En 1628 se retira a Holanda para trabajar en paz. Permanecerá allí veinte años, cambiando a menudo de residencia, completamente ocupado en su tarea filosófica. Comienza por componer un pequeño tratado de metafísica sobre el alma y Dios del que se dice satisfecho y que debe servir a la vez de arma contra el ateísmo y de fundamento de la física. Dicho tratado contendría ya las ideas fundamentales de lo que serían posteriormente las "Meditaciones metafísicas", según algunos estudiosos del cartesianismo, opinión no compartida por otros, que creen demasiado temprana la fecha como para que Descartes estuvisese ya en posesión de su metafísica.
Interrumpe la elaboración de dicho tratado para escribir en 1629 un "Tratado del mundo y de la luz" que acaba en 1633 y que contiene su física, de caracter mecanicista. Pero, habiendo conocido por azar la condena de Galileo por haber sostenido el movimiento de la tierra (que también sostenía Descartes), renuncia a publicar su trabajo. Por una parte no quiere enfrentarse con la Iglesia a la cual está sometido por la fe. Por otra, piensa que el conflicto entre la ciencia y la religión es un malentendido. En fin, espera que un día el mundo comprenderá y que podrá editar su libro. Este "miedo" de Descartes ante la condena de Galileo ha llevado a algunos estudiosos a buscar en su obra un significado "oculto", llegando a interpretar la demostración de la existencia de Dios que realiza en las Meditaciones como un simple ejercico de prudencia, que no se correspondería con el "auténtico" pensamiento cartesiano sobre la cuestión. Para difundir su doctrina mientras tanto publica resúmenes de su física, precedidos por un prefacio. Es el famoso "Discurso del método", seguido de "La Dióptrica", los "Meteoros" y "La Geometría", que sólo son ensayos de este método (1637). El éxito le conduce a dedicarse completamente a la filosofía. Publica en 1641, en latín, la "Meditaciones sobre la filosofía primera", más conocida como Las Meditaciones metafísicas, que somete previamente a los grandes espíritus de la época (Mersenne, Gassendi, Arnauld, Hobbes...) cuyas objeciones seguidas de respuestas serán publicadas al mismo tiempo. En 1640 muere su hija Francine, nacida en 1635, fruto de la relación amorosa mantenida con una sirvienta. En 1644 publica en latín los "Principios de la filosofía". La publicación de estas obras le proporciona a Descartes el reconocimiento público, pero también es la causa de numerosas disputas.
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