Khám phá vũ trụ là đam mê lớn trong đời Galileo. Ảnh minh họa: T.C.

Mong ngóng quay về quê hương Tuscany vì thích nghiên cứu và viết lách hơn dạy học, Galileo đã tìm cách lấy lòng ông chủ ở Florence một thời gian.

Ông đề tặng cuốn sách xuất bản năm 1606 của mình về la bàn quân sự cho Thân vương Cosimo de’Medici, người đã trở thành Đại công tước Tuscany năm 1609.

Trong cuốn Sứ giả từ các vì sao, Galileo đặt tên cho bốn vệ tinh của sao Mộc là “các sao Medici” để vinh danh Cosimo và ba người anh em của ông này.

Đến tháng 6/1610, sự lấy lòng của Galileo đã có hiệu quả, ông được chỉ định làm nhà toán học và triết học cho Đại học Công tước xứ Tuscany, có lương mỗi năm 1.000 scudi, số tiền đáng kể thời bấy giờ.

Sang tháng 9, Galileo rời Padua tự do thuộc nước Cộng hòa Venice để nhận một vị trí trong triều đình Medici ở Florence, đến Rome và Tòa án Dị giáo đáng sợ hơn nhiều. Ông cũng được bổ nhiệm làm nhà toán học chính tại đại học Pisa mà không cần giảng dạy.

Tiếp tục nghiên cứu kính viễn vọng, Galileo giải thích sự thay đổi đường kính của Sao Kim mà ông nhận thấy là do khoảng cách từ nó đến Trái Đất thay đổi.

Toàn bộ các pha mà ông quan sát thấy là chứng cớ cho thấy Sao Kim quay quanh Mặt Trời hơn là bên dưới Mặt Trời, theo thuyết Ptolemy, hoặc là bên dưới Mặt Trời, điều cũng có thể được coi là sự thật trước khi phát hiện các pha của nó.

Galileo cũng nhìn thấy hai ngôi sao nhỏ ngay sát Sao Thổ, sau này được nhìn nhận là “những cái tai” hoặc “quai cầm”, cho đến khi nhà thiên văn học người Hà Lan Christian Huygens xác định đó là các vành đai Sao Thổ vào năm 1659.

Mùa xuân năm 1611, Galileo lưu lại hai tháng tại Rome, nơi Giáo hoàng Paul V dành cho ông một cuộc tiếp kiến.

Ông đã gặp Christoph Clavius, Trưởng khoa toán của Collegio Romano (Đại học Rome), trung tâm đào tạo của Dòng Tên.

Mặc dù Clavius bác bỏ khẳng định của Galileo rằng bề mặt Mặt Trăng gồ ghề, tuy vẫn xác nhận những quan sát của ông qua kính viễn vọng, các nhà toán học khác của Dòng Tên lại ủng hộ các kết luận của Galileo.

Tại Rome, Galileo được giới thiệu vào Viện Hàn lâm Lincei (Linh miêu), một trong những hội khoa học lâu đời nhất thế giới. Ông đã để biểu tượng linh miêu của Viện trên các ấn phẩm của mình, mà hai trong số đó được viện hàn lâm bảo trợ xuất bản.

Cuốn đầu tiên là Những bức thư về các vết Mặt Trời, được viết ra để đáp lại các quan sát của các nhà toán học Dòng Tên người Đức Christoph Scheiner; các vết đen Mặt Trời mà Galileo đã phát hiện ra là một thách thức nữa đối với khẳng định của Aritotle rằng các thiên thể là hoàn hảo.

Cuộc tranh chấp ai là người đầu tiên phát hiện ra các vết đen Mặt Trời là giữa Scheiner và Galileo đã làm Galileo mất hết bạn bè trong Giáo hội.

Viện Hàn lâm Lincei sau đó cũng bảo trợ cho tác phẩm Người thực nghiệm ra đời năm 1623 của Galileo. Cuốn này công kích một nhà toán học Dòng Tên ở Đại học Rome vì những gì mà ông ta giải thích về sao chổi.

Thực ra, nhà toán học Dòng Tên đó, đi theo cách giải thích của Tycho Brahe năm 1577, xem sao chổi là những thiên thể tồn tại trên trời, ở khu vực phía trên Mặt Trăng, đã nói đúng, còn Galileo đã sai khi bác bỏ sao chổi mà còn cho rằng đó là những ảo ảnh quang học do bốc hơi nước từ Trái Đất.

Đề tặng Giáo hoàng mới Urban VIII, người mà khi còn là Hồng y Maffeo Barberini đã đứng đầu Viện Hàn lâm, cuốn Người thực nghiệm đã đưa huy hiệu của dòng họ Barberini lên trang nhan đề sách. Người thực nghiệm cũng chứa khẳng định của Galileo rằng con người có thể hiểu được vũ trụ qua ngôn ngữ của toán học.

Trong khi Galileo được người La Mã nể trọng thì buổi đón tiếp Galileo trở về trong giới triết gia Tuscany lại lạnh nhạt.

Sau khi cuốn Các vật thể trong nước của Galileo ra đời năm 1612, ba nhà triết học của trường Đại học Pisa đã hợp sức với các nhà phê bình ở Florence để hạ bệ uy tín của người đã thách thức thế giới quan kiểu Aristotle của họ.