Galileo Galilei

Galileusz (wł. Galileo Galilei; ur. 15 lutego 1564 w Pizie, zm. 8 stycznia 1642 w Arcetri) – włoski astronom, astrolog, matematyk, fizyk i filozof, twórca podstaw nowożytnej fizyki.

Wiadomości ogólne

Urodził się w Pizie. Ojciec, Vincenzo Galilei, był teoretykiem muzyki, kompozytorem i handlarzem wełny, matką była Giulia Ammannati. Galileo był najstarszym dzieckiem w rodzinie.

Imię Galileo pochodziło od przodka (Galileo Bonaiuti), który był znanym politykiem, lekarzem i wykładowcą na początku XV wieku - w tym samym czasie rodzina zmieniła nazwisko na Galilei.

Elementarne wykształcenie pobierał w domu rodzinnym, następnie w wieku 11 lat rozpoczął naukę w szkole zakonnej u jezuitów (walombrozjanów) w klasztorze Santa Maria di Vallombrosa (niedaleko Florencji). Gdy w wieku 15 lat zakomunikował ojcu, że chce zostać mnichem, ten natychmiast zareagował zabierając go z klasztoru. W 1581 roku, w wieku 17 lat rozpoczął studia na Uniwersytecie w Pizie (medycyna, wg życzenia ojca). Studiów tych nie ukończył – bardziej interesowała go matematyka. Dawał prywatne lekcje matematyki we Florencji i Sienie.

W roku 1589 został wykładowcą matematyki na uniwersytecie w Pizie. Następnie w roku 1592 przeniósł się na Uniwersytet w Padwie, gdzie do roku 1610 wykładał geometrię, mechanikę i astronomię. W późniejszym życiu rozwijał metodę naukową poprzez liczne eksperymenty i obserwacje.

Galileusz wierzył w teorię heliocentryczną Kopernika w czasie, gdy Kościół bronił teorii geocentrycznej.

Nigdy się nie ożenił, ale miał z Mariną Gambą troje dzieci: córki Virginię (ur. 1600) i Livię (ur. 1601) (które zostały zakonnicami) i syna Vincenzia (ur. 1606).

Konflikt z Kościołem katolickim

Galileusz był zwolennikiem heliocentrycznej budowy świata i teorii Mikołaja Kopernika. W związku z tym 24 lutego 1616 Święte Oficjum zleciło kwalifikatorom wydanie opinii o dwóch tezach.

„

"Pierwsza teza: Słońce stanowi centrum świata i jest całkowicie nieruchome pod względem ruchów lokalnych.

Cenzura: Teza ta została jednogłośnie uznana za bezsensowną i absurdalną z punktu widzenia filozoficznego i formalnie heretycką (...).

Druga teza: Ziemia nie stanowi centrum świata, ani nie jest nieruchoma, lecz obraca się zarówno wokół samej siebie, jak i ruchem dobowym.

Cenzura: Jednogłośnie stwierdzono, że teza ta podlega tej samej cenzurze filozoficznej, z punktu zaś widzenia teologii, jest co najmniej błędem w wierze."

” — Sprawa Galileusza. Wybór i redakcja J. Życiński, Wyd. Znak, Kraków 1991, s. 94-95

25 lutego 1616 główny inkwizytor wydał oświadczenie:

„

"... Jego Świątobliwość nakazał Panu kardynałowi Bellarmino wezwać rzeczonego Galileo do siebie i upomnieć go, aby porzucił rzeczoną opinię; w przypadku odmowy posłuszeństwa, Komisarz ma mu nakazać, w obecności notariusza i świadków, aby powstrzymał się całkowicie od nauczania lub obrony tej opinii i doktryny, a nawet od dyskutowania jej; jeżeli nie zgodzi się on na to, należy go uwięzić."

” — G. de Santillana, The crime of Galileo. Time Inc., New York 1962, s. 130

W innym dokumencie inkwizycji z datą 26 lutego 1616 stwierdzono:

„

"... rzeczony Galileo, wezwany i będący przed obliczem Pana Kardynała, został, w obecności Jego Przewielebności Michelangelo Seghizzi (...), przez rzeczonego Kardynała ostrzeżony, że wymieniona wyżej opinia jest błędna i upomniany, aby ją porzucił; natychmiast potem, w obecności mojej i świadków, podczas gdy Pan Kardynał był wciąż obecny, rzeczonemu Galileo nakazał i zobowiązał go rzeczony Komisarz, w imieniu Jego Świątobliwości Papieża i całej Kongregacji Urzędu Świętego, aby całkowicie wyrzekł się rzeczonej opinii, że Słońce jest środkiem świata i jest nieruchome, i że Ziemia porusza się; ani nadal jej nie wyznawał, nauczał, albo bronił w jakikolwiek sposób, ustnie albo na piśmie; w przeciwnym wypadku postępowanie będzie wszczęte przeciwko niemu przez Urząd Święty; z którym to nakazem rzeczony Galileo zgodził się i przyrzekł mu być posłusznym."

” — G. de Santillana, The crime of Galileo. Time Inc., New York 1962, s. 134

W rezultacie w marcu 1616 r. dzieło Kopernika zostało wprowadzone na indeks ksiąg zakazanych.

Zainteresowanie Świętej Inkwizycji powróciło w lutym 1632 roku kiedy to Galileusz opublikował Dialog o dwóch najważniejszych systemach świata: ptolemeuszowym i kopernikowym. Była to ujęta w formie rozmowy rozprawa popularnonaukowa. Podzielona została na 4 rozdziały, odpowiadające czterem dniom dysputy, z których każdy był poświęcony innemu tematowi. W pierwszym dniu omówione zostały zjawiska ziemskie i niebieskie, w drugim – dzienny obrót Ziemi, w trzecim – roczny ruch Ziemi dookoła Słońca, w czwartym – teoria przypływów. Wywody trzech pierwszych rozdziałów były trafne, natomiast teoria przypływów okazała się błędna. Galileusz próbował wyjaśnić to zjawisko jako wynik ruchów Ziemi, zarówno obrotowego jak i obiegowego wokół Słońca. W książce tej pojawia się postać Simplicio (imię kojarzące się z filozofem Symplicjuszem, ale również z sempliciotto, co po włosku znaczy – prostak). W usta Simplicio Galileusz niefortunnie włożył słowa swojego przyjaciela papieża Urbana VIII, który był przeciwnikiem teorii kopernikańskiej.

16 czerwca 1633 roku papież Urban VIII wydał instrukcję dla Kongregacji Urzędu Świętego o następującej treści:

„

"Sanctissimus rozporządził, że rzeczony Galileo ma być przesłuchany co do jego intencji, nawet z groźbą tortur, a jeśli ją podtrzyma, ma wyprzeć się podejrzewanej u niego herezji na plenarnym zgromadzeniu Kongregacji Urzędu Świętego, potem ma być skazany na uwięzienie według upodobania Świętej Kongregacji i należy mu rozkazać, aby nie rozprawiał nadal, w jakikolwiek sposób, ani w słowach ani w piśmie, o ruchomości Ziemi i stabilności Słońca, w przeciwnym wypadku narazi się na kary za recydywę. Książka zatytułowana Dialogo di Galileo Galilei Linceo ma być zakazana."

” — G. de Santillana, The crime of Galileo. Time Inc., New York 1962, s. 317-318

Galileusz został wezwany do Rzymu by stanąć przed sądem, w skład którego wchodzili naukowcy zajmujący się tą samą dziedziną nauki co Galileusz. On sam zamieszkał na koszt Stolicy Apostolskiej w pięciopokojowym mieszkaniu z widokiem na ogrody watykańskie oraz osobą posługującą. W trakcie czterodniowego przesłuchania przedstawił tylko jeden dowód, który miał potwierdzić teorię głoszącą, że to Ziemia krąży wokół Słońca. Był to argument o przypływach i odpływach, który został przez jego sędziów uznany za niewiarygodny. Poza tym argumentem nie potrafił podać żadnego innego (kolejne dowody eksperymentalne pojawiały się później, w miarę doskonalenia technik obserwacyjnych). 22 czerwca 1633 roku Galileusz ubrany w białą koszulę (zwyczajowy strój ukaranych heretyków) został doprowadzony do sali dominikańskiego klasztoru Santa Maria Sopra Minerva. Klęcząc w obecności dziesięciu sędziów wysłuchał wyroku. Trybunał Rzymskiej Inkwizycji stosunkiem głosów 7 do 3 skazał 69-letniego wówczas uczonego na dożywotni areszt domowy, który spędził najpierw w willi Medyceuszów w Pincio, następnie przeniósł się jako gość do pałacu arcybiskupiego w Siennie, by ostatecznie zamieszkać w willi Arcetri „Il gioiello” (”Perła”). W czasie pobytu w niej był odwiedzany zarówno przez naukowców jak i przez dostojników kościelnych, z którymi prowadził dysputy. Ostatecznie zakaz opuszczania willi został mu uchylony. Drugą częścią kary Galileusza było cotygodniowe odmawianie siedmiu psalmów pokutnych przez trzy lata, co czynił nadal po jej zakończeniu z własnej woli. Uczony w czasie procesu wyrecytował formułę odwołującą i przeklinającą swoje "błędy", określającą je jako "obrzydliwe" unikając surowszej kary; wydrukowany już nakład Dialogu Inkwizycja nakazała spalić, a samo dzieło zostało przez Kościół wpisane na indeks ksiąg zakazanych (zdjęte z indeksu zostało w 1835 roku). Przez cały okres od wyroku do naturalnej śmierci (9 lat po nim) Galileusz kontynuował również pracę naukową, odkrył librację Księżyca, zbudował pierwszy zegar wahadłowy. W 1637 stracił wzrok. W 1638 ukazały się słynne Discorsi e dimostrazioni matematiche in torno a due nuove scienze (Rozmowy i dowodzenia matematyczne z zakresu dwóch nowych umiejętności) – najważniejsze dzieło Galileusza, obejmujące jego odkrycia w mechanice. W roku 1757 londyński dziennikarz Giuseppe Baretti przypisał Galileuszowi słowa eppur si muove – a jednak się kręci. Galileusz zmarł 8 stycznia 1642 roku w Arcetri (obecnie część Florencji), w wieku 77 lat.

Kościół rzymskokatolicki w 1992 r., po 359 latach, a w 350 rocznicę śmierci uczonego, oficjalnie zrehabilitował Galileusza. Papież Jan Paweł II powołał specjalną komisję.

Konflikt z punktu widzenia filozofii nauki

Proces Galileusza należy widzieć w określonym kontekście historycznym. Filozof nauki Paul Feyerabend w książce Przeciw metodzie twierdzi: "Kościół w czasach Galileusza nie tylko stosował się do wskazań rozumu, tak jak określano go wówczas i, częściowo nawet obecnie, ale brał także pod uwagę etyczne oraz społeczne konsekwencje poglądów Galileusza. Oskarżenie wniesione przezeń przeciwko Galileuszowi było racjonalne i tylko oportunizm oraz brak spojrzenia z perspektywy czasowej mogą powodować żądanie rewizji wyroku."

Należy pamiętać o tym, że heliocentryzm nie był wówczas jeszcze teorią powszechnie uznawaną, pomimo faktu, że "większość astronomów stanęła w zasadzie po stronie Galileusza" Obserwowane ruchy księżyców Jowisza potwierdzały przewidywania Praw Keplera, których zastosowanie do opisu ruchów planet usuwało niedoskonałości pierwotnej, kopernikańskiej wersji heliocentryzmu opartego na orbitach kołowych i epicyklach. W takiej postaci system Kopernika "pozwalał na znacznie prostsze wyjaśnienie istniejących danych obserwacyjnych". Naukowcy poszukiwali jednak potwierdzenia ruchu Ziemi poprzez zmierzenie paralaktycznych przesunięć gwiazd w cyklu rocznym.

Tycho Brahe, usiłując pogodzić wnioski płynące z obserwowanych faz Wenus (co dowodziło, iż okrąża ona Słońce) oraz faktu niezdolności ówczesnej nauki do zaobserwowania rocznych przesunięć kątowych "gwiazd stałych" (co sugerowało brak ruchu orbitalnego Ziemi), zaproponował alternatywny wobec geocentryzmu i heliocentryzmu model budowy Układu Słonecznego. Według tej koncepcji Ziemia miała być centralnym ciałem wirującym wokół własnej osi. Wokół niej miał krążyć Księżyc i Słońce, zaś wokół Słońca miały krążyć planety: Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn.

"Proces Galileusza był jednym z wielu procesów sądowych. Nie wyróżniał się żadnymi szczególnymi właściwościami, być może z wyjątkiem tego, że Galileusza potraktowano dość łagodnie, pomimo kłamstw i prób oszustwa z jego strony".

Nowe metody naukowe

Galileusz pierwszy systematycznie stosował metodę doświadczalną w badaniu zjawisk przyrody. Od jego czasów wnioskowanie indukcyjne z doświadczeń – które nie jest niezawodne, lecz uprawdopodobniające – zastąpiło teleologię scholastyków jako przewodnią zasadę nauk przyrodniczych.

Osiągnięcia

W latach 1595–1598, Galileusz udoskonalił tzw. "kompas geometryczny i wojskowy" nadający się do wykorzystania przez mierniczych i wojskowych. Za jego pomocą można było dokładniej ustawiać działa do strzału oraz obliczyć odpowiednią ilość prochu dla wystrzelenia danej kuli armatniej.

Niektóre przekazy mówią, że w roku 1600 wykonał spektakularny eksperyment dowodzący, że czas trwania spadku swobodnego nie zależy od masy ciała. Galileusz miał tego dokonać zrzucając różne przedmioty z Krzywej Wieży w Pizie. W istocie uczony wykazał tym doświadczeniem niezależność przyspieszenia ziemskiego od masy. Niektórzy autorzy twierdzą jednak, że doświadczenie to nie miało miejsca w rzeczywistości, a był to jedynie eksperyment myślowy. Jest natomiast pewne, że uczony badał staczanie się kul po równi pochyłej.

Około roku 1606–1607, Galileusz skonstruował termometr. Wykorzystał w nim zależność gęstości ciała od temperatury.

W 1609 roku Galileusz był jednym z pierwszych, którzy używali teleskopu do obserwacji gwiazd, planet i Księżyca. Obserwując Księżyc zwrócił uwagę na jasne plamy znajdujące się na jego nieoświetlonej części. W miarę jak Księżyc zbliżał się do pełni plamy te rosły i łączyły się z obszarami już oświetlonymi przez Słońce. Oznaczało to, że jasne plamy są górami, do których promienie słoneczne docierały wcześniej. Na podstawie długości ich cieni wyliczył również wysokość różnych gór. Zwrócił też uwagę, że niektóre układają się w podłużne łańcuchy, a inne tworzą koła. Odkrył w ten sposób, że Księżyc nie jest idealnie gładką kulą jak to sobie wyobrażali Arystoteles i Ptolemeusz.

W 1610 r. wykorzystując części teleskopu skonstruował ulepszony mikroskop.

7 stycznia 1610 – odkrył księżyce Jowisza – Io, Europa, Kallisto; 11 stycznia 1610 – odkrył kolejny księżyc Jowisza – Ganimedesa. Początkowo Galileusz myślał zgodnie z ówczesną wiedzą, że odkrył trzy gwiazdy stałe. Dwie z nich znajdowały się z jednej, trzecia z drugiej strony Jowisza. 8 stycznia wszystkie trzy obiekty znajdowały się po jednej stronie Jowisza, a Galileusz pomyślał, że to planeta przesunęła się w stosunku do wcześniejszej pozycji. Kolejna noc była pochmurna i nie można było prowadzić obserwacji. 10 i 11 stycznia zaobserwował tylko dwie gwiazdy znajdujące się po jednej stronie planety. Wyciągnął stąd wniosek, że trzecia jest przesłonięta przez Jowisza i znajduje się z nim w jednej linii. Kolejnego dnia obserwacji obiekty ułożyły się w nowej konfiguracji dwie po jednej stronie, trzecia po przeciwnej stronie. Wynik tej obserwacji opisał słowami: Wydaje się, że wokół Jowisza znajdują się trzy ruchome gwiazdy, których nikt dotąd nie widział. 13 i 15 stycznia zaobserwował już równocześnie cztery małe obiekty koło Jowisza. Zgodnie z panującą wtedy teorią Galileusz myślał, że te gwiazdy poruszają się tam i z powrotem po linii prostej, co prowadziło do pytania: W jaki sposób one się mijają? Na podstawie tych obserwacji Galileusz zdał sobie sprawę, że w rzeczywistości obiekty te orbitują wokół Jowisza. Odkrycie księżyców Jowisza stało się argumentem na rzecz teorii heliocentrycznej, dostarczając niezbitych dowodów, że Ziemia nie jest jedynym ciałem niebieskim, wokół którego krążą inne ciała niebieskie.

Jesienią 1610 r. odkrył fazy Wenus. Stwierdził, że w największym odchyleniu kątowym Wenus jest w "kwadrze", a potem zbliżając się do Słońca dochodzi do "pełni", aby następnie poprzez drugą "kwadrę" dojść do "nowiu". Dodatkowo Wenus wydawała się mu najmniejsza, gdy było widać całą jej tarczę, natomiast gdy miała kształt sierpa była czterokrotnie większa. Zjawiska te są niezbitym dowodem na to, że Wenus okrąża Słońce, co samo przez się stanowiło silny argument za słusznością teorii Kopernika. Gdyby bowiem Wenus nie obiegała Słońca, ale jak chciał tego Ptolemeusz, krążyła po epicyklu między Słońcem a Ziemią, to mogłaby być widoczna na niebie co najwyżej jako sierp, nie mogąc nigdy osiągnąć nawet fazy "kwadry".

Jego bardzo ważnym odkryciem było odkrycie zjawiska bezwładności. Obaliło ono jedno ze starych błędnych przekonań, bowiem przez stulecia uważano, że jeżeli na ciało nie działają żadne inne ciała lub gdy te oddziaływania wzajemnie się "znoszą", może ono tylko pozostać w spoczynku, a poruszanie się ze stałą prędkością musi mieć przyczynę w postaci oddziaływania innych ciał lub ciała. Pozornie ten pogląd jest uzasadniony codziennymi obserwacjami. Jednak wykonując różne doświadczenia Galileusz doszedł do wniosku, że ciało, któremu w wyniku działania innych ciał nadano pewną prędkość, powinno stale poruszać się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Udowodnił on, że im mniejsze tarcie tym zmniejszanie się prędkości jest mniej zauważalne. Wniosek był taki: gdyby nie było tarcia, to ciało wprawione w ruch poruszałoby się dalej ze stałą prędkością.

Pozostawił po sobie także wiele projektów wynalazków, których nie zrealizował, jak np. połączoną świecę z lustrem do odbijania światła wewnątrz budynku, urządzenie do zbioru owoców i przyrząd do pisania przypominający długopis oraz wiele innych.

Poglądy

Galileusz jest jednym z najważniejszych filozofów przyrody w renesansie. W swoich poglądach filozoficznych i naukoznawczych występował przeciw spekulatywnemu rozwiązywaniu zagadnień przyrodoznawczych i zwalczał arystotelizm jako teoretyczną podstawę przyrodoznawstwa. Będąc zwolennikiem nauki opartej na doświadczeniu, równocześnie odcinał się od skrajnego empiryzmu i głosił, że samo nagromadzenie faktów nie stanowi jeszcze nauki; według Galileusza właściwym zadaniem nauki jest ustalanie prawidłowości następstwa i współwystępowania zdarzeń za pomocą rozumowania opartego na eksperymentowaniu. Chcąc uczynić przyrodoznawstwo nauką ścisłą, położył nacisk na przemiany i matematyczną metodę wyrażania głoszonych twierdzeń; uważał, że podstawą badań przyrodniczych powinny być jedynie właściwości ciał, które można mierzyć i wyrażać w języku matematycznym, a mianowicie – rozmiar, kształt, ilość, ruch. Koncepcja przyrody Galileusza i jego program redukowania właściwości rozpatrywanych przez przyrodoznawstwo do właściwości nierealnych, były ściśle związane z jego własną praktyką badawczą, w której Galileusz opierał się na faktach doświadczalnych, stosował w szerokim zakresie metodę analizy (metoda rezulatywna) i syntezy (metoda kompozytywna) oraz dążył do wprowadzenia metod eksperymentalnych i matematycznych w całej fizyce.

Galileusz próbował uzgodnić swoje poglądy fizyczne i kosmologiczne z biblijną wizją świata; twierdził, iż Biblia wskazuje drogę do zbawienia, nauki przyrodnicze zaś opisują m.in. ruch ciał niebieskich; te źródła poznania mają więc odmienne zadania; nie mogą więc pozostawać w sprzeczności. Odkrycia astronomiczne Galileusza miały epokowe znaczenie – były ważnym wkładem do zwycięstwa teorii Kopernika i umożliwiały dalszy rozwój astronomii obserwacyjnej (choć sam Galileusz w wielu przypadkach nie zgadzał się z nowymi poglądami, np. nie zaakceptował odkrycia eliptycznych orbit planet przez Johannesa Keplera).

Galileusz jako patron

Galileusz jest patronem wielu instytucji naukowych (zwłaszcza tych związanych z astronomią) i społecznych. Jego imię nosi także jedna z lóż masońskich w Polsce.