Galileo, partendo dalla premessa che dovesse esistere un osservatore assoluto e in grado di operare in un sistema in cui fosse possibile operare con oggetti su cui non agissero forze, aveva ipotizzato che un corpo non sottoposto all'azione di nessuna forza se era in quiete doveva permanere nel suo stato di quiete, se era in moto doveva continuare a muoversi di moto rettilineo uniforme.
E' risultato impossibile verificare sperimentelmente tale postulato a meno di non modificare l'asserto sostituendo all'affermazione "non sottoposto all'azione di nessuna forza" con "sottoposto all'azione di più forze la cui risultante valga zero".
Definizione di sistema inerziale
Chiameremo sistema inerziale qualsiasi sistema di riferimento in cui si possa verificare il principio d'inerzia.
Non essendo possibile verificare in generale il principio d'inerzia, se non nella sua formulazione debole, come faccio a definire un vero "Sistema inerziale"?
Einstein ha risolto brillantemente il problema osservando che se si considera un osservatore che si muove in un sistema di riferimento in caduta libera in un campo gravitazionale (un sistema associato ad esempio ad un osservatore in caduta libera verso il suolo, (ad esempio un uomo che cade verso il suolo non trattenuto da niente e da nessuno) avrà a disposizione l'unico sistema nel quale sarà sempre possibile verificare il principio d'inerzia.
In tale sistema on osservatore vedrà un raggio luminoso muoversi sempre di moto rettilineo uniforme.
Da questo momento quando parleremo di sistema inerziale, penseremo sempre ad un sistema in "volo libero".