Wenn es um Wissenschaftler geht, die unsere Vorstellung vom Universum revolutioniert haben, ragen nur wenige Namen heraus wie Galileo Galilei. Galileo, ein bekannter Erfinder, Physiker, Ingenieur und Astronom, war einer der größten Mitwirkenden der wissenschaftlichen Revolution. Er baute Teleskope, entwarf einen Kompass für Vermessungszwecke und militärische Zwecke, schuf ein revolutionäres Pumpsystem und entwickelte physikalische Gesetze, die die Vorläufer der Newtons Gesetz der universellen Gravitation und Einsteins Relativitätstheorie .
Aber auf dem Gebiet der Astronomie hatte Galilei seinen nachhaltigsten Einfluss. Mit Teleskopen seiner eigenen Konstruktion entdeckte er Sonnenflecken , das größte Monde des Jupiter , befragt Der Mond , und demonstrierte die Gültigkeit von Das heliozentrische Modell von Copernicus des Universums. Auf diese Weise trug er dazu bei, unser Verständnis des Kosmos, unseren Platz darin, zu revolutionieren und ein Zeitalter einzuläuten, in dem wissenschaftliche Argumentation religiöse Dogmen übertrumpfte.
Frühen Lebensjahren:
Galileo wurde 1564 in Pisa, Italien, in eine adlige, aber arme Familie geboren. Er war das erste von sechs Kindern von Vincenzo Galilei und Giulia Ammannati, deren Vater auch drei uneheliche Kinder hatte. Galileo wurde nach einem Vorfahren benannt, Galileo Bonaiuti (1370 – 1450), einem bekannten Arzt, Universitätslehrer und Politiker, der in Florenz lebte.
Sein Vater, ein berühmter Lautenist, Komponist und Musiktheoretiker, hatte großen Einfluss auf Galilei; vermittelt nicht nur sein musikalisches Talent, sondern auch seine Skepsis gegenüber Autorität, den Wert des Experimentierens und den Wert von Zeit- und Rhythmusmaßen, um Erfolg zu haben.
Das Camaldolese-Kloster in Vallombrosa, 35 km südöstlich von Florenz, wo Galilei bis 1581 erzogen wurde. Credit: nobility.org
Im Jahr 1572, als Galileo Galilei acht Jahre alt war, zog seine Familie nach Florenz und ließ Galileo für zwei Jahre bei seinem Onkel Muzio Tedaldi (der mit seiner Mutter durch Heirat verwandt war). Als er zehn Jahre alt war, verließ Galileo Pisa, um seiner Familie in Florenz und wurde von Jacopo Borghini unterrichtet, einem Mathematiker und Professor an der Universität von Pisa.
Als er alt genug war, um in einem Kloster erzogen zu werden, schickten ihn seine Eltern in das 35 km südöstlich von Florenz gelegene Camaldolese-Kloster in Vallombrosa. Der Orden war von den Benediktinern unabhängig und verband das einsame Leben des Einsiedlers mit dem strengen Leben eines Mönchs. Galilei fand dieses Leben anscheinend attraktiv und beabsichtigte, dem Orden beizutreten, aber sein Vater bestand darauf, dass er an der Universität Pisa ein Arzt werden.
Ausbildung:
Während seiner Zeit in Pisa begann Galilei ein Medizinstudium, aber sein Interesse an den Naturwissenschaften zeigte sich schnell. 1581 bemerkte er einen schwingenden Kronleuchter und war fasziniert vom Timing seiner Bewegungen. Ihm wurde klar, dass die Zeit, egal wie weit es geschwungen wurde, mit dem Schlagen seines Herzens vergleichbar war.
Als er nach Hause zurückkehrte, stellte er zwei gleichlange Pendel auf, von denen eines mit einem großen und das andere mit einem kleinen Schwung geschwungen wurde, und stellte fest, dass sie die Zeit zusammen hielten. Diese Beobachtungen wurden zur Grundlage seiner späteren Arbeit mit Pendeln zur Zeitmessung – Arbeiten, die auch fast ein Jahrhundert später aufgegriffen wurden, als Christian Huygens entwarf die erste offiziell anerkannte Pendeluhr.
Galileo demonstriert die neuen astronomischen Theorien an der Universität Padua, von Félix Parra (1873). Bildnachweis: munal.gob.mx
Kurz darauf besuchte Galilei aus Versehen eine Vorlesung über Geometrie und überredete seinen widerstrebenden Vater, ihn Mathematik und Naturphilosophie statt Medizin studieren zu lassen. Von diesem Zeitpunkt an begann er einen stetigen Prozess der Erfindung, hauptsächlich um den Wunsch seines Vaters zu stillen, Geld zu verdienen, um die Ausgaben seiner Geschwister (insbesondere seines jüngeren Bruders Michelagnolo) zu bezahlen.
1589 wurde Galilei auf den Lehrstuhl für Mathematik an der Universität Pisa berufen. 1591 starb sein Vater und er wurde mit der Betreuung seiner jüngeren Geschwister betraut. Als Mathematikprofessor in Pisa wurde nicht gut bezahlt, und so setzte sich Galileo für eine lukrativere Stelle ein. Dies führte 1592 zu seiner Ernennung zum Professor für Mathematik an der Universität Padua , wo er bis 1610 Euklids Geometrie, Mechanik und Astronomie lehrte.
Während dieser Zeit machte Galileo bedeutende Entdeckungen sowohl in der reinen Grundlagenwissenschaft als auch in der praktischen angewandten Wissenschaft. Zu seinen vielfältigen Interessen gehörte das Studium der Astrologie, einer Disziplin, die zu dieser Zeit mit dem Studium der Mathematik und Astronomie verbunden war. Während er das standardisierte (geozentrische) Modell des Universums lehrte, begann auch sein Interesse an der Astronomie und der kopernikanischen Theorie zu wachsen.
Teleskope:
1609 erhielt Galilei einen Brief, in dem ihm von einem Fernglas berichtet wurde, das ein Holländer in Venedig gezeigt hatte. Galilei nutzte seine eigenen technischen Fähigkeiten als Mathematiker und Handwerker und begann, eine Reihe von Teleskopen herzustellen, deren optische Leistung viel besser war als die des niederländischen Instruments.
Galileo Galileis Teleskop mit seiner handschriftlichen Notiz, die die Vergrößerungsleistung der Linse angibt, auf einer Ausstellung im Franklin Institute in Philadelphia. Bildnachweis: AP Photo/Matt Rourke
Wie er später in seinem Traktat von 1610 schrieb Ein sternenklarer Bote („Der Sternenbote“):
„Vor ungefähr zehn Monaten erreichte mich die Nachricht, dass ein gewisser Fleming ein Fernglas konstruiert hatte, mit dem sichtbare Gegenstände, obwohl sie sehr weit vom Auge des Betrachters entfernt waren, deutlich wie in der Nähe gesehen wurden. Von dieser wahrhaft bemerkenswerten Wirkung wurden mehrere Erfahrungen erzählt, an die einige glaubten, während andere sie leugneten. Einige Tage später wurde der Bericht durch einen Brief bestätigt, den ich von einem Franzosen in Paris, Jacques Badovere, erhielt, der mich veranlasste, mich von ganzem Herzen der Suche nach Möglichkeiten zu widmen, wie ich zu der Erfindung eines ähnlichen Instruments gelangen könnte. Dies tat ich bald darauf, wobei meine Grundlage die Brechungslehre war.“
Sein erstes Teleskop – das er zwischen Juni und Juli 1609 konstruierte – bestand aus verfügbaren Objektiven und hatte ein dreifachiges Fernglas. Um dies zu verbessern, lernte Galileo, seine eigenen Linsen zu schleifen und zu polieren. Bis August hatte er ein achtmotoriges Teleskop geschaffen, das er dem venezianischen Senat vorstellte.
Im darauffolgenden Oktober oder November gelang es ihm, dies mit der Schaffung eines zwanzigmotorigen Teleskops zu verbessern. Galilei sah viele kommerzielle und militärische Anwendungen seines Instruments (das er a . nannte).kleine Zelle) für Schiffe auf See. 1610 begann er jedoch, sein Teleskop zum Himmel zu richten und machte seine tiefgreifendsten Entdeckungen.
Galileo Galilei zeigt dem Dogen von Venedig, wie man das Teleskop benutzt, von Giuseppe Bertini (1858). Bildnachweis: gabrielevanin.it
Erfolge in Astronomie:
Galileo begann seine Karriere in der Astronomie mit seinem Teleskop, indem er auf den Mond starrte, wo er Muster von ungleichmäßigem und abnehmendem Licht wahrnahm. Galileo ist zwar nicht der erste Astronom, der dies getan hat, aber seine Ausbildung und sein Wissen überHell-Dunkel -die Verwendung starker Hell-Dunkel-Kontraste – erlaubte ihm, richtig abzuleiten, dass diese Lichtmuster das Ergebnis von Höhenänderungen waren. Daher war Galileo der erste Astronom, der Mondberge und -krater entdeckte.
InDer Sternenbote, erstellte er auch topografische Karten, die die Höhen dieser Berge schätzten. Damit stellte er jahrhundertelange aristotelische Dogmen in Frage, die behaupteten, dass der Mond wie die anderen Planeten eine perfekte, durchscheinende Kugel sei. Indem er erkannte, dass es Unvollkommenheiten in Form von Oberflächenmerkmalen aufwies, begann er, die Vorstellung voranzutreiben, dass die Planeten der Erde ähnlich seien.
Galileo hat auch seine Beobachtungen über die Milchstraße in demSternenbote, die zuvor für nebulös gehalten wurde. Stattdessen fand Galileo heraus, dass es sich um eine Vielzahl von Sternen handelte, die so dicht zusammengedrängt waren, dass sie aus der Ferne wie Wolken aussahen. Er berichtete auch, dass, während das Teleskop die Planeten in Scheiben auflöste, die Sterne als bloße Lichtblitze erschienen, die vom Teleskop im Wesentlichen unverändert blieben – was darauf hindeutet, dass sie viel weiter entfernt waren als bisher angenommen.
Mit seinen Teleskopen war Galileo auch einer der ersten europäischen Astronomen, der Sonnenflecken beobachtete und studierte. Obwohl es Aufzeichnungen über frühere Beobachtungen mit bloßem Auge gibt – wie in China (ca. 28 v. Chr.), Anaxagoras im Jahr 467 v. Chr. Und Kepler im Jahr 1607 – wurden sie nicht als Unvollkommenheiten auf der Sonnenoberfläche identifiziert. In vielen Fällen, wie beispielsweise bei Kepler, wurde angenommen, dass die Flecken Merkurtransite waren.
Darüber hinaus ist umstritten, wer im 17. Jahrhundert als erster Sonnenflecken mit einem Teleskop beobachtete. Während Galilei sie 1610 beobachtet haben soll, veröffentlichte er nichts darüber und begann erst im folgenden Jahr mit Astronomen in Rom darüber zu sprechen. Zu dieser Zeit soll der deutsche Astronom Christoph Scheiner sie mit einem selbst konstruierten Helioskop beobachtet haben.
Etwa zur gleichen Zeit veröffentlichten die friesischen Astronomen Johannes und David Fabricius im Juni 1611 eine Beschreibung der Sonnenflecken. Johannes Buch,Die Flecken, die Sie in der Sonne beobachten('ODERn die in der Sonne beobachteten Flecken“) erschien im Herbst 1611 und sicherte ihm und seinem Vater damit Kredit.
Auf jeden Fall war es Galileo, der Sonnenflecken richtigerweise als Unvollkommenheiten auf der Sonnenoberfläche identifizierte und nicht als Satelliten der Sonne – eine Erklärung, die Scheiner, ein Jesuiten-Missionar, vorbrachte, um seinen Glauben an die Vollkommenheit der Sonne zu bewahren .
Mit einer Technik, bei der das Bild der Sonne durch das Teleskop auf ein Blatt Papier projiziert wurde, schloss Galileo, dass sich Sonnenflecken tatsächlich auf der Oberfläche der Sonne oder in ihrer Atmosphäre befanden. Dies stellte eine weitere Herausforderung für die aristotelische und ptolemäische Sicht des Himmels dar, da es zeigte, dass die Sonne selbst Unvollkommenheiten aufwies.
Am 7. Januar 1610 richtete Galilei sein Teleskop auf Jupiter und beobachtete, was er inVerpflichtendals „drei Fixsterne, die durch ihre Kleinheit völlig unsichtbar sind“, die alle in der Nähe von Jupiter und in einer Linie mit seinem Äquator standen. Beobachtungen in den folgenden Nächten zeigten, dass sich die Positionen dieser „Sterne“ relativ zum Jupiter verändert hatten, und zwar in einer Weise, die nicht damit übereinstimmte, dass sie Teil der Hintergrundsterne waren.
Die Galileischen Monde, maßstabsgetreu dargestellt – Io (oben rechts), Europa (oben links), Ganymed (rechts) und Callisto (unten links). Bildnachweis: NASA/JPL
Am 10. Januar stellte er fest, dass einer verschwunden war, was er darauf zurückführte, dass er hinter Jupiter versteckt war. Daraus schloss er, dass die Sterne tatsächlich den Jupiter umkreisten und dass sie Satelliten davon waren. Am 13. Januar entdeckte er eine vierte und nannte sie dieMediceanische Sterne, zu Ehren seines zukünftigen Mäzens Cosimo II de’ Medici, Großherzog der Toskana, und seiner drei Brüder.
Spätere Astronomen benannten sie jedoch um in Galileische Monde zu Ehren ihres Entdeckers. Im 20. Jahrhundert wurden diese Satelliten unter ihren heutigen Namen bekannt – das , Europa , Ganymed , und Kallisto – die vom deutschen Astronomen Simon Marius aus dem 17. Jahrhundert vorgeschlagen worden war, anscheinend auf Geheiß von Johannes Kepler .
Galileos Beobachtungen dieser Satelliten erwiesen sich als eine weitere große Kontroverse. Zum ersten Mal wurde gezeigt, dass ein anderer Planet als die Erde von Satelliten umkreist wurde, was einen weiteren Nagel im Sarg des geozentrischen Modells des Universums darstellte. Seine Beobachtungen wurden danach unabhängig bestätigt, und Galileo beobachtete die Satelliten weiterhin und erhielt sogar bemerkenswert genaue Schätzungen für ihre Perioden bis 1611.
Heliozentrismus:
Galileis größter Beitrag zur Astronomie kam in Form seiner Weiterentwicklung des kopernikanischen Modells des Universums (d. h. des Heliozentrismus). Dies begann 1610 mit seiner Veröffentlichung vonEin sternenklarer Bote, die das Thema der himmlischen Unvollkommenheiten einem breiteren Publikum näher brachte. Seine Arbeit über Sonnenflecken und seine Beobachtung der Galileischen Monde förderten dies und offenbarten noch mehr Ungereimtheiten in der derzeit akzeptierten Sicht des Himmels.
Galileos Sidereus Nuncius („Sternenbote“), der 1610 veröffentlicht wurde, legte seine Beobachtungen der Mondoberfläche dar, die Berge und Einschlagskrater umfasste. Bildnachweis: brunelleschi.imss.fi.it
Andere astronomische Beobachtungen führten Galilei auch dazu, das kopernikanische Modell gegenüber der traditionellen aristotelisch-ptolemäischen (auch geozentrischen) Sichtweise zu vertreten. Ab September 1610 begann Galileo mit der Beobachtung der Venus und stellte fest, dass sie einen vollständigen Satz von Phasen ähnlich der des Mondes aufwies. Die einzige Erklärung dafür war, dass sich Venus periodisch zwischen Sonne und Erde befand; während es sich zu anderen Zeiten auf der gegenüberliegenden Seite der Sonne befand.
Nach dem geozentrischen Modell des Universums hätte dies unmöglich sein sollen, da die Umlaufbahn der Venus sie näher an der Erde platzierte als die Sonne – wo sie nur Sichel und neue Phasen aufweisen konnte. Galileis Beobachtungen, dass es sichelförmige, gewölbte, volle und neue Phasen durchläuft, stimmten jedoch mit dem kopernikanischen Modell überein, das feststellte, dass die Venus die Sonne innerhalb der Erdumlaufbahn umkreiste.
Diese und andere Beobachtungen machten das ptolemäische Modell des Universums unhaltbar. So begann Anfang des 17. Jahrhunderts die große Mehrheit der Astronomen, auf eines der verschiedenen geoheliozentrischen Planetenmodelle umzusteigen – wie zum Tychonic , Capellan- und Extended-Capellan-Modelle. All dies hatte den Vorteil, Probleme im geozentrischen Modell zu erklären, ohne sich auf die „häretische“ Vorstellung einzulassen, dass sich die Erde um die Sonne dreht.
1632 behandelte Galilei in seiner Abhandlung die „Große Debatte“ Dialog über die beiden größten Systeme der Welt (Dialog über die beiden Hauptweltsysteme), in dem er das heliozentrische Modell gegenüber dem geozentrischen vertrat. Mit seinen eigenen Teleskopbeobachtungen, moderner Physik und rigoroser Logik untergruben Galileis Argumente effektiv die Grundlage des Systems von Aristoteles und Ptolemäus für ein wachsendes und empfängliches Publikum.
Frontispiz und Titelseite des Dialogs, 1632. Credit: moro.imss.fi.it
In der Zwischenzeit, Johannes Kepler die Quellen der Gezeiten auf der Erde richtig identifizierte – etwas, das Galilei selbst interessant geworden war. Doch während Galilei Ebbe und Flut auf die Erdrotation zurückführte, führte Kepler dieses Verhalten dem Einfluss des Mondes zu.
In Kombination mit seinen genauen Tabellen über die elliptischen Bahnen der Planeten (etwas, das Galilei ablehnte) wurde das kopernikanische Modell effektiv bewiesen. Ab der Mitte des 17. Jahrhunderts gab es nur noch wenige Astronomen, die keine Kopernikaner waren.
Die Inquisition und Hausarrest:
Als gläubiger Katholik verteidigte Galilei oft das heliozentrische Modell des Universums mit Hilfe der Heiligen Schrift. 1616 schrieb er einen Brief an die Großherzogin Christina, in dem er sich für eine nicht wörtliche Auslegung der Bibel aussprach und seinen Glauben an das heliozentrische Universum als physikalische Realität vertrat:
„Ich bin der Meinung, dass sich die Sonne im Zentrum der Umdrehungen der Himmelskugeln befindet und ihren Ort nicht ändert, und dass sich die Erde um sich selbst dreht und sich um sie herum bewegt. Außerdem … bestätige ich diese Ansicht nicht nur, indem ich die Argumente von Ptolemäus und Aristoteles widerlege, sondern auch viele für die andere Seite vortrage, insbesondere einige, die sich auf physikalische Wirkungen beziehen, deren Ursachen vielleicht nicht anders bestimmt werden können, und andere astronomische Entdeckungen; diese Entdeckungen widerlegen eindeutig das ptolemäische System, und sie stimmen vortrefflich mit dieser anderen Position überein und bestätigen sie.'
Noch wichtiger war, dass er argumentierte, dass die Bibel in der Sprache der einfachen Person geschrieben ist, die kein Experte in Astronomie ist. Die Schrift, argumentierte er, lehrt uns, wie man in den Himmel kommt, nicht wie der Himmel geht.
Galilei im Angesicht der römischen Inquisition. von Cristiano Banti (1857). Bildnachweis: law.umkc.eddu
Ursprünglich wurde das kopernikanische Modell des Universums weder von der römisch-katholischen Kirche noch von ihrem damals wichtigsten Interpreten der Heiligen Schrift – Kardinal Robert Bellarmine – als Thema angesehen. Im Zuge der Gegenreformation, die 1545 als Reaktion auf die Reformation begann, zeichnete sich jedoch eine strengere Haltung gegenüber allem ab, was als Herausforderung für die päpstliche Autorität angesehen wurde.
Schließlich spitzten sich die Dinge 1615 zu, als Papst Paul V. (1552 – 1621) anordnete, dass die Heilige Kongregation des Index (eine Inquisitionsbehörde, die mit dem Verbot von als „häretisch erachteten“ Schriften beauftragt ist, eine Entscheidung über den Kopernikanismus trifft. Sie verurteilten die Lehren des Kopernikus, und Galilei (der nicht persönlich an dem Prozess beteiligt war) wurde verboten, kopernikanischen Ansichten zu folgen.
Mit der Wahl von Kardinal Maffeo Barberini (Papst Urban VIII.) im Jahr 1623 änderten sich die Dinge jedoch. Als Freund und Bewunderer Galileis lehnte Barberini die Verurteilung Galileis ab und erteilte die formelle Genehmigung und die päpstliche Erlaubnis zur Veröffentlichung vonDialog über die zwei wichtigsten Weltsysteme.
Barberini legte jedoch fest, dass Galileo in seinem Buch Argumente für und gegen den Heliozentrismus liefert, dass er darauf achtet, keinen Heliozentrismus zu befürworten, und dass seine eigenen Ansichten zu diesem Thema in Galileis Buch aufgenommen werden. Leider erwies sich Galileis Buch als solide Bestätigung des Heliozentrismus und beleidigte den Papst persönlich.
Porträt von Galileo, der auf die Worte „E pur si muove“ blickt, die an der Wand seiner Gefängniszelle eingeritzt sind und Bartolomé Esteban Murillo (1618-1682) zugeschrieben werden. Quelle: Wikipedia Commons
Darin wird der Charakter von Simplicio, dem Verteidiger der aristotelischen geozentrischen Sichtweise, als fehleranfälliger Einfaltspinsel dargestellt. Um die Sache noch schlimmer zu machen, ließ Galilei die Figur Simplicio am Ende des Buches die Ansichten Barberinis aussprechen, was den Anschein erweckte, als sei Papst Urban VIII. selbst ein Einfaltspinsel und daher Gegenstand der Lächerlichkeit.
Infolgedessen wurde Galilei im Februar 1633 vor die Inquisition gestellt und aufgefordert, seine Ansichten aufzugeben. Während Galileo standhaft seine Position verteidigte und auf seiner Unschuld beharrte, wurde er schließlich mit Folter bedroht und für schuldig erklärt. Das Urteil der Inquisition vom 22. Juni umfasste drei Teile – dass Galilei dem Kopernikanismus abschwöre, ihn unter Hausarrest stellte und dass dieDialogverboten werden.
Einer populären Legende zufolge murmelte Galileo, nachdem er öffentlich seine Theorie, dass sich die Erde um die Sonne bewegte, öffentlich widerrief, den rebellischen Satz: „E pur si muove“ („Und doch bewegt sie sich“ auf Latein). Nach einer Zeit des Zusammenlebens mit seinem Freund, dem Erzbischof von Siena, kehrte Galilei in seine Villa in Arcetri (in der Nähe von Florenz im Jahr 1634) zurück, wo er den Rest seines Lebens unter Hausarrest verbrachte.
Andere Leistungen:
Neben seiner revolutionären Arbeit in Astronomie und Optik wird Galileo auch die Erfindung vieler wissenschaftlicher Instrumente und Theorien zugeschrieben. Viele der Geräte, die er schuf, dienten dem speziellen Zweck, Geld zu verdienen, um die Ausgaben seiner Geschwister zu bezahlen. Sie würden sich jedoch auch in den Bereichen Mechanik, Ingenieurwesen, Navigation, Vermessung und Kriegsführung als tiefgreifend erweisen.
Galileos La Billancetta, in dem er eine Methode zum hydrostatischen Gleichgewicht beschreibt. Bildnachweis: Museo Galileo
1586, im Alter von 22 Jahren, machte Galileo seine erste bahnbrechende Erfindung. Inspiriert von der Geschichte von Archimedes und seinem „Heureka“-Moment, begann Galileo zu untersuchen, wie Juweliere Edelmetalle in der Luft und dann durch Verdrängung wiegen, um ihr spezifisches Gewicht zu bestimmen. Auf dieser Grundlage theoretisierte er schließlich eine bessere Methode, die er in einer Abhandlung mit dem TitelDie Balance('Der kleine Ausgleich“).
In diesem Traktat beschrieb er eine genaue Waage zum Wiegen von Gegenständen in Luft und Wasser, bei der der Teil des Armes, an dem das Gegengewicht aufgehängt war, mit Metalldraht umwickelt war. Durch Zählen der Drahtwindungen konnte dann sehr genau ermittelt werden, um welchen Betrag das Gegengewicht beim Wiegen in Wasser bewegt werden musste. Dabei konnte direkt der Anteil von Metallen wie Gold zu Silber im Objekt abgelesen werden.
Als Galilei 1592 Mathematikprofessor an der Universität von Padua war, unternahm er häufige Ausflüge zum Arsenal – dem Innenhafen, in dem venezianische Schiffe ausgerüstet wurden. Das Arsenal war jahrhundertelang ein Ort praktischer Erfindungen und Innovationen, und Galilei nutzte die Gelegenheit, mechanische Geräte im Detail zu studieren.
1593 wurde er bezüglich der Anordnung von Rudern in Galeeren konsultiert und legte einen Bericht vor, in dem er das Ruder als Hebel behandelte und das Wasser korrekt zum Drehpunkt machte. Ein Jahr später verlieh ihm der venezianische Senat ein Patent für ein Gerät zur Wassergewinnung, das für die Operation auf einem einzigen Pferd beruhte. Dies wurde die Grundlage moderner Pumpen.
Eine Nachbildung des frühesten erhaltenen Teleskops, das Galileo Galilei zugeschrieben wird, ist im Griffith-Observatorium ausgestellt. Bildnachweis: Wikipedia Commons/Mike Dunn
Für manchen, Galileis Pumpe war lediglich eine Verbesserung gegenüber der Archimedes Schraube , das erstmals im dritten Jahrhundert v. Chr. entwickelt und 1567 in der venezianischen Republik patentiert wurde. Es gibt jedoch keine offensichtlichen Beweise, die Galileis Erfindung mit dem früheren und weniger anspruchsvollen Design von Archimedes in Verbindung bringen.
In ca. 1593 konstruierte Galileo seine eigene Version eines Thermoskops, einen Vorläufer des Thermometers, das auf der Expansion und Kontraktion von Luft in einer Kugel beruhte, um Wasser in einem angeschlossenen Rohr zu bewegen. Im Laufe der Zeit arbeiteten er und seine Kollegen daran, eine numerische Skala zu entwickeln, die die Wärme basierend auf der Ausdehnung des Wassers in der Röhre misst.
Die Kanone, die 1325 erstmals in Europa eingeführt wurde, war zu Galileis Zeit zu einer tragenden Säule des Krieges geworden. Da die Kanoniere immer ausgeklügelter und mobiler geworden waren, brauchten sie Instrumente, die ihnen helfen, ihr Feuer zu koordinieren und zu berechnen. Als solcher entwickelte Galileo zwischen 1595 und 1598 einen verbesserten geometrischen und militärischen Kompass für Kanoniere und Vermesser.
Noch im 16. Jahrhundert war die aristotelische Physik die vorherrschende Methode, um das Verhalten erdnaher Körper zu erklären. So glaubte man beispielsweise, dass schwere Körper ihren natürlichen Ruheplatz suchten – also im Zentrum der Dinge. Infolgedessen gab es keine Möglichkeit, das Verhalten von Pendeln zu erklären, bei denen ein schwerer Körper, der an einem Seil hängt, hin und her schwingt und keine Ruhe in der Mitte sucht.
Der Sektor, ein militärisch-geometrischer Kompass, der von Galileo Galilei entwickelt wurde. Kredit:chsi.harvard.edu
Galilei hatte bereits Experimente durchgeführt, die zeigten, dass schwerere Körper nicht schneller fielen als leichtere – eine weitere Überzeugung, die mit der aristotelischen Theorie übereinstimmt. Darüber hinaus zeigte er auch, dass sich in die Luft geworfene Gegenstände in parabelförmigen Bögen bewegen. Ausgehend davon und seiner Faszination für die Hin- und Herbewegung eines schwebenden Gewichts begann er 1588, Pendel zu erforschen.
1602 erklärte er seine Beobachtungen in einem Brief an einen Freund, in dem er das Prinzip des Isochronismus beschrieb. Laut Galileo besagt dieses Prinzip, dass die Zeit, die das Pendel zum Schwingen benötigt, nicht vom Bogen des Pendels abhängt, sondern von der Länge des Pendels. Durch den Vergleich zweier Pendel ähnlicher Länge zeigte Galileo, dass sie mit der gleichen Geschwindigkeit schwingen, obwohl sie mit unterschiedlichen Längen gezogen werden.
Entsprechend Vincenzo Vivian , einem Zeitgenossen Galileis, entwarf Galileo 1641 unter Hausarrest einen Entwurf für eine Pendeluhr. Da er zu dieser Zeit blind war, konnte er es leider nicht vor seinem Tod im Jahr 1642 fertigstellen HorlogriumOszillatorium 1657 wird als erster überlieferter Vorschlag für eine Pendeluhr anerkannt.
Tod und Vermächtnis:
Galilei starb am 8. Januar 1642 im Alter von 77 Jahren an den Folgen von Fieber und Herzklopfen, die seine Gesundheit stark beeinträchtigt hatten. Der Großherzog der Toskana, Ferdinando II., wollte ihn im Hauptteil der Basilika Santa Croce neben den Gräbern seines Vaters und anderer Vorfahren begraben und ihm zu Ehren ein Marmormausoleum errichten.
Grab von Galileo Galilei in der Basilika Santa Croce in Florenz, Italien. Bildnachweis: Wikipedia Commons/stanthejeep
Papst Urban VIII. protestierte jedoch mit der Begründung, Galilei sei von der Kirche verurteilt worden und sein Leichnam wurde stattdessen in einem kleinen Raum neben der Novizenkapelle in der Basilika beigesetzt. Nach seinem Tod ließ die Kontroverse um seine Werke und seine Heliozentrik jedoch nach, und das Inquisitionsverbot für seine Schriften wurde 1718 aufgehoben.
1737 wurde sein Leichnam exhumiert und im Hauptgebäude der Basilika umgebettet, nachdem ihm zu Ehren ein Denkmal errichtet worden war. Bei der Exhumierung wurden ihm drei Finger und ein Zahn entfernt. Einer dieser Finger, der Mittelfinger von Galileis rechter Hand, ist derzeit in der Ausstellung zu sehen Galilei-Museum in Florenz, Italien.
1741 autorisierte Papst Benedikt XIV. die Veröffentlichung einer Ausgabe von Galileis wissenschaftlichen Gesamtwerken, die eine leicht zensierte Version desDialog.Im Jahr 1758 wurde das allgemeine Verbot von Werken, die Heliozentrismus befürworten, aus dem Verzeichnis der verbotenen Bücher entfernt, obwohl das spezifische Verbot unzensierter Versionen derDialogund Kopernikus Von Revolutionibus die Kugeln des Himmels ('Über die Revolutionen der himmlischen Sphären') blieb.
Alle Spuren der offiziellen Opposition der Kirche gegen den Heliozentrismus verschwanden im Jahr 1835, als Werke, die diese Ansicht vertraten, endgültig aus dem Index gestrichen wurden. Und 1939 beschrieb Papst Pius XII. Galilei als einen der„die kühnsten Helden der Forschung … keine Angst vor den Stolpersteinen und Risiken auf dem Weg, noch vor den Grabdenkmälern“.
Eine Büste von Galileo im Museo Galileo in Florenz, Italien, wo geborgene Teile seines Körpers und viele seiner Besitztümer ausgestellt sind. Bildnachweis: NYT/Kathryn Cook
Am 31. Oktober 1992 drückte Papst Johannes Paul II. sein Bedauern über den Umgang mit der Galileo-Affäre aus und gab eine Erklärung ab, in der er die vom Gericht der katholischen Kirche begangenen Fehler anerkennt. Die Affäre war endlich beigelegt und Galileo entlastet, obwohl einige unklare Aussagen von Papst Benedikt XVI. in den letzten Jahren zu erneuten Kontroversen und Interesse geführt haben.
Leider sind Galileis Beiträge unübertroffen, wenn es um die Geburt der modernen Wissenschaft und ihre Mitgestalter geht. Laut Stephen Hawking und Albert Einstein war Galileo der Vater der modernen Wissenschaft, und seine Entdeckungen und Untersuchungen trugen mehr dazu bei, die vorherrschende Stimmung von Aberglauben und Dogmen zu zerstreuen als jeder andere zu seiner Zeit.
Dazu gehören die Entdeckung von Kratern und Bergen auf dem Mond, die Entdeckung der vier größten Monde des Jupiter (Io, Europa, Ganymed und Callisto), die Existenz und Natur von Sonnenflecken und die Phasen der Venus. Diese Entdeckungen, kombiniert mit seiner logischen und energischen Verteidigung des kopernikanischen Modells, hatten einen nachhaltigen Einfluss auf die Astronomie und veränderten für immer die Art und Weise, wie die Menschen das Universum betrachten.
Galileis theoretische und experimentelle Arbeiten zu den Bewegungen von Körpern waren zusammen mit den weitgehend unabhängigen Arbeiten von Kepler und René Descartes ein Vorläufer der von Sir Isaac Newton entwickelten klassischen Mechanik. Seine Arbeit mit Pendeln und Zeitmessern gab auch einen Vorgeschmack auf die Arbeit von Christiaan Huygens und die Entwicklung der Pendeluhr, der genauesten Uhr ihrer Zeit.
Die€25-Münze, die für das Internationale Jahr der Astronomie 2009 geprägt wurde und Galileo auf der Vorderseite zeigt. Bildnachweis: coinnews.net
Galileo stellte auch das Grundprinzip der Relativitätstheorie vor, das besagt, dass die Gesetze der Physik in jedem System gleich sind, das sich mit konstanter Geschwindigkeit auf einer geraden Linie bewegt. Dies gilt unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit oder Richtung des Systems und beweist damit, dass es keine absolute Bewegung oder absolute Ruhe gibt. Dieses Prinzip bildet das Grundgerüst für die Newtonschen Bewegungsgesetze und ist zentral für Einsteins spezielle Relativitätstheorie.
Die Vereinten Nationen haben das Jahr 2009 zum Internationales Jahr der Astronomie , eine weltweite Feier der Astronomie und ihrer Beiträge zur Gesellschaft und Kultur. Das Jahr 2009 wurde unter anderem deshalb ausgewählt, weil es der vierhundertste Jahrestag war, an dem Galilei mit seinem selbstgebauten Teleskop zum ersten Mal den Himmel beobachtete.
Zu diesem Anlass wurde eine 25-Euro-Gedenkmünze geprägt, deren Einlage auf der Vorderseite Galileis Porträt und Teleskop sowie eine seiner ersten Zeichnungen der Mondoberfläche zeigt. Im silbernen Kreis, der ihn umgibt, werden auch Bilder anderer Teleskope gezeigt – Isaac Newtons Telescope, die Sternwarte im Kloster Kremsmünster, ein modernes Teleskop, ein Radioteleskop und ein Weltraumteleskop.
Andere wissenschaftliche Bestrebungen und Prinzipien sind nach Galileo benannt, darunter die NASA Galileo-Raumsonde , die als erste Raumsonde in eine Umlaufbahn um den Jupiter gelangte. Die Mission, die von 1989 bis 2003 in Betrieb war, bestand aus einem Orbiter, der das Jupiter-System beobachtete, und einer Atmosphärensonde, die die ersten Messungen der Jupiteratmosphäre durchführte.
Diese Mission fand Beweise für unterirdische Ozeane auf Europa, Ganymed und Callisto und enthüllte die Intensität der vulkanischen Aktivität auf Io. Im Jahr 2003 war die Raumsonde stürzte in die Atmosphäre des Jupiter um eine Kontamination eines der Jupitermonde zu vermeiden.
Auch die Europäische Weltraumorganisation (ESA) entwickelt ein globales Satellitennavigationssystem genannt Galilei. Und in der klassischen Mechanik ist die Transformation zwischen Inertialsystemen bekannt als „ Galileische Transformation “, die durch die Nicht-SI-Einheit der Beschleunigung Gal (manchmal bekannt alsGalilei). Asteroid 697 Galiläa ist auch nach ihm benannt.
Ja, die Wissenschaften und die Menschheit insgesamt verdanken Galilei eine große Schuld. Und im Laufe der Zeit und der Weltraumforschung wird es wahrscheinlich sein, dass wir diese Schulden weiter zurückzahlen werden, indem wir zukünftige Missionen – und vielleicht sogar Features auf den Galileischen Monden, sollten wir uns jemals dort niederlassen – nach ihm benennen. Scheint eine kleine Belohnung dafür zu sein, das Zeitalter der modernen Wissenschaft einzuläuten, nicht wahr?
Universe Today hat viele interessante Artikel über Galileo, darunter die Galileische Monde , Galileis Erfindungen , und Galileis Teleskop .
Weitere Informationen finden Sie im das Galileo-Projekt und Galileis Biografie .
Astronomy Cast hat eine Folge auf Auswahl und Verwendung eines Teleskops , und eine, die sich mit der befasst Galileo-Raumschiff .
