要高的地方，因受太阳的照射而发光。这样认识彗星，用现代科学的观点来看当然是不正确的，但可看做当时关于彗星的一种假说。《分析者》一出版便遭到一些人的反对，其中最凶的要数罗马教会的格拉西，他与伽利略进行了激烈的论战。
几年以后，伽利略的处境才稍有好转。
1623年，伽利略的一位朋友巴尔贝里尼被选为罗马教皇，称乌尔班八世。伽利略于1624年前往罗马，拜访教皇，受到热情接待。乌尔班称赞他“学问卓越”。这样，伽利略以为进一步研究哥白尼学说可能不会出什么问题了。他回到家里后，通过进一步深入研究，不论在天文学方面或是在力学方面都进一步证明哥白尼学说是正确的，而亚里士多德的某些说法和托勒密的地心说是错误的。
科学事实和现实在伽利略思想中仍然存在着矛盾，因为1616年他在宗教裁判所已经公开宣布放弃哥白尼学说，可是现在条件比较好些了，他还要不要进一步宣传自己的正确观点呢？经过慎重考虑，伽利略决定继续坚持宣传哥白尼学说。不过他为了不致于把事情弄糟，便采取一种非常巧妙的方式把自己的观点稍加隐蔽。他写了一本书，叫做《潮汐对话》。书中以三个人对话的形式讨论关于托勒密地心说与哥白尼日心说哪个正确的问题。其中一个人叫辛普利邱，代表托勒密；另一个人叫菲利普·萨尔维阿蒂，代表哥白尼；还有一个“街上人”叫沙格列陀，对前两人讨论作出判断，这位公正人实际上代表伽利略自己。表面上好像看不出伽利略本人站在哪一边，而从事实和论据两方面都强有力地支持了哥白尼学说，同时严厉地批判了亚里士多德和托勒密的错误理论。《潮汐对话》一书的写作，大约从1626年开始，到1629年完成了初稿。
伽利略感到这样写是否可以避免引起风波还没有把握，为了慎重起见，他在书前写了一篇题为《致明智的读者》的序言。序言的开头，伽利略用一种维护罗马教会的口气写道：“几年前，为了排除当代的危险倾向，罗马（教会）颁布了一道有益世道人心的敕令，及时地禁止了人们谈论毕达哥拉斯学派的地动说
。有些人公然无耻声称，这道敕令之颁布并未经过对问题的公平考察，而是出于知识不够而引起的激情。还可以听到一些埋怨说，对天文观察完全外行的法官不应当以草率的禁令来束缚理性的思维。”
伽利略在这里所指责的那些言论，正是他自己的正确观点，可是在当时他又不得不装作反对的样子，而且说他之所以写这本书是要澄清事情的真相。他接着写道：“听到这类吹毛求疵的傲慢言论时，我的热情再也抑制不住了。由于我充分了解这一慎重的决定，我决心作为对这一庄严真理的一个见证人而公开出现在世界舞台上。”他又声明说：“为了达到这个目的，我在讨论中站在哥白尼体系一边，把它作为一种纯数学假说来叙述。”虽然如此，伽利略还是抑制不住内心对科学真理的热情维护，他接着写道：“并用一种方法说明它，使它看来比假定地球静止的学说好。”
伽利略在书中对亚里士多德的信徒们进行了有力的抨击，指斥他们只“满足于崇拜死人”，他们不是以应有的慎重态度来进行哲学研究，而仅仅是用他们所背诵的几条理解得很差的原则来谈论哲学。
伽利略在《潮汐对话》的序言里还明确指出，书中将要讨论三个主要题目：
第一，证明地球在运动。他说：“我将力求表明地球上能进行的一切实验都不足以证明地球在运动，因为，无论地球在运动或静止着，这些实验都同样可以适用。”这里，伽利略无疑是说，将通过许多前人所没有做过的实验来证明地球是在运动而不是静止的。他用一种比较婉转的方式，表达了自己所要讨论的第一个题目的真正内容和要达到的真实目的。
第二，充实哥白尼学说。伽利略说：“这里将考察一些天体现象来充实哥白尼的假说，使这个假说看来应当占绝对优势。同时阐明了一些新的想法，为的是要简化天文学而不是由于自然界必然是如此。”很显然，要把哥白尼的假说充实到“占绝对优势”的地位是伽利略的真实目的；所谓“要简化天文学”，而不是自然界真正就是这样等等，只不过是他为了避免反动教会的迫害所加的遁词罢了。
第三，讨论地球上潮汐问题。从现代科学原理看，伽利略的潮汐理论是不正确的。
这篇序言充分表明，伽利略写《潮汐对话》的意图就是要论证哥白尼学说的正确性，但是所用的方法是隐蔽的，而不是公开的，使读者通过自己的体会来接受这个学说，从而否定亚里士多德和托勒密的谬论，把人们的思想从桎梏中解放出来。
伽利略写完这本书之后，还有点踌躇，不敢马上出版。他为了保险起见，于1630年带上书稿再去罗马请求教会审查。第二年得到了出版该书的许可证。1632年，在佛罗伦萨用意大利文出了第一版，书名改为《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（以下简称《对话》）。这是伽利略同教会斗争的一次胜利，教会在审查中受到蒙蔽，没有看出他写书的真正意图，反映出那些神学家们的愚蠢和无知。
《对话》的出版问世，是世界科学史上一件大事。这本巨著的内容不分章节，而是分四天进行。
《对话》一书在科学史上之所以占有重要地位，主要是它有力地批判了亚里士多德和托勒密的错误理论，科学地论证了地动说，使哥白尼学说在斗争中获得了胜利。
在四天的对话中，每天各有一个主题，他把序言中所提出的三个大题目分为四个具体问题进行论证。第一天批判了亚里士多德的所谓“天不变”等一系列谬论；第二天用科学事实论证了地球的周日运动（自转）；第三天以大量的观测资料论证了地球的周年运动（公转），否定了地球为宇宙中心的错误说法；第四天讨论潮汐问题。现在我们把第二天和第三天对话的基本内容作一简要介绍。
对话的第一天，伽利略对亚里士多德学派错误观点的批判还多少有点客气，或者说有点胆怯，可是到了第二天就不留情面了。“街上人”沙格列陀痛斥了“那些思想浅薄的人，他们的卑鄙真使人无法形容！甘心情愿做亚里士多德的奴隶；把他的什么话都奉为圣旨，一点不能违反；对那些他们自己都弄不懂其写作意图或者用来证明什么结论的论据，都称为非常‘有力’、‘理由十分明显’”，这岂不是“等于把一段木头奉为神圣，向木头寻求答案，向木头表示畏惧、尊敬和钦佩！”这些人遇到问题不是到自然界，不是通过实验取得答案，而是“钻进他们的书斋里去，翻翻目录，查查索引，看亚里士多德对这些问题有没有说过什么”作为依据。伽利略更进一步指出：“我觉得确实奇怪的是，亚里士多德和托勒密等人竟然也犯这样幼稚的错误，可以说头脑简单到不可原谅的地步。”
与此同时，伽利略热情地歌颂了哥白尼的功绩，高度评价了其学说的科学性。他公开宣布：“我扮演的是哥白尼这个角色，并戴上哥白尼面具”，大家将会看到“哥白尼头脑之精细和眼光之敏锐要大大超过托勒密，因为托勒密没有看到的，他都看到了”。对亚里士多德等人的反驳“除了像哥白尼那样富有洞察力的人是办不到的”。
尔后，伽利略对地动说展开了正面的论证。过去，人们一直认为天上的星星东升西落是由于“天动”造成的，整个天空都绕着地球运动。伽利略认为地球仅仅是辽阔无际的宇宙里非常微小的点，要使整个宇宙围绕地球转，就像有人爬上你家大厦的穹顶想要看一看全城和周围的景色，可是转动一下自己的头都嫌麻烦，却要求全城绕他转一样，比较起来还是转一下头合理，而城转则“不近情理得多”。
伽利略举出七点理由从正面论证了地动说的合理性，批驳了地静说的谬误。比如他说，行星轨道越大，运行一周的时间就越长，轨道越小，时间就越短，这个事实说明，只有地球自转才有可能，否则这种“秩序”就要相应地瓦解了。如果把地球看做绕轴自转的天体，那么天文学上与此有关的不少难题都能得到合理的解释。
为了说明地球的自转运动，伽利略在对话的“第二天”里讲述了在不同的惯性系统中力学实验结果是不变的。实际上，地球也是一个惯性系统，因而那些“证明地球不动比地球运动的可能性来得大的所有实验都是毫无价值的”。
在论述了地球的周日运动之后，伽利略在《对话》的“第三天”里集中论证了地球的另一种运动——周年运动（公转）。他首先写道：“我曾经听到许多奇谈怪论，连重复一遍都感到脸红——这倒不是为了避免使那些人出乖露丑（因为总有法子不提起他们的名字），而是为了免得人类的声誉蒙上这样大的不光彩。”然后，伽利略明确表示：“下一步我们将考虑一般归之于太阳周年运动，这种运动早先由萨莫色雷斯的亚里斯塔克
（约前217—约前145），后来又由哥白尼改为不属于太阳，而属于地球。”他认为太阳是宇宙（实际是太阳系）的中心，行星围绕它运动，这是他根据实际观测而得出的结论。在进一步的论证中，伽利略抓住了问题的关键——地球在宇宙中的位置。地球应当在金星和火星之间，金星每九个月绕日一周，火星每两年绕日一周，因此哥白尼把地球定为每年绕日一周，认为太阳静止不动，当然要比地球静止不动更合适些。
伽利略在《对话》里充分利用他二十年前从望远镜中所观察到的全部事实和其他实验，有力地支持了哥白尼学说。他非常称赞望远镜的作用，认为是唯一的而且是最卓越的工具。望远镜能把火星的圆盘放大到好多倍，这就使火星看上去和月亮一样光秃秃而且界限分明。
木星的四个卫星的发现也为哥白尼学说提供了有力的证据，伽利略在《对话》中充分利用了这一点。他描述说：任何人看见它们环绕木星所显示的形状，都可以得出“月亮”这个看法。为什么呢？原因在于它们本身是黑的，它们的光是以太阳获得的，从它们进入木星影子的圆锥出现月食这一点，就可以明显地看出来，由于它们只有半个发光的球面向着太阳，所以它们只有对我们完全处于它们的轨道之外，并比较接近太阳时，看上去才是完全发光的；但是从木星上看去，只有它们处在自己圆周最高点时望去才是完全发光的，在最低的地位，即介于木星和太阳之间时，它们将是月牙形的。总之，其形状的改变就如同地球上的人看见月亮形状的改变一样。接着他说：这些理由“开头好像和哥白尼的体系非常格格不入，可是却和哥白尼的体系吻合得多么美妙啊。”由此他得出“行星转动的轴心是太阳而不是地球”的科学结论，这就等于把地球放在那些确实绕太阳运行的星体之间。伽利略最后向亚里士多德学派发出质问：“为什么不能同样地承认地球有可能，甚至有必要，也是环绕太阳运行呢？”
伽利略利用日心地动说去解释很多天象问题，都是非常顺利而成功的，他称赞哥白尼对行星“逆行”等现象的解释办法好，“任何人只要不是顽固不化和不堪教诲，单凭这一条解决办法就会使他们对哥白尼其余的学说予以首肯”。伽利略又以木星为例，用日心说绘图解释行星的逆行、顺行和留
，认为这些现象不是由于行星“本身的真正运动引起的，而是由地球的周年运动引起的”。地球上昼夜长短和四季变化，用托勒密体系很难解释，如果用哥白尼体系解释则“要容易得多，简单得多”。伽利略指出：出现这种现象的原因就是由于地球自转轴不是和黄道面
垂直的，而是比垂直要斜出二十三度半，因此当地球在不同位置上时，就呈现不同的季节和昼夜长短的变化。在所有这些问题上，哥白尼学说都非常成功，显出比托勒密学说有更多的科学性。
伽利略在《对话》中表现了他的自发唯物主义观点，强调自然科学的结论不以人的意志为转移。他认为人的认识不应当是凭空想象或捏造，而应来自“那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里”，这本书就是自然界。但他不忽视脑的作用，“任何人只要长一双眼睛，有一个头脑，就足够做他们的向导了”。
《对话》一书论证和宣传了新的宇宙观，批判了当时宗教神学赖以生存的亚里士多德和托勒密的错误理论。它形式活泼，语言生动，寓意深刻，发人深思，具有很高的艺术水平和学术价值，是科学史上的一部杰作。因此它一出版就受到人们的热烈欢迎，使人们对两种宇宙观有了鉴别和比较，哥白尼学说日益深入人心。这时，教会的神学家们也很快得到了这本书，引起一片恐慌，有人要求对伽利略严加制裁。他们进行了许多阴谋活动，罗织种种罪名，为对伽利略进行迫害制造口实。
教会的迫害活动不久就开始了。1632年8月，罗马宗教裁判所向出版《对话》的出版商发出通令，宣布禁止出售该书。同时教皇又下令组成了以他的侄子埃弗·巴尔贝里尼主教为主席的专门委员会，责成其对《对话》一书进行全面审查，写出审查报告。
这个专门委员会非常尽职，很快就向教皇呈递了审查报告，报告说伽利略违背了1616年的判决命令和诺言，在《对话》中把地动说视为事实而非假定，并从多方面论证了地动说的正确性。教皇看了很生气，立即发出传令，要伽利略马上到罗马宗教裁判所接受审讯。当时伽利略已是年近七旬的老人，而且长期患病，身体很不好，实难由佛罗伦萨行至罗马。因此，有一些亲近的朋友替他到教皇那里说情，希望教皇能开恩免除伽利略的罗马之行。可是，教皇更加愤怒，嚎叫说：除非证明其不能行动，否则在必要时就给他带上手铐押来罗马！伽利略被迫于1632年底在朋友的护送和搀扶下上路，寒风呼啸，风尘仆仆，经历千辛万苦，到1633年初，总算挣扎着到了罗马。宗教裁判所立即把他监禁起来，并且宣布：未经许可，不准与任何人接触。
罗马宗教裁判所根据教皇的旨意，经过一番策划，于1633年4月开庭对伽利略进行审讯。审判席上有十名宗教法官，“被告”伽利略站在他们的面前，还有一些打手分立两边。审讯一开始，主审法官便宣布：他们是“代表教皇特别异端法庭大法官的命令，反对全体基督教徒共和国内出现的任何异端罪恶”。审讯的中心问题就是伽利略拥护和宣传哥白尼的日心地动说。
宗教法官们根据专门委员会的审查意见，认为太阳是世界中心而且是静止的原理，在哲学上是荒谬的、虚伪的而在形式上是异端的，因为它和圣经所说的相矛盾。委员会还认为伽利略所坚持和宣传的大地不是世界的中心，不是静止的而是昼夜运行的原理，在哲学上也很荒谬和虚妄。在当时，触犯圣经和信仰就可以被定为“大罪”，更何况伽利略在《对话》中还有明显的反对“权威”亚里士多德和托勒密的言词！因此他们对伽利略进行审讯是必然的。有一段审判词的大意是：我们确定，判断并宣布你，该伽利略，由于在上述过程中被证明和被你确认的情况，本法庭认为有重大的异端嫌疑，你信仰并遵守错误的、违背圣经的学说，说什么太阳是宇宙的中心，大地绕太阳运行。因此，你应该受到神圣的宗教法规的一切惩戒和处罚。只有放弃上述错误和邪说，同样地放弃反对天主教和使徒的教会，在我们的面前真心诚意地按照给你指定的公式拒绝、诅咒、痛恨错误和邪说，我们才允许你免受火刑。
伽利略以放弃哥白尼学说换取了宗教裁判所的“宽恕”，免去火刑，最后被宣布为“宗教裁判所的犯人”，受终身监禁，他的《对话》一书被列为禁书。判词是这样的：“为了对你严重而有害的错误和违法行为给予惩罚，也为了使你在将来更加审慎，并警示他人避免犯类似的错误，我们以法律的名义宣布《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》为禁书，并昭告于世。我们决定判处你在宗教法庭的监狱内正式服刑。作为一种对你有益的赎罪，我们命令你在未来的三年内，每周背诵7首悔罪诗一次。我们保留部分或全部减轻或撤消上述处罚和忏悔的权力。”伽利略就这样被监禁了起来。虽然如此，但伽利略仍是相信科学、相信真理的。人们传说，伽利略被宣判以后签字时，嘴里还自言自语地说：“地球确实是在转动的啊！”
1633年6月下旬，宗教裁判所对伽利略的审讯结束了。当伽利略忏悔之后就把他关押在罗马附近尼哥利尼公爵的一所别墅里，后来又把他押回佛罗伦萨自己的住处继续监禁。宗教裁判所还宣布：不准他和任何人谈论地球的运动，更不许他出版任何东西。第二年4月，照料他的女儿竟先他离开人世，从此，他便成为一个孤苦的“囚犯”了。1637年，伽利略的双目完全失明，过着极其凄凉的生活。
但是，尽管在这样的环境和心情下，伽利略并没有停止科学活动，他把一些论文和著作委托朋友带到荷兰发表。这些论著中最重要的是1638年出版的《关于两门新科学的对话》一书，这部书是关于他自己对物理学长期研究的系统的总结，其中包括动力学的基础。
大约从1639年开始，宗教裁判所对伽利略的监视稍有放宽，允许他和来访者见面。因此有些同情或景仰他的国内外科学家、诗人陆续前来拜访。1639年，他的学生维维安尼到佛罗伦萨他的幽禁处，照料他的生活。1641年，他的另一名学生——物理学家、大气压力的发现者托里拆利（1608—1647）也来访问。这些访问是对伽利略的莫大安慰。然而由于遭受长期的摧残，伽利略已经到了风烛残年，身体状况更加恶化了，1642年1月8日，伽利略与世长辞，终年七十八岁。
当时，人在临死以前有立遗嘱和选择葬地的权利，伽利略在遗嘱中要求把自己葬在佛罗伦萨的圣十字教堂。他的学生和支持者准备给他立碑和举行公祭，但由于封建教会的阻挠而未能举行。直到他死后的九十五年，即1737年，才按照死者的遗愿，将其骨灰和伟大的艺术家米开朗琪罗（1475—1564）的骨灰一起隆重地安葬在圣十字教堂。
这就是伽利略伟大而曲折的一生。