亚里士多德也提到了对于运动进行定量研究的问题，例如他在《物理学》中提出“是不是所有的运动都可以相互比量呢？”，这就触及到了定量研究的问题，但是他并没有着手做这件事。亚里士多德提出了物理学的一系列课题，可以说是物理学的开创者。在自然科学领域，他对动物学研究得比较深入一些，花费的精力和资金投入也特别多。
从今天的科学标准来看，亚里士多德的《物理学》还不是真正的物理学。除了研究和探讨了一些哲学问题，它也提出并试图解决物理学的一些问题，但研究和探讨的方法是思辨与观察的结合，所以这部《物理学》是哲学向物理学过渡的产物。

2. 黎明前的摸索：中世纪和文艺复兴时期的动力学

公元6世纪在亚历山大里亚有个叫约翰·斐罗波诺斯（John Philoponos）的人，他认为天体不是一直由神灵推动着运行，而是上帝开头赋予天体一种“冲力”，即一种不随时间消逝的动力，这个“冲力”一直维持着物体的运动，飞矢就是在它本身的冲力下穿过真空的，而不是像亚里士多德说的那样需要空气从它的后面不断地施加压力。
“冲力说”到了中世纪的欧洲又得到倡导和发展，主张冲力说的代表人物有14世纪牛津大学的著名学者奥卡姆的威廉（William of Ockham，就是提出“奥卡姆剃刀”的那位，他出生于英国萨里郡的奥卡姆村）和巴黎大学的校长琼·比里当（Jean Buridan）。特别是琼·比里当，对于亚里士多德提出的运动的原理给予了有力的反驳。亚里士多德说物体前进时前面被排出的空气为了防止后面出现真空，就从后面挤进来而将物体推动。比里当提出了两条重要论证：第一，陀螺旋转而不改变位置，所以不可能是由排出的空气推动的；第二，一根尾端切平的标枪并不比两头尖的标枪走得更快些，而如果是空气推动的话就应该走得更快些。比里当认为在这种情况下，保持运动的力都是冲力。他觉得一个物体从一种力所获得的冲力，是跟物体的密度、体积及其开头的速度成正比的。他设想天体的运行是由开头受到的冲力推动的，由于天上没有空气的阻力，这种冲力将永远不会减退。
14世纪的时候，巴黎大学的另一任校长萨克逊的艾伯特（Albert of Saxony）把运动分为三种：均匀运动，有规则的不均匀运动，不规则运动。此人对自由落体的运动进行过考察，他还特别注意到空气的阻力对自由落体运动的影响，他认为引力赋予落体的冲力与空气阻力相抵，随着速度增加得越来越慢，自由落体会达到速度不变。

16世纪，文艺复兴运动发展到了高峰时期，绘画、雕塑、建筑都发展到了很高的水平，意大利北部当时是欧洲以至全世界工艺上最先进的地区，力学的科学量化实验方法也就最先在这一地区发展起来。力学在16世纪主要是由工程师担负起来的，大学里的学者仍在继续讨论“冲力说”。工程师们在方法上有了很大的突破，他们进行了许多定量实验，在这些实验中他们取得的成果把空谈的冲力理论家们甩出了几条街。当时最著名的艺术家兼工程师达·芬奇就通过实验研究了建筑上一些问题，他在模型实验中得出过一个定量的结论：由一定材料构成并具有一定高度的立柱的承载力跟柱子的直径的立方成正比；横梁的承载力跟它的粗细成正比，跟它的长度成反比。达·芬奇还把力学的范围从物理学扩大到生物界，用阿基米德的杠杆原理来研究骨骼和肌肉构成的系统。

随着火器的发展，抛射体运动这个力学问题越来越重要了，这是古希腊人早就开始研究但一直悬而未决的问题。在16世纪的人们看来，抛射体受到两个力的作用，一个是重力，一个是所谓的“冲力”。
有不少工程师和学者投入力学的研究，并写出力学论著。工程师出身的达塔格里亚（Tartaglia）在经验中发现抛射角在45º时抛射体的射程最远。帕多瓦大学的学者贝尼德蒂（Benedetti）在1585年就出版过一本《力学论》，书中对亚里士多德的一些物理学观点进行了批判，例如他否定了亚里士多德关于物体越接近宇宙中心速度就越快的见解。但是贝尼德蒂仍然相信同样形状和大小的物体其坠落的速度跟它的密度成正比。

在意大利以外，布鲁日（现比利时城市）的著名力学家斯台文在1586年出版了一本论力学的著作，书中记载了一项著名的自由落体实验，这个实验否定了亚里士多德关于重物体比轻物体落得快的见解。这个实验被很多人错误地安到了伽利略的头上。斯台文写道：
“反对亚里士多德的实验是这样的：让我们拿两只铅球，其中一只比另一只重十倍，把它们从三十呎的高度同时丢下来，落在一块木板上，那么我们会看出轻铅球并不需要相比于重铅球十倍的时间，而是同时落到木板上，因此它们发出的声音听上去就像是一个声音一样。”
在这之前达·芬奇也提出了自己对惯性运动的看法，他在笔记中写道：“任何可感知的东西都能够自己移动……每个物体在运动的方向上都有一个重量。”一个世纪以后，伽利略发现了关于惯性的规律。

3. 曙光乍现：伽利略的突破

现在我们该谈谈伽利略了，他是推翻古代力学和建立近代力学的标志性人物。伽利略·伽利雷（Galileo Galilei，公元1564-1642年）是一位典型的学者，伽利略是他的名，伽利雷才是他的姓，现在通常只称呼他的名而不称呼他的姓。他的名的拼写和发音跟他的姓很相近，因为那时他们那地方给家中长子起名都是这种方式。伽利略比中国大明朝的徐光启（著名的启蒙学者，翻译《几何原本》等西方著作）小两岁，1564年生于意大利西北部海滨城市比萨的一个音乐之家，距离达·芬奇的出生地佛罗伦萨共和国的芬奇镇只有40多公里。这一带跟罗马教庭相距较远，而且佛罗伦萨的统治者美第奇家族又特别地开明，所以这里充满着自由的空气。伽利略17岁时进入比萨大学学习医学，但是他酷爱数学，喜欢对自然的探究，家里也就由着他的科学爱好发展。伽利略在年轻时就善于从事物的现象中发现规律性。在读大学的第一年里，他就用他脉搏的跳数测量了一盏灯摆动的时间，注意到无论振幅大或小，所需的时间都相等──他发现了摆的等时性。

伽利略·伽利雷

从比萨大学毕业后伽利略被留在那里任教。1592年28岁的伽利略转到自由开明的帕多瓦大学，在这里任教达18年之久。帕多瓦属于威尼斯公国，远离罗马，不受教廷直接控制，学术思想更加自由。在此良好的气氛中，他经常参加校内外各种学术文化活动，与具有各种思想观点的同事论辩。他的力学研究很多是在这里进行的。但是他的两部大作直到晚年才出版，一部是1632年出版的宇宙论（天文学）著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，一部是1638年出版的力学著作《关于两种新科学的对话》。
伽利略作为一名学者，他也很重视工匠的实践与经验，当听说一个荷兰人发明了供人玩赏的望远镜，他就自己动手制作了一个更好的望远镜，不久他将望远镜的放大倍数提高到33倍，用来观察月亮、行星、太阳，这下子可不得了，他看到了月球上高低不平的表面，看到金星也像月亮那样有圆缺变化，发现木星有4颗卫星，发现了银河原来是无数恒星的汇总，发现了太阳黑子，通过太阳黑子的移动推断出太阳在自转，周期为25天，等等。伽利略把他的天文学新发现先后写在了《星界的报告》（1610年）和《关于太阳黑子的信札》（1613年）两本书中。这两本书出版以后都引起了极大的轰动和争议。

需要提一下，最早用肉眼发现木星的卫星的是中国战国中期（公元前4世纪）齐国的天文学家甘德。据唐朝的《开元占经》记载，甘德曾说木星“若有小赤星附于其侧，是谓同盟”。甘德所说的“小赤星”，可能是太阳系中最大的卫星──木卫三。甘德本人的著作《天文星占》8卷和《岁星经》大都失传，但仅这一项发现就非常了不起。甘德本是鲁国人（也有说是楚人，可能是因为他的家乡后来被楚国占领），后在齐国的稷下学宫游学，还可能在齐国做过官，他的著作大部分是在齐国写成的，所以他是当时的一位国际学者。在同一时期的魏国还有一位跟甘德齐名的天文学家，名叫石申，他著有《天文》8卷，被后人称为《石氏星经》。他两个人分别领导了当时著名的两大占星流派，后人把这两人的著作结合在一起，称为《甘石星经》。

好了，咱再穿越回来。伽利略不仅让人们亲眼看到了地球跟其他行星一起环绕太阳转、卫星环绕行星转的太阳系，而且开辟了天文学的新天地。除此之外，伽利略还有钟摆、温度计等发明。但是伽利略也指出了工匠经验的局限性，他说，尽管这些工匠懂得很多，但他们的知识并不真正是科学的，因为他们不熟悉数学，所以他们不能从理论上发展成果。
针对“重物是否比轻物下落得更快”这个问题，伽利略不是去重复斯台文所做的铅球实验，他只用一个思想实验，就从数学上或者是逻辑上否定了亚里士多德的说法（姑且赖在亚里士多德头上吧）。伽利略问道，如果把一个重物和一个轻物绑在一起让它从高处落下来，那将会是什么情形？按照当时流传的亚里士多德的说法，本来两者下落是重物快、轻物慢，由于绑在一起下落时重物会被轻物拖着减慢，轻物会被重物拽着加快，两物绑在一起坠落的时间应该比重物单独下落的时间慢。但另一方面，两物绑在一起之后比单独的重物还要重，那么绑在一起下落的时间应该比重物单独下落的时间快。伽利略写道：“这两个结果互不相容，证明亚里士多德错了。”
其实伽利略的前辈、帕多瓦大学的贝尼德蒂已经在他的《数学物理杂思录》（Diversarum Speculationum mathematicarum Liber）这部书里提出过类似的思想实验。这个思想实验虽然能够否定“重物比轻物下降得快”这一结论，但是不能否定“密度大的物体比密度小的物体下降得快”这个结论，所以，贝尼德蒂仍然相信物体坠落的速度跟它的密度成正比。我们现在知道这个结论也是错误的，思想实验并不能解决一切物理问题，多数物理学问题的解决还是离不开现实实验。

在伽利略之前，意大利还有人做过简单的落体实验并作出阐述。伽利略的一位老师，比萨大学哲学教授包罗（Borro）曾在自己1575年发表的书中写道：“我们从窗口以同样的力投两个重量相同的物体，铅块慢于木块。”他的这个实验看来是非常的不准确。1576年意大利帕多瓦大学的一位数学家莫勒第（Moletti）写了一本小册子叫《大炮术》，书中提到，如果从比萨斜塔塔顶放下两个球，一个是重20磅的铅球，一个是重一磅的铅球，它们将同时到达地面，而不是大球比小球快20倍。还说，和铅球体积大致相等的木球从同一高度释放，也是同一时刻落到地面上。所有这些人都没有给出落体运动的定量结论，即使是定性的结论有的还存在着错误。伽利略之所以以第一个近代物理学家出现，是因为他给出了落体运动的定量结论，提出用数学精确描述的落体运动定律。
伽利略在年轻时候的物体捆绑下落的思想实验虽然证明了亚里士多德关于落体速度跟重量相关的论断是错误的，但仅限于定性的说明，并没有给出定量化的定律。在遭受宗教迫害以后，伽利略开始对落体的运动进行精确研究，以找出下落速度跟其他量之间的数量关系。
在伽利略之前已经有不少人对物体的下落过程做出过种种猜测，达芬奇曾提出在连续的相等时间段内下落物体走过的距离成自然数之比，也有人提出物体下落的速度与下落的距离成正比，这些猜测都不正确。最值得一提的是14世纪的法国数学家奥雷姆（Oresme），他提出过匀加速运动的图形表示和“平方定律”，并给出了证明。“平方定律”指的是，物体在匀加速运动中走过的距离正比于所经过的时间的平方。所谓匀加速运动就是瞬时速度与时间成正比。在16世纪就有经院哲学著作把物体下落作为匀加速运动的一个例子加以讨论，但是那里还没有人证明物体下落确实是匀加速运动。奥雷姆在数学方面有两项突破性的工作：一是为解析几何的创立开辟了道路，他在直角坐标系中用曲线表示函数的图像，不过他只是着重讨论了匀加速物体的运动；二是他引入了非正指数幂的概念。

作为知识渊博的大学学者，伽利略肯定了解奥雷姆的工作。伽利略重新进行了数学推导，他采用图解法即几何法证明了一个匀加速定律：“一个从静止开始以均匀加速度运动的物体经过任一距离所花的时间等于该物体以均匀速度运动经过同样距离所花的时间，这个均匀速度的值等于最大速度的一半。”可用方程式s=vt/2表示，其中s是经过的距离，v是达到的最大速度，t是整个过程所用的时间。这个定律只需用数学就可推导出来，无需实验。这是纯粹逻辑性的定律。在匀加速运动中，速度随时间均匀地增加，如果物体从静止开始，加速度为g，则v= g×t . 于是就可从匀加速定律推出s=g×t×t/2，即s=t2×g/2，也就是说，从静止开始做匀加速运动的物体所经过的距离跟时间的平方成正比。咳咳，注意了：以上这些全是数学推导的结果，是符合逻辑的，正确性无可质疑。前面说过，这些工作在250年前奥雷姆就已经做过了。
伽利略猜测到自由落体运动是匀加速运动，但是他必须用实验来证明，看看自由落体运动的实验数据是否符合上述匀加速定律，并且他要通过实验测出这个加速度。伽利略面临着一个直接的困难，那就是物体坠落的速度非常快，用当时的钟表直接测量坠物的加速度是不可能的。
伽利略巧妙地变通了一下，他的办法是测量物体沿斜面滚下的较慢的加速度，按我们现在的理解，这样就可以“冲淡”一下引力，使他的金属球在引力下坠时的速度可以测量。他在一块大约十二码长的木板上开了一个约半英寸宽的槽，开得笔直而又光滑，上面覆盖着极其光滑的羊皮纸。然后把这块木板的一端升到各种高度，接着让一只抛光的黄铜球沿槽滚下，记下该球滚过全程所用的时间。再让它滚过四分之一，同样记下所用的时间。发现经过四分之一距离所用的时间等于经过全程时间的一半。经过大量重复这个实验得出的结果是，对于任何给定的倾斜度，球滚过的距离与所用的时间的平方都是成正比。这证明了黄铜球沿槽的运动是匀加速运动，从而进一步推断物体坠落运动也是匀加速运动，即落体的速度随时间均匀地增加。这就是自由落体定律。

这个实验还推翻了亚里士多德关于匀速运动是力的持久作用的说法。如果金属球沿斜面下落后进入一光滑水平面，它会在水平面上沿着直线匀速地永远滚动下去。正如伽利略所言，假如消除了引起加速或阻碍的外部因素，运动物体的速度将不可摧毁，这仅对水平面如此，由此得知，水平面上的运动是永恒的。这样就得到了惯性原理。需要说明的是，伽利略的水平面实际上是地球的球面。就是说，伽利略所认为的惯性运动是匀速圆周运动，而不是后来牛顿所讲的匀速直线运动。伽利略之所以把惯性理解成保持圆周运动的倾向，主要是源于他的哥白尼信念，他和哥白尼一样认为，绕地轴旋转的运动和垂直落向地心的运动都是“自然运动”。尽管伽利略在年轻时就猛烈抨击过亚里士多德关于“自然运动”与“受迫运动”的区分，但是他本人直到晚年仍然是新旧观念交织混杂。话又说回来，如果把伽利略的圆周无限扩大下去，那么这个圆周就近似为一条直线了。但无论如何，圆周运动与匀速直线运动还是有着本质的区别，做匀速运动的物体不需要力的作用，而做圆周运动的物体一定是受到了向心的牵引力，圆周运动是受迫运动，这是伽利略没有想到的，这也是伽利略物理学的最大局限。
有了新力学，过去很多靠拍脑瓜想出来的一些见解现在都可以得到纠正或澄清。地球不停地自西向东自转而没有天天刮东风，是因为大气层本来就是跟地球一起运转；物体从高处坠落而不会被抛到西面，是因为物体也参与了地球的运动。伽利略告诉人们，一条船在行进时，从它的桅杆上向下抛落的石子将会落在桅杆的脚下而不是落在桅杆的后面，因为石子也参与了船的运动。两年后，即1640年，法国哲学家伽桑狄在海军的一艘三层船的甲板上做了这个实验。在该船达到最高速度之后，人们发现，无论是从桅杆扔下石头还是直接向上抛掷石头，在两种情况下，石头都落到桅杆脚旁，而不是后面较远的船尾上。
伽利略在实验中进行计时采用的是古老的水钟。在所观察的落体运动期间，一只大容器中的水通过其底部的一个小孔流进一只小容器。然后称量小容器中所增加的水量，就可以得出落体在每一次实验中所用的相对时间。只要大容器中的水面保持基本不变，那么这个时间的测量就是精确的。
伽利略发现的自由落体定律只是一个运动学定律，不是动力学定律，定律当中没有引入“力”的概念和“质量”概念，它只是运动中速度、时间以及距离的关系的数学描述，没有探讨运动的原因和作用机制。但是这个定律为后来牛顿发现动力学的第二定律和万有引力定律奠定了直接的基础。

在伽利略所做的实验中有几个干扰因素：一个是槽的摩擦力，一个是空气的阻力，一个是球在滚动时的转动惯量。由于槽和球面极其光滑，球的体积很小，这三个因素带来的影响是很小的，不妨碍伽利略得出正确的结论。这是一个经典的受控实验，它是对实验条件进行了严格限制，目的是把干扰因素降到尽可能地小，对主要的有用因素（重力及其所产生的运动）及其中的数量关系不构成明显的影响。从伽利略开始，近现代科学的很多实验都是对实验条件进行严格限制的“受控实验”。
伽利略开启的“受控实验”使得产生于古希腊的古代科学经历了17世纪科学革命而发展成为近现代科学。从方法上来看，古代科学和近代科学的共同点是分科研究，分类分析，实证归纳；不同点在于近代科学增加和加强了对物质及其运动的各种量的度量，进行受控实验，大量运用数学工具。从结果来看，古代科学以定性为主，错漏很多；近代科学进入定量研究的阶段，相对严谨。亚里士多德是物理学研究的先驱，他的《物理学》是人类物理学的开山之作。但是亚里士多德没有做过受控实验，他是仅凭对杂多因素共同作用下的物理学现象进行直观观测，就草率地得出结论。这是亚里士多德的物理学错漏百出的根本原因。需要说明的是，阿基米德的静力学和流体静力学研究已具备近代科学的特点，不过，阿基米德在物理研究方面主要是运用几何学的方法来得出结论，在他的著作中几乎看不到他用实验的方法得出结论。

受控实验也就是我们通常所说的“理想实验”，经典物理学中的“理想”的情况就是只有两体的相互作用的情况或只有(不受任何作用力的)一体的情况，或者说排除了外部干扰的设定情况。“理想”只是个笼统的说法，其本质是进行条件限制，在操作上是把不“理想”的干扰因素控制到最小以至可以忽略不计。
受控实验对于发现科学规律只所以重要，是因为事物的规律性都是有条件的，所有的规律都是在一定条件下、一定范围内的不变性，或在一定条件下、一定范围内的共同性。如果不满足规律所需要的限制性条件的话，事物的规律性是不会显现的。
爱因斯坦说过：“伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它，这就是伽利略发现的重要意义。”（《物理学的进化》）这个说法只触及到表面的东西，亚里士多德也不是想用直觉的观点，他的分析方法也是试图摆脱直觉。自古以来的哲学家和科学家都是要摆脱普通人的那种直觉的观点和方法来发现事物的本质，伽利略跟所有这些人的不同之处，或者说，伽利略所带来的进步的核心是他的两大实验方法：建立在物质因果关系之上的受控实验（也称“理想实验”），和严格地建立在物质因果关系及逻辑因果关系之上的思想实验。理想实验（受控实验）是伽利略的伟大创举；思想实验在古希腊阿基米德那里就已开始倡导，中世纪时已成为方法论的重要方面（中世纪经院哲学家的思想实验通常会掺杂着神学的论证），但是把这一方法运用到极致的是伽利略。伽利略的这两大实验成为后来的实验科学家和理论科学家效法的典范。

通过自由落体规律和惯性规律，伽利略就得出了抛射体飞行轨迹理论。抛射体在水平方向上是直线匀速运动，在垂直方向上是自由落体运动。他运用数学就推算出了达塔格里亚从观察经验中所发现的事实，即大炮在以45º角发射时，射程最远。关于这一点，伽利略写道：
“通过发现一件单独事实的原因，我们对这件事实所取得的知识，就足以使我们理解并肯定一些其他事实，而不需要求助于实验，正如目前这个事例所显示的那样，作者单凭论证就可以有十足的把握，证明仰角在四十五度时射程最远。”
这对于科学的发展是无比重要的，测量与数学推理、实验与理论开始了完美的结合，已经发现的不同定律之间也能够恰当地衔接起来，并推导出新的结论或新的规律。科学从零碎的知识开始转变为有机的理论整体，并运用理论对人们看到各种各样的自身现象提供统一的、合乎逻辑的解释。

伽利略发展了，从某种意义说也是开创了科学的“数学──实验方法”，他把几何学引入到动力学中（当然，阿基米德早就把几何学引入到了静力学中）。伽利略把时间、运动速度、距离、物质的量等用几何形式表现出来，以此来发现它们之间的关系。由于数学不能用在不能测量的因素上，于是他就撇开那些不能测量的因素，在实验中也尽可能地减小那些不可测量的因素的影响，同时也会丢开一些关系不大的可测量因素，以此来简化他的研究工作，并抓住根本问题。比如，他知道空气的阻力是可测量的，而且也影响物体的运动，但是他不理会这个问题，他尽量减小阻力的影响，把他的实验做得完善并符合“数学要求”。事实上，空气阻力问题在科学上最终还是要研究的，这类的问题留给了18世纪以后的科学家。在搞清了没有阻力情况下的问题之后，再来研究阻力的问题，这就容易得多了。
伽利略发现了一些经验规律，通过这些经验规律他发明了一些重要的计量工具，这些发明对近代精密科学的兴起和发展意义巨大。1583年，19岁的伽利略在比萨教堂里注意到一盏悬灯的摆动，随后他用线悬着铜球作单摆实验，发现了铜球摆动的等时规律，得出单摆的摆动周期跟摆长的平方根成正比，后来的荷兰科学家惠更斯从数学上证明这是引力一致性结果。单摆运动周期性的发现使伽利略想到有可能制造摆钟。他在晚年曾提出过一个设计方案，并让他的儿子和他的得意助手维维安尼（Viviani）动手制作。不过最后是荷兰科学家惠更斯（Christiaan Huygens，公元1629-1695年）在1656年制成了第一个摆钟，此时伽利略已去世了十多年。

伽利略一生中所遭受的不幸源自他对哥白尼天文学理论的传播。
在16世纪时，哥白尼体系并没有被人们广泛接受，因为它在预测行星方位上并不比托勒密体系所做出的预测更精确。它只是在某一方面跟亚里士多德的完整的自然哲学有分歧，其本身还缺少关于整个世界的认识的连贯性、一致性。也就是说，它还不是一个具有明显的规律性的体系，它的身上还有太多的人为痕迹。但是那些对世界具有深刻洞察力的人能够看出哥白尼体系的价值。
1597年，26岁的开普勒把自己的《宇宙的神秘》一书赠送给伽利略，伽利略读了之后给开普勒写了一封信，说自己“多年以前就已经拥护哥白尼的学说”，是由于这个学说说明了“许多现象的原因，而按照人们通常接受的观点是无法理解的”，但同时表示，由于怕遭到嘲笑而不敢公开自己的观点。看来那时候哥白尼的学说还没有遭到宗教势力的封杀，观点的分岐还只是限于学术层面。

一开始伽利略在天文学方面所做的工作还颇为顺利。当时的意大利分成许多个小国，伽利略的家乡比萨城属于佛罗伦萨美第奇政府的治下。美第奇家族是意大利文艺复兴运动的直接推动者。为表达对开明君主的敬意，伽利略把他用望远镜发现的木星的四颗卫星命名为“美第奇星”。1623年，伽利略发表了《试金者》（Saggiatore）,他把这本书献给了新教皇乌尔班八世。这位教皇对天文学很感兴趣，曾赋诗祝贺伽利略发现木星的卫星。教皇对《试金者》中为哥白尼的观点所做的一些含蓄辩护没有在意，这似乎鼓励了伽利略试图说服教皇去接受日心说。1632年，伽利略发表了他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，通过对话中的人物全面阐述了他的天文学观点，驳斥了亚里士多德──托勒密的地心说体系。但是这一次，伽利略大祸临头了。伽利略被传唤到罗马宗教法庭受审，遭到刑讯逼供，最终伽利略被迫公开宣布放弃信仰，然后被判监禁。
伽利略在天文学理论上所做的工作并不多，按照美国著名的科学哲学家托马斯·库恩的话来说，“伽利略主要是在胜利已经明显在望时做了一些扫尾的工作”，“伽利略的工作最大的重要性在于他普及了天文学，而且他所普及的是哥白尼的天文学”。在天文学研究方面，伽利略的重要贡献在于他用自己制作的天文望远镜所获得的一些发现，他开启了天文学的光学仪器观测时代。尽管伽利略在天文学理论方面没有重大建树，但是他一生中的厄运却是因这方面而起。更戏剧性的是，这次厄运为他以后在物理学方面的建树提供了契机，人的一生总是这样悲喜交织。