1589年，25歲的伽利略以比薩大學數學教授的身份重新回到自己出生並度過了童年和大學時光的比薩城。
比薩大學每年給伽利略的薪俸是很低的。雖不多，但伽利略對金錢和名利並不感興趣，他熱衷的是探索和創造。
當伽利略從比薩大教堂經過時，他的心情不覺激動起來，9年前，17歲的他就是在這座教堂裏受到啟發，進而發現了擺振動等時定律。啊，時光荏苒，彈指一揮間。
此時的比薩大學，似乎沒有什麼新變化，教授們仍然推崇著亞裏士多德，並絲毫不動搖地用亞裏士多德的科學觀教育學生，亞裏士多德仍是不容懷疑的絕對權威，任何質疑、爭論，隻要抬出亞裏士多德的一句“名言”即可平息。
伽利略所擔任的數學教授是全校所有教授中待遇最低的一個。數學在比薩大學是不被重視的“稀有學科”。比薩大學的校長和一些教授們心裏不喜歡伽利略的到來，看不起他的測脈計，因為伽利略年僅25歲，且沒有大學畢業證書，如今竟然以教授的身份與他們平起平坐，他們的心理是難以平衡的，但礙於斐迪南德大公的情麵，沒人再敢提出異議。
伽利略是個熱情的學者，他對一切自然現象都感興趣，總是想通過做一些新的實驗，來探知各種自然定律。他一登上大學的講台，就在講授知識中大膽改革創新，不像其他教授那樣照本宣科地講授亞裏士多德理論的教條，而是大力提倡學生們要重視觀察和實驗。
當時的比薩大學有項規定：教授無論在教室內還是街上，均必須穿上長袍，伽利略卻不肯遵守，他聲稱，穿長袍妨礙走路，傳統陳舊的服裝，恰如落後的思想一樣，是害人的魔鬼。所以，伽利略在上課時，衣著很隨便，以至於校方要從他微薄的收入中扣除罰金。
伽利略對聰明、有天分的學生非常喜歡，常不厭其煩地為他們解決學習上的難題，甚至和他們一起研討其古怪觀念。他還對和他意氣相投的學生進行“開放式”教育，發揮其想象力。
而對反應遲鈍、接受新觀念較差的學生，伽利略是難以忍受的。他在課堂上對這些學生常常是很不耐煩的。正因為這樣，相當一部分學生對伽利略很不滿意，彼此相處得也很不友好。
當然，在伽利略的身邊，聚集著一小群熱愛科學和數學的大學生們。他們都很了解伽利略在科學研究上的一些成果，十分尊敬他。伽利略花費了許多晚上的時間，向學生們介紹他的科學思想。
比薩大學的學生來自全歐洲的各個國家，在伽利略的小圈子裏，有從英國、法國、德國和意大利其他地區來的學生，他們如饑似渴地跟伽利略學習，而在他們回家以後，就將伽利略教授的知識廣泛傳播到各地，伽利略聲譽大振。
在更多的時間裏，伽利略是做實驗，探索著對自己所發現的擺振動等時定律能有一個更加準確和完善的解釋在實驗中，他已知曉了擺的性質，可以計算出其擺動的時間，但他卻弄不明白這是為什麼。
也許從亞裏士多德的著作中能找到對這些問題的解釋或啟示吧。
這時的伽利略已擁有比較淵博的科學知識，他對亞裏士多德理論也有了新的理解和認識，科學的、合理的東西他汲取，荒謬的、錯誤的他擯棄。在研讀中，他對亞裏士多德的一個定律發生了興趣。這位聖哲認為：物體從高處落下來的時候，它的速度是由其重量決定的。物體越重，落下來的速度越快，反之，物體越輕，落下來的速度也就越慢，即落體的速度與落體的重量成正比。
伽利略反複琢磨這個力學定律，想從中獲得對自己的擺振動的等時定律的一些合理解釋。他忽然眼前一亮，自己發現的擺振動現象不正是由於重量而從高處向下落嗎？隻是繩子將其拉住而沒有落到地上而已。
自己的擺定律卻和亞裏士多德的這個力學定律不同，即擺的重量不論大小，隻要擺繩相等，它們擺動的時間一致。
伽利略心想：實驗證明，自己發現擺振動等時定律是科學的。按照這個定律，可以推理出：所有的物體從相同高度下落到達地麵的時間是相同的。如果自己這個推理是正確的，那就意味著被尊奉了2000年的亞裏士多德的這條力學定律是荒謬的！難道這是真的嗎？伽利略被自己這個驚人的發現震動了。
實驗會證明一切。伽利略收集了一些不同重量的物體，還有測定時間的沙漏等。他先是站在矮凳上，將不同重量的兩個物體高高舉起，爾後鬆手讓其下落到地麵上，用沙漏測出物體下落的時間是相同的；接著他站在桌子上，爬到屋頂上，繼續做著同樣的實驗，結果全是一致的，距離相同，時間也是相同的。
盡管如此，伽利略還是不敢肯定自己的觀點是否正確。因為他覺得自己的實驗是使物體從很小的高度落下的，那麼在更大的高度上呢？他找到一些與自己比較要好的學生，讓他們幫助做高度實驗。他和學生在樹上、在教堂的塔樓上悄悄地做兩個重量不同物體同時下落的實驗，通過一係列的、大量的實驗，伽利略終於肯定地下了結論：亞裏士多德力學理論中的落體運動學說是錯誤的！
不久，伽利略將這個驚人的發現在他的課堂上公布了，並進行了簡單的演示。追隨他崇尚科學的學生們對老師的發現深信不疑，並狂熱地呼喊著：“我們的伽利略教授擊敗聖哲亞裏士多德了！聖哲是個謬論家！”但是，這也激起相當一部分尊崇亞裏士多德觀點的學生們的懷疑和反對，他們認為，聖哲不會有錯誤，重量肯定影響物體的下落速度，這已是2000年的定律了。他們不擁護“叛逆”思想嚴重的青年教授伽利略，遂以借故不上伽利略的課以示抗議。
於是，比薩大學的校長和教授們很快知道了這件事。“反了，簡直是無法無天，他當年的叛逆本性又暴露出來了！”一位長著白胡子的老教授恨恨地罵道，不少教授紛紛附和著。
老態龍鍾的校長安慰著他們說：“伽利略年輕愚笨，有著年輕人的傲慢無禮，我一定會警告他謹慎從事而不要異想天開，一意孤行。”
校長對伽利略進行了措辭嚴厲的指責和警告，讓他不要詆毀亞裏士多德在人們心目中的聖哲偶像地位，不然對他的發展前途是沒有什麼好處的。