17世紀初，一個天才的意大利人用他靈巧的雙手製成了一架望遠鏡，並將它對準了遙遠的天空。令人吃驚的景象在他的眼前一一掠過，結果，天空的秘密被他發現，現代科學的帷幕緩緩拉開。他就是意大利人最引以為榮的科學家--伽利略。
在宗教統治科學的16世紀，他酷愛真理甚於自己的生命。雖然，他被羅馬宗教裁判所判為異端邪說罪而遭終生監禁，但他卻一刻也未停止傳播真理的堅定步伐。他的成果從力學、運動學到聲學、光學以及宇宙體係無所不包，他的思想影響了整個人類對世界的思考方式。正是他將近代科學引上了曆史的舞台，人們因此尊稱他為“近代科學之父”！
確立目標
中世紀的歐洲，宗教淩駕於一切權力之上，教會的統治專製很強大，科學技術受到長達1000餘年的壓製，從而完全停滯在古希臘時代。那時，人們對自然界認識的深度和廣度都很有限。很多對自然現象的解釋都來源於古希臘的幾位偉人，尤其是亞裏士多德那富於思考的大腦。由於亞裏士多德的某些思想與《聖經》裏的許多觀點不謀而合，因此，亞裏士多德被教會奉為聖人，他的理論也被認為是不可動搖的金科玉律。
為了維護宗教的權威，教會完全禁止任何與《聖經》內容相悖的言論。如果有誰膽敢指出他們的解釋是錯誤的，那麼他一定是反亞裏士多德的，也就是反《聖經》、反教會的異端，將受到宗教裁判的殘酷懲罰。
14世紀初葉，文藝複興運動便在歐洲大地上拉開了帷幕。人類從神權束縛的中世紀的黑暗中走出來，尋找理智與自由。但丁、波提切利、達·芬奇、米開朗琪羅、拉斐爾等一批傑出藝術家的出現，將這場運動一步步推向了藝術的頂峰，也最大限度地將人性解放了出來。盡管那時藝術早已達到空前絕後的高度，但科學想要突破教會的桎梏，改寫經院哲學的世界觀，仍需經曆一段漫長而艱辛的磨難。
1564年2月15日，在意大利西北部比薩城裏一個衰落的望族家庭裏，文森西奧·伽利萊和妻子朱利婭夫婦欣喜地迎接了長子--伽利略的到來。文森西奧·伽利萊是一位非常出色的音樂家和數學家，在意大利頗有聲望。他是音樂方麵許多革命性觀念的創始人，他反對一切僵化的思想和陳腐的觀念，反對盲目地接受前人遺留下來的知識，文森西奧·伽利萊這種反叛的思想遺傳給了伽利略。這一點在伽利略的一生中表露無遺。
文森西奧請了一個又一個家庭教師教授伽利略學習。小時候的伽利略聰明好學，對周圍的一切充滿了好奇。伽利略對藝術有著非凡的領悟力，畫得一手好畫，彈得一手好琴，但是出於經濟上的考慮，也為了挽救他們家族日漸衰敗的頹唐之勢，恢複昔日的榮耀與地位，文森西奧決定讓他的兒子去學醫。因為，當時的醫生是一個很受人尊敬的職業，收入幾乎是一位數學家收入的30倍。
1574年，在伽利略10歲時，他們全家遷居到了佛羅倫薩。為了兒子以後能夠進入比薩大學學醫，1579年文森西奧把伽利略送進了瓦隆布羅薩的一所教會學校。
在這所教會學校裏，伽利略勤奮地學習宗教和哲學。漸漸的，他決心獻身於宗教，當一名修士。除了讀書，他對修道院以外的生活不再有任何興趣了。這個想法嚇壞了父親，鑒於恢複家業的想法，他強迫伽利略離開這所學校。
1581年，遵從父親的意願，17歲的伽利略開始進入比薩大學學醫。但他一直對醫學沒有興趣。他是一個富有才華的年輕人，他總是利用課餘時間去聽一些其他的講座。不久，他發現了自己的真正愛好和興趣所在--數學。
那時比薩大學還沒有專職的數學教授。宮廷數學家奧斯蒂洛·裏奇受邀到比薩大學做過幾次歐幾裏得幾何學的講演。講演深深地吸引了伽利略，他經常在裏奇的講座結束之後提一些尋根究底的問題。伽利略極強的領悟力和非凡的才智立即引起這位數學教授的注意。最終，在裏奇教授的勸說下，伽利略違背了父親的意願，在第一學年結束之前放棄了醫學，帶著極大的熱情去學習數學。
新時代的阿基米德
宮廷數學家裏奇把伽利略作為一個思維清晰的數學家而給予尊重。他給予了伽利略極大的幫助。
就在伽利略在比薩大學讀書期間，一次枯燥的布道讓他做出了一生中第一個重要的科學發現。這也就是伽利略發現的擺的周期定律。
1583年的一個星期天，伽利略像往常一樣去教堂做禮拜。神父乏味的布道使他十分厭煩。突然，有一個東西吸引了他的視線。那是一盞懸掛著的吊燈，它正在空中慢慢地來回擺動。燈有節奏的擺動把伽利略給迷住了。他發現，吊燈隨著風吹而擺動，擺動的幅度一會兒大，一會兒小，但幾乎每次擺動所花的時間都是相同的。他意識到他發現了一個驚人的事實：人們傳統所認為的物體擺動幅度越小，用的時間越少的觀點可能是錯誤的。為了進一步證實自己的想法，他又以脈搏當表進行了仔細的測量，其結果說明：不管擺動的距離是長是短，完成一次擺動所花的時間是一樣的。伽利略的這一重大發現，更加激發了他學習數學和物理學的興趣。
在此之後，伽利略又繼續深入了他的這項研究。他親手製作了兩個長度相同的擺，讓一個擺動的幅度大一些，一個擺動的幅度小一些，結果，他發現這兩個擺的擺動周期保持著精確的一致。後來他又通過改變係在繩頭上的物體的重量來觀測實驗結果有什麼不同。多次實驗之後，伽利略發現擺的長度是影響擺動周期的唯一因素。
由於擺動一次所需的時間一點也不受物體重量的影響。他提議可以利用擺來製造一台精確的時鍾，這個建議一直未被采納。在以後的歲月中，伽利略經常發現要精確地為一個很小的時間段計時是那樣的困難，他不得不用脈搏或水滴來計時。
1585年，他的家庭經濟情況已不允許他繼續上學了，在沒有拿到文憑的情況下，伽利略離開了比薩大學。
憑著他的數學專長，伽利略在一些有錢人家謀得了幾份做私人教師的工作。伽利略機智、熱情、幽默，具有一種吸引人的魅力，這種性格在他的一生中都為他帶來好運。在這段時間，這種性格則為他贏得了不少有權勢朋友的好感。他的學生不僅有年幼的孩子，還有許多熱愛自然科學的成年人。
在做私人教師期間，伽利略認真學習了歐幾裏得的幾何學和阿基米德的物理學，他的第一本物理學小冊子--《小天平》也在這段時間出版了，其理論直接來源於阿基米德。
伽利略在《小天平》一書中詳盡描述了黃金王冠的故事及他本人以前所做過的一些實驗，並對阿基米德的工作做了精辟的補充。伽利略還製造出了“比重秤”。其所運用的原理是阿基米德發現的浮力原理：浸沒在液體中的物體受到液體對它的浮力等於物體排開的那部分液體的重量。用它可以“稱”出物體到底是由哪種金屬做成的，同時可鑒別出金屬製品中各種金屬的比例。因為當時總是有金匠或銀匠把其他的一些便宜金屬摻入貴重金屬中欺瞞顧客，人們對伽利略的比重秤很感興趣。也正是由於這項發明，伽利略第一次引起了學術界的注意。他很快就聲名遠揚，人們都稱他為“新時代的阿基米德”。
1589年的夏天，伽利略在離開比薩大學的4年之後，又回到了比薩大學，他謀得了比薩大學數學教授的職位。
作為一個自然科學家，他繼續不斷地向亞裏士多德的權威性提出挑戰。伽利略直言不諱的個性使他在學校並不怎麼受人歡迎，這一切都使他在比薩大學樹敵甚多，但他完全不理會這些，完全沉浸在科學研究所帶來的樂趣之中。
落體實驗到“結識”哥白尼
在伽利略之前，對於運動問題的研究，所有的學究仍舊追隨著亞裏士多德的觀點，即物體的降落速度同它的重量是成正比的。幾乎沒有人通過做實驗來驗證這一觀點或理論的正確性。而伽利略卻對此提出了質疑，他指出：如果說物體的降落速度同它的重量成正比，那麼把一個10磅（1磅=0.4536千克）重的鐵球和一個1磅重的鐵球從同一高度同時扔下，結果將是10磅重的鐵球落地時，1磅重的鐵球隻落下了1/10的距離。顯然，這是不可能的。
對此，伽利略提出了自己的看法：所有的物體不管它們的重量如何，都以相同的速度落下。
1591年，伽利略和他的兩個學生帶著兩個不同重量的鉛球（一個是另一個重量的10倍）登上了比薩斜塔的頂部。在好奇心的驅動下，塔底站滿了來觀看實驗的人。在同一時刻，伽利略讓他的兩個學生從同一高度扔下輕重不同的兩個球。結果，人們清楚地看到了兩個球在同一瞬間落向地麵。
這個實驗成功地驗證了亞裏士多德的“物體的降落速度同它的重量是成正比”的說法是錯誤的，從而使統治人們思想長達2000多年的亞裏士多德的學說第一次發生動搖。然而，應邀前來觀看的一些著名學者卻否認自己親眼見到的一切，他們群起攻擊伽利略。由此產生的一個不利結果就是比薩大學與他的3年簽約期結束後，將不再和他續簽。
就在這次試驗後的第二年，即1591年，伽利略和比薩大學的簽約期結束了。令伽利略沒有想到的是，他的父親文森西奧在這年去世了，作為家中的長子，他得負擔起整個家庭的開支。
伽利略迫切地需要找到一個新的、高收入的工作。於是他離開比薩，去威尼斯尋找工作。
伽利略這次威尼斯之行的最大收獲就是結識了一位叫瑪麗娜·甘巴的女孩。瑪麗娜·甘巴出身貧寒，但卻美麗出眾，他們很快便深深墜入愛河，不久後就結婚了。與此同時，伽利略有了一個去帕多瓦大學工作的機會。相較比薩大學來說，帕多瓦的學術氣氛要自由得多，允許人們持有不同的觀點，鼓勵思考和質疑。而且，在那兒的薪水也比較高。這一切都非常適合伽利略。
當時，有一個非常有名的知識團體，團體中的會員們經常聚會討論和辯論各種科學和哲學的問題。由於伽利略性格開朗幽默，並多了些反叛和桀驁不馴，因而使他在這裏非常受歡迎。伽利略成了這個團體中最活躍、最受人尊敬的成員。
1593年，伽利略發明了由一匹馬驅動，裏麵可容納20桶水並能連續不斷地將水提升起來的抽水泵。這項發明專利於一年之後被威尼斯當局批準生效。
1597年，伽利略發明了一種比例規。這是一種機械式計算器，它不僅可以用來更準確地畫圖，而且可以把許多複雜困難的數學運算簡單化。用它可以計算數的平方根、測量體積、密度、圓的麵積和錢幣的兌換率等，使用範圍非常廣泛。
歐洲許多地區都向他寄來了訂單。學生們對這種比例規也產生了很大的興趣，於是，伽利略雇用了一名工匠，開始專門製造這種儀器。後來，他還編寫了比例規的使用說明，並廣為散發。
1595年，伽利略閱讀了波蘭天文學家尼古拉·哥白尼的著作--《天體運行論》。哥白尼在這本書中所陳述的觀點和理論給伽利略留下了很深的印象。伽利略的研究興趣也逐漸開始向天文學方麵轉變，結果他發現了一個他以前從未注目過的科學領域。