这一天中午，天气格外晴朗，广场上早就挤满了看热闹的人群，他们都互相传告着：“听说大学里有一位老师要做一项非常奇怪的实验！”
“选在斜塔上做实验，倒是新鲜！”
围观人群中有一大半是比萨大学的学生，也有一些人是想看伽利略当众出丑的亚里士多德派的教授。一会儿，伽利略拿着两个大小不同的铁球登上塔顶。他在塔上大声解释这次实验的过程与目的：“在我左手中有一个小铁球，重量是1磅。右手中有一个大铁球，重10磅。现在，我要把这两个铁球同时放下去。事实将证明：到底是亚里士多德的理论正确，还是我的理论正确。”
说完，他叫塔下两个学生各拿一具计时用的“滴漏计”，准备记录铁球落到地面的时间。
“好，现在请各位注意看！”伽利略在塔上大声宣布。
广场上的喧哗立刻停止，每个人的眼睛都紧紧地注视这历史上重要一刻的来临。
“准备，一、二、三！”伽利略向下面的人做了一个手势，随后双手一放，两个铁球便从斜塔上笔直地垂落下来。刹那间，两个铁球同时到达地面，扬起一小撮尘沙。
“成功了！伽利略老师。”学生们冲着塔顶上的伽利略大声欢呼着。群众也议论纷纷：“没错，是同时落地。”
“亚里士多德并非神，他的话也有错。”
“伽利略是对的，我们要相信事实。”
亚里士多德派的教授们在无可辩驳的事实面前，仍想狡辩，他们不相信亚里士多德会犯错误，竟诬陷伽利略在铁球里施了魔术。
伽利略虽然在众人面前圆满地证明了他的“落体原理”，推翻了亚里士多德的错误说法，但是，他这种违反传统的行为，却得不到比萨大学里头脑守旧的校长和教授们的支持，他已无法在这里继续从事教学和科研活动了。于是他愤然辞去了比萨大学的教职。
幸好，伽利略当时已名扬海外，所以不久以后，他就被欧洲著名的帕多瓦大学聘为数学教授。在那里，伽利略可以自由地开展科学研究。
有一天，伽利略偶然得到一本天文学家哥白尼的著作——《天体运行论》，他对书中的许多论点十分着迷，连夜捧着书阅读。书上说：“地球不是宇宙的中心，太阳才是中心，月亮、地球和其他的行星都围绕着太阳运转。”伽利略被这个说法深深震撼。因为在这以前的学者，像托勒密、亚里士多德等人，都认为“地球是宇宙的中心，太阳围绕着地球运转”，而且圣经上也是这样说的，因此，谁也不怀疑这样的说法。但是，这种说法有许多谜无法解开，这些谜一直困扰着伽利略，而哥白尼的说法，却把这些谜团解释得清清楚楚。当伽利略看完最后一页时，黑夜已悄悄溜走，天空已微微露出鱼肚白。伽利略兴奋得眼睛发亮，不断反问自己：“真是地球在转动吗？这是真的吗？”
与此同时，德国天文学家开普勒出版了一部《新天文学》。开普勒通过大量的叙述，总结出一个结论，这个结论就是哥白尼的太阳中心说是正确的。伽利略读完后感到非常兴奋，他越研究越倾向于哥白尼的学说，并且希望有一天自己能亲自证明哥白尼学说的正确性。
1609年，伽利略收到荷兰一位朋友的来信，信中说一位名叫利珀希的荷兰人发现了一件奇怪的事情：如果将一块凸镜片和一块凹镜片合在一起，看到远方的景物就好像近在眼前。伽利略对这个发现很感兴趣，他想：“如果用这种能放大景物的镜子观察天体，一定会比肉眼观察看到更多的东西。”于是他决定亲自制作这样一个“魔镜”。
伽利略进行了一系列的准备工作。他首先找来了所有关于透镜的材料，进行仔细的研究。伽利略知道，人们之所以能看见一个物体，是因为光线从这个物体上射到人们的眼睛里。在光线笔直的路线上，透镜能使它折射。凸透镜中间比边上厚，能使光线向里面折射；凹透镜正好相反，中间比边上薄，使光线向外面折射。把凸透镜和凹透镜放在一个适当的距离上，能使物体看起来放大。
在做好了实物和理论的准备之后，伽利略开始实验。他先花费很长时间来研磨玻璃，一片一片地磨好、擦亮，直到这些玻璃完全符合他的要求为止。他把透镜做成一对一对的，一片凸透镜，一片凹透镜。然后又准备了一个双层的能滑动的管子，一头安装一片大的凸透镜，另一头安装一片小的凹透镜。当他把管子对准窗外的建筑物时，神奇的事情发生了：那个建筑物似乎近在眼前，建筑物表面上那被风吹雨淋的道道斑痕都看得一清二楚。再看那稍远些的教堂上的钟塔，也是又大又近。成功了，他使物体整整放大了9倍。
在科学探索的道路上，伽利略永不止步。1609年的整个夏天，他都在制作放大镜管。他进行反复的计算，把透镜研磨得更加精确，放大的倍数也越来越大。
他又制成了能放大33倍的透镜。伽利略想给这个仪器起个更好的名字，但一时又想不出合适的字眼，直到两年以后才给它起名为“望远镜”。
“我终于可以看到遥远的太空了。”伽利略自言自语道。
1610年1月6日是天文学史上一个具有里程碑意义的日子。这一晚，天鹅绒似的夜空中繁星密布，伽利略把他研制的望远镜第一次对准了夜空。那浩瀚壮观的天文奇景令他惊愕、着迷。
他首先把望远镜对准了月亮，皎洁的月亮顿时变成了麻姑。在望远镜的镜头中，月亮的表面既不光滑，也不平整，既有凸起的高山，也有凹陷的深谷。这一发现，使伽利略兴奋得整整观察了一夜。此后他又连续几夜对月亮进行观察，进一步发现月亮本身并不发光。当月亮只有半边发亮时，只要注意观察就会发现，它的另半边好像不在那里，但如果使用望远镜就能看见，那似乎消失的半边有一圈很暗淡的光，好像是另外还有一个不太亮的天体，把光照射到月亮的另一面。根据计算，伽利略认为，傍晚的时候人们之所以能看见月亮，是因为球被太阳照到的部分正好面对着月亮。就像月亮把从太阳得到的光反射给地球那样，地球也把太阳光反射给了月亮，月亮和地球本身都不发光。月亮在不断旋转，而且是绕着地球旋转。
在观察了一年月亮后，第二年，伽利略把望远镜转向了木星。通过观察他发现木星附近有3颗明亮的小星星，就像3个小月亮一样。2颗在木星的东边，1颗在西边。第二天晚上观看时，发现3颗小星星全都跑到了木星西边。过了几个晚上，木星附近出现了第4颗小星星。以后他又一连观察了十几个夜晚，这4颗小星星每天晚上都在改变自己的位置。伽利略仔细推算这4颗小星星运行的情形，终于得出了结论：“这4颗小星星不是行星，而是卫星，它们像月亮绕地球旋转一样，绕着木星运行。”
这项发现使伽利略欣喜若狂：“黑夜，你给我们揭示了多少奇迹啊！”伽利略把他看到的有关月亮、行星及卫星的许多事实写成了一本书，书名为《星球的使者》，书中他清楚地表明，哥白尼的学说是正确的。
伽利略又把望远镜移向了金星和水星，又一奇迹出现了，原来金星和水星也不是发光的物体。他观察了好多个夜晚，看到他们都有缓慢的变化：晚上或黎明前，常常见到金星和水星离太阳很近。当它们处于太阳与地球之间的这边时，其形状不是圆的。为什么呢？因为太阳只照射在这两颗行星的表面，而地球上的人们则处在它们的背面。当这两颗行星绕到太阳另一面时，它们呈圆形，但要显得小一些，因为它们此时距离地球很远。
新的发现让伽利略兴奋异常。他说：“亚里士多德派的学者们说，‘月球绕地球旋转，因此太阳也一定绕地球旋转。’这个观点是站不住脚的。”
为了证明哥白尼的“太阳中心说”有更充分的证据，从1611年起，伽利略就开始研究太阳。他通过望远镜观察后发现，太阳表面有些奇异的黑点，这些黑点缓慢地横移过太阳表面。1613年，他在写给其他天文学家的信中谈到了“太阳黑子”。他在信中写道：“太阳黑子可能是太阳表面或者太阳附近的物质，太阳呆在原地慢慢地旋转，太阳黑子跟着它一起转动。”对太阳黑子移动的观察，证实了太阳是在自转。
伽利略通过一系列的观察，终于证明了哥白尼的理论是千真万确的：太阳是太阳系的中心，月亮绕着地球转，木星的4颗卫星绕着木星转，地球、木星和其他行星绕着太阳转。
伽利略的行为激怒了亚里士多德派的信徒们，他们联合起来向罗马宗教法庭控告伽利略：“伽利略这个人太危险了，他公开支持哥白尼的学说，竟说地球中心说是错误的，可是教会一直是承认地心说的。如果对他听之任之，人们就都会相信他的胡言乱语，教会的威信和地位就要动摇了。”
伽利略被传唤到罗马，宗教法庭给他下了最后通碟：“今后你无论在讲课或写作中，不许再讲授哥白尼的学说，更不许把它说成是绝对事实。”
伽利略很清楚，如果不顾教会的警告，继续公开宣传地动说，肯定会被抓进监狱，这样就再也没有办法从事研究了。他想暂时不再发表著述，先埋头于研究，他要为自己的学说找到更充分的科学根据。
那是几个黯淡的春秋，伽利略默默地工作着。白天做实验，晚上观察星星，几乎每天晚上他都把行星和月亮的情况记录在书本上。经过几年的科学积累，一部伟大的著作就在他的脑海中酝酿了。他把书定名为《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，以三个人巧妙而幽默的对话形式，反映出当时天文学界存在的两种主要学说，他要把它写成一篇公正和诚实的报告，让每一位受过教育的人自己去辨别谁是对的，谁是错的。
由于疾病，他写得很慢，好多次，疼痛迫使他搁下笔，躺回床上。5年的时间过去了，这部凝聚着伽利略晚年心血和汗水的科学著作终于脱稿了，老人那疲倦不堪的脸上露出了欣慰的笑容。但他没有想到两年后当这部伟大的著作问世时，他又一次被传唤到罗马宗教法庭。
此时伽利略已年近70，疾病如梦魇般缠绕他。到罗马后，宗教法庭不顾老人长途跋涉后的疲惫和病弱，对他进行了连续不断的审讯，企图迫使伽利略抛弃自己的“邪说”，不再相信和宣传哥白尼的地动说。精神和身体都受到严重摧残的伽利略已神志恍惚，他强撑着发抖的身体去接受法庭对他的最后判决：“伽利略，现年70岁……违背教义，宣传地球运动的邪说……判处伽利略终身监禁……从此不得以任何语言或著作去支持、维护或宣扬地动邪说。”
宗教法庭强迫已无力抗争的伽利略在判决书上签了字。当他的朋友们搀扶着这位精疲力竭的老人离开宗教法庭时，他还喃喃自语地说：“但是地球确实是在运动啊！”
失去自由并没有让伽利略屈服，他在74岁高龄时又写下了另一部更有代表性的著作《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》，在书中他阐述了物理学上运动的基本概念和规律，矛头直指亚里士多德的物理学偏见。这部书完稿后的第二年，由于长期使用望远镜进行观察，伽利略双目失明了。黑暗，无边无际的黑暗。面对着眼前的一片黑暗，伽利略没有停止他的研究和斗争。他将自己已经研究和尚未研究的科学内容口述给他的学生，希望年轻的一代人去完成他未竟的事业，传播他已发现的科学真理，揭示他未能揭示的宇宙之谜。1642年1月8日，这位伟大的学者带着深深的遗憾辞别了人世，但他那为发现真理和宣传真理进行不懈斗争的精神，直至今天仍为后人传诵着。
时光在流逝，冲尽黄沙始见金，历史终于对伽利略这位伟大的科学家做出了公正的判决。1979年，罗马教廷宣布重新审查对伽利略的判决书。1980年，罗马教廷专门成立了一个调查伽利略案件的委员会。
1983年，伽利略案件委员会在一本名为《伽利里奥·伽利略》的文集中公布了审查结果，该书的主编保罗·普帕尔主教写道：“给伽利略定罪的法官犯了错误。”至此伽利略的这一沉冤终于得到昭雪。
伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为基础并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学。他为推翻以亚里士多德为旗号的传统哲学对科学的禁锢、改变与加深人类对物质运动和宇宙的科学认识而奋斗了一生，他被誉为“近代科学之父”。
伽利略的一生还有多项发明，比如脉搏计、浮力天平、温度计、望远镜等。
