伽利略不僅喜歡思考所有的事情，而且喜歡嘗試。他在比薩母校當數學教授的時候，並沒有像其他人壹樣宣揚亞裏士多德的教條，而是大力提倡觀察和實驗。當時看起來簡直有點懵懂。
1590年，25歲的伽利略質疑亞裏士多德的經典理論:如果從空中扔下兩個東西，重的壹定先落地，輕的隨後落地。伽利略認為，當它們從天空落下時，無論是輕的還是重的，都是同時落地的。當時亞裏士多德的思想被奉為金科玉律。自然沒有人相信伽利略的話，於是伽利略決定進行壹個實驗，讓人們自己去看。
這壹天，年輕的伽利略宣布他將在比薩斜塔上進行壹項實驗。壹些教授非常不滿，壹起去找校長投訴。校長聽了很生氣，但轉念壹想，還不如當眾出醜，或者殺殺他的傲氣。當伽利略左手拿著壹個鐵球，右手拿著另壹個重十倍的鐵球，爬上了斜塔七樓的陽臺。在塔下，已經有很多人，包括總統、教授、學生和許多觀看的人。此時此刻，沒有人相信伽利略是正確的。
伽利略從陽臺探出頭來，當他同時攤開雙手時，他看到兩個球從空中落下，手拉著手，眨眼之間，它們咣當壹聲落在了地上。塔下的人，壹下子傻了。沈默了壹會兒，然後是壹陣嗡嗡聲。
這時，伽利略從塔上走下來。校長和幾個老教授立刻圍住他說:“妳壹定施了什麽魔法，讓兩個球同時落地。亞裏士多德不會錯的。”伽利略說:“如果妳不相信我，我可以上去再做壹次。這次妳要註意了。”校長說:“不要做，亞裏士多德是有說服力的。當然，重的東西比輕的東西掉得快。這是公認的真理。即使妳的實驗是真的，也是不合理的，不能承認的。”伽利略說:“好吧，既然妳不相信事實，那妳就必須講道理。我也可以說說。即使重的物體下落速度比輕的物體快，我也會把兩個球綁在壹起，從空中扔出去。根據亞裏士多德的理論，妳認為它比特定的球下落得快還是慢？”
校長不屑地說:“當然，比球還快！因為是重球加輕球，自然更重。”這時，壹個老教授急忙拉著校長的袖子，往前擠了擠，說:“當然是比球慢。是壹個重球加壹個輕球，輕球拉它，所以下落速度應該是兩個球的平均值，介於重球和輕球之間。”伽利略不慌不忙地說:“但亞裏士多德只有壹個。按照他的理論，怎麽會得出兩種不同的結果？”
校長和教授們面面相覷，久久無語。過了壹會兒我才恍然大悟，原來他們是壹起來對付伽利略的。他們怎麽能在伽利略面前對立呢？校長的臉紅到了脖子根，他憤怒地喊道:“妳好爭辯，放肆！”這時，圍觀群眾哄堂大笑。伽利略沒有用火，而是慢吞吞地說:“看來亞裏士多德錯了！當壹個物體從空中自由下落時，它同時下落，不管它的重量如何。校長和教授們聽了伽利略的話，想不出還有什麽反駁的話，於是亞裏士多德的理論就被這個初生牛犢輕易推翻了。
生活和學術生涯
早期活動伽利略於1564年2月5日出生在比薩。他的父親Fen Cenzio Galileo精通樂理和聲學，著有《音樂對話》壹書。1574全家搬到佛羅倫薩。伽利略從小受父親影響，對音樂、詩歌、繪畫和機械非常感興趣。像他父親壹樣，他不迷信權威。17歲時，他遵照父親的命令在比薩大學學醫，但他對醫學感到厭倦。課後，他深感興趣地聽著名學者O. Rich講課，他是我們家的朋友，他教歐幾裏德幾何和阿基米德靜力學。1583年，伽利略註意到了比薩教堂壹盞吊燈的擺動，然後用壹個用金屬絲懸掛的銅球做了壹個模擬(單擺)實驗，證實了微小擺動的等時性和擺動長度對周期的影響，並由此創造了壹個測量短時間間隔的脈沖計。從65438到0585，他因為家庭貧困輟學，當了家教，但他仍然努力自學。1586年，他發明了浮力天平，寫了論文《小天平》。
1587年，他帶著壹篇關於固體重心計算的論文去羅馬大學求見著名數學家和歷法家C. Clavius教授，受到了極大的贊揚和鼓勵。克拉維烏斯從羅馬大學教授p·瓦拉那裏帶回了他的邏輯學和自然哲學的講座，這對他以後的工作有很大的幫助。
從65438年到0588年，他就a .但丁的《神曲》中煉獄的圖形構思進行了學術演講，他的文學和數學才華大受贊揚。次年，他發表了幾篇關於固體重心計算的論文，包括壹些新的靜力學定理。由於這些成就，比薩大學聘請他教授幾何和天文學。第二年他發現了擺線。當時比薩大學的教科書都是亞裏士多德學派學者寫的，書中充斥著神學和形而上學的教條。伽利略經常表示尖銳的反對意見，在學校裏受到校方的歧視和排斥。1591年，父親因病去世，家庭負擔加重，他決定離開比薩。帕多瓦時期，伽利略在1592轉到帕多瓦大學任教。帕多瓦屬於威尼斯公國，遠離羅馬，不受教廷直接控制，學術思想相對自由。在這種良好的氛圍下，他經常參加校內外的各種學術文化活動，與有各種想法和觀點的同事爭論。這時，他在吸收N.F .塔爾塔利亞、G.B .貝內代蒂、f .科門蒂諾等人的數學和力學研究成果的同時，經常視察工廠、車間、礦山和各種軍用、民用工程，與各行業的技術人員廣泛交朋友，幫助他們解決技術問題，從中學習生產技術知識和各種新經驗，受到啟發。
在此期間，他深入系統地研究了落體運動、拋體運動、靜力學、水力學以及壹些民用和軍用建築。發現了慣性原理，發明了溫度計和望遠鏡。
1597年，他收到了J·開普勒的壹本書《神秘的宇宙》，開始信奉日心說，承認地球有公轉和自轉兩種運動。但此時他對柏拉圖最自然最完美的圓周運動思想印象深刻，對開普勒的行星橢圓軌道理論不感興趣。1604年天空中出現了壹顆超新星，光持續了18個月。他借機在威尼斯做了幾次科普演講，宣傳哥白尼的學說。因為精彩的演講，聽眾逐漸增多，最後達到壹千多人。
1609年7月，有傳言說壹個荷蘭眼鏡工人發明了壹個望遠鏡，供人們欣賞。他沒有看到實物，就想到以後用風琴管和凸凹透鏡做壹個望遠鏡，放大倍數是3，然後提高到9。他邀請威尼斯參議員到塔的頂層，用望遠鏡看遠處的景色，所有的觀眾都驚喜不已。參議院隨後決定他是帕多瓦大學的終身教授。1610年初，他將望遠鏡的放大倍數提高到33倍觀測月球、太陽和恒星，發現了許多新的發現，如月球表面凹凸不平，月球和其他行星發出的光是太陽的反射，水星有四顆衛星，銀河系原本是無數發光體的匯流，土星有多變的橢圓形等等，開辟了天文學的新天地。當年3月，他出版了《星際使者》壹書，震驚全歐洲。後來發現金星盈虧和大小變化，這是對日心說的有力支持。伽利略後來回顧他在帕多瓦的18年，認為這是他壹生中最有生產力和靈性的時期。其實這也是他壹生中學術成就最大的時期。
伽利略在托斯卡納的20年間在物理學和天文學方面取得的豐碩成果激起了他更大的學術抱負。為了得到足夠的時間投身於科學研究，1610年春天，他從大學辭職，接受了托斯卡納大公的任命，擔任宮廷首席數學家和哲學家，以及比薩大學首席數學教授的榮譽職位。
為了保護科學不受教會幹預，伽利略多次前往羅馬。1611年，為了贏得宗教界、政界和學術界對他在天文學上的發現的認可，他第二次前往羅馬。在羅馬，他受到包括教皇保羅五世和壹些高級主教在內的精英們的熱情接待，並被林賽研究所接納為院士。當時，耶穌會教士承認他的觀察，但不同意他的解釋。今年5月，在羅馬大學的會議上，幾名高級牧師公開宣布了伽利略的天文學成就。
同年，他觀測了太陽黑子及其運動，用圓周運動的投影原理對比了太陽黑子的運動規律，論證了太陽黑子在太陽表面；他還發現太陽自轉。1613年發表了三篇關於太陽黑子的通訊文章。此外，在1612年出版了《水中浮體對話》壹書。
1615壹個背信棄義的教士集團和教會中許多敵視伽利略的人聯合攻擊伽利略為哥白尼辯護的論點，指責他違反了基督教。得知消息後，他於年冬第三次前往羅馬，試圖挽回自己的聲譽，懇求梵蒂岡不要因為保留哥白尼的觀點而受到懲罰，也不要公開打壓他宣傳哥白尼學說。梵蒂岡默許了前者的要求，但拒絕了後者。教皇保羅五世在1616年頒布了著名的“1616禁令”，禁止他口頭或書面保留、教導或捍衛日心說。
1624年，他第四次前往羅馬，希望他的老朋友，新教皇烏爾班八世同情和理解他的願望，以保持新興科學的生命力。他有六次聽眾，試圖解釋日心說可以與基督教教義和諧，說“聖經教人如何進入天國，而不是天體如何運作”；並試圖說服壹些大主教，但無濟於事。Urbon VIII堅持“1616 ban”不變；只允許他寫壹本同時介紹日心說和地心說的書，但他對這兩種理論的態度壹定不能偏頗，都要寫成數學假說。在這壹年的努力中，他研制出了顯微鏡，“可以把蒼蠅放大成母雞。”
在隨後的六年裏，他寫了《托勒密與哥白尼的對話》壹書。1630年，他第五次去羅馬，獲得了這本書的“出版許可”。這本書最終在1632出版。這本書表面上是中立的，實際上是為哥白尼體系辯護，在很多地方含蓄地嘲諷了教皇和主教，這遠遠超出了只討論數學假設的範圍。該書風格幽默，被列為意大利文學史上的文學傑作。
《對話》出版半年後，教廷勒令其停止銷售，認為作者公然違反了“1616禁令”，問題嚴重，急需審查。原來，在教皇烏爾班八世之前，有人挑釁伽利略說，在《對話錄》中，他以頭腦簡單、思想保守的Simpleqiu之口，發表了壹些荒謬錯誤的言論，使他大發雷霆。曾經支持他當教皇的群體強烈主張嚴懲伽利略，而神聖羅馬帝國和西班牙王國則認為縱容伽利略會對各國的異端產生很大影響，提出聯合警告。在這些內部和外部的壓力和挑釁下，教皇無視老朋友，於今年秋天發布了伽利略的命令，由羅馬宗教裁判所進行審判。
年近七旬、體弱多病的伽利略被迫在寒冷的冬天前往羅馬，在酷刑的威脅下被審問了三次。根本沒有防禦。幾經折磨，終於在6月22日，1633，10樞機主教聯合宣判，主要罪名是違反“1616禁止”和聖經教義。伽利略被迫跪在冰冷的石板上，簽署了梵蒂岡寫的“悔過書”。審判長宣布伽利略被判無期徒刑；對話必須燒掉，禁止出版或轉載他的其他作品。這壹判決立即通知了整個天主教世界，所有有大學的城市都必須聚集起來宣讀，以此殺雞儆猴。
伽利略既是勤奮的科學家，也是虔誠的天主教徒，深信科學家的任務是探索自然規律，而教會的職能是管理人的靈魂，不應互相侵犯。所以他在受審前沒有想過逃跑，受審時也沒有公開反抗，而是壹直服從梵蒂岡的處置。他認為梵蒂岡在神學範圍之外行使權力是極其不明智的，只能私下不滿。顯然，G·布魯諾被燒死在火刑柱上，T·坎帕內拉被關在死囚牢房裏很長時間。這兩位傑出的意大利哲學家的遭遇給他的精神蒙上了可怕的陰影。宗教裁判所的決定後來改為軟禁在家，他的學生和老朋友大主教A. Picolomini被任命在錫耶納的私人住宅照顧他。規定禁止訪客，每天都要上交寫作材料。在皮克洛米尼的悉心照料和鼓勵下，伽利略復活了，並接受了皮克洛米尼的建議，繼續研究沒有爭議的物理問題。於是他還是用《對話錄》中的三個對話人物，用對話體裁和簡潔的文筆，把自己最成熟的科學思想和成果寫成了《關於兩門新科學的對話》和《數學證明對話集》。兩個新的科學指的是材料力學和動力學。此稿完成於1636。因為教會禁止出版他的任何作品，他不得不委托壹位威尼斯朋友偷偷帶出國，於1638在荷蘭萊頓出版。
伽利略剛在皮科洛米尼家呆了5個月，就有人寫了壹封匿名信，指責皮科洛米尼對伽利略太好。梵蒂岡命令伽利略於5438年6月+當年2月遷往其位於佛羅倫薩附近切特裏的故居，由他的長女弗吉尼亞照管，禁令依然保留。她很好地照顧她的父親，但是四個月後在他之前死了。
伽利略多次要求外出就醫，但未被允許。1637瞎了。直到第二年，他才被允許住在他兒子的房子裏。這壹時期，除了托斯卡納大公之外，還有英國著名詩人、政論家J·彌爾頓，法國科學家、哲學家P·加桑迪。他的學生和老朋友B. Castay也和他討論了利用木質衛星計算地面經度的問題。此時梵蒂岡對他的限制和監視已經明顯放松。
1639年夏天，伽利略被允許接受聰明好學的18歲青年v·維維亞尼為他最後壹個學生，他可以照顧他。這個年輕人讓他非常滿意。1641 10年6月，卡斯塔伊介紹他的學生、前秘書e·托裏切利陪同。他們和這位雙目失明的老科學家討論了如何利用擺的等時性設計出機械鐘，還討論了碰撞理論、月球的天平動、大氣壓下礦井中水柱的高度等問題，所以他直到去世還在從事科學研究。
伽利略死於1642 65438+10月8日，葬禮很草率。直到下個世紀，他的屍骨才被移至家鄉的大教堂。
學會成功。
新的科學思想和科學研究方法在伽利略的研究成果得到認可之前，物理學乃至整個自然科學只是哲學的壹個分支，並沒有獲得自己的獨立地位。當時的哲學家被神學和亞裏士多德的教條束縛，苦思冥想，得不到符合現實的客觀規律。伽利略敢於挑戰傳統的權威思想，不是靠推測事物的成因，而是靠觀察自然現象，發現自然規律。他拋棄了神學的宇宙觀，認為世界是壹個有序遵守簡單規律的整體。要了解自然，就必須進行系統的實驗定量觀察，找出其準確的定量關系。
基於這種新的科學思想，伽利略倡導數學與實驗相結合的研究方法；這種研究方法是他在科學上取得巨大成就的源泉，也是他對現代科學最重要的貢獻。用數學方法研究物理問題，這不是伽利略首創的，可以追溯到公元前3世紀的阿基米德，14世紀的牛津學派和巴黎學派以及15和16世紀的意大利學術界。他們都在這方面取得了壹定的成就，但都沒有把實驗方法放在首位，所以在思想上沒有取得突破。伽利略重視實驗的思想可見於他在1615年寫給克裏斯蒂娜公爵夫人的壹封信中:“我想請這些聰明而細心的牧師們認真考慮壹下思辨原則和實驗證實的原則之間的區別。要知道，做實驗工作的教授的意見，並不是僅憑主觀意願就能決定的。”
壹般來說，伽利略將數學與實驗相結合的研究方法分為三步:①首先將從現象中獲得的直觀知識的主要部分提取出來，用最簡單的數學形式表達出來，建立量的概念；其次，用數學方法從這個公式中導出另壹個易於實驗驗證的定量關系；③然後，通過實驗證實了這種定量關系。
可見，伽利略進行科學實驗的目的主要是為了檢驗壹個科學假說是否正確，而不是盲目地搜集信息，總結事實。
物理學概念和原理的創新慣性原理和新的力、加速度概念是人們直觀的體驗到推重的物體需要很大的力，而推輕的物體只需要壹點點力。亞裏士多德由此得出了壹個普遍的結論:壹切物體都具有保持靜止或尋找其“自然位置”的性質，認為“任何運動的東西都必然有壹個推動者”，並用比例定律將力量與速度聯系起來。伽利略提出了壹個新概念。他觀察到，壹個物體沿著光滑的斜面向上滑動，由於斜面的傾斜角度不同，速度會有不同程度的減慢。傾斜角越小，減速度越小。如果在沒有阻力的水平面上滑行，要保持原來的速度，永遠滑行下去。由此得出結論:“如果壹個運動的物體有壹定的速度，只要沒有外界原因使其速度增大或減小，它就會壹直保持這個速度——這個條件只有在水平面上才有可能，因為在斜面的情況下，向下的斜面提供了加速的原因，而向上的斜面提供了減速的原因；因此，只有水平面上的運動是不變的”(兩種新科學的對話，第三天，問題9，假設23)。這樣，伽利略第壹次提出了慣性的概念，第壹次把外力與“加速或減速的外因”，即運動的變化聯系起來。伽利略結合上述勻加速實驗，提出了慣性和加速度新概念，以及重力作用下物體勻加速運動的新規律，為牛頓力學理論體系的建立奠定了基礎。這個新的慣性概念推翻了亞裏士多德學派1000多年來認為物體的運動是由精靈或來自外界的迂回空氣驅動的觀點，也澄清了中世紀模糊的“沖動”理論。這是人類長期研究機械運動的理論成果，得到了當時地震論支持者的支持。伽利略雖然沒有明確寫出慣性原理，但他表明這是物體性質的客觀規律，他在研究其他物理問題時也巧妙地運用了這壹原理。但他未能擺脫柏拉圖認為行星做圓周運動的觀點，相信“圓周慣性”的存在，因此未能將慣性運動的概念推廣到所有物體的運動。在伽利略死後兩年，笛卡爾表達了完整的慣性原理。
伽利略把物體速度和方向的變化或加速度的產生歸結於各種力的作用，這是對力的本質的客觀認識，也是牛頓第二定律的雛形。慣性原理的發現打破了力是運動原因的舊觀念，而是認為力是改變運動狀態的原因。牛頓在《自然哲學的數學原理》(見牛頓運動定律)壹書中高度評價了伽利略在第壹和第二運動定律方面的開創性工作。
伽利略在對軌跡的研究中發現，水平運動和垂直運動是獨立的，互不幹擾，但實際的運動軌跡可以用平行四邊形法則合成。他從垂直於地面的勻加速運動和水平方向的勻加速運動完整地解釋了軌跡的拋物線性質，這是運動合成研究的壹大收獲，具有實際意義。
伽利略在用物理原理為哥白尼的地動學說辯護時，應用了運動獨立原理來解釋石頭從桅桿頂部落到桅桿底部而不偏離船尾的路徑。他以艙內物體的運動規律是勻速直線運動不變的著名論斷，進壹步首次提出了慣性參照系的概念。這個原理被壹位愛因斯坦稱為伽利略的相對論原理，是狹義相對論的前身。
單擺周期性質的發現伽利略通過觀察教堂裏掛燈的擺動，對單擺進行了實驗研究。發現單擺的周期與擺長的平方根成正比，而與擺的振幅和重量無關。這壹規律的發現為振動理論和機械計時裝置的設計方案奠定了基礎。
光速有限及其測量前人對光速是否有限從來沒有壹個清晰的認識。伽利略觀察到閃電現象，認為光速是有限的，並設計了壹個掩燈方案來測量光速。但受限於當時的實驗條件，這種測量方法實際測得的主要是實驗者的反應和人手的動作時間，而不是光的傳播時間。但是，如果有壹個明暗變化規律的光源，或者有壹個由高速機械而不是人手控制的裝置，就可以測出真實的光速。後來的木衛星食法、旋轉齒輪法、轉鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測量方法都被借鑒。
幾種基本物理實驗儀器的研制伽利略不僅自己設計和演示了很多實驗，還自己研制了很多實驗儀器。他的工藝知識豐富，制作技術精湛。他創造的許多實驗儀器在當時和後世都很有影響。以下是壹些例子:
浮力天平這是壹種利用浮力原理快速測定金銀器皿和首飾中金銀比例的直讀儀器。這種工具已經被用於金銀珠寶船只的交易。
溫度計伽利略的溫度計是壹種開放式液體溫度計。玻璃管內裝有有色水和酒精，液面與大氣相通(見伽利略溫度計)。這其實是溫度計和氣壓計的混合體，因為他當時對大氣壓力的變化沒有壹個清晰的認識。盡管如此，它的學術價值還是很大的，溫度從此成為壹個客觀的物理量，而不是壹種不確定的主觀感覺。
伽利略制造的望遠鏡可以觀察物體的正像。改進後，它的放大倍數從3倍逐漸增加到33倍；它不僅指向星空，還可以應用於艦船堡壘，取得了前所未有的豐碩發現。這種望遠鏡結構簡單，但其放大率和分辨率受到球差和色差的極大限制。
徹底推翻亞裏士多德的物質觀和中世紀歐洲占統治地位的自然觀，是亞裏士多德經過神學改造的自然觀，成為封建神權統治者控制人們思想的工具。亞裏士多德認為，地球和地球上的萬物是由氣、火、水、土四種元素組成的，它們是醜陋的、不潔的、不完美的，有變化，有生滅。火和氣組成向上流動的輕的東西，水和土組成向下下落的重的東西。天體是由“以太”構成的純粹、完美、永恒的物體。又因為“上帝討厭真空”，真空不可能存在。但伽利略從望遠鏡中發現，月球表面有山峰和窪地，凹凸不平，並不完美，金星也有盈虧變化；太陽表面仍有活躍的黑子；肉眼可以直接看到超新星的爆炸及其逐漸變暗和消失。這些都打破了亞裏士多德認為天高於地，天上的天體和地上的物質性質大相徑庭的思想。
伽利略通過流體靜力學對浮體的研究得知，壹切物體都是重的，沒有絕對的輕。天體在物質結構上與地球和地上萬物是統壹的。真空也可能存在和產生，只有在真空中才能研究物體運動的真實性質。這就徹底推翻了亞裏士多德基於主觀臆測的物質觀，從而從根本上動搖了封建神權的思想統治。
科學革命的先驅
伽利略為人類思想解放和文明發展做出了劃時代的貢獻。在當時的社會條件下，為了爭取不受強權和舊傳統壓制的學術自由，為了近代科學的成長，他進行了不懈的鬥爭，向全世界發出了響亮的聲音。因此，他是科學革命的先驅，也可以說是“現代科學之父”。雖然他晚年最終被剝奪了人身自由，但他創造新科學的意誌並沒有動搖。他追求科學真理的精神和成就將永遠為後人所敬仰。
1979年，梵蒂岡教皇保羅二世代表教廷公開為伽利略平反，認為300多年前教廷對他的迫害是壹個嚴重的錯誤。這說明梵蒂岡最終承認了伽利略的主張，即宗教不應該幹涉科學。