Galileo Galilei

hoewel Galileo het priesterschap als een jonge man serieus beschouwde, schreef hij zich op aandringen van zijn vader in 1580 in voor een medische graad aan de Universiteit van Pisa. In 1581, toen hij medicijnen studeerde, merkte hij een zwaaiende kroonluchter op, die luchtstromen verplaatste op het punt om in grotere en kleinere bogen te slingeren. Voor hem, het leek, in vergelijking met zijn hartslag, dat de kroonluchter nam dezelfde hoeveelheid tijd heen en weer te zwaaien, ongeacht hoe ver het zwaaide., Toen hij terug naar huis, hij zette twee slingers van gelijke lengte en zwaaide een met een grote veeg en de andere met een kleine veeg en vond dat ze de tijd bij elkaar gehouden. Pas in het werk van Christiaan Huygens, bijna honderd jaar later, werd het tautochrone karakter van een slinger gebruikt om een nauwkeurig uurwerk te creëren. Tot nu toe was Galileo bewust weggehouden van de wiskunde, omdat een arts een hoger inkomen verdiende dan een wiskundige., Echter, na per ongeluk het bijwonen van een lezing over meetkunde, sprak hij zijn onwillige vader om hem te laten studeren wiskunde en natuurfilosofie in plaats van geneeskunde. Hij creëerde een thermoscoop, een voorloper van de thermometer, en publiceerde in 1586 een klein boek over het ontwerp van een hydrostatische balans die hij had uitgevonden (dat hem voor het eerst onder de aandacht van de wetenschappelijke wereld bracht). Galileo studeerde ook disegno, een term die beeldende kunst omvat, en, in 1588, behaalde de positie van instructeur in de Accademia delle Arti del Disegno in Florence, onderwijs perspectief en chiaroscuro., Geïnspireerd door de artistieke traditie van de stad en de werken van de Renaissance kunstenaars, Galileo verwierf een esthetische mentaliteit. Als jonge leraar aan de Accademia begon hij een levenslange vriendschap met de Florentijnse schilder Cigoli.in 1589 werd hij benoemd tot leerstoel wiskunde in Pisa. In 1591 overleed zijn vader en werd hij belast met de zorg van zijn jongere broer Michelagnolo. In 1592 verhuisde hij naar de Universiteit van Padua waar hij tot 1610 les gaf in meetkunde, mechanica en astronomie., Tijdens deze periode deed Galileo belangrijke ontdekkingen in zowel de zuivere fundamentele wetenschap (bijvoorbeeld de kinematica van beweging en astronomie) als de praktische toegepaste wetenschap (bijvoorbeeld de sterkte van materialen en het pionieren van de telescoop). Zijn vele interesses omvatten de studie van astrologie, die in die tijd een discipline was die verbonden was met de studie van wiskunde en astronomie.

Astronomie

Keplers supernova

Tycho Brahe en anderen hadden de supernova van 1572 waargenomen., Ottavio Brenzoni ’s brief van 15 januari 1605 aan Galileo bracht de 1572 supernova en de minder heldere nova van 1601 aan Galileo’ s aandacht. Galileo observeerde en besprak Kepler ‘ s Supernova in 1604. Omdat deze nieuwe sterren geen detecteerbare parallax in de dag vertoonden, concludeerde Galileo dat het verre sterren waren en weerlegde hij daarom het Aristotelische geloof in de onveranderlijkheid van de hemel.,

Lichtbrekende telescoop

alleen op Basis van onduidelijke beschrijvingen van de eerste praktische telescoop die Hans Lippershey geprobeerd om octrooi in Nederland in 1608, Galileo, in het volgende jaar, een telescoop met ongeveer 3x vergroting. Later maakte hij verbeterde versies met een vergroting tot ongeveer 30x., Met een Galileeaanse telescoop kon de waarnemer vergrote, rechtopstaande beelden op aarde zien—het was wat algemeen bekend staat als een aardse telescoop of een verrekijker. Hij kon het ook gebruiken om de hemel te observeren; voor een tijd was hij een van degenen die telescopen goed genoeg voor dat doel kon bouwen. Op 25 augustus 1609 demonstreerde hij een van zijn vroege telescopen, met een vergroting van ongeveer 8 of 9, aan Venetiaanse wetgevers. Zijn telescopen waren ook een winstgevende nevenactiviteit voor Galileo, die ze verkocht aan kooplieden die ze nuttig vonden, zowel op zee als als handelsmateriaal., Hij publiceerde zijn eerste telescopische astronomische observaties in Maart 1610 in een kort verhandeling Sidereus Nuncius (Sterrenkoerier).

maan

op 30 November 1609 richtte Galileo zijn telescoop op de maan., Hoewel niet de eerste persoon om de maan te observeren door een telescoop (Engels wiskundige Thomas Harriot had het vier maanden eerder gedaan, maar zag alleen een “strange spottednesse”), Galileo was de eerste om de oorzaak van de ongelijke tanende als licht occlusie van maanbergen en kraters afleiden. In zijn studie maakte hij ook topografische kaarten, waarin hij de hoogte van de bergen schatte., De maan was niet wat lang werd gedacht om een doorschijnende en perfecte bol te zijn geweest, zoals Aristoteles beweerde, en nauwelijks de eerste “planeet”, een “eeuwige parel om prachtig op te stijgen in de hemelse empyriër”, zoals Naar Voren Gebracht door Dante. Galileo wordt soms gecrediteerd met de ontdekking van de maan libratie in breedtegraad in 1632, hoewel Thomas Harriot of William Gilbert het eerder zou hebben gedaan.een vriend van Galileo, de schilder Cigoli, maakte een realistische weergave van de Maan in een van zijn schilderijen, hoewel hij waarschijnlijk zijn eigen telescoop gebruikte om de waarneming te doen.,

Jupiter ‘ s manen

Op 7 januari 1610 observeerde Galileo met zijn telescoop wat hij destijds beschreef als “drie vaste sterren, totaal onzichtbaar door hun kleinheid”, allemaal dicht bij Jupiter, en liggend op een rechte lijn er doorheen., Observaties op latere nachten toonden aan dat de posities van deze “sterren” ten opzichte van Jupiter veranderden op een manier die onverklaarbaar zou zijn geweest als ze echt Vaste sterren waren geweest. Op 10 januari merkte Galileo op dat een van hen was verdwenen, een observatie die hij toeschreef aan het feit dat het verborgen was achter Jupiter. Binnen een paar dagen concludeerde hij dat ze rond Jupiter cirkelden: hij had drie van Jupiters vier grootste manen ontdekt. Hij ontdekte de vierde op 13 januari., Galileo noemde de groep van vier de Mediceaanse sterren, ter ere van zijn toekomstige beschermheer, Cosimo II De’ Medici, groothertog van Toscane, en Cosimo ‘ s drie broers. Latere astronomen, echter, omgedoopt hen Galilese satellieten ter ere van hun ontdekker. Deze satellieten werden onafhankelijk van elkaar ontdekt door Simon Marius op 8 januari 1610 en heten nu Io, Europa, Ganymedes en Callisto, de namen die Marius gaf in zijn Mundus Iovialis gepubliceerd in 1614.,Galileo ‘ s observaties van de satellieten van Jupiter veroorzaakten een revolutie in de astronomie: een planeet met kleinere planeten die er omheen draaien, voldeed niet aan de principes van de aristotelische kosmologie, die stelde dat alle hemellichamen rond de aarde moesten cirkelen, en veel astronomen en filosofen weigerden aanvankelijk te geloven dat Galileo zoiets had kunnen ontdekken. Zijn observaties werden bevestigd door het Observatorium van Christoffel Clavius en hij ontving een heldendom toen hij Rome bezocht in 1611., Galileo bleef de satellieten te observeren in de komende achttien maanden, en medio 1611, hij had opmerkelijk nauwkeurige schattingen voor hun perioden verkregen-een prestatie die Johannes Kepler onmogelijk had geloofd.

fasen van Venus

vanaf September 1610, Galileo waargenomen dat Venus vertoont een volledige set van fasen vergelijkbaar met die van de maan., Het heliocentrische model van het zonnestelsel, ontwikkeld door Nicolaus Copernicus, voorspelde dat alle fasen zichtbaar zouden zijn omdat de baan van Venus rond de zon ervoor zou zorgen dat de verlichte hemisfeer naar de aarde zou kijken als hij zich aan de andere kant van de zon bevond en weg zou kijken van de aarde als hij zich aan de aarde-kant van de zon bevond. In het geocentrische model van Ptolemaeus was het onmogelijk voor een van de banen van de planeten om de bolvormige schil met de zon te snijden. Traditioneel werd de baan van Venus volledig aan de nabije kant van de zon geplaatst, waar het alleen Halve Maan en nieuwe fasen kon vertonen., Het was ook mogelijk om het geheel aan de andere kant van de zon te plaatsen, waar het alleen gibbous en volledige fasen kon vertonen. Na Galileo ‘ s telescopische waarnemingen van de halve maan, de gibbous en de volle fasen van Venus, werd het Ptolemaeïsche model onhoudbaar. In het begin van de 17e eeuw, als gevolg van zijn ontdekking, de grote meerderheid van de astronomen omgezet in een van de verschillende geo-heliocentrische planetaire modellen, zoals de Tychonic, Capellan en Extended Capellan modellen, elk met of zonder een dagelijks draaiende aarde., Deze verklaarden allemaal de fasen van Venus zonder de ‘weerlegging’ van de voorspelling van Stellaire parallax door het volledige heliocentrisme. Galileo ‘ s ontdekking van de fasen van Venus was dus zijn meest empirisch praktisch invloedrijke bijdrage aan de tweetraps overgang van volledig geocentrisme naar volledig heliocentrisme via geo-heliocentrisme.

Saturnus en Neptunus

in 1610 observeerde Galileo ook de planeet Saturnus, en in eerste instantie dacht hij dat de ringen van de planeet planeten waren, omdat hij dacht dat het een systeem met drie lichamen was., Toen hij de planeet later observeerde, waren de ringen van Saturnus direct op de Aarde gericht, waardoor hij dacht dat twee van de lichamen verdwenen waren. De ringen verschenen weer toen hij de planeet in 1616 observeerde, wat hem nog meer in de war bracht.Galileo observeerde de planeet Neptunus in 1612. Het verschijnt in zijn notitieboekjes als een van de vele onopvallende donkere sterren. Hij realiseerde zich niet dat het een planeet was, maar hij merkte de beweging ten opzichte van de sterren op voordat hij het uit het oog verloor.

zonnevlekken

Galileo heeft met het blote oog en telescopisch onderzoek gedaan naar zonnevlekken., Hun bestaan verhoogde een ander probleem met de onveranderlijke perfectie van de hemelen zoals gepositioneerd in orthodoxe Aristotelische hemelse fysica. Een duidelijke jaarlijkse variatie in hun trajecten, waargenomen door Francesco Sizzi en anderen in 1612-1613, leverde ook een krachtig argument op tegen zowel het Ptolemaeïsche systeem als het geoheliocentrische systeem van Tycho Brahe. Een geschil over beweerde prioriteit in de ontdekking van zonnevlekken, en in hun interpretatie, leidde Galileo tot een lange en bittere vete met de jezuïet Christoph Scheiner., In het midden was Mark Welser, aan wie Scheiner zijn ontdekking had aangekondigd, en die Galileo om zijn mening vroeg. In feite is er weinig twijfel dat beiden werden geslagen door David Fabricius en zijn zoon Johannes.

Melkweg en sterren

Galileo observeerde de melkweg, waarvan eerder werd aangenomen dat het nevelachtig was, en vond dat het een veelheid van sterren was die zo dicht opeengepakt waren dat ze vanaf de aarde wolken leken te zijn. Hij vond vele andere sterren te ver weg om met het blote oog zichtbaar te zijn. Hij observeerde de dubbelster Mizar in Ursa Major in 1617.,in de Starry Messenger rapporteerde Galileo dat sterren slechts als stralen van licht verschenen, in wezen onveranderd in uiterlijk door de telescoop, en contrasteerde ze met planeten, waarvan de telescoop onthulde dat het schijven waren. Maar kort daarna, in zijn brieven over zonnevlekken, meldde hij dat de telescoop de vormen van zowel sterren als planeten “vrij rond”onthulde. Vanaf dat moment bleef hij melden dat telescopen de rondheid van sterren lieten zien, en dat sterren die door de telescoop gezien werden een paar seconden boogdiameter meetten., Hij bedacht ook een methode voor het meten van de schijnbare grootte van een ster zonder telescoop. Zoals beschreven in zijn dialoog over de twee belangrijkste Wereldsystemen, was zijn methode om een dun touw in zijn zichtlijn aan de ster te hangen en de maximale afstand te meten van waaruit het de ster geheel zou verduisteren. Uit zijn metingen van deze afstand en van de breedte van het touw kon hij de hoek berekenen die de ster op zijn uitkijkpunt onderging.,in zijn Dialoog meldde hij dat de schijnbare diameter van een ster van de eerste magnitude niet meer dan 5 boogseconden was, en die van een van de zesde magnitude ongeveer 5/6 boogseconden. Net als de meeste astronomen van zijn tijd, Galileo niet erkennen dat de schijnbare maten van sterren die hij gemeten waren nep, veroorzaakt door diffractie en atmosferische vervorming, en niet de ware maten van sterren vertegenwoordigen., Galileo ‘ s waarden waren echter veel kleiner dan eerdere schattingen van de schijnbare grootte van de helderste sterren, zoals die van Brahe, en stelde Galileo in staat om anti-Copernicaanse argumenten zoals die van Tycho tegen te gaan dat deze sterren absurd groot zouden moeten zijn om hun jaarlijkse parallaxen niet op te sporen. Andere astronomen zoals Simon Marius, Giovanni Battista Riccioli en Martinus Hortensius maakten vergelijkbare metingen van sterren, en Marius en Riccioli concludeerden dat de kleinere maten niet klein genoeg waren om Tycho ‘ s argument te beantwoorden.,

theorie van getijden

kardinaal Bellarmine had in 1615 geschreven dat het copernicaanse systeem niet kon worden verdedigd zonder “een echte fysieke demonstratie dat de zon niet de aarde cirkelt, maar de aarde cirkelt de zon”. Galileo overwoog zijn theorie van de getijden om dergelijk bewijs te leveren. Deze theorie was zo belangrijk voor hem dat hij oorspronkelijk van plan was om zijn dialoog over de twee belangrijkste Wereldsystemen de dialoog over eb en vloed van de zee te noemen., De verwijzing naar getijden werd uit de titel geschrapt in opdracht van de Inquisitie.

voor Galileo werden de getijden veroorzaakt door het klotsen heen en weer van water in de zeeën als een punt op het aardoppervlak versneld en vertraagd door de rotatie van de aarde om zijn as en omwenteling rond de zon. Hij verspreidde zijn eerste verslag van de getijden in 1616, gericht aan kardinaal Orsini., Zijn theorie gaf het eerste inzicht in het belang van de vormen van oceaanbekkens in de grootte en timing van getijden; hij rekende bijvoorbeeld terecht voor de verwaarloosbare getijden halverwege de Adriatische Zee in vergelijking met die aan de uiteinden. Als algemeen verslag van de oorzaak van getijden was zijn theorie echter een mislukking.

als deze theorie juist was, zou er slechts één vloed per dag zijn. Galileo en zijn tijdgenoten waren zich bewust van deze ontoereikendheid, want er zijn twee dagelijkse hoogtij in Venetië in plaats van een, ongeveer 12 uur uit elkaar., Galileo verwierp deze anomalie als gevolg van verschillende secundaire oorzaken, waaronder de vorm van de zee, de diepte en andere factoren. Albert Einstein later uitgedrukt de mening dat Galileo zijn “fascinerende argumenten” ontwikkeld en aanvaard ze kritiekloos uit een verlangen naar fysiek bewijs van de beweging van de aarde. Galileo verwierp ook het idee, bekend uit de oudheid en door zijn tijdgenoot Johannes Kepler, dat de maan de getijden veroorzaakte—Galileo nam ook geen interesse in Keplers elliptische banen van de planeten., Galileo bleef pleiten in het voordeel van zijn theorie van de getijden, gezien het ultieme bewijs van de beweging van de aarde.in 1619 raakte Galileo verwikkeld in een controverse met Pater Orazio Grassi, hoogleraar wiskunde aan het Jezuïet Collegio Romano. Het begon als een geschil over de aard van kometen, maar tegen de tijd dat Galileo had gepubliceerd De Assayer (Il Saggiatore) in 1623, zijn laatste salvo in het geschil, was het uitgegroeid tot een veel bredere controverse over de aard van de wetenschap zelf., De titelpagina van het boek beschrijft Galileo als filosoof en “Matematico Primario” van de Groothertog van Toscane.omdat de Assayer zo ’n schat aan Galileo’ s ideeën bevat over hoe wetenschap moet worden beoefend, wordt het zijn wetenschappelijk manifest genoemd. Begin 1619 had Pater Grassi anoniem een pamflet gepubliceerd, een astronomisch dispuut over de drie kometen van het jaar 1618, waarin de aard van een komeet werd besproken die eind November van het voorgaande jaar was verschenen., Grassi concludeerde dat de komeet een vurig lichaam was dat langs een segment van een grootcirkel had bewogen op een constante afstand van de aarde, en omdat hij langzamer aan de hemel bewoog dan de maan, moet hij verder weg zijn dan de maan.Grassi ’s argumenten en conclusies werden bekritiseerd in een volgend artikel, Discourse on Comets, gepubliceerd onder de naam van een van Galileo’ s discipelen, een Florentijnse advocaat genaamd Mario Guiducci, hoewel het grotendeels door Galileo zelf was geschreven., Galileo en Guiducci boden geen definitieve theorie van hun eigen over de aard van kometen, hoewel ze presenteerden een aantal voorlopige vermoedens die nu bekend zijn verkeerd te zijn. (De juiste benadering van de studie van kometen was destijds voorgesteld door Tycho Brahe. In de openingspassage beledigden Galileo en Guiducci ‘ s redevoering de jezuïet Christoph Scheiner, en verschillende oncomplimentaire opmerkingen over de professoren van het Collegio Romano werden verspreid door het werk., De Jezuïeten waren beledigd, en Grassi antwoordde al snel met een eigen polemisch traktaat, De astronomische en filosofische balans, onder het pseudoniem Lothario Sarsio Sigensano, zogenaamd een van zijn eigen leerlingen.

De Assayer was Galileo ‘ s verwoestende antwoord op de astronomische balans. Het is algemeen erkend als een meesterwerk van polemische literatuur, waarin “Sarsi ‘ s” argumenten worden onderworpen aan verwelking minachting. Het werd met grote bijval begroet en vooral de nieuwe paus Urbanus VIII, aan wie het was opgedragen, behaagde., In Rome, in het vorige decennium, Barberini, de toekomstige Urban VIII, was naar beneden gekomen aan de kant van Galileo en de Lincean Academy.Galileo ‘ s geschil met Grassi vervreemdde veel van de jezuïeten die eerder sympathiek waren geweest voor zijn ideeën, en Galileo en zijn vrienden waren ervan overtuigd dat deze Jezuïeten verantwoordelijk waren voor het tot stand brengen van zijn latere veroordeling. Het bewijs hiervoor is echter op zijn best dubbelzinnig.,

controverse over heliocentrisme

ten tijde van Galileo’ s conflict met de kerk, de meerderheid van de opgeleide mensen onderschreven de aristotelische geocentrische mening dat de aarde het centrum van het universum en de baan van alle hemellichamen, of Tycho Brahe ‘ s nieuwe systeem mengen geocentrisme met heliocentrisme., Verzet tegen heliocentrisme en Galileo ‘ s geschriften over het gecombineerd religieuze en wetenschappelijke bezwaren. Religieuze oppositie tegen heliocentrisme ontstond uit bijbelse passages die de vaste aard van de aarde impliceren. Wetenschappelijke oppositie kwam van Brahe, die stelde dat als heliocentrisme waar was, een jaarlijkse stellaire parallax zou moeten worden waargenomen, hoewel er op dat moment geen was. Aristarchus en Copernicus hadden correct gepostuleerd dat parallax verwaarloosbaar was omdat de sterren zo ver weg waren., Echter, Tycho tegengesproken dat aangezien sterren lijken meetbare hoekgrootte hebben, als de sterren waren zo ver en hun schijnbare grootte is te wijten aan hun fysieke grootte, zouden ze veel groter zijn dan de zon. In feite is het niet mogelijk om de fysieke grootte van verre sterren te observeren zonder moderne telescopen.Galileo verdedigde het heliocentrisme op basis van zijn astronomische waarnemingen uit 1609. In December 1613 confronteerde de Groothertogin Christina van Florence een van Galileo ‘ s vrienden en volgelingen, Benedetto Castelli, met bijbelse bezwaren tegen de beweging van de aarde., Naar aanleiding van dit incident, Galileo schreef een brief aan Castelli waarin hij betoogde dat heliocentrisme was eigenlijk niet in strijd met bijbelse teksten, en dat de Bijbel was een autoriteit op geloof en moraal, niet de wetenschap. Deze brief werd niet gepubliceerd, maar verspreid. Twee jaar later, Galileo schreef een brief aan Christina die zijn argumenten eerder gemaakt in acht pagina ’s uitgebreid tot veertig pagina’ s.,in 1615 werd Galileo ‘ s geschriften over heliocentrisme voorgelegd aan de Romeinse Inquisitie door Pater Niccolò Lorini, die beweerde dat Galileo en zijn volgelingen probeerden de Bijbel te herinterpreteren, wat werd gezien als een schending van het Concilie van Trente en gevaarlijk leek op het protestantisme. Lorini citeerde specifiek Galileo ‘ s brief aan Castelli. Galileo ging naar Rome om zichzelf en zijn ideeën te verdedigen. Begin 1616 begon Monseigneur Francesco Ingoli een debat met Galileo en stuurde hem een essay waarin hij het copernicaanse systeem betwistte., Galileo verklaarde later dat hij geloofde dat dit essay te hebben instrumenteel in de actie tegen Copernicanisme dat volgde. Ingoli zou door de Inquisitie opdracht hebben gekregen om een deskundig advies te schrijven over de controverse, waarbij het essay de basis vormde voor de acties van de Inquisitie. Het essay richtte zich op achttien fysische en wiskundige argumenten tegen heliocentrisme. Het ontleende voornamelijk aan Tycho Brahe ‘ s argumenten, met name dat heliocentrisme de sterren nodig zou hebben omdat ze veel groter bleken te zijn dan de zon., Het essay bevatte ook vier theologische argumenten, maar Ingoli suggereerde Galileo zich te richten op de fysische en wiskundige argumenten, en hij noemde Galileo ‘ s bijbelse ideeën niet.in Februari 1616 verklaarde een inquisitoriale Commissie het heliocentrisme als “dwaas en absurd in de filosofie, en formeel ketter omdat het expliciet in tegenspraak is met de Betekenis van de Heilige Schrift”. De Inquisitie vond dat het idee van de beweging van de aarde ” ontvangt hetzelfde oordeel in de filosofie en … met betrekking tot de theologische waarheid is het op zijn minst onjuist in het geloof”., Paus Paulus V gaf kardinaal Bellarmine de opdracht om deze ontdekking aan Galileo over te brengen en hem te bevelen het heliocentrisme te verlaten. Op 26 februari werd Galileo naar Bellarmine ‘ s Residentie geroepen en beval “om zich volledig te verlaten … de mening dat de zon staat nog steeds in het centrum van de wereld en de aarde beweegt, en voortaan niet te houden, te onderwijzen, of te verdedigen op welke manier dan ook, mondeling of schriftelijk.”Het decreet van de Congregatie van de Index verbood Copernicus’ s De Revolutionibus en andere heliocentrische werken tot correctie.,het volgende decennium bleef Galileo ver weg van de controverse. Hij herleefde zijn project om een boek over dit onderwerp te schrijven, aangemoedigd door de verkiezing van kardinaal Maffeo Barberini tot paus Urbanus VIII in 1623. Barberini was een vriend en bewonderaar van Galileo, en had zich verzet tegen de vermaning van Galileo in 1616. Galileo ‘ s resulterende boek, Dialogue Concerning the Two Chief World Systems, werd gepubliceerd in 1632, met formele toestemming van de Inquisitie en pauselijke toestemming.