Трудно сказать, почему он решил вернуться. С Козимо его связывала крепкая дружба еще с тех времен, когда они проводили вместе увлекательные эксперименты на вилле в Пратолино. Но и деньги тоже сыграли большую роль – Козимо так жаждал заполучить Галилея себе во Флоренцию, что соблазнил его обещанием обеспечить ему почетное и доходное место советника при тосканском дворе. Кроме того, герцог пообещал ему должность профессора Пизанского университета с очень приличным окладом и присвоил ему звание «главного математика Великого герцогства Тосканского». При этом читать лекции в университете Галилею было совсем не обязательно, только если возникнет желание.

Обещание герцог сдержал, и это позволило Галилею решить проблему огромных долгов, накопившихся после выдачи замуж его двух сестер. Сам ученый не был женат, но в Падуе он жил в гражданском браке с венецианкой Мариной Гамба. У них родилось трое детей: две дочери, которых Галилео назвал, как сестер, Ливия и Вирджиния, и сын Винченцо, названный в честь его отца. На Марине он так и не женился, и она вскоре умерла, а детей ему пришлось содержать. Сына Галилей узаконил, а дочерей отдал в монастырь, чтобы не заниматься их воспитанием и тратиться на приданое. К тому же заботы о дочерях мешали ему заниматься экспериментами – в отношении семьи характер у него был очень нелегкий, можно сказать, эгоистичный.

Во Флоренции Галилей жил под покровительством герцога Козимо II Медичи, который обеспечивал его всем необходимым: в его распоряжении были дом в ближайшем поселке Арчетри и лаборатория с необходимыми ему научными инструментами. Хороший оклад позволил содержать сына, а основная работа была не обременительна – учить уму-разуму пятерых подрастающих сыновей герцога. Первый сын Козимо II Фердинанд родился как раз в том году, когда ученый перебрался во Флоренцию из Падуи, следом за ним появлялись на свет и другие дети. Пока они росли, ученый продолжал изучать звездное небо и открыл фазы Венеры, пятна на Солнце, а затем и вращение Солнца вокруг оси. Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна, но открытию кольца помешали слабость телескопа и поворот кольца, скрывший его от земного наблюдателя. Полвека спустя кольцо Сатурна открыл и описал Гюйгенс, у которого был 92-кратный телескоп. В декабре 1612 года Галилей наблюдал еще не открытую тогда планету Нептун и зарисовал ее положение среди звезд, а в январе 1613 года он наблюдал ее же в соединении с Юпитером. Однако Галилей не опознал Нептун как отдельную планету.

Ученый продолжает проводить свои многочисленные эксперименты в области физики и механики. Он рассматривал Вселенную как гигантский механизм, а сложные природные процессы – как комбинации простейших причин, главной из которых является механическое движение. До Галилея математика и физика были совершенно разные науки, а он решил использовать в физике методы математики, таким образом дал толчок к появлению физики Нового времени. Оказалось, что все предметы можно взвесить, расстояния измерить, время зафиксировать. Галилей считал, что все гипотезы и теории нужно обязательно проверять путем эксперимента, так он положил основу экспериментальной физике. Например, ты мне говоришь, что Земля неподвижная и плоская, – докажи это, проведи эксперимент.