许多人对伽利略的认识停留在伽利略从比萨斜塔上同时扔下两个不同质量的球,以证明物体以相同的速度下落的故事,然而这个故事是虚构的。虽然伽利略证明了不同质量的物体以相同的加速度下落,从技术上发现了重力,伽利略在科学上的还有许多贡献——发现钟摆摆动的恒常性;描述炮弹的真实抛物线轨迹;提出了流体静力平衡理论和固体重心理论;改进望远镜进行天文观测,证实了哥白尼的理论;发现月球表面是不规则的,银河系是由恒星组成;伽利略还从事应用科学和技术方面的工作,发明了一个马力泵来抽水,建造了第一台大功率天文望远镜,改进了指南针的设计。
如果从科学成果来说,伽利略并没有超越爱因斯坦。伽利略对科学最重要的贡献不是这些科学成果,而是提出了科学研究的基本哲学和总体目标,伽利略对科学方法的贡献奠定了现代科学的基础,因而斯蒂芬·霍金和许多其他科学家认为,伽利略对现代科学的贡献超过历史上任何一位人物;爱因斯坦称伽利略为“现代物理学之父——实际上是整个现代科学之父”。
伽利略把实验和数学分析看作是科学潮流。在伽利略之前,科学家既要理解为什么,也要理解如何去做,他们不仅要成为观察者,还要成为哲学家。伽利略引导科学家沿着纯粹观察的道路前进,而不是试图解释现象的形而上学方面,使科学远离上帝和神学。对一个科学家来说,解释某件事的发生就足够了。伽利略放弃了亚里士多德关于物体为什么运动的理论,转而专注于如何运动,伽利略寻求的不是运动的本质,而是诸如时间、距离和加速度等可量化的实体,以描述日常物体的运动。
伽利略还量化了科学。在此之前,科学家只需要证明发生了什么,并将其与现实联系起来,就像亚里士多德认为物体之所以落到地球上,是因为它们寻求自身的自然状态一样。伽利略认为,科学家应该用数学方法解释现象,并用实验来证明它。科学家应该用数学来预测并用实验来证实,这是向假设-演绎方法论的第一次转变。
伽利略明白变量的重要性,一个实验应该尽可能多地消除各种因素。例如,为了设计球体沿着斜面向下滚动实验,伽利略确保所有表面尽可能光滑,以减少摩擦的影响。
伽利略的伟大天才在于他有能力观察眼前的世界,理解世界各个组成部分的行为,并用数学来描述它们,由于这些成就,爱因斯坦称伽利略为整个现代科学之父。伽利略对科学方法的贡献为科学研究指明了方向,使科学远离形而上学。伽利略正确地把对自然进行实验性的数学分析看作是未来的浪潮“将会为一门伟大而卓越的科学打开一扇门和一条路”,他预言说,“比我的头脑更敏锐的人将会深入到更深的深处。”最早证实这一预言的是牛顿,他在伽利略死后不到一年就出生了。