第一個將月亮光斑與陰影解釋為光在月球山與環形山所留下的陰影的人是誰?
伽利略
在最先發現太陽黑子的歐洲人中，伽利略算是其中的一位。雖然克卜勒在1607年意外地觀測到了這一現象，卻將其誤認為是正在經過的水星。伽利略也將查理曼大帝時期的太陽黑子現象重新作出了解釋，這個現象在當時也被認為是正在經過的水星。正統的亞里士多德天文物理學認為所有天體完美不變，而太陽黑子的存在令其難以解釋。1609年，克卜勒出版了《新天文學》，闡述了他的天文力學觀。該書認為太陽自轉，預測了太陽黑子的周期，是一部極為成功的天文物理著作。1612到1613年，弗朗西斯科·西茲等人發現了太陽黑子的年度周期變化，這為辯駁托勒密體系和第谷·布拉赫的地日模型提供了強大的證據。在誰是最先發現並解釋太陽黑子的問題上，伽利略與耶穌會的克里斯多福·示車尼發生了曠日持久的痛苦爭執。在證實克卜勒與太陽自轉的問題上，他倆人都毫無疑問地輸給了大衛·法布里修斯和他的兒子喬納斯。示車尼很快接受了克卜勒於1615年提出的現代望遠鏡的設計方案，該方案利用倒立呈象的方式提升了放大效果；而伽利略卻明顯地拒絕了它。在伽利略自製望遠鏡之前，英國數學家、探險家托馬斯·哈里奧特已經用窺視鏡來觀測月球了。根據他的報告，哈里奧特注意到在月虧處有奇怪的斑點，但是並不能解釋現象的原因。由於接受了藝術薰陶和對明暗繪畫法的了解，伽利略意識到這些光斑與陰影組合實際上是一些月球的地形結構。雖然伽利略不是第一個通過望遠鏡觀測月球的人，但卻是第一個將其解釋為光在月球山與環形山所留下的陰影。在他的研究中，伽利略繪製了月球的地形圖表，估測這些山峰的高度。月球由此不再是之前如亞里士多德所認為的半透明的、完美的球體，也不是但丁所描述的第一個行星，一個永恆的珍珠，壯麗地直升入天堂般的蒼穹了。
伽利略在物體運動的理論與實驗上成果豐碩，並與克卜勒和勒內·笛卡爾一道，成為艾薩克·牛頓爵士所創立的經典物理的先驅。伽利略試製了幾個鐘擺實驗。這些實驗的靈感據傳說是來自於觀察比薩大教堂中央銅質吊燈的擺動，並測算伽利略自己的脈搏而得到的。這些實驗日後被記載在他的著作《兩種新科學》中。伽利略認為簡單的鐘擺是等時的，即無論幅度多大，擺的周期運動時長總是一定的。然而，根據克里斯蒂·惠更斯的研究，這只是近似成立，並不精確。伽利略發現了周期的乘方與鐘擺的長度成比。伽利略的兒子文森佐根據他父親的理論與1642年設計了一個大鐘。但大鐘沒能夠建造起來，主要是因為擺度太大，需要冕狀司行輪，導致計時不准。伽利略在理解聲音頻率上也是先驅之一，雖然他在這點上並不是很出名。伽利略在以不同的速度摩擦鑿子時，發現了鑿子中間距的不同導致了音高的不同，即頻率的不同。1638年，伽利略描述了測量光速的實驗：安排兩個人站在一定遠的距離，各拿著帶百葉窗的燈籠。第一個觀測者打開燈籠的百葉，第二個觀測者看到後，立即打開他手上的燈籠百葉。這樣，從第一個觀測者開燈到第二個觀測者開燈之間時差就可以用來計算光在兩者之間穿越所需要的時間。伽利略報告說，他在相距一英里之內做過這樣的實驗，但是無法確定光是否是同時出現的。在伽利略去世後，佛倫丁地西門托科學院的院士們也嘗試了類似的實驗，實驗距離超過了一英里，但直到1667年，也以無果告終。伽利略總結了相對論的基本原理，即物理定律在任意系統內一定，沿直線勻速運動的物體，無論它的具體速度還是方向，物理定律一定。如此看來，不存在絕對運動或是絕對靜止。這條原理為牛頓定律提供了基本框架，它也是愛因斯坦狹義相對論的核心部分。
柏拉圖哲學思想的核心是理念論，他認為存在著一個由形式和觀念組成的客觀而普遍可靠的實在世界，即「理念世界」也就是我們的世界觀，而是。理念世界是獨立於個別事物和人類意識之外的實體，永恆不變的理念是個別事物的「範型」，個別事物是完善的理念的不完善的「影子」或「摹本」。在《國家篇》中柏拉圖講到一個布袋戲寓言：洞口上面有類似木偶戲的表演，借洞口火光，其陰影投到洞壁上，這個犯人看到的只是這些陰影，等到犯人被釋放，他才看到木偶，看到火光，才明白以前看到的只不過是這些東西的陰影，等爬出洞來，看到真正的事物，看到太陽，才知道以前所看到的木偶火光之類，只不過是對真正事物和太陽的摹仿。柏拉圖在寓言中所說的真實事物和太陽，是對他的理念世界的比喻，而木偶火光之類，是對現實世界的比喻，他認為理念世界比現實世界更真實更完美。比如遙遠的天體人眼看到的都是那個天體的過去，有時候那顆天體已經死亡了，但是我們依然可以看到假象，而這個假象就不屬於客觀物質，同樣他也不屬於我們內心意識。從而說明了我們看到的未必就是真正的客觀物質。同樣宇宙所有事物都是光線到達眼睛時的事物，所以我們看到的都是過去，而宇宙瞬息萬變。所以我們看到的宇宙都不是客觀現實的宇宙。
心理學是否為自然科學的範圍，目前也尚存爭議，一般較廣為接受的說法是心理學同時包含在自然科學與社會科學的範疇之中。自然科學的根本目的在於尋找隱藏在自然現象背後的規律，但是自然科學的工作尚不包括研究為什麼會存在這些規律。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同，那麼要麼是因為觀察中有錯誤，要麼是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的。一個超自然因素是不存在的。