Galileo Galilei

Galileo Galilei op jongere leeftijd door Ottavio Leoni (1578-1630)

Galileo en Viviani, 1892, Tito Lessi

Galileo Galilei (Pisa, 15 februari 1564 - Arcetri (Florence), 8 januari 1642) was een Italiaans natuurkundige, astronoom, wiskundige en filosoof. Hij was hoogleraar in Pisa (1589-1592) en Padua (1592-1610). In het Nederlands en het Duits, en in de Scandinavische talen, wordt hij meestal aangeduid als Galilei; in de meeste andere Europese talen wordt hij bij zijn voornaam Galileo genoemd.

Leven

Jeugd

Galilei werd op 15 februari 1564 geboren te Pisa als oudste zoon van Vincenzo Galilei en Giulia Ammananti. Zijn vader was een bekend luitspeler-componist en schrijver van muziektheoretische boeken. In 1574 zou Vincenzo samen met zijn vrouw en vijf jongste kinderen naar Florence trekken, terwijl de tienjarige Galileo achterbleef in Pisa bij schoonfamilie van zijn moeder, Muzio Tedaldi, een koopman met wie Galileo's vader korte tijd een handel in wol had gehouden. In 1574 zou Galileo zich weer bij zijn familie in Florence voegen, waar hij werd onderricht in het Camaldulenzer klooster van Santa Maria van Vallombrosa. De jonge Galileo werd zo aangetrokken tot het kloosterleven dat hij zelfs een tijdje novice was, totdat zijn vader hem daar weghaalde. Deze wenste namelijk dat zijn zoon een dokter zou worden zoals een vijftiende eeuws voorzaat van de familie Galilei, Galileo Bonaiuti, naar wie Galileo was genoemd. Het gezin had moeite om rond te komen. Galilei onderhield zijn leven lang zijn broers en zusters.

Universitaire studies

In 1581 zou Vincenzo ervoor zorgen dat zijn zoon werd ingeschreven aan de faculteit geneeskunde van de Universiteit van Pisa en het zo regelen dat Galileo opnieuw bij Tedaldi kon intrekken. Galilei zou in 1583 echter met hulp van Ostilio Ricci (die hem had ingewijd in de toegepaste wiskunde) zijn vader overtuigen om zich in de wiskunde te bekwamen. Hij zou ook aan een studie natuurkunde beginnen, maar moest door geldgebrek na vier jaar stoppen. Deze bepaalde soortelijke massa's en hield zich bezig met stromende en rustende vloeistoffen, waar Galilei's eerste onderzoekingen over zouden gaan. Groothertog Ferdinand wilde hem niet financieel steunen om zijn doctorstitel te halen.

Standbeeld in de Uffizi, Florence

Hoogleraar

In 1589 werd hem echter op voorspraak van zijn beschermheer markies Guidobaldo del Monte een leerstoel wiskunde aangeboden in Pisa, die hij aannam. Naar het schijnt had hij het hier niet erg naar zijn zin; hij ervoer geregeld onenigheden met collega's en het salaris was relatief laag (60 scudi (schilden) per jaar). Daardoor moest hij bijlessen geven en studenten in huis nemen. In 1590 publiceerde hij zijn eerste boek De motu (Over beweging). Hij nam in 1592 ontslag en trok weer in bij zijn ouders.

Na enkele maanden werd hij door de universiteit van Padua aangenomen, waar hij tot 1610 als hoogleraar les gaf in meetkunde, mechanica en sterrenkunde. Hij zou het hier erg naar zijn zin hebben gehad, en het salaris was aanzienlijk hoger, vooral ook door de bijlessen die hij gaf en de studenten die hij in huis nam.

Galilei richtte een werkplaats als instrumentenmakerij in, voor eigen proeven en de verkoop van bijvoorbeeld zijn proportionaalpasser. Hiermee kon men worteltrekken en andere berekeningen doen. In 1609 maakt hij, geïnspireerd door het ontwerp van de telescoop, die in Nederland uitgevonden was door Hans Lippershey, een verbeterde versie van de kijker, waarmee hij in 1609 een aantal opzienbarende astronomische ontdekkingen doet. In deze periode deed Galilei zijn ontdekkingen in zuivere en toegepaste wetenschap; het ging onder meer om de bewegingsleer (kinematica), de sterrenkunde en de sterkteleer van materialen. Daarnaast doceerde hij aan zijn studenten vernieuwende theorieën, bijvoorbeeld in de natuurkunde, waar hij doceerde dat de valversnelling, in tegenstelling tot Aristoteles' ideeën, onafhankelijk is van de massa. Ook begon hij te twijfelen aan de leer van Ptolemeus, en verdedigde hij de leer van Copernicus.

Samenwonen en kinderen

Hoewel hij katholiek was, leefde Galileo ongetrouwd samen met Marina Gamba, en leefde daarmee in de ogen van de katholieke kerk in zonde. Ze kregen twee dochters en een zoon. De dochters werden vanwege hun onwettige geboorte - niemand zou hen willen trouwen - naar het klooster San Matteo in Arcetri gestuurd.

Publicaties en conflict met Kerk

In 1610 publiceerde Galilei zijn waarnemingen met de telescoop van de maan, de sterrenhemel, de Melkweg en de manen van Jupiter in zijn Sterrenbode. Het jaar daarop kwam Galilei naar Rome om de Jezuïeten van het Collegio Romano de telescoop te demonstreren. Hij werd toen ook lid van de Accademia dei Lincei.
Vanaf 1612 ontstond er verzet tegen Galilei's bewijzen voor een copernicaans, heliocentrisch zonnestelsel, dat vrijwel als ketterij werd beschouwd. Galilei kwam weer naar Rome, nu om zich te verdedigen. Kardinaal Bellarmino vermaande Galilei in 1616 de copernicaanse theorie niet meer te verbreiden. In 1622 schreef Galilei zijn tweede boek Il saggiatore dat werd goedgekeurd en uitgegeven in 1623. In 1630 vroeg Galilei in Rome toestemming om zijn Dialogo uit te geven. Het verscheen in Florence in 1632. In oktober 1632 werd Galilei opgeroepen om te verschijnen voor de kerkelijke rechtbank in Rome. Zie onder Conflict met Katholieke Kerk hoe dit afliep.

Galileo Galilei, circa 72 jaar oud door Justus Sustermans 1636

Grafmonument van Galilei in de Santa Croce kerk te Florence

De Discorsi en overlijden

Terwijl Galilei onder huisarrest stond, slaagde hij erin een belangrijk boek naar Nederland te laten smokkelen: Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze (Gesprekken en wiskundige bewijzen in twee nieuwe wetenschappen). Hierin verdedigde hij zijn nieuwe inzichten. Dezelfde personen van De dialoog van 1632 keren erin terug. Het werd in 1637 in Leiden gepubliceerd.

Galileo stierf op 8 januari 1642. De groothertog van Toscane, Ferdinando II, wenste hem te begraven in het voornaamste deel van de Basilica di Santa Croce in Florence, naast de tombes van zijn vader en andere voorouders, en een marmeren mausoleum te zijner ere op te trekken. Deze plannen werden echter geschrapt, nadat paus Urbanus VIII en diens neef, kardinaal Francesco Barberini, hiertegen hadden geprotesteerd. Hij werd in plaats daarvan begraven in een kleine kamer naast de novicenkapel aan het eind van een gang van het zuidelijke transept van de basilica naar de sacristie. In 1737 werden de stoffelijke resten van Galilei opgegraven en herbegraven in het voornaamste deel van de basilica nadat er een fraai grafmonument te zijner ere was opgetrokken. Bij de opgraving werd om onduidelijke redenen de middelvinger van zijn rechterhand afgehakt. Dit relikwie is te bezichtigen in het Museo di Storia della Scienza, ook in Florence.

Sterrenkunde

Schijngestalten van de maan door Galilei

Galilei's afschrift van een brief in het Italiaans uit omstreeks augustus 1609 aan Leonardo Donato, Doge van Venetië. Halverwege de bladzijde onder de streep staan schetsen met de waarnemingen van Jupiter en zijn vier manen op 7 januari 1610.

Pionier van de telescoop

Voordat Galileo Galilei de telescoop gebruikte voor zijn astronomische waarnemingen had hij deze in ongeveer augustus 1609 voor de Doge van Venetië gedemonstreerd voor oorlogsgebruik. Anders dan men vooral in Italië nog wel beweert, had Galilei de telescoop niet uitgevonden: hij vond de Hollandse kijker op de markt. Dit vroege type telescoop was omstreeks 1608 in Middelburg uitgevonden door Lippershey of Sacharias Jansen.
Galilei verbeterde in 1609 de telescoop. Lange tijd dacht men dat hij de telescoop ook als eerste voor astronomische waarnemingen gebruikte maar dat is recentelijk weerlegd en die eer gaat nu naar Thomas Harriot. Galilei ontdekte dat de maan niet mooi gaaf was, zoals men altijd beweerd had, dat de Melkweg een verzameling sterren is en dat rond Jupiter vier heldere manen draaien. Hij nam ook de schijngestalten van de planeet Venus waar en kraters op de Maan. Deze waarnemingen beschreef hij in Sidereus Nuncius, in het Nederlands de Sterrenbode, die in maart 1610 verscheen.

Enige maanden later richtte hij de kijker op Saturnus en merkte "iets" op aan beide zijden van deze planeet. Hij dacht dat Saturnus twee manen had. Pas Christiaan Huygens concludeerde in 1656 dat wat er gezien werd een ringenstelsel moest zijn.

De kraters op de maan en de zonnevlekken, die hij later ontdekte, waren in strijd met de leer van Aristoteles over de volmaaktheid van de objecten aan de hemel. Hij had ruzie met de Jezuïeten uit Zürich over wie de zonnevlekken het eerst had ontdekt, dit waren de Jezuïeten.

Bewijs voor Copernicus' heliocentrisch systeem

Galilei is de vader van de moderne astronomie. Op grond van de waarnemingen van Jupiters manen en vooral Venus' fasen kwam Galilei tot de conclusie dat de Zon in het midden van ons zonnestelsel staat. Eerder dacht men, op grond van wat men zag en op grond van de geschriften van Plato, Aristoteles en later Ptolemaeus, dat de aarde in het middelpunt van het gehele universum stond, en dat de zon, de planeten en alle sterren om de aarde heen draaiden. Dit was ook de opvatting van de christelijke Kerken en met name van de Rooms-Katholieke Kerk. De nieuwe waarnemingen van Galilei waren in strijd met het toen gangbare geocentrische model van Claudius Ptolemaeus, terwijl ze wel verklaard konden worden met de heliocentrische theorie van Nicolaas Copernicus.

Conflict met Katholieke Kerk

Na een aantal jaren kwam Galilei dan ook in conflict met de Kerk, hoewel hij zelf volhield dat zijn werk slechts een zuiver theoretische beschrijving inhield, en niet in conflict was met de godsdienst, die hijzelf ook aanhing. Hij meende juist te laten zien hoe doordacht het door God geschapene in elkaar zat.

Francesco Villamena's titelplaat voor Galileo Galilei's Il Saggiatore, uitgegeven in 1623 door de Accademia dei Lincei te Rome.

Stefan Della Bella's frontispice en titelpagina voor Galileo Galilei's Dialogo, uitgegeven in 1632 door Giovanni Battista Landini te Florence.

Galilei wordt twee keer onderzocht door de Inquisitie. De eerste keer wordt hij gedwongen afstand te nemen van zijn ontdekkingen. Galilei hield zich aan deze veroordeling. Een paar jaar later probeert Galilei zich toch weer te mengen in de discussie tussen het heliocentrisme en het geocentrisme via een student van hem. Pas vijf jaar later schrijft Galilei weer een boek onder eigen naam, Il saggiatore, de analyticus. Hierin beschouwt Galileo op een voor die tijd ongebruikelijke, bijna cynische, wijze de manier waarop wetenschap wordt bedreven. Galileo draagt dit boek op aan de toenmalige paus en goede vriend, paus Urbanus VIII, Maffeo Cardinal Barberini. Als teken hiervan plaatst hij het familiewapen van de Barberini’s, drie bijen, op de titelpagina van zijn werk (zie eerste afbeelding rechts). Een jaar later, in 1624, gaat Galilei weer naar Rome en spreekt daar met paus Urbanus over zijn werk, zoals zijn theorie over de getijden, wat ook zou duiden op een bewegende aarde. Paus Urbanus geeft Galilei toestemming om een boek te schrijven over de heliocentrische theorie zolang hij het maar als een theoretische mogelijkheid beschouwt en niet als een bewezen theorie. Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano is het boek waar Galileo vanaf 1624 met de toestemming van de paus aan gewerkt heeft. Galilei voltooide het werk in 1632. Het boek had eerst een andere titel, Dialoog over de getijden, maar deze werd door de Inquisitie afgekeurd. Galilei werd de opdracht gegeven alle verwijzingen naar de getijden te verwijderen uit de titel en van het titelblad, de frontispiece (zie tweede afbeelding rechts). Dit omdat Galilei eerder met de getijdentheorie had willen aantonen dat de aarde niet stilstond. Het boek ontving al snel het Imprimatur, de benodigde toestemming om het boek te laten drukken. Galilei wist deze slim te verkrijgen door in het voorwoord op te nemen dat al het volgende puur hypothetisch was. In het boek behandelt Galilei de twee systemen die in de wereld bekend waren over de vorm van het heelal. Dit deed hij door vier dialogen te schrijven tussen twee personen, Salviati en Simplicio. Salviati vertegenwoordigde het Coperniaanse standpunt terwijl Simplicio het Ptolemeïsche standpunt verwoorde. Galilei schrijft het boek echter zo dat duidelijk naar voren komt dat de Coperniaanse theorie de enige logische is en dat de Ptolemeïsche theorie belachelijk is. Hierdoor besluit de paus opnieuw een onderzoek in te stellen naar Galileï.

In 1633 was Galilei al een oude man van 69 jaar. Men zegt dat hij na het vernemen van het vonnis, levenslang huisarrest, de woorden "Eppur si muove!" ("En toch beweegt zij!" - namelijk de aarde om de zon) heeft geroepen. Dat kan niet waar zijn, maar hij was er ongetwijfeld van overtuigd dat de aarde in beweging was, en dat zijn vonnis daar niets aan kon veranderen. Het heliocentrisch wereldbeeld werd inderdaad door Johannes Kepler en Isaac Newton verder aannemelijk gemaakt. Nicolaas Copernicus had het idee van een heliocentrisch zonnestelsel ook al openbaar gemaakt, echter met het gevolg dat niemand zich er wat van aantrok. Zijn opvattingen werden gezien als een dwazenuitspraak omdat het niet aannemelijk was wat hij had ontdekt.

Excuus van Katholieke Kerk

In oktober 1992 sprak paus Johannes Paulus II een excuus uit, waarmee Galilei's naam werd gezuiverd en Galilei werd erkend als gelovig mens. Reeds lang voor die tijd was men er in kerkelijke kringen van overtuigd dat Galileo een betreurenswaardige behandeling had gekregen. In 2008 waren er in het Vaticaan plannen om de rehabilitatie van Galilei kracht bij te zetten door een beeld van hem binnen de muren van Vaticaanstad te plaatsen. Paus Benedictus XVI prees dat jaar ook Galilei's grote bijdrage aan de sterrenkunde.

Visie moderne wetenschap

Ironisch genoeg laat de wetenschap vandaag toe de zon of de aarde als middelpunt te kiezen. De algemene relativiteitstheorie stelt namelijk dat alle fysische processen in een willekeurig referentiestelsel intern consistent kunnen worden beschreven en verklaard. Puur wetenschappelijk gezien valt er niet te kiezen tussen geocentrisme of heliocentrisme, omdat er geen stabiel referentiepunt in het universum valt te definiëren. Maar met enkele kleine aannames kunnen de bewegingen van de planeten rond de aarde of de zon wel beschreven worden, al is de beschrijving wel eenvoudiger als er voor de zon wordt gekozen.

Natuurkunde

Galileithermo­meter

Galilei legde de grondslag voor de experimentele natuurkunde. Zijn bijdragen zijn onder meer:

• De slingertijd is niet afhankelijk van de grootte van het gewicht dat aan de slinger hangt, hetgeen de basis is geweest voor de ontwikkeling van nauwkeurige klokken met slinger. De slinger waarmee hij deze ontdekking deed is nog steeds te bezichtigen in de kathedraal van Pisa.
• Grondslagen van de latere dynamica van Newton: de versnelling van vallende voorwerpen is niet afhankelijk van hun massa.
• De wet der traagheid: de snelheid van een voorwerp blijft constant als er geen kracht op werkt.
• Vroege poging om de lichtsnelheid te meten, maar de methode mislukte.
• Het principe van relativiteit (frame of reference) op het gebied van de klassieke mechanica.
• De Galileithermometer.
• De passer van Galilei: de proportionaalpasser.

Wiskunde

Voor zijn dynamica greep Galilei terug op ideeën van Oresme, zoals het snelheid-tijddiagram. Galileis behandeling van de kogelbaan met de ontbinding in constante horizontale en eenparig versnelde verticale beweging was nieuw. Hij voerde infinitesimale grootheden van hogere orde in.
Zijn leerling Cavalieri zette dit werk voort.

Publicaties

• 1586 - La Bilancetta (Het weegschaaltje)
• 1590 - De motu (Over beweging)
• Circa 1600 - Le Meccaniche (Mechanica)
• 1610 - Sidereus Nuncius (Sterrenbode)
• 1612 - Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua
• 1613 - Historia e dimostrazioni intorno alle Macchie Solari (Vertoog over zonnevlekken)
• 1613 - Lettera al Padre Benedetto Castelli
• 1615 - Lettera a Madama Cristina di Lorena (Brief aan de groothertogin Christina)
• 1615 - Discorso sopra il flusso e il reflusso del mare (Verhandeling over eb en vloed)
• 1619 - Il Discorso delle Comete (Verhandeling over de komeet)
• 1623 - Il saggiatore (De keurmeester)
• 1632 - Dialogo di Galileo Galilei sopra i due Massimi Sistemi del Mondo Tolemaico e Copernicano (Tweegesprek van Galileo Galilei over de twee belangrijkste wereldsystemen, het Ptolemeïsche en copernicaanse)
• 1638 - Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze, Leiden (Gesprekken en wiskundige bewijzen in twee nieuwe wetenschappen)

Verzameld werk:

• Le Opere di Galileo Galilei, Edizione Nazionale, ed. Antonio Favaro, Florence, Barbera, 1890-1909; herdrukt 1929-1939 en 1964-1968. Overzicht van "Le Opere" @ Finns Fine Books [1]

Anagrammen

Galilei aarzelde soms om een ontdekking te publiceren. Hij liep het risico niet serieus genomen te worden als naderhand bleek dat hij het verkeerd had gezien. Aan de andere kant wilde hij niet het risico lopen dat een andere ontdekker er eerder mee zou komen.

Toen Galileo twee raadselachtige vlekjes aan weerszijden van Saturnus zag, waarvan later bleek dat het een ring zou zijn, schreef hij het anagram: SMAISMRMILMEPOETALEVMIBVNENVGTTAVIRAS aan de Toscaanse ambassadeur in Praag en aan Johannes Kepler.

Kepler trachtte het probleem op te lossen en vond: Salve umbistineum geminatum Martia proles (Heil, stralende tweelingzoons van Mars), waaruit hij concludeerde dat Galilei twee manen bij Mars had gezien. Mars heeft inderdaad twee maantjes, maar die waren buiten bereik van Galileo's telescoop. De juiste oplossing was: Altissimum planetam tergeminum observavi (Ik heb de hoogste planeet drievoudig gezien)

Een maand later ontdekte Galileo de schijngestalten van Venus. Hij zond het bericht: Haec immatura a me jam frustra legunturoy (Dit onvolwassene heb ik vergeefs gelezen) aan Giuliano de' Medici.

Kepler herordende de letters en vond: Macula rufa in Jove est gyratur mathemarum (Een rode vlek op Jupiter draait mathematisch rond). Inderdaad heeft Jupiter een rode vlek, maar die werd pas twee maanden later gezien. De juiste oplossing was: Cynthiae figuras aemulatur mater Amorum (De moeder van Amor (dus Venus) imiteert de vormen van Cynthia (dus de maan)).

Opgemerkt wordt dat Galileo in geen van zijn anagrammen een hemellichaam bij de naam noemde, ongetwijfeld om het ontraadselen te bemoeilijken.

Genoemd naar Galileo Galilei

Sterrenkunde/ruimtevaart

• anagram van Galilei over ringen van Saturnus
• Een krater op de maan
• Een krater op Mars
• De vier Galileïsche manen van Jupiter
• planetoïde 697 Galilea (genoemd bij de 300e verjaardag van de ontdekking van de Galileïsche manen
• Galileo gebied op de Jupitermaan Ganymedes
• De Galileo (een ruimtesonde naar Jupiter)
• Het plaatsbepalingssysteem Galileo dat de EU met satellieten ontwikkelt als alternatief voor het Amerikaanse GPS

Natuurkunde

• Een eenheid voor valversnelling (de gal)
• Het getal van Galilei
• De Galileithermometer
• Galileitransformatie

Overig

• Geografisch informatie systeem van stad Leuven
• Galileo Galilei vliegveld van Pisa

In muziek en literatuur

• Leben des Galilei, toneelstuk door Bertolt Brecht, 1940
• Galileo's Daughter, door Dana Sobel, 2000
• Galileo Galilei, een opera van Philip Glass, Mary Zimmerman en Arnold Weinstein, 2002
• Eppur si Muove, door Haggard 2005
• Galileo, door Indigo Girls, 1992
• My Galileo, door Aleksandra & Konstantin, 2004

Literatuur

• Boyer, C., A history of mathematics, John Wiley, New York, 1968
• Dijksterhuis, E. J., De mechanisering van het wereldbeeld, Amsterdam, 1980, vierde druk
• van der Hoeven, P., Galilei. Baarn, Het wereldvenster. - 142 p. (Gent)
• Hooykaas, R., Geschiedenis der natuurwetenschappen, Boon, Scheltema & Holkema, Utrecht, 1976

Zie ook

• Galileïse relativiteit.

Externe links

Mediabestanden

• Galilei's bijdrage aan de kansrekening
• Galilei's bijdrage aan de Wet van Boyle
• Beschrijving van een lespakket (middelbare school) over het leven en werk van Galilei

Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen, noten en/of referenties:

Bronnen:

• S. Drake, art. Galileo Galilei, in Dictionary of Scientific Biography V (1971), pp. 237-250.
• S. Drake, Galileo at Work: His Scientific Biography, Chicago, 1978 (= New York, 2003). ISBN 0486495426
• P.K. Machamer (ed.), The Cambridge Companion to Galileo, Cambridge, 1998. ISBN 0521581788
• P. Machamer, art. Galileo Galilei, in Stanford Encyclopedia of Philosophy (2005).
• J.J. O'Connor - E.F. Robertson, Galileo Galilei, in MacTutor History of Mathematics archive (2002).
• W.R. Shea - M. Arigas, Galileo in Rome: The Rise and Fall of a Troublesome Genius, Oxford, 2003. ISBN 0195165985
• D. Sobel, Galileo's Daughter: A Historical Memoir of Science, Faith, and Love, Londen, 1999. ISBN 0802713432

Noten: