1610年，伽利略出版了他的《星际使者》，向全世界宣布了他的上述发现。人们惊讶地说：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”1611年，伽利略在《关于太阳黑子的通信》中，肯定太阳是宇宙的中心，维护哥白尼的“日心说”。他竭力想分清宗教和科学的界限，认为前者属于人们的道德行为范围，后者属于自然界和人的关系的范围。他指出，天体的永恒，只是相信亚里士多德哲学的教士们自己的看法，而不是天主教的教义。

然而，当时势力强大的教会反对哥白尼的“日心说”。他们认为地球是宇宙的中心，太阳是围绕地球转动，而地球是不动的。因此教会在1616年给伽利略下了一道禁令，不准讲授哥白尼的学说。伽利略为此烦恼不已。1623年，伽利略冒险开始他最有名的著作——《关于两种世界体系之间的对话》的写作。

同时他6次请求教皇乌尔班接见他。他小心翼翼地向教皇介绍哥白尼学说的书籍，教皇同意他把对“日心说”赞成和反对的论点一起写出来，但不允许他得出地球是绕着太阳旋转的结论。随后的6年时间里，他完成了他的杰作。在书中他巧妙地阐明了自己支持哥白尼学说的证据，而反对哥白尼“日心说”的人的辩解却愚蠢而无力。伽利略把哥白尼的学说当作“一种纯数学假说来叙述”。

1632年，这本书得到了教会监察吏的许可后出版发行。但是，教会的权威人士很快就发现了伽利略仍在支持哥白尼的“日心说”，于是便一次又一次地把他押上宗教法庭。当时的伽利略已年近七旬，身患重病，体质虚弱。在宗教法庭上，他的精神和肉体受尽了折磨。1633年6月22日，他被迫双膝跪地发誓，哥白尼的理论纯碎是一派胡言乱语。他要“放弃、诅咒、痛恨”过去的种种错误，并保证以后永不宣传和谈到它，违犯了甘愿受死。伽利略刚宣布完他的誓言，就大声喊道：“不管怎么说，地球毕竟是在运动着的”。

这说明伽利略并没有放弃自己所坚持的学说。伽利略被判处终身监禁，监外执行。但他没有放弃科学，经过3年的顽强拚博，他又完成了一部巨著《关于力学和位置运动的两种新科学的对话和数学证明》。在书中，他大胆叙述了物体的各种运动和动力学有关的一些问题，为近代实验科学的发展，开辟了广阔的道路。这部书被偷运到荷兰出版时，伽利略已双目失明。伽利略的晚年境遇极为凄凉，只有他的女儿在他身边照料他。

1634年他的女儿先他而死，他更加孤独和痛苦。1642年1月8日这位终身为科学真理而斗争的伟大巨人含冤离开了人世。1983年，罗马教会终于为伽利略冤案公开平反，为此在罗马成立了一个由不同宗教信仰的著名科学家组成的委员会，它的宗旨是：“研究科学同宗教信仰的关系，伽利略案件的科学方面以及伽利略学说对现代科学的贡献。”

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