公元1609年，在歐洲兩處相距352公裡的城市中幾乎同時發生了兩件意義深遠的事情。第一件事是38歲的克卜勒出版了《新天文學》一書，正式向世人宣布了行星運動第一和第二定律。第二件事發生在義大利的威尼斯，45歲的伽利略走進了一家眼鏡鋪子。
伽利略從眼鏡店買回了幾塊透鏡，他開始琢磨怎麼能把他們組合起來。經過一番努力，他成功了，伽利略製成了第一架放大倍數為3的望遠鏡。經過一番改進，他又製成了8倍的望遠鏡。伽利略把這架望遠鏡獻給了威尼斯議會，那些議員們果然看到了用肉眼根本看不到的船隻，這讓議員們大為欣喜，他們敏銳地意識到伽利略的這個發明有很重要的國防價值。為了表彰他，議會決定升任伽利略為終生教授。
伽利略把望遠鏡伸向了夜晚的星空。這是人類歷史上的一次意義非凡的舉動，套用一個著名的句式，就是：伽利略的一個小動作，卻是人類的一個大動作。
伽利略把望遠鏡最先對準的是月亮。當月亮的圓面通過鏡頭在伽利略的眼中首次出現時，他驚呆了，用肉眼看上去光滑無暇的月亮居然是一個大麻子，表面布滿了坑坑窪窪的圓形坑洞。在對月亮進行了幾周的觀測後，伽利略把望遠鏡對準了木星，這將是一個重要的時刻。
經過1610年1月連續多個夜晚的追蹤觀測，最終他確信，有四顆小星星圍繞著木星轉動。伽利略把他的天文觀測成果以及望遠鏡的原理寫成了《星跡信使》，結果在整個歐洲引起了巨大的轟動。無數業餘天文愛好者和專家學者都拿起瞭望遠鏡對準月亮和木星觀測。當伽利略的觀測發現被全歐洲的無數天文愛好者證實後，教會開始坐不住了，為什麼？因為教會一直以來支持的託勒密學說首次遭遇到了反證的尷尬。不是說地球是宇宙的中心，日月星辰都繞著地球轉嘛。現在，鐵證如山，有星星是繞著木星在轉，而不是地球。教會該如何面對這個天文發現。
伽利略的發現還讓另外一個我們熟悉的人激動不已，他就是克卜勒。伽利略的發現讓克卜勒揚眉吐氣，既然木星有能力拉住四個衛星，那麼地球當然也就可以拉住月亮了，自己關於行星力量的猜想被伽利略的發現證實了，克卜勒實在是太高興了。
木星四顆衛星的發現，讓教會很受傷，也埋下了對伽利略仇恨的種子。此時的伽利略又把他的望遠鏡對準了金星，很快，他的發現給託勒密的地心說帶去了最後的致命一擊。
在伽利略的望遠鏡中，金星不再是一個圓點，而是一個月牙狀的形狀，並且會出現盈虧變化。這個發現又轟動了整個天文學界，大家紛紛又把望遠鏡對準了金星，很快，金星的盈虧變化被公認。託勒密的地心說模型無法解釋金星的盈虧現象，而哥白尼的日心說模型卻能很好地解釋。金星的盈虧變化就成了日心說最好的佐證。
伽利略毫不忌諱地四處宣傳哥白尼的日心說，越來越多的人站到了哥白尼的陣營。羅馬教廷終於坐不住了，如果任由事態繼續發展下去，教會對人們的精神統治將發生動搖。1616年2月，羅馬教廷宣布哥白尼的《天體運行論》為禁書，日心說的統統觀點都是荒謬的，是異端邪說，不許任何人再加以宣揚，否則將被推向宗教裁判所。伽利略首當其衝，成了教會打壓的重點對象。在教會的高壓下，伽利略不得不退讓了，他聲明停止宣傳哥白尼的理論。
1623年，老教皇駕崩，新教皇烏爾本八世上位，他是一個相對開明的人，並且還是伽利略的朋友。伽利略抓了個機會試探性地建議教皇取消禁令，教皇雖然沒答應，但是他也不反對伽利略寫一本討論託勒密和哥白尼主要觀點的書，當然，教皇要求伽利略要客觀，不得貶低託勒密，吹捧哥白尼，尤其不能在書中作出地球在運動的結論。
伽利略立即回家開始動筆寫書，他用了整整5年的時間，寫了一本書，叫《關於託勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，他把自己半輩子的研究成果在這本書中集中發表了出來。這本書在物理學史上非常重要，因為伽利略首次解答了那個困擾了學界2000年的問題：地球如果轉動，為什麼人們體會不倒？整本書設計了三個人物的四天對話，這三個人物分別象徵著伽利略自己、託勒密的擁躉和一個居中立場的小白。這三個人你來我往，談了四天的話，相當於分成了四個章節。第一天他們討論天上的星星是不是永恆不變的。第二天討論地球到底是不是在自轉。第三天討論地球有沒有繞著太陽公轉。第四天討論潮汐是怎麼形成的。從今天的眼光來看，除了第四天的觀點是錯誤的以外，其他三天的內容即使到了今天也不過時，依然可以作為正經的科普讀物。其中最為經典的就是第二天的對話內容，伽利略完美地解答了人們對地球自轉的所有質疑，正式描述了那著名的伽利略相對性原理：力學規律在慣性系中保持不變。
然而，教皇對此書很不滿，下令查禁《對話》。伽利略被判終生軟禁在家裡，一直要到三百多年後的1980年，羅馬教廷才替伽利略翻了案，宣布他無罪。
伽利略雖然「認罪服法」了，但是他所建立的理論學說卻像病毒一樣，在歐洲的大地上擴散，傳播，哥白尼的學說終於成了無冕之王。但我們依然在等待另一個天才的出現，他解開了克卜勒心中最後的秘密。