1564年2月15日，伽利略出生于意大利的比萨城。他的祖辈是佛罗伦萨的名门贵族，父亲是音乐家，作曲家，多才多艺，而且还擅长数学，可是他却不愿意自己的儿子将来成为一名数学家或音乐家，希望他能成为一位医生。伽利略11岁时，进入佛罗伦萨附近的法洛姆博罗莎经院学校，接受古典教育。17岁时，伽利略进入了比萨大学学医。然而，他以后的成就竟与医学毫无关系。在大学学习期间，他对医学兴味索然，却迷恋着数学，空闲时，就用自制的仪器进行自然科学实验。他深深感到：“数理科学是大自然的语言。”为了学好这种语言，他决意献出自己的一生。
在学习过程中，伽利略表现出了独特的引人注目的个性，对任何事物都爱质疑问难。他不但指责学校的教学方法，而且还怀疑教学内容。尤其是对哲学家们所崇奉的那些“绝对真理”，他更想探明它们究竟包含什么意义，甚至对古希腊伟大的哲学家亚里士多德的主张也提出了质疑。
伽利略的学习动向和实验活动，引起了学校教授们的不满，因为一个学生要独立思考，简直是不折不扣的异端。而伽利略却常常用自己的观察、实验来检验教授们讲授的教条，对于伽利略“胆敢藐视权威”的狂妄举动，教授们不仅写信向伽利略的父亲告状，而且拒绝发给伽利略医学文凭，甚至给他警告处分，因此，伽利略被迫离开了比萨大学，成了一个人所共知的学医失败者。
1585年，伽利略回到佛罗伦萨，在家自学数学和物理，潜心攻读欧几里德和阿基米德的著作，1586年写出论文《水秤》，1588年写出《固体的重心》，从而引起了学术界的注意。1589年，伽利略的母校比萨大学数学教授的席位空缺了，在友人的推荐下，他当上了比萨大学的数学教授。伽利略，这位年仅25岁的教授在完成日常教学工作外，开始钻研自由落体问题。
伽利略做自由落体时登上的比萨斜塔
当时，亚里士多德的物理学占支配地位，是无容置疑的。亚里士多德认为：不同重量的物体，从高处下降的速度与重量成正比，重的一定较轻的先落地。这个结论到伽利略时差不多近2000年了，还未有人公开怀疑过。物体下落的速度和物体的重量是否有关系：伽利略经过再三的观察、研究、实验后，发现如果将两个不同重量的物体同时从同一高度放下，两者将会同时落地。于是伽利略大胆地向天经地义的亚里士多德的观点进行了挑战。
伽利略提出了崭新的观点：轻重不同的物体，如果受空气的阻力相同，从同一高处下落，应该同时落地。他的创见遭到了比萨大学许多教授们的强烈反对，他们讥笑着说：“除了傻瓜外，没有人相信一根羽毛同一颗炮弹能以同样的速度通过空间下降。”对于亚里土多德的信徒们的挑战，性格倔强的伽利略毫不畏惧，为了判明科学的真伪，他欣然地接受了这个挑战，决定当众实验，让事实来说话。
公开的“表演”地点在比萨斜塔。1590年的一天清晨，伽利略和他的助手不慌不忙，神色自如，在众人一阵阵嘘声中，登上了比萨斜塔。伽利略一只手拿一个10磅重的铅球，另一只手拿着一个1磅重的铅球。他大声说道：“下面的人看清，铅球下来了!”说完，两手同时松开，把两只铅球同时从塔上抛下。围观的群众先是一阵嘲弄的哄笑，但是奇迹出现了，由塔上同时自然下落的两只铅球，同时穿过空中，轻的和重的同时落在地上。众人吃惊地窃窃私语：“这难道是真的吗？”为了使所有的人信服，伽利略又重复了一次实验，结果相同。伽利略以雄辩的事实证明“物体下落的速度与物体的重量无关”，从而击败了亚里士多德的信徒们。
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