伽利略27岁的时候，父亲去世。28岁时，伽利略到帕多瓦大学执教机械、几何和天文等学科，这份工作他一直做到46岁。在此期间，他作出了很多对后世影响极大的科学研究，还推翻了很多持续上千年的错误观点，为后来现代科学的发展奠定了基础。此后，牛顿等多位著名科学家的重大发现，几乎都建立在了伽利略的研究基础之上。
伽利略还给后人提供了非常宝贵的一项遗产——科学方法论。“方法论”这个概念，你可以简单理解为“一整套方法”。
伽利略研究问题的方法是提出猜想，对猜想进行推理，得到推论，实验验证推论，从而反推回猜想。他在研究过程中，很好地结合了数学、理论物理与物理实验。这样的研究方法，直到现在，我们还在使用。
牛顿说：“如果说我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”我们完全可以说，无论是牛顿等后来的大科学家，还是我们现在的自然科学研究者，都是站在了伽利略的肩膀上。
自由落体运动
自由落体运动指的是一个物体从空中下落的过程。例如：手里捏一块橡皮在空中松手，一颗熟透的银杏果从树上掉落……对于这些现象，人们早已发现：一块石头比一片树叶落得快些。
古希腊的科学家亚里士多德认为：物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。他的这一论断符合人们的常识，以至于其后2000年的时间里，大家都奉之为真理。
然而，伽利略并没有盲从先前的论断，而是做了一个令人惊叹不已的“思想实验”。他假设：一块大石头的下落速度为8，一块小石头的下落速度为4，当把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而变慢，那么整个物体的下落速度应该介于8和4之间；但是，把两块石头捆在一起后，整个物体比大石头要重，因此整个物体下落的速度应该比8还要大，这就推出了矛盾。
这种相互矛盾的结论，说明亚里士多德“重的物体下落得快”的看法是错误的。既然“重的物体下落得快”是错误的，那么反过来的结论就是重的物体与轻的物体应该下落得同样快。
我们注意：
伽利略的逻辑是典型的“演绎推理”，即：想知道某一论断是否正确，有时候没办法直接去判断这一论断。那么，我们就从该论断出发，看看能够推断出什么其他的内容。如果被推理出的新内容可以被实验证实，那么就可以作为原论断的一个证据；反之，如果推理出的新内容被证明是错误的，则可以说明，原论断错误。我们来看伽利略的做法：“重的物体下落得快”无法直接被推翻，因为当时的实验条件下，人们只能观察到，树叶比石头下落得更慢。因此，伽利略就对“重的物体下落得快”这一原始论断做推理，证实了推理出的内容是自相矛盾的，由此推翻原结论。
这是一次“思想实验”，也叫“思维实验”。首先，它是实验，并不是理论推演，它使用了一个具体的例子与场景（例如伽利略设想的大石头和小石头分别落下，以及把它们捆在一起落下），但是，它又没有把实验实际操作出来，而是在想象中完成。思想实验是科学家们经常采用的科学研究方法，本书中你将会多次见到。
此时的伽利略还没有完全找到自由落体运动的规律，他还需要找到其中的定量关系，比如，速度是怎么变化的，下落的距离是怎么变化的？伽利略又一次设计了非常精彩的实验。
讲解这个实验之前，我们首先看一下伽利略当时面对的困难有哪些，然后我们再看他是如何通过巧妙的实验设计解决这些困难的，借此体会一下大科学家精妙的思维。
探究自由落体运动的规律，其实就是找到速度、运动距离、时间这几个物理量之间的关系。
