伽利略支持哥白尼的日心說主要是分為兩部分。
第一部分，他發明的望遠鏡摧毀了亞裡比多德時代天體是完美無瑕的學說，發現了月球的表面是凹凸不平的、太陽表面有太陽黑子而且呈周期性變化、金星有周期性變化、土星有四顆衛星等天文現象。1610年他出版了《星空信使》一書，這本書對哥白尼學說進行了有力的支持，同時對教會也是一種無情的打擊。1632年他出版了《關于托米勒和哥白尼兩大世界體系的對話》，他以出色的辯論才能和鐵的證據，從理論上論證了哥白尼的日心說。
第二部分，伽利略通過奠基經典力學推翻了亞裡士多德的運動原理，重新評價了運動的概念，初步提出了慣性定律，從而有力的論證哥白尼的日心說。他在力學研究方面所建立的力、重心、速度、加速度、慣性參照物等物理學概念以及擺的定律、慣性定律、落體運動定律、運動獨立性原理與運動的合成、分解定律、運動的相對性原理，奠定了經典力學的運動學和動力學基礎。
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