ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 17 (พุทธศตวรรษที่ 22): กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี มีชีวิตอยู่ในช่วง ค.ศ.1564 - 1642 (พ.ศ.2107 - 2185) ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสงกำลังขยาย 20 เท่า มาส่องดูวัตถุท้องฟ้า กาลิเลโอพบว่า พื้นผิวของดวงจันทร์เต็มไปด้วยหลุมขรุขระ พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีจุด (Sunspots) และมิได้เป็นทรงกลมที่สมบูรณ์ (มีผิวราบเรียบ) ดังที่อริสโตเติลกล่าวไว้
ภาพที่ 1 กาลิเลโอ กาลิเลอี
กาลิเลโอพบว่า ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์บริวาร 4 ดวง เขาเฝ้าบันทึกการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ทั้งสี่ ด้วยการสเก็ตรูปป (ภาพที่ 2) และสรุปว่า ดวงจันทร์ทั้งสี่มิได้โคจรรอบโลก แต่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี สิ่งที่กาลิเลโอค้นพบขัดแย้งกับคำสอนของอริสโตเติลที่ว่า “โลกคือศูนย์กลางของจักรวาล วัตถุท้องฟ้าทุกอย่างโคจรรอบโลก”
ภาพที่ 2 กาลิเลโอบันทึกตำแหน่งดวงจันทร์ของดาวพฤหัสฯ
เมื่อกาลิเลโอใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูดาวศุกร์พบว่า ขนาดปรากฏของดาวศุกร์เปลี่ยนแปลงคล้ายปรากฎการณ์ข้างขึ้นข้างแรม ขนาดของเสี้ยวดาวศุกร์เปลี่ยนแปลงไปตำแหน่งวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ มุมมองและระยะห่างจากโลก เมื่อดาวศุกร์โคจรอยู่ด้านเดียวกับโลก ดาวศุกร์ปรากฏเป็นเสี้ยวขนาดใหญ่คล้ายดวงจันทร์ข้ามแรม แต่เมื่อดาวศุกร์โคจรไปอยู่อีกด้านหนึ่งของดวงอาทิตย์ ดาวศุกร์จะมีขนาดเล็กลงแต่ทำมุมสะท้อนแสงอาทิตย์เกือบเป็นวงกลม ดังแสดงในภาพที่ 3 สิ่งนี้เองที่เป็นหลักฐานยืนยันว่าทั้งโลกและดาวศูกร์ต่างโคจรรอบดวงอาทิตย์
ภาพที่ 3 ขนาดปรากฏของดาวศุกร์
แม้การค้นพบของกาลิเลโอจะถูกต้องตรงความเป็นจริง แต่ขัดแย้งกับคำสั่งสอนของศาสนาในยุคนั้น ตำราที่เขาเขียนจึงถูกอายัด และตัวเขาเองถูกจองจำอยู่กับบ้านจนวันตาย จนกระทั่งสามร้อยปีต่อมา ในเดือนตุลาคม ค.ศ.1992 (พ.ศ.2535) โบสถ์แห่งสำนักวาติกันได้ออกมาแถลงการณ์ยอมรับข้อผิดพลาดที่ปฏิบัติต่อกาลิเลโอ
กาลิเลโอ มิได้เป็นเพียงนักดาราศาสตร์สังเกตการณ์แต่ยังเป็นนักฟิสิกส์ยุคใหม่อีกด้วย อริสโตเติลเคยอธิบายว่า “การที่สิ่งของตกลงสู่พื้นดินนั้น เป็นเรื่องของการเคลื่อนที่ตามธรรมชาติ โดยไม่มีเรื่องของแรงมาเกี่ยวข้อง หากเป็นเพราะโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ทุกสิ่งจึงต้องเคลื่อนที่เข้าสู่ศูนย์กลางของโลก” กาลิเลโอคิดแตกต่าง เขาเชื่อว่าการที่วัตถุตกลงสู่พื้นนั้นเป็นเพราะมีแรงมากระทำต่อวัตถุ กาลิเลโอได้ทำการทดลอง ณ หอเอนแห่งเมืองปิซา เพื่อพิสูจน์ให้เห็นว่า วัตถุต่างขนาดตกลงสู่พื้นโลกโดยใช้เวลาเท่ากัน แนวความคิดนี้ถูกนำไปพัฒนาเป็นกฎแรงโน้มถ่วงโดยเซอร์ไอแซค นิวตัน นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษในยุคต่อมา