กาลิเลโอ กาลิเลอี
กาลิเลโอ กาลิเลอี (อิตาลี: Galileo Galilei; 15 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1564 - 8 มกราคม ค.ศ. 1642) เป็นนักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์และนักปรัชญาชาวทัสกันหรือชาวอิตาลี ซึ่งมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการปฏิวัติวิทยาศาสตร์ ผลงานของกาลิเลโอมีมากมาย งานที่โดดเด่นเช่นการพัฒนาเทคนิคของกล้องโทรทรรศน์และผลสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่สำคัญจากกล้องโทรทรรศน์ที่พัฒนามากขึ้น งานของเขาช่วยสนับสนุนแนวคิดของโคเปอร์นิคัสอย่างชัดเจนที่สุด กาลิเลโอได้รับขนานนามว่าเป็น "บิดาแห่งดาราศาสตร์สมัยใหม่" "บิดาแห่งฟิสิกส์สมัยใหม่" "บิดาแห่งวิทยาศาสตร์" และ "บิดาแห่งวิทยาศาสตร์ยุคใหม่"
การศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีความเร่งคงที่ ซึ่งสอนกันอยู่ทั่วไปในระดับมัธยมศึกษาและเป็นพื้นฐานสำคัญของวิชาฟิสิกส์ก็เป็นผลงานของกาลิเลโอ รู้จักกันในเวลาต่อมาในฐานะวิชาจลนศาสตร์ งานศึกษาด้านดาราศาสตร์ที่สำคัญของกาลิเลโอได้แก่ การใช้กล้องโทรทรรศน์สังเกตการณ์คาบปรากฏของดาวศุกร์ การค้นพบดาวบริวารของดาวพฤหัสบดี ซึ่งต่อมาตั้งชื่อเป็นเกียรติแก่เขาว่า ดวงจันทร์กาลิเลียน รวมถึงการสังเกตการณ์และการตีความจากการพบจุดดับบนดวงอาทิตย์ กาลิเลโอยังมีผลงานด้านเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ซึ่งช่วยพัฒนาการออกแบบเข็มทิศอีกด้วย
การที่ผลงานของกาลิเลโอสนับสนุนแนวคิดของโคเปอร์นิคัสกลายเป็นต้นเหตุของการถกเถียงหลายต่อหลายครั้งในชีวิตของเขา เพราะแนวคิดเรื่องโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาลนั้นเป็นแนวคิดหลักมานานแสนนานนับแต่ยุคของอริสโตเติล การเปลี่ยนแนวคิดใหม่ว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาลโดยมีข้อมูลสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์อย่างชัดเจนจากกาลิเลโอช่วยสนับสนุน ทำให้คริสตจักรโรมันคาทอลิกต้องออกกฎให้แนวคิดเช่นนั้นเป็นสิ่งต้องห้าม เพราะขัดแย้งกับการตีความตามพระคัมภีร์ กาลิเลโอถูกบังคับให้ปฏิเสธความเชื่อเรื่องดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง และต้องใช้ชีวิตที่เหลืออยู่ในบ้านกักตัวในความควบคุมของศาลศาสนาโรมัน
การศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีความเร่งคงที่ ซึ่งสอนกันอยู่ทั่วไปในระดับมัธยมศึกษาและเป็นพื้นฐานสำคัญของวิชาฟิสิกส์ก็เป็นผลงานของกาลิเลโอ รู้จักกันในเวลาต่อมาในฐานะวิชาจลนศาสตร์ งานศึกษาด้านดาราศาสตร์ที่สำคัญของกาลิเลโอได้แก่ การใช้กล้องโทรทรรศน์สังเกตการณ์คาบปรากฏของดาวศุกร์ การค้นพบดาวบริวารของดาวพฤหัสบดี ซึ่งต่อมาตั้งชื่อเป็นเกียรติแก่เขาว่า ดวงจันทร์กาลิเลียน รวมถึงการสังเกตการณ์และการตีความจากการพบจุดดับบนดวงอาทิตย์ กาลิเลโอยังมีผลงานด้านเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ซึ่งช่วยพัฒนาการออกแบบเข็มทิศอีกด้วย
การที่ผลงานของกาลิเลโอสนับสนุนแนวคิดของโคเปอร์นิคัสกลายเป็นต้นเหตุของการถกเถียงหลายต่อหลายครั้งในชีวิตของเขา เพราะแนวคิดเรื่องโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาลนั้นเป็นแนวคิดหลักมานานแสนนานนับแต่ยุคของอริสโตเติล การเปลี่ยนแนวคิดใหม่ว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาลโดยมีข้อมูลสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์อย่างชัดเจนจากกาลิเลโอช่วยสนับสนุน ทำให้คริสตจักรโรมันคาทอลิกต้องออกกฎให้แนวคิดเช่นนั้นเป็นสิ่งต้องห้าม เพราะขัดแย้งกับการตีความตามพระคัมภีร์ กาลิเลโอถูกบังคับให้ปฏิเสธความเชื่อเรื่องดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง และต้องใช้ชีวิตที่เหลืออยู่ในบ้านกักตัวในความควบคุมของศาลศาสนาโรมัน
งานด้านฟิสิกส์
การทดลองและทฤษฎีต่าง ๆ ของกาลิเลโอเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ รวมกับผลงานศึกษาของเคปเลอร์และเรอเน เดส์การตส์ ถือเป็นกำเนิดที่มาของวิชากลศาสตร์ดั้งเดิมที่พัฒนาขึ้นโดย เซอร์ ไอแซค นิวตัน
จากบันทึกประวัติกาลิเลโอที่เขียนโดยศิษย์ผู้หนึ่งของเขา คือ วินเซนโซ วิเวียนิ ได้ระบุถึงการทดลองของกาลิเลโอในการปล่อยลูกบอลที่สร้างจากวัสดุเดียวกัน แต่มีมวลแตกต่างกัน ลงมาจากหอเอนปิซา เพื่อทดสอบดูระยะเวลาที่ใช้ในการตกลงมาว่ามีความเกี่ยวข้องกับมวลของพวกมันหรือไม่6 ผลจากการทดลองนี้ขัดแย้งกับความเชื่อที่อริสโตเติลเคยสั่งสอนมา ที่ว่าวัตถุซึ่งหนักกว่าจะตกลงมาเร็วกว่าวัตถุเบา โดยมีสัดส่วนแปรผันตรงกับน้ำหนัก เรื่องราวการทดลองนี้เป็นที่เล่าขานกันอย่างมาก แต่ไม่มีบันทึกใดที่ยืนยันว่ากาลิเลโอได้ทำการทดลองนี้จริง ๆ นักประวัติศาสตร์ลงความเห็นว่ามันเป็นเพียงการทดลองในความคิด แต่ไม่ได้ทำจริง ๆ
ในงานเขียนชุด Discorsi ของกาลิเลโอในปี ค.ศ. 1638 ตัวละครหนึ่งในเรื่องชื่อ ซัลเวียติ (Salviati) เป็นที่รู้จักทั่วไปว่าหมายถึงเลขาส่วนตัวคนหนึ่งของเขา ได้ประกาศว่าวัตถุใด ๆ ที่มีน้ำหนักไม่เท่ากัน ย่อมตกลงมาด้วยความเร็วเดียวกันในสภาวะสุญญากาศ แต่ข้อความนี้เคยมีการประกาศมาก่อนหน้านี้แล้วโดย ลูครีเชียส[45]และไซมอน สเตวิน ซัลเวียติยังอ้างอีกว่า สามารถแสดงการทดลองนี้ได้โดยเปรียบเทียบกับการแกว่งของตุ้มนาฬิกาในอากาศโดยใช้ก้อนตะกั่วเทียบกับจุกไม้ก๊อกซึ่งมีน้ำหนักแตกต่างกัน แต่จะได้ผลการเคลื่อนที่เหมือน ๆ กัน
กาลิเลโอเสนอว่า วัตถุจะตกลงมาด้วยความเร่งที่สม่ำเสมอ ตราบที่ยังสามารถละเลยแรงต้านของตัวกลางที่มันเคลื่อนที่ผ่านได้ หรือในกรณีอันจำกัดเช่นการตกลงมาผ่านสุญญากาศ เขายังสามารถสางกฎของจลนศาสตร์ที่ถูกต้องสำหรับการเคลื่อนที่ในระยะทางที่มีความเร่งสม่ำเสมอกัน โดยกล่าวว่า ระยะทางจะแปรผันตามกำลังสองของเวลาที่ใช้ไป ( d ∝ t 2 ) [48] ทว่าทั้งสองกรณีที่กล่าวมานี้ก็ยังมิใช่งานที่ถือเป็นต้นฉบับของกาลิเลโอเองอย่างแท้จริง กฎของกำลังสองของเวลาภายใต้สภาวะความเร่งคงที่นั้นเคยเป็นที่รู้จักก่อนแล้วโดยผลงานของนิโคล โอเรสเม ในคริสต์ศตวรรษที่ 14 กับโดมิงโก เดอ โซโท ในคริสต์ศตวรรษที่ 16 ซึ่งกล่าวว่าวัตถุตกผ่านตัวกลางเนื้อเดียวกันจะมีความเร่งที่สม่ำเสมอ แต่กาลิเลโอได้พรรณนากฎกำลังสองของเวลาโดยใช้โครงสร้างเรขาคณิตและคณิตศาสตร์พื้นฐาน ซึ่งเป็นกฎมาตรฐานดังที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ (ยังมีคนอื่น ๆ อีกที่พรรณนากฎนี้ในรูปแบบของพีชคณิต) เขายังสรุปด้วยว่าวัตถุจะดำรงความเร็วของตัวมันไว้ จนกว่าจะมีแรงอื่น -เช่นแรงเสียดทาน- มากระทำต่อมัน ซึ่งเป็นการลบล้างสมมุติฐานของอริสโตเติลที่ว่า วัตถุจะค่อยช้าลงและหยุดไปเอง "ตามธรรมชาติ" นอกเสียจากจะมีแรงมากระทำต่อมัน (อันที่จริงมีแนวคิดเชิงปรัชญาเกี่ยวกับเรื่องของ แรงเฉื่อย เสนอโดย อิบุน อัล-ฮัยษามเมื่อหลายศตวรรษก่อนหน้านี้แล้ว รวมถึง ฌอง บูริแดน, โจเซฟ นีดแฮม, และ ม่อจื่อ (Mo Tzu) ก็เคยเสนอไว้หลายศตวรรษก่อนหน้าพวกเขา แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการอธิบายในเชิงคณิตศาสตร์ ตรวจสอบซ้ำด้วยการทดลอง และนำเสนอเป็นแนวคิดเรื่องแรงเสียดทาน ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในการอธิบายถึงแรงเฉื่อย) หลักการพื้นฐานของกาลิเลโอว่าด้วยแรงเฉื่อย กล่าวว่า : "วัตถุที่เคลื่อนที่บนพื้นราบจะดำรงการเคลื่อนที่ต่อไปในทิศทางเดิม ด้วยความเร็วคงที่ จนกว่าจะถูกรบกวน" หลักการพื้นฐานนี้ได้รวมเข้าเป็นส่วนหนึ่งในกฎข้อที่หนึ่งของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
กาลิเลโอได้กล่าวอ้าง (อย่างไม่ถูกต้อง) ว่าการแกว่งตัวของลูกตุ้มนาฬิกานั้นจะใช้เวลาเท่ากันเสมอโดยไม่ขึ้นกับแอมพลิจูดหรือขนาดของการแกว่งเลย นั่นคือการแกว่งตัวแบบที่เรียกว่า isochronous เรื่องนี้กลายเป็นความเชื่อโดยทั่วไปว่าเขาได้ข้อสรุปมาจากการนั่งเฝ้ามองการแกว่งตัวของโคมไฟขนาดใหญ่ในวิหารแห่งเมืองปิซาโดยใช้จังหวะการเต้นของหัวใจตนเองในการจับเวลา อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าเขาจะไม่ได้ทำการทดลองใด ๆ เพราะการกล่าวอ้างนี้จะเป็นจริงก็เฉพาะในการแกว่งตัวขนาดเล็กมาก ๆ ซึ่งค้นพบโดยคริสเตียน ฮอยเกนส์ บุตรชายของกาลิเลโอคือ วินเซนโซ ได้วาดภาพนาฬิกาโดยอ้างอิงจากทฤษฎีของบิดาเมื่อปี ค.ศ. 1642 แต่นาฬิกานั้นไม่เคยมีการสร้างขึ้น เพราะยิ่งการแกว่งตัวมีขนาดใหญ่ขึ้น ก็มีแนวโน้มที่ลูกตุ้มจะเหวี่ยงพ้นออกไปมากยิ่งขึ้น ทำให้กลายเป็นนาฬิกาจับเวลาที่แย่มาก (ดูเพิ่มในหัวข้อ เทคโนโลยี ข้างต้น)
ปี ค.ศ. 1638 กาลิเลโอได้บรรยายถึงวิธีทดลองแบบหนึ่งในการตรวจวัดความเร็วของแสงโดยใช้ผู้สังเกตการณ์สองคน แต่ละคนถือตะเกียงที่มีใบบังแสง และสังเกตแสงจากตะเกียงของอีกคนหนึ่งจากระยะไกล ๆ ผู้สังเกตการณ์คนแรกเปิดใบบังแสงของตะเกียงของตน คนที่สองสังเกตเห็นแสงจากคนแรก ก็ให้เปิดใบบังแสงของตะเกียงของตนตาม ระยะเวลาระหว่างช่วงที่ผู้สังเกตคนแรกเปิดใบบังแสงจนกระทั่งถึงตอนที่เขามองเห็นแสงจากตะเกียงของอีกคนหนึ่ง จะบ่งชี้ถึงเวลาที่แสงเดินทางไปและกลับระหว่างผู้สังเกตการณ์ทั้งสอง กาลิเลโอรายงานว่า เขาได้พยายามทำการทดลองในระยะห่างน้อยกว่าหนึ่งไมล์ แต่ไม่สามารถบอกได้ว่าแสงปรากฏขึ้นในพริบตาเดียวหรืออย่างไร หลังจากกาลิเลโอเสียชีวิตไปจนถึงราว ค.ศ. 1667 มีสมาชิกของ Florentine Accademia del Cimento รายงานผลจากการทดลองนี้ในระยะห่างของผู้สังเกตราว 1 ไมล์ และไม่สามารถบอกถึงผลสรุปได้เช่นเดียวกัน
กาลิเลโอยังถือว่าเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรก ๆ ที่ทำความเข้าใจกับความถี่เสียง แม้จะไม่เป็นที่รู้จักกันมากนัก เขาตอกสิ่วเป็นจังหวะที่ความเร็วต่าง ๆ กัน แล้วเชื่อมโยงระดับเสียงเพื่อสร้างเป็นแผนภาพจังหวะเสียงสิ่ว เป็นการวัดระดับความถี่
ในงานเขียนชุด Dialogue (บทสนทนา) ในปี ค.ศ. 1632 กาลิเลโอได้นำเสนอแนวคิดทฤษฎีทางฟิสิกส์สำหรับการตรวจวัดระดับน้ำขึ้นน้ำลง โดยอิงจากการเคลื่อนที่ของโลก หากทฤษฎีของเขาถูกต้อง ก็จะกลายเป็นหลักฐานสำคัญในการยืนยันถึงการเคลื่อนที่ของโลก เดิมชื่อหนังสือชุดนี้ใช้ชื่อว่า Dialogue on the tides(บทสนทนาว่าด้วยปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง) แต่ถูกตัดส่วนที่เกี่ยวกับน้ำขึ้นน้ำลงทิ้งไปเพราะการถูกกล่าวหาโดยทางศาสนจักร ทฤษฎีของเขาได้ให้แนวคิดแรกเริ่มเกี่ยวกับความสำคัญของขนาดของมหาสมุทรและระยะเวลาของการเกิดน้ำขึ้นน้ำลง เขาคิดถูกครึ่งหนึ่งที่ละเว้นการคำนึงถึงระดับน้ำขึ้นน้ำลงในทะเลอะเดรียติกเมื่อเปรียบเทียบกับมหาสมุทรทั้งหมด แต่ว่าโดยรวมแล้วทฤษฎีของเขายังผิดอยู่ ในเวลาต่อมา เคปเลอร์ และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ได้เชื่อมโยงความสัมพันธ์ของน้ำขึ้นน้ำลงกับดวงจันทร์ โดยอาศัยข้อมูลจากการสังเกต แต่กว่าที่ทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่ถูกต้องเกี่ยวกับการเกิดน้ำขึ้นน้ำลงจะได้รับการพัฒนาขึ้นก็ล่วงไปจนถึงยุคของนิวตัน
กาลิเลโอยังได้นำเสนอแนวคิดพื้นฐานเริ่มแรกเกี่ยวกับความสัมพัทธ์ เขากล่าวว่ากฎทางฟิสิกส์จะเหมือน ๆ กันภายใต้ระบบใด ๆ ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เป็นเส้นตรง ไม่ว่าจะอยู่ที่ระดับความเร็วเท่าใดหรือไปยังทิศทางใด จากข้อความนี้จึงไม่มีการเคลื่อนที่แบบสัมบูรณ์หรือการหยุดนิ่งแบบสัมบูรณ์ หลักการพื้นฐานนี้เป็นกรอบความคิดตั้งต้นของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน และเป็นศูนย์กลางแนวคิดของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์
จากบันทึกประวัติกาลิเลโอที่เขียนโดยศิษย์ผู้หนึ่งของเขา คือ วินเซนโซ วิเวียนิ ได้ระบุถึงการทดลองของกาลิเลโอในการปล่อยลูกบอลที่สร้างจากวัสดุเดียวกัน แต่มีมวลแตกต่างกัน ลงมาจากหอเอนปิซา เพื่อทดสอบดูระยะเวลาที่ใช้ในการตกลงมาว่ามีความเกี่ยวข้องกับมวลของพวกมันหรือไม่6 ผลจากการทดลองนี้ขัดแย้งกับความเชื่อที่อริสโตเติลเคยสั่งสอนมา ที่ว่าวัตถุซึ่งหนักกว่าจะตกลงมาเร็วกว่าวัตถุเบา โดยมีสัดส่วนแปรผันตรงกับน้ำหนัก เรื่องราวการทดลองนี้เป็นที่เล่าขานกันอย่างมาก แต่ไม่มีบันทึกใดที่ยืนยันว่ากาลิเลโอได้ทำการทดลองนี้จริง ๆ นักประวัติศาสตร์ลงความเห็นว่ามันเป็นเพียงการทดลองในความคิด แต่ไม่ได้ทำจริง ๆ
ในงานเขียนชุด Discorsi ของกาลิเลโอในปี ค.ศ. 1638 ตัวละครหนึ่งในเรื่องชื่อ ซัลเวียติ (Salviati) เป็นที่รู้จักทั่วไปว่าหมายถึงเลขาส่วนตัวคนหนึ่งของเขา ได้ประกาศว่าวัตถุใด ๆ ที่มีน้ำหนักไม่เท่ากัน ย่อมตกลงมาด้วยความเร็วเดียวกันในสภาวะสุญญากาศ แต่ข้อความนี้เคยมีการประกาศมาก่อนหน้านี้แล้วโดย ลูครีเชียส[45]และไซมอน สเตวิน ซัลเวียติยังอ้างอีกว่า สามารถแสดงการทดลองนี้ได้โดยเปรียบเทียบกับการแกว่งของตุ้มนาฬิกาในอากาศโดยใช้ก้อนตะกั่วเทียบกับจุกไม้ก๊อกซึ่งมีน้ำหนักแตกต่างกัน แต่จะได้ผลการเคลื่อนที่เหมือน ๆ กัน
กาลิเลโอเสนอว่า วัตถุจะตกลงมาด้วยความเร่งที่สม่ำเสมอ ตราบที่ยังสามารถละเลยแรงต้านของตัวกลางที่มันเคลื่อนที่ผ่านได้ หรือในกรณีอันจำกัดเช่นการตกลงมาผ่านสุญญากาศ เขายังสามารถสางกฎของจลนศาสตร์ที่ถูกต้องสำหรับการเคลื่อนที่ในระยะทางที่มีความเร่งสม่ำเสมอกัน โดยกล่าวว่า ระยะทางจะแปรผันตามกำลังสองของเวลาที่ใช้ไป ( d ∝ t 2 ) [48] ทว่าทั้งสองกรณีที่กล่าวมานี้ก็ยังมิใช่งานที่ถือเป็นต้นฉบับของกาลิเลโอเองอย่างแท้จริง กฎของกำลังสองของเวลาภายใต้สภาวะความเร่งคงที่นั้นเคยเป็นที่รู้จักก่อนแล้วโดยผลงานของนิโคล โอเรสเม ในคริสต์ศตวรรษที่ 14 กับโดมิงโก เดอ โซโท ในคริสต์ศตวรรษที่ 16 ซึ่งกล่าวว่าวัตถุตกผ่านตัวกลางเนื้อเดียวกันจะมีความเร่งที่สม่ำเสมอ แต่กาลิเลโอได้พรรณนากฎกำลังสองของเวลาโดยใช้โครงสร้างเรขาคณิตและคณิตศาสตร์พื้นฐาน ซึ่งเป็นกฎมาตรฐานดังที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ (ยังมีคนอื่น ๆ อีกที่พรรณนากฎนี้ในรูปแบบของพีชคณิต) เขายังสรุปด้วยว่าวัตถุจะดำรงความเร็วของตัวมันไว้ จนกว่าจะมีแรงอื่น -เช่นแรงเสียดทาน- มากระทำต่อมัน ซึ่งเป็นการลบล้างสมมุติฐานของอริสโตเติลที่ว่า วัตถุจะค่อยช้าลงและหยุดไปเอง "ตามธรรมชาติ" นอกเสียจากจะมีแรงมากระทำต่อมัน (อันที่จริงมีแนวคิดเชิงปรัชญาเกี่ยวกับเรื่องของ แรงเฉื่อย เสนอโดย อิบุน อัล-ฮัยษามเมื่อหลายศตวรรษก่อนหน้านี้แล้ว รวมถึง ฌอง บูริแดน, โจเซฟ นีดแฮม, และ ม่อจื่อ (Mo Tzu) ก็เคยเสนอไว้หลายศตวรรษก่อนหน้าพวกเขา แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการอธิบายในเชิงคณิตศาสตร์ ตรวจสอบซ้ำด้วยการทดลอง และนำเสนอเป็นแนวคิดเรื่องแรงเสียดทาน ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในการอธิบายถึงแรงเฉื่อย) หลักการพื้นฐานของกาลิเลโอว่าด้วยแรงเฉื่อย กล่าวว่า : "วัตถุที่เคลื่อนที่บนพื้นราบจะดำรงการเคลื่อนที่ต่อไปในทิศทางเดิม ด้วยความเร็วคงที่ จนกว่าจะถูกรบกวน" หลักการพื้นฐานนี้ได้รวมเข้าเป็นส่วนหนึ่งในกฎข้อที่หนึ่งของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
กาลิเลโอได้กล่าวอ้าง (อย่างไม่ถูกต้อง) ว่าการแกว่งตัวของลูกตุ้มนาฬิกานั้นจะใช้เวลาเท่ากันเสมอโดยไม่ขึ้นกับแอมพลิจูดหรือขนาดของการแกว่งเลย นั่นคือการแกว่งตัวแบบที่เรียกว่า isochronous เรื่องนี้กลายเป็นความเชื่อโดยทั่วไปว่าเขาได้ข้อสรุปมาจากการนั่งเฝ้ามองการแกว่งตัวของโคมไฟขนาดใหญ่ในวิหารแห่งเมืองปิซาโดยใช้จังหวะการเต้นของหัวใจตนเองในการจับเวลา อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าเขาจะไม่ได้ทำการทดลองใด ๆ เพราะการกล่าวอ้างนี้จะเป็นจริงก็เฉพาะในการแกว่งตัวขนาดเล็กมาก ๆ ซึ่งค้นพบโดยคริสเตียน ฮอยเกนส์ บุตรชายของกาลิเลโอคือ วินเซนโซ ได้วาดภาพนาฬิกาโดยอ้างอิงจากทฤษฎีของบิดาเมื่อปี ค.ศ. 1642 แต่นาฬิกานั้นไม่เคยมีการสร้างขึ้น เพราะยิ่งการแกว่งตัวมีขนาดใหญ่ขึ้น ก็มีแนวโน้มที่ลูกตุ้มจะเหวี่ยงพ้นออกไปมากยิ่งขึ้น ทำให้กลายเป็นนาฬิกาจับเวลาที่แย่มาก (ดูเพิ่มในหัวข้อ เทคโนโลยี ข้างต้น)
ปี ค.ศ. 1638 กาลิเลโอได้บรรยายถึงวิธีทดลองแบบหนึ่งในการตรวจวัดความเร็วของแสงโดยใช้ผู้สังเกตการณ์สองคน แต่ละคนถือตะเกียงที่มีใบบังแสง และสังเกตแสงจากตะเกียงของอีกคนหนึ่งจากระยะไกล ๆ ผู้สังเกตการณ์คนแรกเปิดใบบังแสงของตะเกียงของตน คนที่สองสังเกตเห็นแสงจากคนแรก ก็ให้เปิดใบบังแสงของตะเกียงของตนตาม ระยะเวลาระหว่างช่วงที่ผู้สังเกตคนแรกเปิดใบบังแสงจนกระทั่งถึงตอนที่เขามองเห็นแสงจากตะเกียงของอีกคนหนึ่ง จะบ่งชี้ถึงเวลาที่แสงเดินทางไปและกลับระหว่างผู้สังเกตการณ์ทั้งสอง กาลิเลโอรายงานว่า เขาได้พยายามทำการทดลองในระยะห่างน้อยกว่าหนึ่งไมล์ แต่ไม่สามารถบอกได้ว่าแสงปรากฏขึ้นในพริบตาเดียวหรืออย่างไร หลังจากกาลิเลโอเสียชีวิตไปจนถึงราว ค.ศ. 1667 มีสมาชิกของ Florentine Accademia del Cimento รายงานผลจากการทดลองนี้ในระยะห่างของผู้สังเกตราว 1 ไมล์ และไม่สามารถบอกถึงผลสรุปได้เช่นเดียวกัน
กาลิเลโอยังถือว่าเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรก ๆ ที่ทำความเข้าใจกับความถี่เสียง แม้จะไม่เป็นที่รู้จักกันมากนัก เขาตอกสิ่วเป็นจังหวะที่ความเร็วต่าง ๆ กัน แล้วเชื่อมโยงระดับเสียงเพื่อสร้างเป็นแผนภาพจังหวะเสียงสิ่ว เป็นการวัดระดับความถี่
ในงานเขียนชุด Dialogue (บทสนทนา) ในปี ค.ศ. 1632 กาลิเลโอได้นำเสนอแนวคิดทฤษฎีทางฟิสิกส์สำหรับการตรวจวัดระดับน้ำขึ้นน้ำลง โดยอิงจากการเคลื่อนที่ของโลก หากทฤษฎีของเขาถูกต้อง ก็จะกลายเป็นหลักฐานสำคัญในการยืนยันถึงการเคลื่อนที่ของโลก เดิมชื่อหนังสือชุดนี้ใช้ชื่อว่า Dialogue on the tides(บทสนทนาว่าด้วยปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง) แต่ถูกตัดส่วนที่เกี่ยวกับน้ำขึ้นน้ำลงทิ้งไปเพราะการถูกกล่าวหาโดยทางศาสนจักร ทฤษฎีของเขาได้ให้แนวคิดแรกเริ่มเกี่ยวกับความสำคัญของขนาดของมหาสมุทรและระยะเวลาของการเกิดน้ำขึ้นน้ำลง เขาคิดถูกครึ่งหนึ่งที่ละเว้นการคำนึงถึงระดับน้ำขึ้นน้ำลงในทะเลอะเดรียติกเมื่อเปรียบเทียบกับมหาสมุทรทั้งหมด แต่ว่าโดยรวมแล้วทฤษฎีของเขายังผิดอยู่ ในเวลาต่อมา เคปเลอร์ และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ได้เชื่อมโยงความสัมพันธ์ของน้ำขึ้นน้ำลงกับดวงจันทร์ โดยอาศัยข้อมูลจากการสังเกต แต่กว่าที่ทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่ถูกต้องเกี่ยวกับการเกิดน้ำขึ้นน้ำลงจะได้รับการพัฒนาขึ้นก็ล่วงไปจนถึงยุคของนิวตัน
กาลิเลโอยังได้นำเสนอแนวคิดพื้นฐานเริ่มแรกเกี่ยวกับความสัมพัทธ์ เขากล่าวว่ากฎทางฟิสิกส์จะเหมือน ๆ กันภายใต้ระบบใด ๆ ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เป็นเส้นตรง ไม่ว่าจะอยู่ที่ระดับความเร็วเท่าใดหรือไปยังทิศทางใด จากข้อความนี้จึงไม่มีการเคลื่อนที่แบบสัมบูรณ์หรือการหยุดนิ่งแบบสัมบูรณ์ หลักการพื้นฐานนี้เป็นกรอบความคิดตั้งต้นของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน และเป็นศูนย์กลางแนวคิดของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์
