當伽利略把望遠鏡對準金星時，觀測到金星也成娥眉月的形狀，使他十分驚訝。後來終於弄清了這是金星位相的變化。內行星存在位相變化的這一觀測事實，再次為哥白尼學說提供了令人信服的證據。
伽利略也觀測到土星呈現橄欖狀的現象。他以為這是土星的兩顆衛星。1個世紀以後，惠更斯才弄清它原來是土星的光環。
當他把望遠鏡對準太陽時，便發了太陽黑子。觀測表明，黑子在太陽圓麵上的位置是連續變化著的，而且是向著一個方向運動。因此可以斷定，太陽本身也具有類似於地球自轉那樣的旋轉運動。
當伽利略把望遠鏡指向星空時，發現天上的星星數目比肉眼觀測到的要多許多倍。特別是當它對準銀河時，銀河的光帶立即被分解成各自獨立的小星。這一切都證明了托勒密關於恒星天球的假設是錯誤的，宇宙是無限的，恒星並不位於同一個天球上。隨著分辨本領的增強，遠處早先看不到的小星，也就都能看到了。
伽利略在天文學上的新發現，都是哥白尼日心體係的有力證據。他將這些新發現彙集成《星空使者》一書，對於日心體係的鞏固和近代天文學的開辟，起了很重要的作用。
科學上的每一個進步，都是對教會的一次打擊。伽利略—次又一次的新發現，引起了他們越來越大的恐慌和仇視。他們把望遠鏡斥之為“瀆神的玩具”，“是魔鬼的發明”，說新發現是“眼睛的錯覺”。他們始終不敢麵對事實地向望遠鏡裏觀看一下。他們稱伽利略的見解是異端，是錯誤的，因為它違反亞裏士多德的權威。說伽利略看到的太陽黑子隻是環繞太陽的一些雲，也可能是望遠鏡出了毛病。木星不可能有月亮環繞，因為古書上從未提到過。他們在駁斥木星不可能有衛星時說：“行星的數目必須是7這個數字，因為在人的臉上隻有七竅。”
1616年3月5日，教會終於認識到哥白尼學說的迅速傳播已經使宗教的教義受到致命的威脅，便斷然宣布：哥白尼學說為異端，他的著作列為禁書，明令禁止宣傳哥白尼的學說。伽利略也因此受到教廷的審訊，並保證“從此不以任何方式、言語或者著作去支持、維護或宣傳這種意見。”
但是，伽利略是一位堅持並熱愛真理的科學家，經過―個時期的沉默以後，他計劃把一切證明哥白尼學說正確的論據都敘述出來，寫成一本名為《托勒密和哥白尼兩個宇宙體係的對話集》的書。經過精心設計，以3個人物對話的方式，一方麵將哥白尼的一個個確鑿證據闡述得清清楚楚，另一方麵又將經院哲學家那些陳腐觀點和性格特征刻畫得淋漓盡至。此書於1632年出版，受到讀者的熱烈歡迎，同時也是對教會的又一次致命打擊。他立即受到教廷的審訊，以布魯諾的火刑相威脅，經過3個月的折磨，並以連續50個小時的馬拉鬆式的輪換審訊迫使他“悔悟”。這位熱愛真理堅強不屈的科學家終於支持不住，不得不在別人擬就的悔罪書上簽字認罪，並受到終身的監禁。
牛頓和萬有引力定律
牛頓（公元1642~1727年）是英周近代史上最負盛名的物理學家、數學家和天文學家。他總結了那個時代在力學和天文學方麵的一係列重大發現，並利用自己創立的微積分理論，在伽利略、開普勒等人的觀測和實驗基礎上，采用數學分析方法，把雜亂的材料進行概括和整理，建立起一套完整的牛頓力學體係。使支配天體運動的普遍定律穩固地建立起來，完成了哥白尼、伽利略、第穀、開普勒以來所經曆的150餘年努力所建樹的工作。
牛頓誕生於英國林肯郡。1661年進人劍橋大學學習。1669年研究生畢業。後被推薦任數學教授。1703年起擔任倫敦皇家學會會長。在牛頓生活的時代，由於社會的實際需要，科學獲得了迅速的發展。為教會所擁護的陳舊的亞裏士多德學說，連教會自己也都認識到完全與科學實際不合，於是，便逐漸放鬆了對於宇宙觀革命的鎮壓和鬥爭。
當牛頓還隻是20歲的青年時，就已經開始思考造成行星運動的原因了。開普勒隻發現了天體運動所遵循韻規律，並未解決天體運動的力學原因，這個問題終於被牛頓完成了。
對於天體互相吸引的概念，在牛頓以前就有人想到過。例如，開普勒和英國物理學家胡克等人，就都提出過這種設想。他們曾經猜到了引力與距離平方成反比的規律。牛頓的貢獻是，令人信服地證明了地球和其他天體的引力，確實是按照這個規律變化的。
據傳說，1665年的秋天，牛頓坐在果園沉思，一個蘋果正好落下，由此啟發了他的靈感，認識到蘋果所以落地，是由於地球的引力造成的。他並進一步聯想到，既然地球能通過空間將力作用於蘋果，那麼，也應能將力作用於月球。如果確是如此，則假設重力即是引力，也是與距離平方成反比，在月球處的重力加速度應該等於它的向心加速度。向心加速度的公式已由惠更斯發現。地球表麵的重力加速度，當時已利用實驗方法精密測定。由於當時所得的月地距離等於地半徑的60倍多一點，則在月球軌道處的重力加速度應是地球表麵的1/3600。由於當時所測月地距離不準，使得牛頓所求出的向心加速度與重力加速度有較大差異，因而使得這項論證長期擱置。直到1671年法國天文學家皮卡爾測得精密的地球半徑以後，牛頓才用來重新進行計算，並獲得了成功。
這樣，他就第一次證實了月球作圓周運動的加速度，正確無誤地恰好等於月球軌道處的重力加速度。證明了月球所以不斷地沿軌道作圓周運動，就是因為重力的作用。於是，牛頓把伽利略的落體定律從地上推廣到了天上，地上存在的定律，在天上也是同樣適用的。並證明了這種引力定律，對所有天體都是適用的。
伽利略早已批判了亞裏士多德的錯誤，證實了力與加速度有關，而與速度無關。牛頓則更前進一步，認識到與被作用物體的質量也有關係。於是，牛頓據此推斷：“宇宙間兩天體之間的引力大小同這兩個天體的質量乘積成正比。同兩天體間的距離平方成反比。”這就是著名的牛頓萬有引力定律。它於1687年發表在他的巨著《自然哲學的數學原理》一書中。在這本書裏，他奠定了天體力學的穩固基礎，從他的定律和伽利略與惠更斯的力學出發，就能推導出開普勒三定律。於是，人們隻要知道天體某幾個瞬間的狀態，便能推算出它的全部運動。人們知道了太陽和各個行星的質量及它們之間的距離，就可以根據萬有引力定律，確定它們之間的相互作用力，並由牛頓運動定律，計算出這些天體的運動。
牛頓創立的力學體係，為天體圍繞中心體的持續運動，找到了動力的來源。於是，任何天體隻要在運動的初始時刻，得到一個合適的切線速度，則該考體便能圍繞中心體永恒地運轉下去。但是，它也是有局限性的，牛頓因找不到這切向運動的“第一次推動”而感到困惑，隻得求助於上帝。
由於行星都有自轉，牛頓根據自己建立的理論，認為他們必然成為兩極扁平而赤道隆起的扁球體。望遠鏡中所看到的木星，正好呈現出這個形狀。於是，牛頓從理論上推導出地球的扁度，兩極比赤道處的直徑縮短了約1/230。後人的精密測定證實了這一推論是正確的。由於地球赤道鼓出，這鼓出部分受到太陽和月亮的吸引而使地軸在空間作緩慢的圓錐運動。根據這一現象，牛頓第一次科學地解釋了二分點進動和歲差的成因。此外，還用引力理論，科學地解釋了潮汐的成因，證明了由於月球和太陽引力的共同作用，使得大潮總是發生在新月和滿月前後。
差不多與惠更斯研究光學、並創立波動說的同時，牛頓對光學理論的研究，也作出了重要貢獻。他很注重研究光的本性，提出另一種與惠更斯完全不同的微粒說，認為光是光源發射出的物質微粒。他還發現當白色光線通過三棱鏡後，被分解為七色光譜線，正確地解釋了這是各色光線通過玻璃時，由於折射率不同而造成的。這一發現為後來天體物理學的誕生創造了條件。牛頓還由於消色差折射望遠鏡製造不易，便利用凹麵鏡聚光成像的原理，設計了一種新的反射望遠鏡。後人稱這類望遠鏡為牛頓望遠鏡。牛頓望遠鏡不但在當時發揮了很大的優越性，即使在折射望遠鏡的缺點消除以後，牛頓望遠鏡在天體物理研究方麵，也有無可置疑的腦。