第一章
反抗有理
1613年12月，在意大利比萨的美第奇宫举行的一次早餐会上，参加者要求伽利略过去的学生贝内代托·卡斯泰利（Benedetto Castelli）解释伽利略用望远镜得出诸多发现的意义。1在随后的讨论中，大公夫人克里斯蒂娜·德·洛林提出，《圣经》中的某些段落与哥白尼的地球围绕静止太阳运动的观点是矛盾的，她为此反复刁难卡斯泰利。
她特意引用了《约书亚记》中的描述：在约书亚的要求下，上帝命令太阳（而非地球）在迦南古城基遍（Gibeon）上空静止，同时让月亮在亚雅仑谷（Aijalon Valley）上空的轨道上停留。2卡斯泰利在1613年12月14日写给伽利略的信中叙述了整件事的经过。他称自己扮演了一名“充满自信与尊严”的神学家，伽利略若是听过他讲的话，一定会很高兴。总之，卡斯泰利总结道，他“如骑士一般凯旋”。
伽利略显然不太相信自己的学生能成功地解释这个问题，因为在12月21日寄给卡斯泰利的一封长信 3中，他详细解释说用《圣经》来讨论科学问题极为不妥。他写道：“我相信，《圣经》的权威只有一个目的，即说服人们相信那些对我们的救赎是必需的，而且高于所有人类理性的信条与论点，但这些信条和论点无法用科学证明。”他很快就以其一贯的写作风格不无嘲弄地补充道：“赋予我们感知、理性与智能的上帝，竟同时希望我们放弃使用它们。”简单点说，伽利略认为，《圣经》与经验和论证得出的关于自然的看法之间，如果出现明显矛盾，就必须换种方式重新解释《圣经》。“特别是在一些问题上，”他指出，“人们只从《圣经》中读到了一小部分内容，就得出片面结论。比如《圣经》中关于天文学的内容很少，甚至连行星的名字都没有。”
这并不是一个全新的观点。早在5世纪，神学家圣奥古斯丁（Saint Augustine）就认为宗教作家们并不打算教授科学，“因为这种知识对救赎毫无用处”。然而，伽利略的大胆言论使他日后身陷与天主教会的冲突。《致贝内代托·卡斯泰利的信》（Letter to Benedetto Castelli）只是这条危险道路的起点，在这条路的尽头，是伽利略最终于1633年6月22日被判为“极度可疑的异端分子”。总之，如果我们用伽利略的个人满足感来评价他的一生，那么他的人生轨迹就像一个倒U形：在他获得大量天文发现后不久，他的人生明显走上了巅峰，之后便是急速的滑坡。具有讽刺意味的是，伽利略率先定义了抛体的抛物线轨迹，这与他的人生轨迹何其相似。
正如历史所记载的那样，伽利略的悲惨结局最终使他成为我们思想史上具有传奇色彩的英雄之一，毕竟没有多少科学家能像他一样。他的生平与成就被创作成戏剧（比如1943年首演的、贝托尔特·布莱希特令人难忘的《伽利略传》）和数十首诗歌，甚至还有一部歌剧。我们还注意到，“伽利略·伽利雷”在谷歌搜索中有不少于3 600万条结果，更能说明他拥有今天许多科学家梦寐以求的影响力。
阿尔伯特·爱因斯坦在谈到伽利略时写道：“他是现代物理学之父——实际上，他是整个现代科学之父。”爱因斯坦的评价与哲学家兼数学家伯特兰·罗素的看法不谋而合，罗素也称伽利略为“现代科学最伟大的奠基人”4。爱因斯坦还补充说“伽利略的发现与他对科学推理方法的运用”是“人类思想史上最重要的成就之一”。这两位思想家并没有大肆赞美别人的习惯，他们的赞美的确有理有据。伽利略极具开创精神，他坚持认为自然之书是“用数学语言写成的”，并且成功地将实验检验、理想化模型以及量化研究融合在一起，由此真正地改变了自然科学，使其从一些模糊的、口头的、虚无缥缈的说法，转变为一部包含严谨数学理论的鸿篇巨制（以当时的知识条件来看）。在这些理论中，观察、实验和推理是探索世界的真相与调查自然界新联系时仅有的可行方法。正如1954年诺贝尔物理学奖得主马克斯·玻恩所言：“自伽利略以来的几个世纪里，实验和理论研究的科学态度和方法始终如一，并将一直如此。”5
尽管他在科学上展现了杰出的才能，但我们不要以为伽利略是个极为温和或善良的人，我们甚至不能认为他是个理想主义者，或是个不慎被卷入神学争论的探险家。他会对自己的家人极尽同情和支持，却对意见相左的科学家口诛笔伐，展示出他疾风暴雨般的偏狭与敌意。一些学者给伽利略贴上了狂热分子的标签，不过背后的原因不尽相同。有些人这样称呼他，是因为他支持哥白尼学说，即地球和其他行星围绕太阳运动的理论；另一些人则认为他太自以为是；还有一些人甚至认为他是在为天主教会而战，说伽利略是在担心天主教会将因为给科学理论定罪而犯下历史错误，这个理论已被他本人证明为对宇宙的正确描述了。不过我们也完全可以认为他的热情是理所应当的，因为他不仅打算改变已经存在了几个世纪的世界观，还要向已有的科学知识中引入全新的方法。
毫无疑问，伽利略的学术名声很大程度上来自他用望远镜得出的惊人发现，以及他对其发现的高效传播。他把望远镜这种新设备对准天空，而不是观察帆船或他的邻居。他向世人展示奇迹，比如月球表面有山脉，木星有四颗卫星围绕它运行，金星像月球一样展现出一系列变化的相位，银河由大量的恒星组成。但是，即便是这些震古烁今的超凡成就，也不足以解释为什么伽利略至今仍享有极高的知名度，为什么他与其他任何科学家相比更能称得上是科学想象力和勇气的永恒象征（牛顿爵士和爱因斯坦可能是例外）。此外，伽利略是第一个牢固确立落体定律的人，也是物理学中“动力”这一关键概念的创造者。这些显然还不足以让他成为科学革命的主角。说到底，让伽利略从同时代大多数人中脱颖而出的，不是他相信什么，而是他为什么相信，以及他获得那种信念的方法。
伽利略坚定的信念以实验证据（有时是真实存在的证据，有时是“思想实验”即思考假设的结果）和理论思考为基础，而不会依赖权威。他时刻准备承认几个世纪以来人们坚信的东西可能是错误的，并将这种想法融入自己的思想和行动之中。
他还肯定地预见，通往科学真理的道路是由耐心的实验铺成的，实验得出的数学规律把人们观察到的所有事实编成一幅和谐的织锦。因此，我们绝对可以认为他是今日所谓“科学方法”的发明者之一，6科学方法指的是为发展一种新理论，或为获得更先进的知识，在理想条件下（尽管现实中很少见）采取的一系列步骤。1759年，苏格兰经验主义哲学家大卫·休谟将伽利略与另一位著名的经验主义者、英国哲学家和政治家弗朗西斯·培根做了比较。“培根在远处指明了通往真正哲学的道路，伽利略既为他人指明了道路，自己又在这条路上取得了长足进展。英国人培根对几何学一无所知，而佛罗伦萨人伽利略复兴了几何学而且表现出色。他是第一个将几何学与实验一起应用到自然哲学当中的人。”伽利略的所有深刻见解不可能凭空产生。我们甚至可以说，时代塑造个人比个人塑造时代更重要。艺术史学家海因里希·沃尔夫林写道：“即使是最有独创天赋的人，也不能突破他生来就有的限制。”7那么，伽利略是在怎样的限制中行动并施展他独特魅力的呢？
伽利略出生于1564年，距离伟大的艺术家米开朗琪罗去世只有几天时间（也就是在这一年，剧作家威廉·莎士比亚来到了这个世界）。他死于1642年，差不多就在牛顿出生一年以前。我们不必相信，也不该相信一个人死后灵魂会转世到一个新的身体里。但我们会发现，文化、知识和创造力的火炬总是一代接一代地传递下去的。
伽利略在许多方面都展现了文艺复兴晚期的成果。用研究伽利略的学者乔治·德·桑蒂拉纳（Giorgio de Santillana）的话说：“他是一个典型的人文主义者，试图让他所处的文化意识到科学新思想的重要性。”8伽利略的最后一个弟子，也是他的第一个传记作者（或许更像一个圣徒传记作者）温琴佐·维维亚尼（Vincenzo Viviani）在谈到他的导师时写道：“他夸赞优秀的哲学和几何学著作，说它们阐释得很清楚，并且能唤醒人们去认识他们自己的思维形式，甚至促使他们产生更高级的思维。但他认为，观察和实验是通往物质哲学丰富宝藏的大门，它以感知为钥匙，最高尚的、最求知若渴的智者方能接触到它。”大约一个世纪以前，伟大博学的达·芬奇也表达过完全相同的态度。当时他毫不在意有些人嘲笑他“读书少”，大声疾呼道：“那些研究古人而非大自然杰作的人，是自然的继子而非亲生子，大自然是一切杰出作者的母亲。”9维维亚尼还告诉我们，伽利略对各种艺术作品的评价受到画家兼建筑师洛多维科·奇戈利（Lodovico Cigoli）等知名艺术家的高度赞赏。10奇戈利与伽利略有私交，有时也与他合作。其实伽利略有篇文章显然就是应奇戈利要求而写的，他在文章中说，绘画比雕塑更优越。就连巴洛克时期的著名画家阿尔泰米西娅·真蒂莱斯基（Artemisia Gentileschi）也曾找过伽利略，因为她认为法国贵族、第四代吉斯公爵夏尔·德·洛林不懂得欣赏她的任何一幅画。在她的画作《友弟德杀死赫罗弗尼斯》（Judith Slaying Holofernes）中，她所描绘的喷溅的血迹正符合伽利略发现的抛物线轨迹。
维维亚尼的赞扬不止于此，他对伽利略毫不吝惜溢美之词。维维亚尼的写法很容易让人想起第一位艺术史家乔治·瓦萨里为画坛名人所著的传记。11维维亚尼写道，伽利略是一位超一流的鲁特琴演奏家，他的演奏“在美感与优雅方面甚至超过了他的父亲”。这种特别的赞扬看起来多少有点不合适，伽利略的父亲温琴佐·伽利雷（Vincenzo Galilei）确实是一位作曲家、鲁特琴演奏家以及音乐理论家，伽利略本人的鲁特琴也弹得相当出色，12但伽利略的弟弟米凯兰杰洛（Michelangelo）才是真正的鲁特琴演奏大师。
最后也是最重要的一点，维维亚尼提到伽利略能整篇背诵意大利著名诗人但丁·阿利吉耶里（Dante Alighieri）、卢多维科·阿里奥斯托（Ludovico Ariosto）以及托尔夸托·塔索（Torquato Tasso）的作品。13这可不是夸张的恭维。伽利略最喜欢的诗的确是阿里奥斯托的《疯狂的奥兰多》（Orlando Furioso），一个充满骑士精神的冒险故事。伽利略曾在一本严肃的文学作品中专门比较阿里奥斯托与塔索，他在高度赞扬阿里奥斯托的同时也严厉地批评了塔索。他曾对他的邻居（后来也是一位传记作家）尼科洛·盖拉尔迪尼（Niccolò Gherardini）说，在读过阿里奥斯托之后读塔索，就像在吃完美味的甜瓜后吃酸柠檬一样。伽利略忠于文艺复兴精神，一生始终保持着对艺术和当代诗歌的浓厚兴趣。他的著作，甚至是他关于科学问题的著作，都能反映他的文学修养。
为伽利略即将创造的概念突破打下基础的，除了辉煌的艺术与人文背景，当然还有重要的科学进步，尤其是少数真正的革命性进步。比如在1543年，两本书的出版就将改变人类对微观世界与宏观世界的看法。尼古拉·哥白尼出版的《天体运行论》（On the Revolutions of the Heavenly Spheres）提出将地球从太阳系的中心位置降下来。佛兰德的解剖学家安德烈亚斯·维萨里（Andreas Vesalius）出版的《人体构造论》（On the Fabric of the Human Body）则提出了对人体解剖学的新认识。这两本书都否定了自古以来占支配地位的主流观念。哥白尼的书启发了其他人，如思想家焦尔达诺·布鲁诺与后来的天文学家约翰内斯·开普勒，还有伽利略本人，他们将哥白尼的日心说观点进一步扩展。同样，维萨里的书驳斥了古罗马医生盖伦等古代权威，激励首位发现人体血液循环的解剖学家威廉·哈维倡导“眼见为实”的重要意义。其他科学分支也取得了重大进展。英国物理学家威廉·吉伯于1600年出版了一本极具影响力的磁学著作。瑞士医生帕拉塞尔苏斯于16世纪提出了关于疾病和毒理学的新观点。
所有这些发现促进了对科学的开放态度，这是过去的黑暗时代从未有过的。14不过在16世纪末，即使是受教育程度最高的人，其思想观念也大多是守旧的。这种情况在17世纪发生了巨大的变化。因此，一定还有其他因素促成了所谓的“伽利略现象”。其他领域也必须产生根本性的转变，才能创造一块最终能够接纳伽利略的肥沃土壤，让他成为第一个殉道者，成为科学自由的象征。
16世纪末17世纪初兴起的个人主义是种全新的社会心理因素。15个人主义是指一个人无论在何种社会环境下都能实现自我。从获取知识到积累财富，从确定道德真理到评价事业成败，都体现了这种新颖的观念。个人主义观念与古希腊哲学家流传下来的价值观有很大的不同，在古希腊哲学中，人主要被看作更大群体的一员，而不是被视为独立个体。例如，柏拉图的《理想国》就是要定义并帮助构建一个优越的社会，而不是塑造更好的个人。
在中世纪时期，天主教会以实际行动阻止个人主义生根发芽，教会的原则认为，真理与道德应当由一小群“智者”组成的宗教委员会来决定，而不能出自自由思想者的经验、思考或意见。随着新教运动的兴起，这种僵化教条开始出现裂缝。新教运动反驳了这些不容置喙的宗教委员会的论断，随之而来的宗教改革之战让他们提倡的思想渗透到文化的其他领域。这场战争不仅在战场上展开，在宣传小册子、单页大幅报纸和论文中展开，也在老卢卡斯·克拉纳赫（Lucas Cranach the Elder）等艺术家的画作中展开。这些画作对比了新教和天主教观念。“伽利略现象”之所以能够出现，部分是因为这些个人主义信念扩散到了哲学领域。同样的思想后来被法国哲学家勒内·笛卡儿推到了舞台的正中央。他认为，个人的思想是存在的最好证明，甚至是唯一的证明（“我思故我在”）。
当时还有一种重要的新技术：印刷术。它使个人获取知识成为可能，也使信息的标准化成为可能。15世纪中期，欧洲人将铅版活字印刷术与印刷机结合，产生了巨大的影响。16识文断字突然间不再是富人精英的特权；印刷书籍传播了资料、信息与学术成果，受过教育的人口通过这种方式不断增加。不仅如此，更多来自社会不同阶层的人接触到同样的书籍，新的信息基础与更民主的教育由此形成。在17世纪，学习植物学、天文学和解剖学甚至是《圣经》的罗马学生，可以使用与威尼斯或布拉格的学生一样的课本。
这种信息的扩散会让我们立刻联想起今天互联网、社交媒体和通信设备的类似影响。印刷术作为电子邮件、推特（Twitter）、照片墙（Instagram）和脸书（Facebook）的前辈，让个人能够更加快速有效地将自己的想法传递给大众。当德意志神学家马丁·路德为宗教改革奔走呼号时，印刷术为他提供了极大的助力。特别是当他将《圣经》从拉丁文翻译成德语方言，译本便代表了他理想中普通人可以自行获取上帝教诲的世界。他的译本对现代德语和整个天主教会都产生了深远的影响。路德去世前，这个译本出现了上百种重印版本，共计约有20万册之多。与路德一样，当时没有任何一个科学家比伽利略更具备将发现传授给他人的天分。他深信自己传递的信息正在引领一门新的科学，他把自己看作伟大的说服者，并且用意大利语而不是传统的拉丁语写作书籍，这显然成了他实现目的的有力工具（只有少数有学问的人能从拉丁语中受益）。
还有一个也许不太明显的事实是，印刷术也对数学产生了影响。印刷能够相对容易地复制图表，再加上古希腊手稿的出版，重新激发了人们对欧几里得几何学的兴趣，欧几里得几何学后来也得到了伽利略的创造性应用。伽利略以古代最伟大的数学家阿基米德为榜样。阿基米德成就颇丰，曾发现杠杆原理并在战争中活用原理制造军事器械以对抗罗马军队。据说，他曾宣布：“给我一个支点，我就能撬起整个地球！”伽利略非常乐意证明，大多数机器的基本原理都可以被简化为类似杠杆的东西。最终，他开始相信哥白尼的日心说模型，这个学说就认为，即使没有人的干预，地球也会一直转动。
从更广泛的意义上说，对过去经典文本的复原、重新编辑以及翻译，为更具怀疑精神、探究精神和观察精神的态度打下了基础。数学作为实践进步和理论进步的关键，逐渐显露出其重要的地位，一下子成为伽利略的指路明灯。从绘画（用数学来计算消失点和短缩透视）到商业交易（数学家卢卡·帕乔利在他影响深远的著作《算术、几何、比及比例概要》中引入了复式记账法），数学在诸多领域中都是重中之重。英国女王伊丽莎白一世的首席顾问伯利勋爵（威廉·塞西尔）有一件趣事，也许最能说明当时数字思维的突飞猛进。1555年，他做了一个令人惊讶的举动：称量自己、妻子、儿子和所有家仆的体重，并将所有结果列了出来。
最后还有一个因素帮助伽利略的发现获得更强烈的反响，那就是因为伟大探险家发现了新大陆而激起的强烈好奇心。从15世纪的最后10年开始，随着人们目之所及的地理范围扩大，知识的范围也在不断扩大。探险家克里斯托弗·哥伦布、约翰·卡伯特和瓦斯科·达·伽马在1492年至1498年间，分别到达加勒比群岛，登陆北美洲，找到了通往印度的海路。等到16世纪20年代，人类已经环游过地球了。难怪19世纪法国历史学家儒勒·米什莱在总结以渴望新知识和人文主义为特征的文艺复兴时说，它囊括了“对世界和对人的探索”17。
一个属于他的时代又超越了时代的人
伽利略的科学家生涯始于1583年，当时他从医学院辍学，开始学习数学。1590年，26岁的他曾大胆地批评伟大的希腊哲学家亚里士多德的运动论。根据亚里士多德的学说，物体是因其内在推动力而运动的。大约13年后，伽利略用倾斜的平面和钟摆做了一系列巧妙的实验，后来提出了第一个关于自由落体的“运动定律”，不过，直到1638年他才发表这一定律。
1610年，他公布了自己通过望远镜得到的第一个惊人发现。5年后，他在著名的《致大公夫人克里斯蒂娜的信》中表达了可能为他带来风险的观点：必须根据科学所揭示的内容解释《圣经》，而不能用《圣经》解释科学发现。
尽管他个人与天主教会在教义上有分歧，但直到1630年5月18日，伽利略在罗马仍受到教皇乌尔班八世（Pope Urban VIII）的礼遇。在他自己的印象中，他离开罗马前，教皇只为他的著作做了一些小修小补并更改了书名，就批准他印刷《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（Dialogue Concerning the Two Chief World Systems，下文简称《对话》）。伽利略高估了他与教皇友谊的分量，同时低估了在宗教改革后的动荡时代里教皇脆弱的心理状态与岌岌可危的政治地位，他仍然相信理性会占据上风。他写道：“事实初看起来虽晦暗难明，但只要稍做解释，就能令它们摘下隐匿身形的斗篷，以赤裸简单之美示人。”他轻率地忽视了自己的安全，着手将这本书付梓。经过一番曲折，著作终于在1632年2月21日出版。在序言中，伽利略故意说地球运动只是“数学上的突发情况”，但字里行间有种截然不同的味道。事实上，伽利略是在讽刺嘲笑那些仍然拒绝接受哥白尼的地球绕日运动学说的人。
爱因斯坦在谈到这本书时说道：
在任何对西方世界文化史，对文化史影响下的经济与政治发展感兴趣的人看来，它就是一个信息宝库。伽利略拥有热情的意志、智慧和勇气，能够作为理性思维的代表，站出来反对那些利用人民的无知和身披牧师、学者外衣的教导者的懒惰，来维持其权威地位的人。18
然而，对伽利略来说，《对话》的出版标志着他的生命开始走向终点，但不是他名声的终结。他于1633年接受了异端裁判所的审查，被判有异端分子的嫌疑，从而被迫放弃哥白尼思想，最终遭到软禁。《对话》被列入梵蒂冈的《教廷禁书目录》，一直到1835年才解禁。
1634年，伽利略又一次遭受毁灭性的打击，他的爱女玛利亚·塞莱斯特修女（Sister Maria Celeste）去世了。但他还是勉力写了一本书——《关于两门新科学的对谈及其数学证明》（Discourses and Mathematical Demonstrations Concerning Two New Sciences，下文简称《对谈》）。这部书稿从意大利被偷运到荷兰，在莱顿出版。它总结了他毕生的事业，最早追溯到大约50年前他在比萨的日子。伽利略虽然被禁足，但依旧能够接受访客的偶尔探望。在他人生的最后阶段，他的访客中有年轻的约翰·弥尔顿，也就是著名的《失乐园》的作者。
伽利略在失明并卧床一段时间后，于1642年在佛罗伦萨附近阿切特里（Arcetri）的别墅中去世。但正如我们在本书中清楚地看到的那样，伽利略的科学研究，还有他与他的时代的故事，在今天依旧能引起强烈的共鸣。一个人在17世纪所要面对的宗教、社会、经济和文化问题，与我们在21世纪遇到的问题有着惊人的相似之处。事实上，如果我们要了解眼下人们所关注的问题，比如科学界和宗教界的持续争论，人们对神创论的支持，以及对理性主义与专业知识的无知攻击，还有谁的故事会比伽利略的故事更好呢？现在有人公开否定气候变化的研究，对基础科学申请研究经费持鄙夷态度，还有美国取消对公共广播和艺术的财政预算，只是这类攻击的一部分体现。
除此之外，我还有一些理由能说明，伽利略与他生活的17世纪的世界对我们及我们的文化需求是如此重要。其中一个主要原因是，目前自然科学与人文科学正面临明显分裂。英国物理化学家、小说家C. P. 斯诺在1959年的一次谈话（后来出版成书）中首次发现并揭示了这种分裂，还创造了“两种文化”（the Two Cultures）这个术语来描述它。斯诺非常清楚地表达了他的忧虑：“我经常参加一些人的聚会，按照传统文化的标准，这些人都是饱学之士，他们会兴致勃勃地谈论科学家到底是不是文盲。”同时，斯诺提到，倘若他要求同样博学的散文家给“质量”或“加速度”下定义——如果用这个问题问科学家，相当于问他“你识字吗”——这些受过高等教育的人中可能有九成会认为斯诺是在讲外语。斯诺指出，大体上从20世纪30年代开始，文学家们便自称“知识分子”，从而把科学家排除在这个小圈子之外。其中一些知识分子甚至反感科学方法渗透到传统上与精确科学无关的领域，如社会学、语言学和艺术。19虽然他们并不极端，但他们的立场与愤慨的教会神职人员并无二致。天主教会曾经就认为伽利略入侵神学的行为不受欢迎，并做出了反击。
少数学者认为，如今“两种文化”的问题没有斯诺发表演讲时那么严重。但另一些人则说“两种文化”之间的恰当对话基本上还没有建立起来。科学史学家戴维·伍顿（David Wootton）甚至认为，这个问题现在变得更严重了。在《科学的诞生》一书中，伍顿写道：“如今，科学史非但没有成为文科与理科的桥梁，反而给科学家们描绘了一幅连他们自己都无法辨认的图景。”20
1991年，作家、文学经纪人约翰·布罗克曼（John Brockman）在一场线上对谈中提出了“第三种文化”的概念，他后来还以此为题编了一本书。21布罗克曼认为，第三种文化“由经验主义世界的科学家和其他思想家构成，他们的工作与论述性写作在揭示人类生活深层意义、重新定义我们的身份与存在方面，正在超越传统知识分子”。正如我们将在本书中看到的，400多年前的伽利略也可以在第三种文化中为自己争取一席之地。
文艺复兴时期，艺术与科学的界限在很大程度上是模糊的，达·芬奇、皮耶罗·德拉·弗朗切斯卡（Piero della Francesca）、阿尔布雷希特·丢勒（Albrecht Dürer）以及菲利波·布鲁内莱斯基（Filippo Brunelleschi）等艺术家都曾参与过严肃的科学或数学研究。因此，伽利略本人体现了人文和自然科学的融合，尽管今人很难效仿他，但仍可以把他当作典范来学习。例如，他24岁时就以“论但丁《地狱篇》的形状、位置和大小”（On the Shape, Location, and Size of Dante's Inferno）为题发表了两场演讲。伽利略的科学研究在很大程度上也包含了视觉艺术。《星际信使》（The Sidereal Messenger）是他1610年匆忙付印的一本60页的小册子，在这本书中，他用一套精彩的淡彩画描绘了关于月球的科学内容，他的绘画基础可能来自他在佛罗伦萨美术学院时画家奇戈利教的艺术课。
或许最重要的一点是，伽利略是推进实验科学新方法的先驱和明星。他意识到，可以通过操纵地球上的各种现象来检验或提出理论。他的远见卓识和科学观融合了适用于所有学科分支的方法与结果，这在科学家中也属首例。
伽利略的发现数不胜数，但他在四个领域里彻底改变了科学：天文学与天体物理学，运动定律与力学，数学与物理现实之间的惊人关系（物理学家尤金·维格纳在1960年称之为“数学难以置信的有效性”22）以及实验科学。他主要依靠自己无与伦比的直觉，也得益于明暗对比法（一种运用光影来表现三维立体空间的巧妙艺术手法）的训练，将原本简单的视觉经验转化为关于天体的学术结论。
经过伽利略本人的无数次观测以及其他天文学家的确认后，没人再敢自信地说，从望远镜里看到的一定是一种光学幻象而不是对现实的忠实再现。从经验中观察到的事实与科学推理的影响力不断增强，对于仍然固执地拒绝科学结论的人来说，唯一的辩护手段就只剩下运用宗教意识形态或政治意识形态来否认对实验结果的阐释了。如果你觉得这种反应就像当今一些人否认气候变化现象一样，或像否认自然选择的进化理论一样，令人感到不安，那确实如此！