1514年1月初，远征探险队回到了圣玛利亚·安提瓜据点。巴尔波亚向西班牙政府带回了发现大南海的报告以及包括宝石、珍珠和黄金在内的所获得财物的五分之一。这样，西班牙政府宽恕了巴尔波亚，并任命他为南海、巴拿马和科伊瓦总督。巴尔波亚发现大南海，这是意义重大的地理发现。此前，欧洲人在西半球的地理发现都集中在属于美洲的东海岸，而巴尔波亚首次横穿美洲大陆中部的巴拿马地峡，到达美洲西海岸，发现了欧洲人前所未知、东方人和印第安人前所未识的太平洋。大南海的发现为麦哲伦环球航行奠定了基础。另外，这次重大的地理发现是近一个世纪以来西欧人首次通过陆上跋涉探险来完成的，这就为其他探险家指明了另一条路径。
在殖民史上，这次发现则为征服印加帝国开辟了通道。不过，巴尔波亚本人当时并没有意识到他们的发现的重要性，他以为巴拿马地峡就是马来半岛，向西横渡大南海便可以到达印度。直到麦哲伦环球航行成功后，大南海的基本情况和巴尔波亚的发现所具有的真正意义才被世人所知。而发现大南海也使当时的欧洲人相信，盛产香料等东方特产的亚洲就在大南海的对面，距离新大陆并不遥远，如果能找到一条沟通大西洋和大南海的海峡或者走到南美大陆的尽头，就可以直接到达东方。于是，寻找这条海峡或南美尽头并开辟往西到达东方的新航路，就成了很多西欧航海家所努力的目标。
麦哲伦环球航行
麦哲伦是著名的葡萄牙航海家，第一次环球航行的倡导者和领导者。他出身贵族，青年时曾就职于葡萄牙宫廷，在国王若奥二世的宫廷充任侍从。
这个来自北部山区的贵族青年与南方海滨出生的前辈达·伽马一样，对大海无比钟情。1505年，他跟随阿尔梅达来到印度，后来为阿布奎克效力，曾经准备远航香料群岛，可惜计划落空。后来，他收到朋友希兰从摩鹿加寄来的一封信，信中写道：“摩鹿加群岛确实是一个无价之宝，它拥有全世界人永远也用不完的香料。你应该来此地探险，这可是一个人平生最大的幸运。”其实，去香料群岛探险的念头一直萦绕在麦哲伦的心头。
1512年，麦哲伦奉命回到故国，后来又前往北非跟摩尔人作战，不幸负伤落下跛足的残疾。而且，国王曼努埃尔听信谗言，不再信任麦哲伦。麦哲伦是个倔强的汉子，竟然当众宣布自己不再对国王效忠，并于1517年和好友法莱罗投奔西班牙国王查理一世（即神圣罗马帝国皇帝查理五世）。
麦哲伦的独特经历促使他萌发了环球航行的想法，坚韧不拔的性格又促使他非把自己的想法变成现实不可。通过阅读大量的航海资料和地理书籍，麦哲伦坚信大西洋和太平洋之间必定有一条水道相通，而且他坚信这条水道就在美洲大陆的南端，就如当时有些地图所标出的那样。也就是说，绕过南美洲就可进入巴尔波亚发现的“南海”。不过，麦哲伦以为这个把美洲和亚洲分隔开来的“南海”并不很宽，因此横渡它去香料群岛不会有很大的困难。
麦哲伦
像当初哥伦布一样，麦哲伦在西班牙宫廷内外广泛游说，争取王室、贵族和商人的支持。他指出，如果把教皇子午线延伸到地球的另一边，摩鹿加就在西班牙势力范围之内，然后循达·伽马的航线前往势必导致葡萄牙的强烈反对。假若向西航行，那么直至摩鹿加都完全属于西班牙的内部事务。经麦哲伦的岳父（他到西班牙以后才娶妻）、塞维利亚的长官，还有丰塞卡主教的大力宣扬，查理一世终于下了决心。1518年3月22日，他宣布支持麦哲伦的航行计划，并许诺如果航行成功，麦哲伦可分享所得全部收入的5％，还可出任新发现领地的行政长官。
当时，葡萄牙尚未完全控制摩鹿加，如果让麦哲伦捷足先登，那将彻底打破葡萄牙对东方香料贸易的垄断。所以，葡萄牙不顾一切地阻挠、破坏麦哲伦远航计划的实施，然而并没有取得任何效果。经过一年多时间的准备，西班牙为麦哲伦装备了5艘帆船，配备了265名全副武装的船员。航船满载食物和各种货物，其中玻璃镜、丝绒和水银等新颖物品是为了博得那些爱挑剔的亚洲王公们的欢心而准备的。
参加这次史无前例航行的人员组成也是前所未有的。他们来自欧洲各地，有葡萄牙人、意大利人、法国人、希腊人乃至英国人，西班牙则只有几个船长和麦哲伦同行，而且他们还负有监视麦哲伦的责任。这是一群极难驾驭的冒险家，他们一开始就不打算服从麦哲伦，甚至认为在必要时可以干掉他。然而事实上，后来麦哲伦多次平息了他们的对抗与反叛，因为多数船员知道，在未知的大海上航行，离开麦哲伦的高超航海技术和指挥才能，他们生还的希望就会极其渺茫。
临出发之前，麦哲伦的好友和合伙人法莱罗突然放弃出海的机会，他不愿去冒这个险。不过值得庆幸的是，一个难得的人才、意大利人安东尼奥·皮加费塔投奔到了麦哲伦麾下。多亏皮加费塔，他不仅能妥善排解纠纷，擅长同土著人打交道，而且为这次历史性航行留下了详细而珍贵的记录。根据逐日记下的文字，皮加费塔后来写成了《首次环球航行记》，使后世人受益匪浅。
1519年8月9日，麦哲伦的船队从塞维利亚出发，沿瓜达尔基维尔河入海。9月20日，船队离开河口，驶入浩淼无际的大西洋，开始了人类有史以来的第一次环球航行。
在前往加那利群岛途中，船队遇到了长达一个月之久的大风暴，几个西班牙船长指责麦哲伦没有直接横渡大西洋，可是麦哲伦严词反击：“你们的职责是白天跟随我的旗帜，夜晚跟随我的航灯前进。”
经过两个多月的航行，麦哲伦的船队才从加那利西渡大西洋到达巴西东北海岸。随后沿海岸南下，仔细搜寻通向“大南海”的海峡。12月13日，船队进入里约热内卢湾，起初以为它是海峡入口，后来才查明是个海湾。在这天堂般舒适的地方，疲惫不堪的探险队员进行了一番休整，然后继续扬帆南航。
1520年1月中旬，麦哲伦见到一个西去的宽阔水道，以为是海峡，结果竟是一条大河的出口。他想起两年前索里斯到过这一带的一条大河，于是把它命名为索里斯河（今拉普拉塔河）就离开了。这时，南半球寒冬步步临近，越往南行，白昼也就越短，加上沿海强大寒流的影响，天空变得阴沉可怕，狂风之中挟着巨浪，不断冲击着西班牙航船。
3月31日，麦哲伦发现了一个风平浪静的港湾，他取名为“圣胡利安湾”，并且决定在此过冬。船员们登上海岸后，发现情况似乎更糟。那里无比荒凉，人迹罕见，只能在沙滩上发现一些非常宽大的脚印，船员们因此把此地叫做“巴塔哥尼亚”，意为“兽迹之地”，实际上这是身躯高大的土著用兽皮裹足走路时留下的。后来，他们遇见了巴塔哥尼亚“巨人”。皮加费塔对巨人的描述为“我们这些人身高只及他的腰部”，并且说“容貌不差，宽宽的脸膛上涂着红色的油彩。他的头发很短，染成白色，他以兽皮裹身”。后来，麦哲伦带走了这名巨人，可惜在途中死于坏血症。
在圣胡利安湾，麦哲伦果断地平定了一次叛乱，两名西班牙船长被处死，一名被放逐到荒凉的海岸上。四个多月以后，春季才姗姗来迟。8月24日，船队刚刚起锚，马上就有一艘船触礁沉没。10月21日，前方出现了一个突入大洋怒涛之中的尖锐海角（即飓风角），绕过这个海角后，一条不宽的水道向西伸展开来，它再一次燃起了麦哲伦的希望。
麦哲伦乘坐的船只进入水道航行，他发现两岸的山峰覆盖着皑皑白雪，低谷中草木也未复苏，一派荒凉萧索景象。更令人担心的是，这条水道相当狭窄，而且异常曲折，布满岛礁、浅滩、航道和数不清的峡湾，河口犬牙交错，纠缠不清。此外，这里总是雨雾弥漫，狂风巨浪没有片刻的停歇。船行其中，难以辨认哪里是通道，时刻都有倾覆沉没的危险，麦哲伦多次派出船只先行探路，有一只船居然趁机溜回西班牙去了。最后，一只探路小船终于带来了令人振奋的好消息：他们已看到了海角与大海，大家高兴得流下了泪水。这就是沟通大西洋和大南海的海峡，一条“十分隐秘的海峡”。
经过38天神经高度紧张的航行，1520年11月28日，麦哲伦终于驶出了长达550千米的海峡。经过海峡之际，麦哲伦将其西端的海角取名为“狄齐亚多角”，即“希望之角”，“因为我们希望已久了”。后来，为了纪念麦哲伦，这条狭窄而又曲折的海峡就叫做“麦哲伦海峡”。此外，由于夜间行船时，船员们望见南面陆地上火光闪烁，因而把那里叫做“火地”。他们以为这是未知的南方大陆的北端。
麦哲伦指挥剩下的三艘船驶进了他朝思暮想的南海，不由得松了一口气。因为受当时流行的地理观念影响，他心目中的南海水域并不宽，也很容易渡过，所以他没有作好应有的物资和精神准备。谁知他们在无边无垠的海面上连续航行了一百余天才到达西岸，航程超过17 000千米，比大西洋宽得多。途中他们只见到过两个小岛，但是既无人烟，也无淡水。这段航程中，探险队经历了从未有过的饥饿、干渴和坏血病的煎熬。对此，皮加费塔记下了一段惊心动魄的文字：“我们已经有三个月零二十天未吃过任何新鲜食物。我们的主食饼干只剩下爬满虫子的粉末。我们喝的是储存多日的黄水，气味令人作呕。我们把干硬的牛皮放在海水里浸泡几天，再烤一烤咽下去。有时我们甚至以锯末果腹。老鼠的价格是每只一个多金币，还往往买不到。许多船员牙龈肿大，因不能进食而活活饿死。”
1521年3月6日，麦哲伦一行在关岛土著那里得到淡水、粮食和蔬菜水果补充。从关岛出发，10天以后即3月16日，他们发现前面有较大的陆地，这是盛产热带水果的锡亚高岛，船员们登上了海岸。第二天，又发现了附近的岛屿。3月17日是圣拉萨罗节，于是，麦哲伦将他发现的土地命名为“圣拉萨罗群岛”。22年以后，才被改称为菲律宾。
三个多月的航行中，尽管吃尽了各种苦头，然而不幸中之万幸是天气异常好，没有碰上任何风暴，因此麦哲伦把欧洲人最后发现的也是最大的海洋命名为“太平洋”。太平洋是麦哲伦此次航行最伟大的发现。
在麦哲伦以前，没有任何一位欧洲探险家到过菲律宾，欧洲人的世界地图上也找不到这片群岛。麦哲伦见到岛上的马来人，知道离摩鹿加不会很远了。麦哲伦在圣拉萨罗各岛之间航行考察，同时传播基督教。宿务岛的君主为了征服一水之隔的麦克坦岛，佯称信仰基督教，并请麦哲伦出兵相助，麦哲伦就这样卷进了当地人的冲突旋涡。1521年4月27日，麦哲伦在战斗中被麦克坦武士杀死在沙滩之上。
群龙无首的欧洲水手驾驶仅存的“维多利亚号”和“特立尼达号”继续寻找摩鹿加。由于不谙航线，他们在棉兰姥、巴拉望、文莱之间来回航行。直到1521年10月，他们才找到一个马来人向导。11月8日，向导把麦哲伦的残部带到了摩鹿加，他们在一个小岛上收购了大量贵重香料。“特立尼达号”由于损坏严重，只好留下来进行修理。“维多利亚号”在一贯反对麦哲伦的船长胡安·德尔卡诺的带领下，于11月21日匆匆离开摩鹿加，取道回国。
1522年1月底，“维多利亚号”航至帝汶岛。2月13日，自帝汶朝好望角驶去，这时离麦哲伦抵达锡亚高岛已有11个月之久。幸存的船员绕过好望角，但是在佛得角群岛又有不少人被葡萄牙当局逮捕，最后剩下18名衣衫褴褛、面目全非的船员回到当年的出发地塞维利亚。那一天是9月8日，但皮加费塔的日记上是9月7日，原来地球自西向东自转，所以从东向西环球航行一周就会减少一天。现在，解决这个问题的办法是沿180度经线划一条国际日期变更线，凡从东向西越过此线就应向前跳跃一天，而从西向东越过此线就应往后推延一天。
“特立尼达号”修好以后，1522年4月离开摩鹿加，企图去巴拿马，结果被风暴逼回摩鹿加，大多数船员成为葡萄牙人的囚徒，后来仅有四人生还西班牙。
麦哲伦的环球航行是一次无人可比的海上大探险，而且在科学史上也有着极其重要的意义，它证明了人类居住的地球的确是一个圆球体，从而最终结束了有关地球形状的无休止争论。麦哲伦的航行也证明世界各大洋都是相通的，而且地球上海洋的面积明显超过陆地面积，从而推翻了陆地大于海洋的错误判断。
哥白尼创立日心说
尼古拉·哥白尼1473年2月出生于波兰一个面包师的家庭。他10岁时，父亲去世，跟着舅舅生活。哥白尼的舅舅是一个主教，他送给外甥许多天文学方面的书，这些书籍使哥白尼对“天空”产生了兴趣，他总是不断观察着有趣而神奇的星宿变化。
1491年，哥白尼考入克拉科夫大学。在大学里，他获得了医生证书，还钻研了托勒密的天文学理论，学会了使用天文仪器。从此，他对天文学的兴趣更浓了。
22岁时，哥白尼前往意大利，先后在波伦亚大学、帕多亚大学和斐拉拉大学学习医学、法学、神学和天文学。四年后，哥白尼被聘为罗马大学的天文学教授。哥白尼在罗马大学一直按照托勒密的“地球中心说”来教授天文学。所谓“地心说”就是：“静止的地球是宇宙的中心，恒星天外是第九重天，上帝就住在那里。上帝为照亮白天，造了太阳，为照亮黑夜，又造了月亮。”哥白尼按照这种理论教了三年以后，深感不妥。因为他知道，早在2 000年以前，古希腊哲学家毕达哥拉斯就指出过，宇宙的中心是太阳而不是地球，地球只是环绕太阳运行的恒星之一。为了彻底证实这一理论的科学性，哥白尼放弃了罗马大学的教授席位，而回到波兰，在弗洛恩堡大教堂担任教士，他获得了充裕的时间来从事科学研究活动。
哥白尼
在弗洛恩堡教堂西北角的围墙上，有一座小阁楼。哥白尼为了研究工作的方便，就选定阁楼做宿舍，并在那里设置了一个小天文台，用自制的简陋仪器，坚持观察天体三十余年。他所著的《天体运行论》一书所选用的27个观测事例，其中的25个就是他在这个阁楼上完成的。
《天体运行论》是一部巨著。在这本书里，哥白尼指出：“太阳是宇宙的中心，所有行星都围绕太阳运转；人们每天看到太阳由东向西运行，是因为地球每昼夜自转一周的缘故，而不是由于太阳在移动；同样，天上星体看上去在不断移动，也是因为地球本身在转动，而不是由于星体围绕着静止的地球转动。”这些观点都勾勒出了太阳在“宇宙”中的地位，创立了“日心说”。