miniatyr|Galileo Galilei ble stevnet for den romerske inkvisisjonen. Galileo di Vincenzo Bonaiuti de' Galilei (1564–1642) var en filosof, fysiker og astronom som regnes som en sentral skikkelse i den vitenskapelige revolusjonen. Han er mest kjent for forbedringer av det astronomiske teleskopet, en rekke banebrytende astronomiske observasjoner og støtte til det heliosentriske verdensbildet med solen i sentrum av solsystemet.
Blant hans bidrag til naturvitenskapen er også studier innen bevegelseslære, særlig av akselererende legemer. Han samlet fysiske teorier utarbeidet gjennom flere århundrer, var den første til å vise hvordan de kunne bevises ved eksperimenter, og den første til å danne en sammenhengende enhet i bevegelseslæren. Dermed la han et viktig grunnlag for blant andre Newton.
Både gjennom sine astronomiske oppdagelser og gjennom sitt arbeid med bevegelseslære ønsket han, direkte som indirekte, å svekke tilliten til Aristoteles' verdensbilde, og med det endre forutsetningene for hvordan man tolker observasjonene. Dette gjorde han mer systematisk enn det som tidligere hadde vært gjort. Han er trolig den eneste som av kirken har blitt anklaget eller domfelt for vitenskapelige teorier.
Globalt ble 2009 markert som astronomisk jubileumsår, 400 år etter at Galilei første gang observerte stjernehimmelen med teleskop. Galilei var en av den første som baserte sine beskrivelser av naturen på hypoteser, eksperimenter og observasjoner.
miniatyr|Galileis geometriske og militære passer.
Liv Familiebakgrunn og læreår Galileo Galilei stammet fra en florentinsk patrisierfamilie som ikke lenger var velhavende. Hans gren av familien hadde tatt navnet etter en betydelig forfader, legen Galileo Bonaiuti som levde på 1400-tallet. Galileis far, Vincenzo, var tøyhandler, musiker og musikkteoretiker med kunnskap og interesser for matematikk. Han undersøkte sammenhengen mellom strengespenning og tonehøyde, og ble gjennom det sannsynligvis den første i vitenskapshistorien som gav en ikke-lineær matematisk beskrivelse av et fysisk fenomen.
Elleve år gammel ble Galileo sendt på skole til klosteret i Vallombrosa, tre-fire mil sørøst for Firenze, for at han skulle få en god utdannelse. Munkene her tilhørte den intellektuelle Firenze-tradisjonen, her lærte han gresk, latin og logikk. Galilei var novise i vallombrosanerklosteret, men da han viste tilbøyelighet til å ville tre inn i benediktinerordenen, hentet faren ham i 1580 hjem fordi han så klosterlivet som en uønsket karrierevei, og sendte ham i stedet til Pisa for å studere medisin.
Galileo viste seg å være en glitrende skribent, og han tenkte alvorlig på å gjøre kunsten til sin levevei. Imidlertid hadde han mest interesse for mekanikk og matematikk, fag han sannsynligvis var blitt interessert i ved å studere farens musikkinstrumenter og følge med på hans eksperimenter.Claude V. Palisca: «Vincenzo Galilei, Scienziato sperimentale, mentore del figlio Galileo», i Nuncius, Journal of the Material and Visual History of Science, 2000, s. 497–514
Etter fire års medisinstudier klarte ikke faren å finansiere studiene videre. Galileo avbrøt derfor studiet i 1585 og reiste til Firenze for å studere matematikk hos Ostilio Ricci, en matematiker i Niccolò Tartaglias skole. Galileo tjente til livsopphold ved å gi privatundervisning. Han beskjeftiget seg også med anvendt matematikk, mekanikk og hydraulikk. Ved å konstruere en hydrostatisk skålvekt for bestemmelse av densitet, løste han et antikt problem av Heron.Romano Gatto: «It Is Impossible to Deceive Nature. Galileo’s Le mecaniche , a Bridge between the Science of Weights and the Modern Statics», i Dans Philosophia Scientiæ 2017/1 (21-1), s 71-91.
I 1587 dro han til Roma og oppsøkte der astronomen, matematikereren og lærebokforfatteren Christopher Clavius. Galileo var kjent med den store astronomens arbeider, og etterpå korresponderte de fra tid til annen om matematiske problemer, og Clavius sendte Galileo eksemplarer av sine bøker etterhvert som de utkom.The Galileo Project: Christopher Clavius (1537-1612), lest 13. februar 2021.
Undervisningsår 1589 ble han lærer og professor i matematikk, først i sin fødeby Pisa, og fra 1592 ved universitetet i Padova, som tilhørte republikken Venezia. I Padova la han grunnlaget for både bevegelsesteorien og kosmologien.
I et brev datert 1597 erklærte han seg som kopernikaner, dvs. at han holdt Kopernikus' teori om det solsentrerte univers for ikke bare å være en praktisk regnemodell for beregning av stjerners og planeters posisjon, men også en reell, fysisk beskrivelse. miniatyr|Galilei viser dogen av Venezia hvordan han skal bruke teleskopet. Freske av Giuseppe Bertini. I Padova utviklet han den geometriske og militære passer til å beregne elevasjon for artilleri, avstander og nivåforskjeller.
De siste 500 årene hadde da vært dominert av teologiens nære tilknytning til Aristoteles' lære, dogmefestet av Trent-konsilet. Galilei skilte seg fra skolastikerne ved å stå Arkimedes nærmere, og delte med ham og Johannes Kepler troen på at matematiske prinsipper avspeiles i naturen.Per Strømholm: «Galilei», Verdens store tenkere (s. 129), Aschehoug, 2002, ISBN 82-03-22715-5 I 1608 hadde Hans Lipperhey, en optiker i Nederland, konstruert et teleskop. Galilei ble interessert i tanken om at man kunne forstørre noe som befant seg på lang avstand. Etter en tids arbeid kunne han høsten 1609 for myndighetene i Venezia demonstrere sitt nye teleskop som forstørret 8×. Med dette kunne fiendtlige skip oppdages to timer før man kunne se dem med det blotte øye.
Familiefar og hoffmatematiker i Firenze Galileis astronomiske observasjoner, utgitt 1610, gjorde ham til den mest feirede naturfilosof i Europa. Galileis tidligere elev, storhertug av Toscana Cosimo II de' Medici, utnevnte ham samme år til hoffmatematiker, hoff-filosof og den første matematikkprofessoren i Pisa uten undervisningsplikter. Dermed fikk Galilei full frihet til å konsentrere seg om sin forskning.
Galilei fikk tre barn med sin husholderske, Marina di Andrea Gamba, som han hadde møtt på en av sine reiser til Venezia: Virginia (med ordensnavn Maria Celeste; 1600–34), Livia (ordensnavn Arcangela; 1601–59) og Vincenzo. Virginia omtales som «datter født ved hor av Marina fra Venezia» uten at barnefaren nevnes, mens Livia ved dåpen ble registrert med feltet for farens navn stående tomt. Vincenzo ble registrert med «usikkert hvem faren er». Parets hjemmeliv ser ut til å ha vært lykkelig, unntatt når Galileis mor kom på besøk. Da Galilei i 1610 flyttet fra Padova til Medici-hoffet i Firenze, tok han døtrene med seg, men etterlot Marina Gamba og den fire år gamle sønnen. I 1613 giftet hun seg med Giovanni Bartoluzzi, og Vincenzo flyttet da til sin far i Firenze. Det fremgår at Galilei opprettholdt en vennskapelig forbindelse med Gamba og Bartoluzzi. Galilei var ute av stand til å skaffe døtrene sine tilstrekkelig stor medgift til å få dem standsmessig gift, sett i forhold til hans posisjon ved Medici-hoffet, og han sendte dem derfor i kloster. Sønnen sørget han derimot for å anerkjenne, siden det ikke trengtes noen medgift når en sønn giftet seg.Marina Gamba og parets tre barn
Siste år I 1616 vedtok kirken at den heliosentriske modell kunne publiseres og diskuteres som en praktisk regnemodell eller hypotese, men dog ikke som en reell, fysisk beskrivelse; dette la noen begrensninger for Galilei. I 1623 ble hans venn Maffeo Barberini valgt til pave og tok navnet Urban VIII. Barberini hadde i en ode i 1620 hyllet Galilei for hans astronomiske oppdagelser gjennom teleskopet, og Galilei så valget av pave som en mulighet til å få anerkjennelse for kopernikanismen, men han feilberegnet situasjonen. Det ble reist rettssak mot ham i 1633, der han ble dømt til å avsverge sin tro på kopernikanismen.
Galilei ble etter hvert blind og døv. Noen av hans studenter skrev da ned hans tanker for ham. Hans viktigste bidrag til fysikken ble utgitt i 1638.
Det var Samtaler om to nye vitenskaper, trykt i Leiden fra et manuskript smuglet ut av Italia. De to nye vitenskapene var bevegelseslære og teori om materialers bruddstyrke og bæreevne. Per Strømholm: «Galilei», Verdens store tenkere (s. 131)
Historisk bakgrunn At matematikk er en nøkkel til naturforståelse, ble foreslått av både pytagoreerne, Arkimedes og Platon. Innen geometri og trigonometri var Euklids bok Elementer sentral. Ptolemaios hadde i noen grad tatt i bruk en eksperimentell metode i naturvitenskapene, og knyttet eksperimenter sammen med teoretiske deduksjoner, der observasjoner ble rapportert med eksakte matematiske uttrykk. Middelalderens lærde hadde stor respekt for Ptolemaios' bevisførsel for det geosentriske verdensbilde, noe som gjorde det vanskelig å vinne fram med alternativer.
Johannes Philoponus hadde i Alexandria på 500-tallet gjort eksperimenter som viste at legemer med ulik vekt faller like fort. Philoponus mente også at de fysiske lovene under månens bane kunne være de samme som de fysiske lovene over månens bane, dette ble videreført av Buridan på 1300-tallet. Fra 1200-tallet kritiserte flere naturfilosofer aristotelisk fysikk og mekanikk, og på Galileis tid hadde alle naturfilosofer hørt bevisførsel for at Aristoteles tok feil.
Biskop Robert Grosseteste (ca. 1175–1253) hadde forsøkt å løse utfordringer innen optikk med matematiske modeller. Fransiskanermunken Roger Bacon hadde vektlagt geometri som en måte å matematisere fysikken. Bacon hadde ment at skulle man finne ut av naturen, måtte man studere den og ikke bare utlede ting ut logisk fra prinsipper. Matematikeren Jordanus de Nemore (ca. 1225-60) hadde løst teoretiske problemer knyttet til sammenhengen mellom gjenstander i fritt fall og kuler på et skråplan. Matematiker og teolog Thomas Bradwardine (ca. 1290-1349) hadde forsøkt å beskrive bevegelser matematisk og hadde sammenlignet universet med et urverk. Og filosofen William Heytesbury (ca. 1313-73) hadde korrekt beskrevet bevegelsen til et objekt i konstant akselerasjon. miniatyr|Katedralen i Pisa med «Galileis lampe».Galileis lampe i Pisa Høydepunktet i middelalderens naturfilosofi kom med Buridan og Oresme. Buridan satte frem teorien om at et objekt i bevegelse vil fortsette bevegelsen inntil en annen kraft virker på objektet. Dermed var man også et skritt nærmere å forklare planetenes bevegelser. Buridan overveide også om jorden roterer rundt sin akse, snarere enn at det er hele himmelen som roterer rundt jorden. Oresme videreførte dette og viste hvordan en pil skutt rett opp allerede følger jordens rotasjon, og at pilen derfor akkurat som bueskytteren vil fortsette å følge jordens rotasjon til den lander. Oresme gav også geometrisk bevis for formelen for gjennomsnittsfart, v=s/t. Senere argumenterte kardinal Nikolaus av Cusa for at jorden ikke er sentrum av universet, men i stedet beveger seg gjennom rommet, han foreslo også et grenseløst univers og liv på andre planeter. Presten Domingo de Soto (1494-1560) var den første til å gi en korrekt beskrivelse av gjenstander i fritt fall. Og matematikeren Girolamo Cardano (1501-76) foreslo at et prosjektil følger en parabelformet kurve.
Virke Bevegelsesteori I Galileis studietid satt han en gang i katedralen i Pisa under en lang messe. Han observerte en lysekrone som svingte frem og tilbake, og han fant ved hjelp av pulsslagene at svingningstiden så ut til å være den samme ved store og små svingninger. Han gikk hjem og eksperimenterte med ulike pendler og fant at en pendels svingetid ikke er avhengig av pendelens utslag, i stedet er svingetiden proporsjonal med kvadratroten av pendelens lengde.
Også av objekter i fritt fall utførte han mer nøyaktige målinger enn det som hittil hadde vært gjort. Han fant at også i fritt fall var falltiden proporsjonal med kvadratroten av fallets lengde.