גלילאו גליליי
עיקרי עבודתו כמדען > גלילאו והטלסקופ

בשנת 1609 נתקל גלילאו בטלסקופ, מכשיר שבנוגע להמצאתו אין תמימות דעים, אך ידוע כי אל גליליי הגיעו שמועות על דגם הולנדי, שעל מסמכיו חתום הנס ליפרסהיי. באותה שנה, לאחר שחקר את ההמצאה, התחיל גליליי לבנות טלסקופים בעצמו. בתחילה נקרא הטלסקופ שלו Perspicillum - עדשת מעקב, ואחר כך השתמש במונח הלטיני טלסקופיום, ממנו נגזרים שמות המכשיר בשפות שונות. הוא בנה את המכשירים שלו תוך שימוש בזכוכית משלו, בעיבוד עצמי של העדשות, מבלי להיעזר בעדשות של יצרנים אחרים. הטלסקופים שלו היו בעלי יכולות אופטיות טובות פי 10 מהמכשירים שקדמו להם.
גליליי ערך שורה של ניסויים ופיתוחים כדי להוכיח שהדמויות הנראות בטלסקופ אינן תוצאה של פגמים אופטיים או של אשליות הנוצרות על ידי העדשות. הוא שיפר את הרזולוציה של הטלסקופ והפחית את האפקטים הנגרמים עקב "קרני האור האלכסוניות" כפי שקרא להן, הידועות היום כסטיות אופטיות. בנוסף לטעויות שמקורן בטבעו של האור ובחוש הראייה, ועם שכלול המכשיר האופטי החדש, נוצר צורך לפתור בעיות הכרוכות באופן שבו ניתן לפרש תמונה ויזואלית כידע פיזיקלי. ב-10 במרץ 1610 פרסם גליליי את ספרו "Sidereus Nuncius" (השליח הכוכבי), אותו הקדיש לפטרונו קוזימו השני דה מדיצ'י, הדוכס הגדול של טוסקנה, בו חשף את תגליותיו באמצעות הטלסקופ, ובכך הפך למדען הראשון שפרסם תצפיות אסטרונומיות המתבססות על שימוש בטלסקופ.
באמצעות הטלסקופ גילה גליליי כי:
פני הירח אינם חלקים. עד זמנו הייתה מקובלת התפיסה האריסטוטלית כי פני הירח חלקים, אבל לגליליי התגלה כי קיימים על פניו הרים ומכתשים. באוסף איורים מ-1616 (ראו כאן), תיעד את התפלגותו הבלתי שווה של אור השמש המגיע אל פני הירח ומוחזר מאלמנטים טופוגרפיים שונים על פניו. התצפיות הטלסקופיות אותן ערך אל הירח ואל גרמי שמיים אחרים, עזרו לשכנע את מלומדי המאה ה-17 לזנוח את התפיסה לפיה גרמי השמים הם מושלמים ובלתי משתנים, תפיסה שמקורה אידאולוגי. בתקופה שקדמה לתצפיות באמצעות טלסקופ, היו אסטרונומים ישועים אשר סברו כי הירח שטוח, בהסבירם את הכתמים הנראים לעין כנובעים משינויים בצפיפות או כתופעה אופטית כלשהי. גלילאו תכנן עבודת תצפית ואיור נרחבת יותר, אך משמצא התנגדות מועטה לסברה כי פני הירח אינם חלקים, ויתר על הכנת איורים נוספים של פני הירח.
ירחי צדק. בראשית ינואר 1610 גילה גליליי ארבעה ירחים המלווים את צדק, גילוי שסתר את טענת הפילוסופיה הטבעית (שרווחה באותה עת), לפיה האדמה היא מרכז כל התנועות השמיימיות, ולא ייתכנו הקפות מסלוליות סביב גרמי שמים אחרים. גלילאו כינה אותם כוכבי מדיצ'י, לכבודם של בני משפחת מדיצ'י מפירנצה. בתמורה למחווה זו מונה לפילוסוף החצר של המשפחה, מינוי שאפשר לו לפרוש מהוראה באוניברסיטה ולהתמסר למחקר. תצפיות אלה הוכיחו, לדברי גליליי, כי אותם חוקי פיזיקה שולטים בשמיים ובארץ, וכי תנועת גרמי השמיים אינה כולה סביב כדור הארץ. תגליות אלו היוו לדעתו הוכחה לכך שהקוסמולוגיה ההליוצנטרית הקופרניקאית היא אמת, ואינה רק מודל תאורטי. לתגלית בדבר ירחיו של צדק הייתה חשיבות גם משום שבעזרתה התברר, שהארץ אינה הגוף השמיימי היחיד שיש לו ירח, וכי לכוכב לכת עשויים להיות אף יותר ירחים מאשר לארץ.
המופעים של נוגה. לפי התאוריה התלמאית, לנוגה שני מופעים בלבד, בניגוד למה שנתגלה לעיני גליליי דרך הטלסקופ, לפיו לנוגה מופעים דומים לאלה של הירח הארצי, וכי הוא סובב סביב השמש (מסקנה הנובעת ממופעים משתנים - ראה להלן). דבר נוסף בו הבחין גליליי באמצעות הטלסקופ, אותו אף קופרניקוס ציין כמשונה, מצטייר מהטיעון הבא: אם המרחק בין נוגה לאדמה משתנה, הרי גודלו של הכוכב צריך היה להשתנות במידה גדולה יותר מכפי שנראה לעין בפועל, בעוד שתצפית טלסקופית מראה כי הוא מואר כולו באור השמש בהיותו בנקודה הרחוקה ביותר מכדור-הארץ, אבל רק סהר דק שלו מואר בהיותו בנקודה הקרובה ביותר לארץ.
כתמים על פני השמש. גליליי גילה כתמים כהים על פני השמש (שנתפסה אף היא כגרם שמיימי מושלם). באמצעות תצפיות טלסקופיות וחישובים מתמטיים וגאומטריים, הראה גליליי כי מדובר בכתמים שנמצאים על פני השמש, ולא בכוכבי לכת זעירים החגים סביב כדור הארץ או סביב השמש כפי שטענו מתנגדיו. בנוסף, גילה כי השמש עצמה משלימה סיבוב סביב צירה במשך חודש ימים.
בספרו "השליח הכוכבי" מופיע חידוש נוסף, והוא תיעוד חזותי של המראות שנגלו לגליליי דרך עדשת הטלסקופ (עוד בטרם הומצא הצילום). בתקופה שקדמה לפרסום ספרו, אסטרונומים המחישו את רעיונותיהם באמצעות תרשימים פרי מחשבה בלבד, אך לא היה תיעוד נאמן של הנשקף דרך מכשיר כלשהו. גליליי המשיך לנהוג כך גם ב"מכתב על כתמי השמש", אותו פרסם בשנת 1613, בו צייר את המופעים היומיים של השמש, ברצף כמעט מלא של יותר מחודש, מה שמאפשר להתרשם מצורתם המשתנה של כתמים אלה ומהתקדמותם לרוחב פניה של השמש. ישנם חוקרים הסבורים כי השימוש שעשה גליליי בציורים נועד לשכנע את קוראי הספר באמיתות טענותיו ובאמינות מכשירו בדרך חזותית, בשל חוסר יכולתו לתת הסבר מדעי של פעולת המכשיר.
פרסום הספר עורר סערה גדולה ונתקל בהתנגדות, שהובילה את גליליי למסע נמרץ לאישור תגליותיו ולקבלת הטלסקופ ככלי חדש לצפייה ברקיע. שכן העולם האקדמי דחה את גילוייו של גליליי לא רק משום טבעם יוצא הדופן, אלא גם משום שנעשו באמצעות מכשיר שנתפס כלא אמין וכמיועד ליצירת אשליות.
במסגרת ניסיונותיו לבסס את מעמדו ומהימנותו של הטלסקופ ככלי מדעי, שלח גליליי את הטלסקופים שייצר לאסטרונומים חשובים, כדי שיוכלו לצפות במו עיניהם בתגליותיו, ובכך יאשרו ויתַקְּפו את תצפיותיו. התשובה שקיבל מכמה עמיתים הייתה מפתיעה. חלק מדעני הטבע (natural philosophers) פשוט לא מצאו לנכון להביט דרך הטלסקופים שלו, משום שמלכתחילה התנגדו למכשירים אלה ופקפקו באמינותם. הם סירבו מראש להאמין למה שהם עתידים לראות בטלסקופ, משום שחשבו שהדימויים שמראה המכשיר אינם רק משתקפים דרכו אלא נוצרים על ידו (בדומה לאפקט הקליידוסקופ).