Он заметил, что период колебания люстры не зависит от величины ее отклонения. Сложно сказать, насколько достоверна информация Вивиани о том, что это открытие Галилей сделал именно в соборе. Известно, что 19-летний студент проводил опыты с маятником и открыл закон изохронности его колебаний. На основании этого закона Галилей первым предложил использовать колебание маятника для измерения времени.
Занимаясь полюбившимися ему точными науками, юноша вскоре нашел себе прекрасного помощника. Им стал Остилио Риччи да Фермо, друг Галилея-старшего. Риччи был специалистом по математике, физике и гидравлике. Позже он стал профессором математики во Флоренции. Молодой человек обращался к нему за разъяснениями по математическим вопросам. Но вскоре отец запретил Галилео заниматься с Риччи. Вивиани по этому поводу пишет: «Так начал названный Риччи давать юному Галилею обычные разъяснения определений, аксиом и постулатов первой Книги Элементов, и Галилей нашел эти принципы столь ясными и несомненными, что уверовал в неизбежную прочность и стройность всего здания геометрии, коль скоро оно на этих принципах покоится. Причем скорбел он, что по сему столь ясному пути к познанию истины ранее не пошел, и испытывал день ото дня все большую склонность к сему занятию и, напротив, все меньшую к медицине. Отец его, заметив сие, не преминул его за это зачастую и наказывать, но все напрасно, пока, наконец, совсем не запретил он Риччи продолжать математические штудии со своим сыном. Но все это не смогло направить мысли юного Галилея в иное русло. Когда Риччи не завершил разъяснение ему первой Книги Элементов, Галилей попытался сам продвигаться дальше… И что же вышло? Галилей успешно справился с этим сам, проработав Евклида от начала и до конца. Но он принял все меры, чтобы отец ничего об этом не смог узнать, для чего вместе с Евклидом лежали всегда рядом Гиппократ и Гален, так что при нежданном приходе отца он всегда мог спрятать Евклида, а показать старых медиков».
Но в конце концов Винченцо, возможно под влиянием Риччи, оставил надежды на медицинскую карьеру сына. Теперь Галилео мог беспрепятственно заниматься физикой и математикой. Кроме того, он, по всей видимости, перешел на философский факультет университета, где этим предметам уделяли больше внимания.
Однако после четырехлетнего пребывания в Пизе, Галилео оставил университет и вернулся во Флоренцию. Причины этого поступка до конца неизвестны. Последний семестр молодой человек закончил вполне прилично. Есть версия, что отец или администрация университета все-таки не позволили Галилею сменить профиль обучения. Но наиболее вероятно то, что продолжить обучение он не смог по финансовым причинам. В последний год учебы Галилей не получал стипендию: ее присуждали за особые заслуги, а наш герой предпочитал деятельности в области медицины и естественных наук самостоятельные занятия физикой и математикой. Отец же, возможно, просто не мог больше оказывать Галилео материальную поддержку.