第一，伽利略的思想实验是物理（或者说自然哲学），不是纯逻辑思辨。那些以为伽利略光靠纯逻辑思辨就凭空得到了物理定律的，以及以为他光靠思辨就否定了可能存在具有别的物理规律的宇宙的，肯定是没看过伽利略到底在说什么。伽利略所做的，不过是把在我们所在的这个物理世界里的几个观察事实（隐含地或显式地）摆在一起，再用逻辑推理得出一个结论。他的结论当然不能任意地外推到别的宇宙去。
第二，亚里士多德的理论，也是自然哲学理论。他的陈述，是对我们所处的这个物理世界的陈述。所以必须接受观察事实的检验，既不能违背直接的观察事实，也不能间接地跟其他的观察事实相冲突。在这个意义上说，没有什么“逻辑上自洽”的自然哲学理论。而伽利略所做的，不过是指出亚里士多德的理论跟其他观察事实相冲突。
第三，有人认为把两块石头合并成一块大石头以后，就成了一个全新的整体，它的运动规律不能通过考察组成这块大石头的两块小石头的运动，以及两者之间的相互作用来把握。我实在是想不通，这样古板的整体主义思想居然还这么有市场。这又不是生物体这样的复杂系统，就两块石头，绑在一起就有了灵气还是怎么的？它的行为就完全不一样了？要我看，这正是伽利略的高明之处。在他那个时代，牛顿三大定律尚未问世，他就认识到了对一个整体的行为可以通过分解/组合来考察，是很重要的思想进步。这说明伽利略已经隐约地认识到，受力是决定一个物体运动状态的唯一外在因素。只要搞清楚了受力情况，一个物体的运动情况就确定了。不要跟我说这个没有逻辑依据。物理本来就不是建立在纯逻辑之上的，对不对由实验说了算。相反，倒是今天这些在中学就学了牛顿三定律，知道受力分析，多少也听说过有限元方法已广泛用于各种结构设计、空气动力学计算的各位，居然还在怀疑这个早已被广泛接受的还原主义思想，居然连三四百年前的伽利略都不如，真替你们汗颜。如果非要把伽利略的思想实验做一个公理化，我倒是愿意把这一条称为“伽利略第一公设”。
下面就来“公理化”一下伽利略的思想实验。
第一公设：对一个（复合）物体的运动状态，可以通过分别考察其组成部分的运动，以及各部分之间的相互作用来把握。
第二公设：两个物体合成一个物体时，其重量等于两物体重量之和。这个看似简单，却也是个观察事实。请不要小看了这一条公设，实际上，伽利略的思想实验的要点，就是指出物体的重量具有加和性，而运动速度不具有加和性。正是这种特性上的差异决定了落体速度不可能正比于重量。
第三公设：在给定的流体中，每个给定的物体都有其固有的下落速度，除非加动力或阻力改变它。显然，伽利略这里说的“动力”和“阻力”不是指来自介质的阻力，因为他的前半句就说了固有速度对给定的流体而言的。实际上，这句话已经排除了那些乱七八糟的诸如形状体积之类因素的干扰，包括是不是跟别的物体放/绑在一起（就是说，如果去掉石头之间的相互牵引，每个部分还是应该以其固有速度下落）。你可以不同意这个公设的内容，其实伽利略本人也知道这个是不完全准确的，不过对几磅几十磅的大石块而言问题不大。但是，就算这个公设不总是成立，也请不要把这个说成是伽利略的逻辑错误，因为这一条只不过是对观察事实的一个简化总结，而不是任何逻辑思辨的产物。更不要把在违背这条公设基础上得到的结论来反对伽利略的结论，因为那是各说各话，就像用黎曼几何来反对欧氏几何一样。
第四公设：把两个不同速度的物体合成一个后，运动慢的将拖慢运动快的，运动快将拉快运动慢的（总的运动速度介于原来两速度之间）。同样地，这不是什么逻辑的产物，而是对观察事实的总结。如果你觉得这条公设靠不住，请举出反例。而且即使这种反例存在，也不能说因此伽利略的逻辑错了。就像不能因为有黎曼几何就说欧几里德错了一样。
伽利略无非就是在这些或隐含，或显式的公设下，推理出落体速度与重量无关的结论的。如果非要找伽利略的逻辑错误，有一条还有一点靠谱。那就是，伽利略的推理只能证明落体速度不随重量单调增加，而不能直接跳到结论说落体速度与重量无关。这一条其实也不算大错，因为用完全同样的理由也可以推出落体速度不能随重量单调减小。当然，要完全证明落体速度与重量无关，在分析方法尚未问世的伽利略时代恐怕有点难度。所以我们不妨把这个数学问题称为“伽利略猜想”好了。看看谁能证明：
有定义在正实半轴上的函数f(x)，若在任意两点a>0, b>0 处的函数值分别为g和h，我们都有 min(g,h) <= f(a+b) <= max(g,h)。试证明函数f(x)为一常数。
如果加上函数连续的条件，这个可以用分析方法证明。我不知道有没有更初等的证明。不加连续条件的话，我不知道猜想是否成立。