В 1575 году семья переехала во Флоренцию. Вскоре настало время позаботиться о систематическом образовании Галилео. Нанять частных учителей, как в те времена было принято в дворянских семьях, Винченцо не мог. Поэтому Галилео был отправлен в школу при монастыре Валламброза. В школе преподавали «семь свободных искусств»: грамматику, диалектику, риторику, геометрию, арифметику, астрономию и музыку. Удивительно, но школьное обучение пришлось Галилею по вкусу. Он с большим увлечением занимался всеми предметами. Особенно хорошо ему давались музыка, рисование, практическая механика. Любовь к учебе и монастырская обстановка привели юношу к мысли сделаться монахом. Только отец смог уговорить его отказаться от этого намерения. Есть информация о том, что Галилео согласился изменить свое решение после того, как отец пообещал не привлекать его к торговой деятельности.
Видя, что Галилео тяготеет к наукам, отец решил сделать из него врача, считая, что эта профессия обеспечит его сыну безбедное будущее. В 1581 году юноша отправился в университет, находящийся в Пизе. 5 сентября он стал студентом. Галилео с большим рвением приступил к университетским занятиям. Интересно, что среди соучеников он очень скоро получил кличку «задира», так как любил участвовать в студенческих дискуссиях и проявлял в спорах большую горячность. Вскоре, однако, выяснилось, что не медицина является призванием юноши. Он по-прежнему занимался довольно прилежно, но особых склонностей к врачебному искусству не проявлял. Зато он очень заинтересовался математикой и механикой. Евклид и Архимед занимали его ум больше, чем Гален и Авиценна. Информация о первом физическом наблюдении Галилея относится к 1583 году. Вивиани, ученик и первый биограф ученого, сообщал, что Галилей, находясь в Пизанском соборе, обратил внимание на качающуюся люстру. Он заметил, что период колебания люстры не зависит от величины ее отклонения. Сложно сказать, насколько достоверна информация Вивиани о том, что это открытие Галилей сделал именно в соборе. Известно, что 19-летний студент проводил опыты с маятником и открыл закон изохронности его колебаний. На основании этого закона Галилей первым предложил использовать колебание маятника для измерения времени.
Занимаясь полюбившимися ему точными науками, юноша вскоре нашел себе прекрасного помощника. Им стал Остилио Риччи да Фермо, друг Галилея-старшего. Риччи был специалистом по математике, физике и гидравлике. Позже он стал профессором математики во Флоренции. Молодой человек обращался к нему за разъяснениями по математическим вопросам. Но вскоре отец запретил Галилео заниматься с Риччи. Вивиани по этому поводу пишет: «Так начал названный Риччи давать юному Галилею обычные разъяснения определений, аксиом и постулатов первой Книги Элементов, и Галилей нашел эти принципы столь ясными и несомненными, что уверовал в неизбежную прочность и стройность всего здания геометрии, коль скоро оно на этих принципах покоится. Причем скорбел он, что по сему столь ясному пути к познанию истины ранее не пошел, и испытывал день ото дня все большую склонность к сему занятию и, напротив, все меньшую к медицине. Отец его, заметив сие, не преминул его за это зачастую и наказывать, но все напрасно, пока, наконец, совсем не запретил он Риччи продолжать математические штудии со своим сыном. Но все это не смогло направить мысли юного Галилея в иное русло. Когда Риччи не завершил разъяснение ему первой Книги Элементов, Галилей попытался сам продвигаться дальше… И что же вышло? Галилей успешно справился с этим сам, проработав Евклида от начала и до конца. Но он принял все меры, чтобы отец ничего об этом не смог узнать, для чего вместе с Евклидом лежали всегда рядом Гиппократ и Гален, так что при нежданном приходе отца он всегда мог спрятать Евклида, а показать старых медиков».
Но в конце концов Винченцо, возможно под влиянием Риччи, оставил надежды на медицинскую карьеру сына. Теперь Галилео мог беспрепятственно заниматься физикой и математикой. Кроме того, он, по всей видимости, перешел на философский факультет университета, где этим предметам уделяли больше внимания.
Однако после четырехлетнего пребывания в Пизе, Галилео оставил университет и вернулся во Флоренцию. Причины этого поступка до конца неизвестны. Последний семестр молодой человек закончил вполне прилично. Есть версия, что отец или администрация университета все-таки не позволили Галилею сменить профиль обучения. Но наиболее вероятно то, что продолжить обучение он не смог по финансовым причинам. В последний год учебы Галилей не получал стипендию: ее присуждали за особые заслуги, а наш герой предпочитал деятельности в области медицины и естественных наук самостоятельные занятия физикой и математикой. Отец же, возможно, просто не мог больше оказывать Галилео материальную поддержку.
Так или иначе, в 1585 году Галилей вернулся во Флоренцию, где продолжил заниматься физикой и математикой как самостоятельно, так и вместе с Риччи. Уже в 1586 году он написал две первые научные работы. Одна из них была посвящена гидростатическим весам. В работе описывался способ определения плотности твердых тел с помощью гидростатического взвешивания. Вторая была посвящена определению центра тяжести твердых тел. Галилей сделал несколько списков со своих работ и попытался их распространить.
Не имея ни состояния, ни богатого и влиятельного покровителя, в те времена трудно было заниматься наукой. Вскоре Галилею повезло. Его работы, скорее всего не случайно, попали в руки маркиза Гвидо Убальдо дель Монте. Маркиз не был праздным дворянином, от скуки интересующимся наукой. Он серьезно занимался физикой и математикой, был автором учебника по механике. Во время знакомства с Галилеем маркиз дель Монте занимал довольно высокую должность инспектора тосканских[38] укреплений.
Маркиз был в восторге от талантов молодого ученого и принял живейшее участие в его судьбе. Он стал искать вакантное место профессора математики и, кроме того, представил своего подопечного великому герцогу, который обещал Галилею кафедру в Пизанском университете, как только вакансия освободится.
Между тем и сам Галилей стремился стать профессором, понимая, что только таким образом сможет зарабатывать себе на жизнь, не оставляя научных занятий. В 1587 году он посетил Рим, где познакомился со священником-иезуитом Христофором Клавиусом, который был, пожалуй, самым знаменитым итальянским астрономом и математиком. Целью поездки было получение рекомендаций, используя которые Галилей надеялся стать профессором какого-нибудь из университетов Италии. Уже в 1588 году 24-летний Галилей попытался занять вакантное место профессора математики в Болонье. Но администрация, что не удивительно, предпочла более опытного преподавателя.
Однако через год Галилей все же получил профессорскую должность в Пизанском университете, учебу в котором еще совсем недавно оставил. Правда, Галилей получал очень скромное жалованье, но при этом у него было немало свободного времени и он мог зарабатывать чтением платных лекций и репетиторством. Винченцо вздохнул свободнее. Конечно, его старший сын еще не мог материально помогать семье, но уже обеспечивал себя.
В Пизанском университете Галилей работал на протяжении двух лет. Уже к 1590 году ученый произвел свои знаменитые опыты, бросая шары различной массы с Пизанской башни. Впрочем, есть мнение, что описанный эксперимент в действительности не имел места, а его описание – не более чем легенда. Но то, что Галилей исследовал закономерности свободного падения, не вызывает сомнений. Результатом этих исследований стала работа «О движении», в которой автор покусился на святыню современного ему научного мира – учение Аристотеля. Аристотель утверждал, что скорость падения тел зависит от их веса. Проведенные в присутствии большого количества свидетелей эксперименты Галилео доказывали ошибочность этой точки зрения. Эти выводы, несмотря на всю свою очевидность, настроили против Галилея большое количество его коллег, слепо поклоняющихся авторитету Аристотеля.
