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.
Впрочем, реакция Галилея была не менее характерна: сторонники Аристотеля, церковь, кредиторы — все они заключили против него союз. Чем смелее и оригинальнее становились его идеи, тем больше его преследовала паранойя. Ответы критикам становились все более нетерпимыми и резкими, Галилей повсюду наживал себе врагов.
Но появление «Звездного вестника» принесло и несомненный успех: девятнадцатилетний великий герцог Козимо II был явно польщен тем, что бывший наставник вспомнил о нем, и щедро отблагодарил Галилея, объявив его «первым философом и математиком» Тосканы; эта должность принесла с собой внушительное жалованье и роскошные условия работы на вилле Беллосгвардо, близ Флоренции, идеально расположенной для проведения астрономических наблюдений. Галилей немедленно оставил Падую, взяв с собой детей; Мария, явно по взаимному согласию, осталась на месте. Галилей оставил ей некоторую сумму на приданое, чтобы она могла выйти замуж (так оно через год и случилось).
На этот период пришелся высший взлет в жизни Галилея. Он же знаменовал и триумф Медичи в качестве крестных отцов научного Ренессанса. Под их крылом и при их поддержке Галилей получил возможность проводить свои исследования беспрепятственно, не обращая внимания на критиков. Непосредственным следствием этого стало быстрое распространение и усвоение его идей во всей Европе. Именно изучение работ Галилея вдохновило голландского философа и математика Рене Декарта на написание его эпохального «Рассуждения о методе», где под открытия Галилея была подведена философская база.