16世纪下半叶，是欧洲由封建社会向资本主义社会过渡的时期。被视若神明的亚里士多德的传统学说继续统治着人类。但在1609年，意大利物理学家、天文学家伽利里奥·伽利略创制了天文望远镜，并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。他是第一个站出来反对亚里士多德的传统思想、保卫哥白尼日心说并向神学挑战的，这是科学与神学斗争的关键时刻。
1564年2月15日，在意大利的比萨城一个著名的物理学家诞生了，他就是伽利略。虽然他的父亲是一个没落贵族，但是却有很高的文化修养，通晓数学。伽利略从小就聪明好学，在这样的家庭的熏陶下，他更显得才华横溢。在他满17岁那年，父亲希望他长大后做一名医生，便把他送进比萨大学医学系。但伽利略并没有按父亲的意愿去学医学，他偏爱数学和物理学，对所学的医学课程一点也不感兴趣。
由于他的聪明好学，对什么事物都会产生浓厚的兴趣，所以在他入学不久，就因爱提各种稀奇的问题而闻名。这就引起了许多老师的反感，因为在他的眼里，伽利略太聪明了，很多问题他们也无言以对。对于书本上和老师们传授的亚里士多德的学说，他就持有自己的见解：“有些老师讲的话不对，他们说亚里士多德永远是正确的，可是亚里士多德生活在2000年以前。从那时起，许多事物已经发生了变化。”
伽利略用他制作的天文望远镜，发现了木星的卫星和卫星食现象。
他常这样和老师们辩论，并希望有一天能亲自证明自己的观点。
有一天，伽利略信步来到教堂，在一条长凳子上坐了下来，不一会就进入了思考状态。这时一阵风从敞开的窗户吹了进来，吹到了他身上使他打了个寒颤。忽然他注意到屋顶的吊灯被吹得轻轻地左右摆动起来，这对于平常人来说是一件再平常不过的事了，可是伽利略却抬头看得入了迷。
“真奇怪！怎么每次摆动的时间好像都一样。”
摆的周期跟摆锤的质量及材料无关而只跟摆长的平方根成正比他站起来，又去推了一下灯，再仔细观察。刚开始灯的弧度摆动还是很大，但是，弧度变得小些的时候，摆动的速度却变得慢些。他联想起老师说的“脉搏跳动的次数是稳定均匀的”这句话，他便用右手按住左手的脉搏，心中默数吊灯摆动和脉搏跳动的次数。结果吃惊地发现，不论吊灯摆动的弧度多大，每次摆动的时间总是相等。就这样，伽利略从教堂摇晃的吊灯上得到了灵感，发现了摆的等时性。
但是伽利略并没有轻易地下结论。他想：“如果不是自己的感觉欺骗了自己，就是亚里士多德的记述错了。亚里士多德说过：摆经过一个短弧要比经过长弧快些。”
他立即回家，迅速地找来了各种不同重量的物体，在不同长度的绳子上做起了试验，想通过这种试验找到正确的答案。于是，他投入大量的精力到一个又一个摆的实验中去，没有心思再去上什么医学课了。
为了进一步研究摆的规律性，他将不同长度的线悬挂在天花板上，下端挂上小球，并测量它们摆动的周期。经过多次实验，他得出结论：摆的周期跟摆锤的质量及材料无关，而只跟摆长的平方根成正比。这是物理学上一项重大的发现，伽利略第一次用无可辩驳的事实驳倒了亚里士多德关于摆的观点。
重量相同的东西挂在一根杆子的两端时就能保持平衡在医学院的几年里，尽管他竭力强制自己去实现父亲的愿望，成为一名医生，但最后他承认自己失败了。他想：“要我假装对学医感兴趣是办不到的了。”不久，他没有取得医学学位就离开了比萨大学，开始钻研起数学和物理学来了。
古希腊数学家阿基米德关于杠杆和浮体比重的原理，早在大学一年级的时候，伽利略就自学过。据说这项理论是阿基米德在洗澡时想出来的。当时他进入浴缸，看见浴缸中的水被排出来，因此联想到，将物体放入装满水的容器中，会有和物体相同体积的水排出来。伽利略认为用这种方法来测量物体的体积，太麻烦了。一天，他偶然看到一个小孩拿石头击打水面木板上的青蛙，木板被打中向右倾时，青蛙就向左跳；向前倾时，它便向后跳；不管木板怎么摇晃，青蛙都不在乎。原来，青蛙懂得保持木板两边的均衡。
伽利略终于得到了灵感：重量相同的东西，挂在一根杆子的两端时，就能保持平衡。若将其中的一方浸入水中时，就无法再保持平衡了……
利用这个原理，伽利略发明了测量物体的重量和体积的仪器——水秤。而后，他又发表了以数学计算见长的论文“固体的重心”，轰动了当时的学术界。凭借这篇论文，比萨大学聘请他担任数学讲师。
可是伽利略在比萨大学并不受欢迎，因为他竟然公开站出来向亚里士多德的学说提出挑战。
亚里士多德认为，不同重量的物体从高处下落的时候速度是不一样的。当时人们都信以为真，但是伽利略对此表示怀疑。他私下做了实验：把3颗大小不同的石头，从二楼的窗口抛下去，结果3颗石头均同时到达地面。于是他知道亚里士多德的这些理论是不对的。当他把这项实验告诉其他教授的时候，大家都不相信。在当时的学者眼里，除了上帝，就是亚里士多德是对的。他们嘲笑伽利略：“一个小小的讲师，竟敢评论亚里士多德的学说是错的，简直荒唐可笑！”
尽管如此，伽利略仍然坚持自己的实验结果，不肯附和“权威性”的说法。
为了让学校里的教授和学生相信他的理论，伽利略计划利用比萨斜塔来公开他的实验。因为这座塔有60米高，而且是倾斜的，从塔上放下东西，可以清楚地看到物体掉落的情形，这是再理想不过的实验场所了。
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：伽利略做落体实验的比萨斜塔“听说大学里有一位老师，要做一项非常奇怪的实验啊！”“选在斜塔上做实验，倒是新鲜！”
人群中有一大半是比萨大学的学生，也有一些人是想看他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目的：“在我左手中有一个小铁球，重量是1磅（约0．45千克）。右手中有一个大铁球，重10磅（约4．5千克）。现在，我将要把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”，准备记录铁球掉落到地面的时间。
“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，每一个人的眼睛，都紧紧地注视这历史上重要一刻的来临。
“准备，一、二、三！”他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地欢呼着。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。”
但亚里士多德派的教授们在事实面前，仍在狡辩，他们不相信亚里士多德会有错误，竟胡说伽利略在铁球里施行了什么魔术。
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，伽利略的名声已经传遍国内外，所以不久以后，他就被欧洲著名的帕多亚大学聘为数学教授。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—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。”
伽利略深深被这个说法震撼。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，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。
当他看完最后一页时，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？”