單調和乏味的課堂使伽利略感到苦悶。課餘時間，他除了做些小實驗之外，常常出去到比薩大街上散步，或到比薩的大教堂裏去欣賞繪畫和雕刻。有時他坐在聖壇下，一副虔誠的神情，其實心中正在思考著問題，肅穆、安靜的教堂，便於他思考問題。
一天，剛下課的伽利略又來到了大教堂。他在一條長凳上坐下，環視著富麗堂皇的教堂內部：裝飾得華貴莊嚴的聖壇，牆壁上的彩色鑲嵌畫，還有構成教堂骨架的一根根又粗又高的大理石柱子。伽利略聽教堂的修士說，這些是幾百年前建造教堂的時候，從希臘和羅馬的古代神廟的廢墟上運來的。
看著看著，伽利略陷入了沉思之中。他思索著自己的一些實驗方麵的問題，總結著實驗成功的經驗，反思著實驗失敗的教訓。他盡管對許多東西還不理解，但卻深刻地認識到，探索不是沒有作用的，探索越多，發現也會越多，認識的過程是沒有止境的。此刻，他的身心充滿了激情。激情本身就是一種獎賞。幻想、觀察、實驗（無論成功還是失敗），都不能沒有激情。
這時，教堂裏的一位司事拿著梯子和油壺走進來，他是來給教堂頂上懸掛的一盞大油燈注油的，司事的動作使油燈擺動起來，爾後他走了，燈卻來回擺動著。這看來似乎是很平常的事，懸掛在繩子上的物體是經常要擺動的。油燈的擺動引起了伽利略的注意，他感到很驚奇，站起身來特別用心地觀察起來，像著了迷一樣。
油燈開始擺動時的幅度很大，過了一會兒，擺動的幅度逐漸變小。咦，奇怪！怎麼每次擺動的時間似乎相等呢？於是他設法去推了下油燈，再仔細觀察起來，開始，燈擺動的幅度很大，後來漸漸變小，可擺動的幅度不論大小，所需的時間都是相同的。
伽利略還是不敢完全肯定用眼睛看到而得出的這個結論。
為了證明這個結論，伽利略準備用實驗來測定自己的判斷是否準確。
用什麼來測定呢？
作為醫科學生，伽利略從老師那裏獲知脈搏的跳動是有規律的。如果把手按在手腕上，你就能夠摸到脈搏，脈搏不斷輸送著血液。如果你坐著，脈搏就會跳動得很慢，倘若你進行劇烈的運動，它就會跳得很快，同樣，你如果病了，脈搏跳得也快。
伽利略按照老師所講授的方法，用左手按住自己右腕的脈，注視著燈的擺動，根據脈搏均勻的跳動，開始核算大吊燈的擺動時間。真是令人難以相信：吊燈每次的擺動時間竟是完全相同的！
又過了片刻，吊燈的擺動越來越慢了，然而，它走過弧距總的時間是相同的。伽利略從中發現，吊燈走過短弧的時候擺動得幅度較小，而走過長弧時擺動得幅度較大。因此，所需的時間是一樣的。
一股激情從伽利略的心底油然而生，因為他的這個發現與亞裏士多德的理論是相反的。亞裏士多德說：“擺經過一個短弧的時間要比經過長弧的少。”是誰錯了呢？伽利略認為，自己沒有錯。那就意味著亞裏士多德的論述錯了。
伽利略的心中燃起了為真理而鬥爭的火焰，他那年輕的身心不禁熱血沸騰：“聖哲亞裏士多德錯了！啊，我可以證明他確實是錯了！”伽利略在心裏一遍又一遍地呐喊著。
不知過了多久，伽利略漸漸地冷靜下來，又恢複了理智。他憂慮起來，如果自己公開說亞裏士多德的鍾擺定律是錯誤的。那就是公開向亞裏士多德挑戰了。他，一個年僅17歲的大學生，就會立即成為眾矢之的。這，要需要多大的勇氣啊。
經過在比薩大學近一年來對亞裏士多德理論的係統學習，伽利略對這位聖哲在學術上的地位和影響力實在太熟悉了。這位偉大的希臘哲學家，其理論已在學術界統治了近兩千年，不僅基督教，而且回教、猶太教都將他的理論視為宗教哲學精髓以統一教民的思想。專家學者，不論是著名的，還是平庸的，在這樣一個漫長的曆史階段裏，除了極個別的之外，絕大多數人都不敢否認亞裏士多德理論的至高無上的權威地位。誰若反對亞裏士多德的學說，誰就會被認為是瘋子、叛逆，受到嘲諷、攻擊甚至懲罰。
伽利略對亞裏士多德依據邏輯推理的“科學立論”，早已心存懷疑。在接受每一個新事物、認識每一種新現象之前，伽利略希望先要證明它的真實性，絕不盲從“先哲”的定論。他想用實驗證明，而不是隻憑權威認定。
要想發現真理，不經過一番風險怎麼行，也許，真理就是在激烈的鬥爭中產生的；依仗權威是絕不會產生出真正真理的。為了尋求真理，我應該冒這個風險。想到這裏，伽利略痛下決心：用自己的實驗證明燈擺的等時性。
他堅信自己一定能成功。他要以事實駁倒亞裏士多德權威的“擺”不等時定律。
伽利略回到了自己的宿舍，關緊了房門，靜靜地思考著在教堂裏發現的這種新現象。他決定用各種不同重量的物體，在不同長度的繩子上做試驗。
他根本不想去上那令他頭疼的醫學課了。癡迷狀態的他將全部精力投入到一個接一個的“擺”的實驗中去。
為了添置各種實驗用的材料，伽利略腳步匆匆地從一家商店跑到另一家商店，尋找著、選擇著他用於實驗最廉價的鐵鏈、鐵條，因為他的口袋裏隻有很少錢，這是他的夥食費啊。買了鐵鏈、鐵條後，他剩下的錢已不夠再買鐵球了。怎麼辦呢？伽利略開始發愁了。在街道上徘徊起來。
這時，一個正在道邊鋪子裏做活的鐵匠發現了愁眉苦臉的伽利略，就問：“孩子，你有什麼為難的事嗎？”伽利略不好意思地笑了笑，把情況告訴了鐵匠，好心的鐵匠聽後，就用手指了指他鋪子外麵的一堆廢鐵，很熱情地讓伽利略去隨便挑選。
伽利略高興地向鐵匠鞠了一躬，然後就走到那堆廢鐵旁，蹲下身來細心挑選起來。真幸運，他找到了一對鐵球。
受到鐵匠的啟發，伽利略又跑到木匠鋪、廢品鋪，去懇求幫忙，他的要求得到了滿足。