限于当时的技术条件,伽利略无法对自由落体运动进行实际观测,于是他设计了斜面实验和单摆运动实验,以“冲淡重力”。伽利略最终发现“下落距离 S 与下落时间 t 的平方成正比”的自由落体规律,是在1609年左右——已经是传说中“比萨斜塔实验”发生近20年后了(实际上并未发生)。霍金在《时间简史》中对伽利略的实验过程有过简单解释,“据说,伽利略从比萨斜塔上将重物落下,从而证明了亚里士多德的信念是错的。这故事几乎不可能是真的,但是伽利略的确做了一些等同的事——将不同重量的球从光滑的斜面上滚下。这种情况类似于重物的垂直下落,只是因为速度小而更容易观察而已。伽利略的测量指出,不管物体的重量是多少,其速度增加的速率是一样的……当然,一个铅垂比一片羽毛下落得更快,那是因为空气对羽毛的阻力引起的……”⑩伽利略的测量后来成为牛顿力学体系的基础。