Полемизируя с духовенством и представителями устарелых и ложных воззрений, Галилей неутомимо продолжал свои научные занятия. В 1612 году он совершенно самостоятельно сконструировал микроскоп, и поэтому может считаться одним из его изобретателей. К тому же времени относятся его занятия явлениями звука и хроматизма, свойствами маятника и магнита. Замечательно, что в руках Галилея находился какой-то странный магнит, принадлежавший тосканскому князю и имевший свойство притягивать железо при значительном расстоянии и отталкивать его на малом. Магнит этот был потом затерян, и загадочное свойство его до сих пор остается неразъясненным. В этом же году вышло новое сочинение Галилея «Разговоры о телах, движущихся в воде или плавающих на ее поверхности». Поводом к появлению этой книги послужил вопрос, возникший на одном из ученых диспутов, которые время от времени устраивал в своем дворце Козма II. Вопрос касался того, влияет ли форма тела на способность его держаться на поверхности воды, или плавать. Перипатетики утверждали, что такое влияние существует; между тем как Галилей, основываясь на законе Архимеда, совершенно справедливо отрицал их мнение и доказывал, что способность тела держаться на воде, в сущности, нисколько не зависит от его формы. В упомянутом сочинении Галилей опровергает, между прочим, утверждение Аристотеля, что лед есть сгущенная, то есть более плотная вода, и совершенно верно называет его разреженною водою, благодаря чему он и плавает на воде.
Враги великого философа, однако, не дремали. В 1614 году каноник флорентийского собора Каччини, один из злейших недоброжелателей Галилея, в своей проповеди на текст: «Мужи галилейские, что стоите, смотря на небо?», приурочивая этот текст к современным событиям и к имени придворного математика, разразился церковными громами против суетного любопытства людей, увлекающихся лжемудрствованием математиков, доказывая, что математика, собственно говоря, наука нечистая и даже дьявольская и что изучающие эту богопротивную науку как виновники всех ересей должны быть изгоняемы из всех христианских стран. Проповедь эта, или «слово», наделала много шума и не обещала ничего хорошего Галилею. А между тем Каччини деятельно начал хлопотать о принятии мер против распространявшегося «лжеучения». В 1615 году он отправился в Рим и, подобрав там себе партию в духовенстве, решил торжественно представить на суд инквизиции источник всех ересей – книгу Коперника «De revolutionibus».
Несмотря на все нежелание возбуждать дело против Галилея, а это видно даже из того, что сам генерал доминиканского ордена Мараффи защищал его, высшее духовенство вынуждено было теперь высказаться так или иначе, потому что отношения между Галилеем и его противниками слишком уже обострились, и чисто научный спор вынесен был, так сказать, на улицу. Конечно, духовенство могло бы высказаться уклончиво, могло тянуть дело, но, к несчастью, реформация в Германии и пробуждавшийся всюду дух исследования и критики не давали ему спокойно думать и обсудить свое положение. С другой стороны, новое учение было ужасно в глазах фанатизируемой толпы и противоречило буквальному смыслу Библии. Поэтому духовенству тогда казалось, что, не переставая быть тем, что оно есть, оно может высказаться только против Галилея, хотя бы и с возможною мягкостью.
Галилей, узнав о хлопотах Каччини, немедленно также поехал в Рим, запасшись рекомендательным письмом от князя Тосканского ко многим влиятельным лицам. В Риме Галилей прожил целый год, всячески стараясь помешать намерению Каччини и его партии. Последний, встретившись с Галилеем, извинился в личных нападках, но все-таки усердно продолжал действовать против него. Папа, которому представился Галилей, отнесся к нему очень благосклонно и уверил его в полной безопасности. Но как папа, так и лица высшего духовенства советовали ему ограничиться лишь научным и академическим путем для распространения своих мнений и открытий, выставляя мнение Коперника только как гипотезу и воздерживаясь при этом от всяких ссылок на Св. Писание. Напрасно Галилей пускал в ход всю свою диалектику и красноречие, напрасно он обнародовал упомянутое уже письмо свое к княгине Тосканской, в котором доказывал на основании творении отцов церкви, что текст Св. Писания можно согласить с новейшими открытиями относительно устройства мира, – все это не привело ни к чему, и он не мог отстоять от запрещения книгу Коперника, а следовательно, и добиться свободы в распространении заключающегося в ней учения. Благодаря покровительству сильных людей и искусной защите, Галилею едва только самому удалось выпутаться из возбужденного Каччини дела; но книгу Коперника решено было изъять из обращения по крайней мере до тех пор, пока она не будет исправлена и не будет в ней уничтожено слово sidus (светило) в применении к Земле. В состоявшемся постановлении по этому. делу говорилось: «Утверждать, что Солнце стоит неподвижно в центре мира, – мнение нелепое, ложное с философской точки зрения и формально еретическое, так как оно прямо противоречит Св. Писанию. Утверждать, что Земля не находится в центре мира, что она не остается неподвижной и обладает даже суточным вращением, – есть мнение столь же нелепое, ложное с философской и греховное с религиозной точки зрения». Сколько ни старался Галилей, это постановление относительно «ложного пифагорейского учения, совершенно противного Священному Писанию», как называлась в нем система Коперника, состоялось и было утверждено папою. Хотя личная деятельность Галилея и не подвергалась явному осуждению, тем не менее ему как защитнику запрещенного учения было внушено о необходимости согласоваться со сделанным постановлением, что Галилей очень хорошо понимал, конечно, и сам.
Галилей возвратился во Флоренцию и для виду замолчал, на самом же деле он решил издать новое сочинение, собрав все, что только возможно, в защиту осужденной в Риме астрономической системы, и целые шестнадцать лет употребил на собирание материалов для этого сочинения и на обдумывание его. Он употреблял все усилия на то, чтобы сделать оспариваемые истины наиболее привлекательными в глазах читателей и обставить их самыми неопровержимыми доказательствами, разбив по всем пунктам всевозможные доводы своих противников. Таким образом, ему удалось составить образцовый литературно-научный труд, произведший при своем появлении, как увидим впоследствии, громадное впечатление.
В 1623 году на папский престол вступил под именем Урбана VIII кардинал Маффео Барберини, лично знавший Галилея и даже находившийся с ним в приятельских отношениях. Узнав об этом, Галилей немедленно опять поехал в Рим. Рассчитывая на дружбу папы, он надеялся добиться отмены запрещения, наложенного на книгу Коперника «De revolutionibus», a также и сделанного в 1616 году нелепого постановления. Но оказалось, что времена уже переменились, и кардинал, ставший папою, смотрел на вещи совсем не теми глазами, как прежде, предпочитая теперь держаться освященных веками мнений перипатетиков. Тех же мнений держались и окружавшие папу высшие духовные лица. Вот что пишет о результатах своих хлопот сам Галилей в письме из Рима от 8 июля 1624 года: «Хотя мне и оказана была всякого рода любезность и благосклонность, хотя я имел до шести аудиенций у папы и каждый раз вступал с ним в продолжительные разговоры по поводу разных вопросов, хотя мне подарили прекрасную картину и наградили золотым и серебряным изображениями Агнца Божия», но ни разу не пожелали узнать, на чьей стороне правда в поднятом споре, а начальник святейшего дворца «не признает ни системы Коперника, ни системы Птолемея, довольствуясь своею собственной, по которой ангелы без всякого затруднения передвигают звезды именно так, как они в действительности движутся; нам же тут нечего более и рассуждать». Таким образом, оказывалось, что Галилей начал хлопотать об отмене эдикта Павла V слишком рано; к стыду человечества, ему суждено было оставаться в силе еще целых два столетия, так как он уничтожен был только в 1818 году папою Пием VII.