根據實際紀錄，誰是第一個進行自由落體實驗的人?
西蒙·斯特芬
在17世紀的歐洲，自然哲學家逐漸展開了一場針對中世紀經院哲學的進攻，他們持有的觀點是，從力學和天文學研究抽象出的數學模型將適用於描述整個宇宙中的運動。被譽為「現代自然科學之父」的義大利物理學家、數學家、天文學家伽利略·伽利萊就是這場轉變中的領軍人物。伽利略所處的時代正值思想活躍的文藝復興之後，在此之前李奧納多·達文西所進行的物理實驗、尼古拉斯·哥白尼的日心說以及弗朗西斯·培根提出的注重實驗經驗的科學方法論都是促使伽利略深入研究自然科學的重要因素，哥白尼的日心說更是直接推動了伽利略試圖用數學對宇宙中天體的運動進行描述。伽利略意識到這種數學性描述的哲學價值，他注意到哥白尼對太陽、地球、月球和其他行星的運動所作的研究工作，並認為這些在當時看來相當激進的分析將有可能被用來證明經院哲學家們對自然界的描述與實際情形不符。伽利略進行了一系列力學實驗闡述了他關於運動的一系列觀點，包括藉助斜面實驗和自由落體實驗批駁了亞里士多德認為落體速度和重量成正比的觀點，還總結出了自由落體的距離與時間平方成正比的關係，以及著名的斜面理想實驗來思考運動的問題。他在1632年出版的著作《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中提到：「只要斜面延伸下去，球將無限地繼續運動，而且不斷加速，因為此乃運動著的重物的本質。」。伽利略在天文學上最著名的貢獻是於1609年改良了折射望遠鏡，並藉此發現了木星的四顆衛星、太陽黑子以及金星類似於月球的相。
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。
科學與非科學的區分被稱為劃界問題。例如，精神分析應該被認為是科學嗎？所謂的「創世科學」、膨脹的多重宇宙假說、宏觀經濟學是科學嗎？卡爾·波普爾稱這是科學哲學中的核心問題。然而，對於該問題，沒有一種統一的說法贏得了哲學家普遍的接受，有些人甚至認為此問題無法解決或沒有意義。早期，邏輯實證主義者嘗試將科學建立在觀測之上；相應的，非科學則是非觀測的，因此毫無意義。波普爾認為，科學的核心屬性是可證偽性。也就是說，每一個真正科學的說法是有可能被證明是錯誤的。偽裝成科學，試圖得到本來沒有能夠實現的合法性，這樣的一個領域，就被稱為偽科學、邊緣科學，或垃圾科學。物理學家理察·費曼提出了「草包族科學」一詞：研究人員認為他們正在做科學，因為他們的活動具有科學的外表；但實際上他們缺乏「那種徹底的誠實」，讓他們的成果進行嚴格的評估。各類商業廣告宣傳，從炒作到欺詐，都可能屬於這些類別。
伽利略的學生溫琴佐·維維亞尼在傳記中稱伽利略在比薩斜塔上扔下了兩個同種材質、不同質量的球，以證明物體下落時長與它們的質量無關。這與亞里士多德的學說相悖，即物體下落時長與質量成反比，重的下落速度比輕的快。這個傳奇被世人廣泛傳頌，但伽利略自己卻從來沒有記錄過這樣的事情。大多數歷史學家認為這個事件不過是個假想，並沒有真實存在過。德拉克卻不這麼認為，辯駁稱實驗的確存在過，只是與溫琴佐·維維亞尼所描述的多少有出入。有歷史記載的第一個完成這類試驗的人是西蒙·斯特芬，在《自然科學史》中記載，荷蘭人西蒙·斯特芬在1586年使用2個重量不同的鉛球在代爾夫特教堂塔頂上完成了這個試驗，並證明了亞里士多德的理論是錯誤的。在斯台文試驗的幾個世紀以後，阿波羅15號的太空人大衛·斯科特1971年8月2日在無空氣月球表面上使用一把錘子和一根羽毛重複了這個試驗，證明且讓地球上的電視觀眾親眼看到了這兩個物體同時掉落在月球表面上。1638年，伽利略出版《關於兩門新科學的對話》，主人公薩爾維亞蒂被普遍視為伽利略的代言人。薩爾維亞蒂認為，在真空中，重量不同的物體以相同的有限速度下落。但是，盧克萊修和西蒙·斯特芬此前也提出了這一觀點。克里斯蒂亞諾·本蒂的薩爾維亞蒂也認為，鉛制鐘擺和軟木鐘擺具有不同的質量，而其它方面類似。通過比較兩種鐘擺在空氣中的運動可以驗證上述觀點。