Galileo Galilei

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Je n'ai jamais rencontré un homme si ignorant que je ne puisse apprendre quelque chose de lui.

Galileo di Vincenzo Bonaiuti de' Galilei était un astronome, physicien et ingénieur italien, parfois décrit comme un polymathe, originaire de Pise. Galileo Galilei a été qualifié de « père de l'astronomie d'observation », de « père de la physique moderne », de « père de la méthode scientifique » et de « père de la science moderne ».

Galileo Galilei a étudié la vitesse et la vélocité, la gravité et la chute libre, le principe de relativité, l'inertie, le mouvement des projectiles et a également travaillé dans le domaine des sciences et technologies appliquées, décrivant les propriétés des pendules et des « balances hydrostatiques ». Il a inventé le thermoscope et divers compas militaires, et a utilisé le télescope pour des observations scientifiques d'objets célestes. Ses contributions à l'astronomie d'observation incluent la confirmation télescopique des phases de Vénus, l'observation des quatre plus grands satellites de Jupiter, l'observation des anneaux de Saturne et l'analyse des taches solaires.

Le soutien de Galileo Galilei à l'héliocentrisme et au copernicisme s'est heurté à l'opposition de l'Église catholique et de certains astronomes. L'affaire fut examinée par l'Inquisition romaine en 1615, qui conclut que l'héliocentrisme était « insensé et absurde en philosophie, et formellement hérétique puisqu'il contredit explicitement en de nombreux endroits le sens des Saintes Écritures ».

Galileo Galilei défendit plus tard ses positions dans le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde en 1632, qui sembla attaquer le pape Urban VIII et aliéna ainsi tant le pape que les jésuites, qui avaient tous deux soutenu Galileo Galilei jusqu'à ce moment. Il fut jugé par l'Inquisition, déclaré « véhémentement suspect d'hérésie » et contraint d'abjurer. Il passa le reste de sa vie en résidence surveillée. Durant cette période, il rédigea les Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles en 1638, traitant principalement de cinématique et de résistance des matériaux, résumant des travaux qu'il avait effectués quelque quarante ans plus tôt.

Jeunesse et famille

Galileo Galilei est né à Pise, alors partie du duché de Florence, en Italie, le 15 février 1564, premier des six enfants de Vincenzo Galilei, luthiste, compositeur et théoricien de la musique, et de Giulia Ammannati, mariés en 1562. Galileo Galilei devint lui-même un luthiste accompli et apprit très tôt de son père le scepticisme envers l'autorité établie, la valeur de l'expérimentation mesurée ou quantifiée, l'appréciation d'une mesure périodique ou musicale du temps ou du rythme, ainsi que les résultats attendus d'une combinaison de mathématiques et d'expérience.

Trois des cinq frères et sœurs de Galileo Galilei survécurent à la petite enfance. Le plus jeune, Michelangelo ou Michelagnolo, devint également luthiste et compositeur, bien qu'il contribua aux fardeaux financiers durant la jeune vie adulte de Galileo Galilei. Michelangelo fut incapable de contribuer sa juste part des dots promises par leur père à leurs beaux-frères, qui tentèrent plus tard de chercher des recours juridiques pour les paiements dus. Michelangelo devait aussi occasionnellement emprunter des fonds à Galileo Galilei pour soutenir ses projets musicaux et ses excursions. Ces charges financières contribuèrent peut-être au désir précoce de Galileo Galilei de développer des inventions qui lui procureraient un revenu supplémentaire.

Lorsque Galileo Galilei eut huit ans, sa famille déménagea à Florence, mais il resta sous la tutelle de Jacopo Borghini pendant deux ans. Il fut éduqué de 1575 à 1578 à l'abbaye de Vallombrosa, à environ 30 km au sud-est de Florence.

### Nom

Galileo Galilei avait tendance à se désigner uniquement par son prénom. À l'époque, les noms de famille étaient facultatifs en Italie, et son prénom avait la même origine que son nom de famille occasionnel, Galilei. Son prénom et son nom de famille dérivent tous deux d'un ancêtre, Galileo Bonaiuti, important médecin, professeur et homme politique à Florence au XVe siècle. Galileo Bonaiuti fut enterré dans la même église, la basilique Santa Croce de Florence, où environ 200 ans plus tard, Galileo Galilei fut également enterré.

 La fille aînée de Galileo Galilei, Virginia, était particulièrement dévouée à son père

Lorsqu'il se désignait par plus d'un nom, c'était parfois comme Galileo Galilei Linceo, référence à son appartenance à l'Académie des Lyncéens, une organisation d'élite pro-science en Italie. Il était courant pour les familles toscanes du milieu du XVIe siècle de nommer le fils aîné d'après le nom de famille des parents. Ainsi, Galileo Galilei ne fut pas nécessairement nommé d'après son ancêtre Galileo Bonaiuti. Le prénom masculin italien « Galileo » et donc le nom de famille « Galilei » dérivent du latin « Galilaeus », signifiant « de Galilée », région bibliquement significative du nord d'Israël. En raison de cette région, l'adjectif galilaios grec Γαλιλαῖος, latin Galilaeus, italien Galileo, qui signifie « Galiléen », a été utilisé dans l'Antiquité particulièrement par l'empereur Julien pour désigner le Christ et ses disciples.

Les racines bibliques du prénom et du nom de famille de Galileo Galilei devaient devenir le sujet d'un célèbre jeu de mots. En 1614, durant l'affaire Galilée, l'un des opposants de Galileo Galilei, le prêtre dominicain Tommaso Caccini, prononça contre Galileo Galilei un sermon controversé et influent. Il y fit un point d'honneur de citer Actes 1:11, « Hommes Galiléens, pourquoi vous arrêtez-vous à regarder au ciel ? ».

### Enfants

Bien qu'étant un catholique romain authentiquement pieux, Galileo Galilei eut trois enfants hors mariage avec Marina Gamba. Ils eurent deux filles, Virginia née en 1600 et Livia née en 1601, et un fils, Vincenzo né en 1606.

En raison de leur naissance illégitime, Galileo Galilei considérait les filles comme impossibles à marier, sinon posant des problèmes de soutien ou de dots d'un coût prohibitif, qui auraient été similaires aux précédents problèmes financiers considérables de Galileo Galilei avec deux de ses sœurs. Leur seule alternative digne était la vie religieuse. Les deux filles furent acceptées par le couvent de San Matteo à Arcetri et y restèrent pour le reste de leur vie.

Virginia prit le nom de Maria Celeste en entrant au couvent. Elle mourut le 2 avril 1634 et est enterrée avec Galileo Galilei à la basilique Santa Croce de Florence. Livia prit le nom de Sœur Arcangela et fut malade pendant la majeure partie de sa vie. Vincenzo fut plus tard légitimé comme héritier légal de Galileo Galilei et épousa Sestilia Bocchineri.

Carrière de scientifique

Bien que Galileo Galilei ait sérieusement envisagé la prêtrise dans sa jeunesse, sur les conseils pressants de son père, il s'inscrivit plutôt en 1580 à l'Université de Pise pour y suivre des études de médecine. En 1581, alors qu'il étudiait la médecine, il remarqua un lustre oscillant, que les courants d'air faisaient balancer en arcs plus ou moins amples. Il lui sembla, par comparaison avec les battements de son cœur, que le lustre prenait le même temps pour effectuer un aller-retour, quelle que soit l'amplitude de son oscillation. De retour chez lui, il installa deux pendules de longueur égale et fit osciller l'un avec une grande amplitude et l'autre avec une petite amplitude, constatant qu'ils restaient synchronisés. Ce n'est que près d'un siècle plus tard, avec les travaux de Christiaan Huygens, que la nature tautochrone d'un pendule oscillant fut utilisée pour créer un instrument de mesure du temps précis. Jusqu'à ce moment, Galileo avait délibérément été tenu à l'écart des mathématiques, un médecin gagnant davantage qu'un mathématicien. Toutefois, après avoir assisté par hasard à une conférence sur la géométrie, il convainquit son père réticent de le laisser étudier les mathématiques et la philosophie naturelle au lieu de la médecine. Il créa un thermoscope, ancêtre du thermomètre, et, en 1586, publia un petit ouvrage sur la conception d'une balance hydrostatique qu'il avait inventée, ce qui attira pour la première fois l'attention du monde savant sur lui. Galileo étudia également le disegno, terme englobant les beaux-arts, et, en 1588, obtint le poste d'instructeur à l'Accademia delle Arti del Disegno à Florence, où il enseignait la perspective et le clair-obscur. Inspiré par la tradition artistique de la ville et les œuvres des artistes de la Renaissance, Galileo acquit une sensibilité esthétique. Alors qu'il était jeune enseignant à l'Accademia, il noua une amitié qui dura toute sa vie avec le peintre florentin Cigoli.

 Les télescopes « cannocchiali » de Galileo au Museo Galileo, Florence

En 1589, il fut nommé à la chaire de mathématiques de Pise. En 1591, son père mourut et il se vit confier la charge de son jeune frère Michelagnolo. En 1592, il rejoignit l'Université de Padoue où il enseigna la géométrie, la mécanique et l'astronomie jusqu'en 1610. Durant cette période, Galileo fit des découvertes majeures tant dans le domaine de la science fondamentale pure — par exemple, la cinématique du mouvement et l'astronomie — que dans celui de la science appliquée pratique — par exemple, la résistance des matériaux — et fut le pionnier du télescope. Ses multiples centres d'intérêt incluaient l'étude de l'astrologie, discipline alors liée aux mathématiques et à l'astronomie.

### Astronomie

#### La supernova de Kepler

Tycho Brahe et d'autres avaient observé la supernova de 1572. La lettre d'Ottavio Brenzoni du 15 janvier 1605 à Galileo porta à son attention la supernova de 1572 et la nova moins brillante de 1601. Galileo observa et commenta la supernova de Kepler en 1604. Ces nouvelles étoiles ne présentant aucune parallaxe diurne détectable, Galileo conclut qu'il s'agissait d'étoiles lointaines et réfuta ainsi la croyance aristotélicienne en l'immutabilité des cieux.

#### Télescope à réfraction

Se fondant uniquement sur des descriptions incertaines du premier télescope pratique que Hans Lippershey tenta de breveter aux Pays-Bas en 1608, Galileo fabriqua l'année suivante un télescope d'un grossissement d'environ 3x. Il en réalisa ensuite des versions améliorées atteignant un grossissement d'environ 30x. Avec un télescope galiléen, l'observateur pouvait voir des images agrandies et droites sur Terre — c'était ce qu'on appelle communément une lunette terrestre ou longue-vue. Il pouvait également l'utiliser pour observer le ciel ; pendant un temps, il fut l'un des rares capables de construire des télescopes suffisamment performants à cette fin. Le 25 août 1609, il présenta l'un de ses premiers télescopes, d'un grossissement d'environ 8 ou 9, aux législateurs vénitiens. Ses télescopes constituaient également une activité lucrative annexe pour Galileo, qui les vendait à des marchands y trouvant une utilité tant en mer que comme articles de commerce. Il publia ses premières observations astronomiques télescopiques en mars 1610 dans un bref traité intitulé Sidereus Nuncius — Messager céleste.

#### La Lune

Le 30 novembre 1609, Galileo pointa son télescope vers la Lune. Bien qu'il ne fût pas le premier à observer la Lune à travers un télescope — le mathématicien anglais Thomas Harriot l'avait fait quatre mois auparavant mais n'avait vu qu'« une étrange moucheture » —, Galileo fut le premier à déduire la cause du décours irrégulier comme étant l'occultation de la lumière par les montagnes et cratères lunaires. Dans son étude, il réalisa également des cartes topographiques, estimant la hauteur des montagnes. La Lune n'était pas ce qu'on avait longtemps cru être une sphère translucide et parfaite, comme l'affirmait Aristote, et encore moins la première « planète », une « perle éternelle s'élevant magnifiquement dans l'empyrée céleste », selon les termes de Dante. On attribue parfois à Galileo la découverte de la libration lunaire en latitude en 1632, bien que Thomas Harriot ou William Gilbert l'aient peut-être découverte avant lui.

 Une illustration de la Lune tirée de Sidereus Nuncius, publié à Venise, 1610

Un ami de Galileo, le peintre Cigoli, inclut une représentation réaliste de la Lune dans l'une de ses peintures, bien qu'il ait probablement utilisé son propre télescope pour effectuer l'observation.

#### Les lunes de Jupiter Le 7 janvier 1610, Galileo Galilei observa avec sa lunette ce qu'il décrivit à l'époque comme « trois étoiles fixes, totalement invisibles en raison de leur petitesse », toutes proches de Jupiter et alignées sur une droite la traversant. Les observations des nuits suivantes montrèrent que les positions de ces « étoiles » par rapport à Jupiter changeaient d'une manière qui aurait été inexplicable s'il s'était réellement agi d'étoiles fixes. Le 10 janvier, Galileo Galilei nota que l'une d'elles avait disparu, observation qu'il attribua au fait qu'elle était cachée derrière Jupiter. En quelques jours, il conclut qu'elles étaient en orbite autour de Jupiter : il avait découvert trois des quatre plus grandes lunes de Jupiter. Il découvrit la quatrième le 13 janvier. Galileo Galilei nomma ce groupe de quatre astres les étoiles médicéennes, en l'honneur de son futur mécène, Cosme II de Médicis, grand-duc de Toscane, et des trois frères de Cosme. Les astronomes ultérieurs les rebaptisèrent toutefois satellites galiléens en l'honneur de leur découvreur. Ces satellites furent découverts indépendamment par Simon Marius le 8 janvier 1610 et sont aujourd'hui appelés Io, Europa, Ganymède et Callisto, noms donnés par Marius dans son Mundus Iovialis publié en 1614.

 C'est sur cette page que Galileo Galilei nota pour la première fois une observation des lunes de Jupiter.

Les observations de Galileo Galilei sur les satellites de Jupiter provoquèrent une révolution en astronomie : une planète avec des planètes plus petites en orbite autour d'elle ne se conformait pas aux principes de la cosmologie aristotélicienne, qui soutenait que tous les corps célestes devaient tourner autour de la Terre, et de nombreux astronomes et philosophes refusèrent initialement de croire que Galileo Galilei ait pu découvrir une telle chose. Ses observations furent confirmées par l'observatoire de Christophe Clavius et il reçut un accueil triomphal lors de sa visite à Rome en 1611. Galileo Galilei continua d'observer les satellites au cours des dix-huit mois suivants, et dès la mi-1611, il avait obtenu des estimations remarquablement précises de leurs périodes — exploit que Johannes Kepler avait jugé impossible.

#### Phases de Vénus

À partir de septembre 1610, Galileo Galilei observa que Vénus présentait un ensemble complet de phases similaire à celui de la Lune. Le modèle héliocentrique du système solaire développé par Nicolas Copernic prédisait que toutes les phases seraient visibles puisque l'orbite de Vénus autour du Soleil ferait en sorte que son hémisphère éclairé soit tourné vers la Terre lorsqu'elle se trouvait du côté opposé au Soleil et se détourne de la Terre lorsqu'elle se trouvait du côté terrestre du Soleil. Dans le modèle géocentrique de Ptolémée, il était impossible que l'orbite d'une quelconque planète intersecte la sphère portant le Soleil. Traditionnellement, l'orbite de Vénus était placée entièrement du côté proche du Soleil, où elle ne pouvait présenter que des phases de croissant et de nouvelle lune. Il était également possible de la placer entièrement du côté éloigné du Soleil, où elle ne pouvait présenter que des phases gibbeuses et pleines. Après les observations télescopiques de Galileo Galilei sur les phases croissante, gibbeuse et pleine de Vénus, le modèle ptolémaïque devint insoutenable. Au début du XVIIe siècle, en raison de sa découverte, la grande majorité des astronomes se convertirent à l'un des divers modèles planétaires géo-héliocentriques, tels que les modèles tychonien, capellanien et capellanien étendu, chacun avec ou sans rotation quotidienne de la Terre. Tous expliquaient les phases de Vénus sans la « réfutation » de la prédiction de l'héliocentrisme complet concernant la parallaxe stellaire. La découverte par Galileo Galilei des phases de Vénus fut ainsi sa contribution empiriquement la plus influente dans la transition en deux étapes du géocentrisme complet à l'héliocentrisme complet via le géo-héliocentrisme.

#### Saturne et Neptune

En 1610, Galileo Galilei observa également la planète Saturne et prit d'abord ses anneaux pour des planètes, pensant qu'il s'agissait d'un système à trois corps. Lorsqu'il observa la planète plus tard, les anneaux de Saturne étaient directement orientés vers la Terre, ce qui lui fit penser que deux des corps avaient disparu. Les anneaux réapparurent lorsqu'il observa la planète en 1616, le déroutant davantage.

 Les phases de Vénus, observées par Galileo Galilei en 1610

Galileo Galilei observa la planète Neptune en 1612. Elle apparaît dans ses carnets comme l'une des nombreuses étoiles faibles sans particularité. Il ne réalisa pas qu'il s'agissait d'une planète, mais il nota son mouvement par rapport aux étoiles avant d'en perdre la trace.

#### Taches solaires

Galileo Galilei effectua des études à l'œil nu et au télescope des taches solaires. Leur existence souleva une autre difficulté avec la perfection immuable des cieux telle que postulée dans la physique céleste aristotélicienne orthodoxe. Une variation annuelle apparente dans leurs trajectoires, observée par Francesco Sizzi et d'autres en 1612-1613, fournit également un argument puissant contre le système ptolémaïque et le système géohéliocentrique de Tycho Brahe. Un différend sur la revendication de priorité dans la découverte des taches solaires, et dans leur interprétation, conduisit Galileo Galilei à une longue et amère querelle avec le jésuite Christoph Scheiner. Au milieu se trouvait Mark Welser, à qui Scheiner avait annoncé sa découverte et qui demanda son avis à Galileo Galilei. En fait, il ne fait guère de doute que tous deux furent devancés par David Fabricius et son fils Johannes.

#### Voie lactée et étoiles

Galileo Galilei observa la Voie lactée, précédemment considérée comme nébuleuse, et découvrit qu'il s'agissait d'une multitude d'étoiles si densément groupées qu'elles apparaissaient depuis la Terre comme des nuages. Il localisa de nombreuses autres étoiles trop distantes pour être visibles à l'œil nu. Il observa l'étoile double Mizar dans la Grande Ourse en 1617. Dans le Starry Messenger, Galileo Galilei rapporta que les étoiles apparaissaient comme de simples éclats de lumière, essentiellement inchangées dans leur apparence par le télescope, et les opposait aux planètes, que le télescope révélait être des disques. Mais peu après, dans ses Letters on Sunspots, il rapporta que le télescope révélait que les formes des étoiles comme des planètes étaient « tout à fait rondes ». À partir de ce moment, il continua à rapporter que les télescopes montraient la rondeur des étoiles, et que les étoiles observées au télescope mesuraient quelques secondes d'arc de diamètre. Il conçut également une méthode pour mesurer la taille apparente d'une étoile sans télescope. Comme décrit dans son Dialogue Concerning the Two Chief World Systems, sa méthode consistait à suspendre une corde fine dans sa ligne de visée vers l'étoile et à mesurer la distance maximale à partir de laquelle elle obscurcirait entièrement l'étoile. À partir de ses mesures de cette distance et de la largeur de la corde, il pouvait calculer l'angle sous-tendu par l'étoile à son point d'observation.

Dans son Dialogue, il rapporta avoir trouvé que le diamètre apparent d'une étoile de première magnitude ne dépassait pas 5 secondes d'arc, et celui d'une étoile de sixième magnitude environ 5/6 de seconde d'arc. Comme la plupart des astronomes de son époque, Galileo Galilei ne reconnut pas que les tailles apparentes des étoiles qu'il mesurait étaient fallacieuses, causées par la diffraction et la distorsion atmosphérique, et ne représentaient pas les véritables tailles des étoiles. Cependant, les valeurs de Galileo Galilei étaient bien plus petites que les estimations antérieures des tailles apparentes des étoiles les plus brillantes, telles que celles faites par Brahe, et permirent à Galileo Galilei de contrer les arguments anti-coperniciens tels que ceux avancés par Tycho selon lesquels ces étoiles devraient être absurdement grandes pour que leurs parallaxes annuelles soient indétectables. D'autres astronomes tels que Simon Marius, Giovanni Battista Riccioli et Martinus Hortensius effectuèrent des mesures similaires d'étoiles, et Marius et Riccioli conclurent que les tailles plus petites n'étaient pas assez petites pour répondre à l'argument de Tycho.

### Théorie des marées

Le Cardinal Bellarmine avait écrit en 1615 que le système copernicien ne pouvait être défendu sans « une véritable démonstration physique que le soleil ne tourne pas autour de la terre mais que la terre tourne autour du soleil ». Galileo Galilei considérait sa théorie des marées comme fournissant une telle preuve. Cette théorie était si importante pour lui qu'il avait initialement l'intention d'appeler son Dialogue Concerning the Two Chief World Systems le Dialogue on the Ebb and Flow of the Sea. La référence aux marées fut retirée du titre sur ordre de l'Inquisition.

 Galileo Galilei, portrait par Domenico Tintoretto

Pour Galileo Galilei, les marées étaient causées par le ballottement de l'eau dans les mers alors qu'un point à la surface de la Terre accélérait et ralentissait en raison de la rotation de la Terre sur son axe et de sa révolution autour du Soleil. Il diffusa son premier compte rendu des marées en 1616, adressé au Cardinal Orsini. Sa théorie donna le premier aperçu de l'importance des formes des bassins océaniques dans l'ampleur et le rythme des marées ; il expliqua correctement, par exemple, les marées négligeables au milieu de la mer Adriatique comparées à celles aux extrémités. Comme explication générale de la cause des marées, cependant, sa théorie fut un échec.

Si cette théorie était correcte, il n'y aurait qu'une seule marée haute par jour. Galileo Galilei et ses contemporains étaient conscients de cette insuffisance car il y a deux marées hautes quotidiennes à Venise au lieu d'une, espacées d'environ 12 heures. Galileo Galilei rejeta cette anomalie comme résultant de plusieurs causes secondaires incluant la forme de la mer, sa profondeur et d'autres facteurs. Albert Einstein exprima plus tard l'opinion que Galileo Galilei développa ses « arguments fascinants » et les accepta sans esprit critique par désir d'une preuve physique du mouvement de la Terre. Galileo Galilei rejeta également l'idée, connue depuis l'Antiquité et par son contemporain Johannes Kepler, que la Lune causait les marées — Galileo Galilei ne porta également aucun intérêt aux orbites elliptiques des planètes de Kepler. Galileo Galilei continua à plaider en faveur de sa théorie des marées, la considérant comme la preuve ultime du mouvement de la Terre.

### Controverse sur les comètes et The Assayer

En 1619, Galileo Galilei se retrouva empêtré dans une controverse avec le Père Orazio Grassi, professeur de mathématiques au Jesuit Collegio Romano. Cela commença comme un différend sur la nature des comètes, mais au moment où Galileo Galilei publia The Assayer Il Saggiatore en 1623, sa dernière salve dans le différend, c'était devenu une controverse bien plus large sur la nature même de la science. La page de titre du livre décrit Galileo Galilei comme philosophe et « Matematico Primario » du Grand-Duc de Toscane.

Parce que The Assayer contient une telle richesse d'idées de Galileo Galilei sur la manière dont la science devrait être pratiquée, il a été qualifié de manifeste scientifique. Au début de 1619, le Père Grassi avait publié anonymement un pamphlet, An Astronomical Disputation on the Three Comets of the Year 1618, qui discutait de la nature d'une comète apparue fin novembre de l'année précédente. Grassi conclut que la comète était un corps enflammé qui s'était déplacé le long d'un segment de grand cercle à distance constante de la terre, et puisqu'elle se déplaçait dans le ciel plus lentement que la Lune, elle devait être plus éloignée que la Lune. Les arguments et conclusions de Grassi furent critiqués dans un article ultérieur, Discours sur les comètes, publié sous le nom de l'un des disciples de Galileo Galilei, un avocat florentin nommé Mario Guiducci, bien qu'il ait été en grande partie rédigé par Galileo Galilei lui-même. Galileo Galilei et Guiducci ne proposèrent aucune théorie définitive sur la nature des comètes, bien qu'ils aient présenté quelques conjectures provisoires que l'on sait aujourd'hui erronées. L'approche correcte de l'étude des comètes avait été proposée à l'époque par Tycho Brahe. Dans son passage d'ouverture, le Discours de Galileo Galilei et Guiducci insultait gratuitement le jésuite Christoph Scheiner, et diverses remarques désobligeantes sur les professeurs du Collegio Romano étaient dispersées dans l'ensemble de l'ouvrage. Les jésuites furent offensés, et Grassi répliqua bientôt par un pamphlet polémique, La Balance astronomique et philosophique, sous le pseudonyme de Lothario Sarsio Sigensano, se faisant passer pour l'un de ses propres élèves.

L'Essayeur fut la réponse dévastatrice de Galileo Galilei à la Balance astronomique. Il a été largement reconnu comme un chef-d'œuvre de la littérature polémique, dans lequel les arguments de « Sarsi » sont soumis à un mépris cinglant. Il fut accueilli avec de vifs éloges, et plut particulièrement au nouveau pape, Urban VIII, à qui il avait été dédié. À Rome, lors de la décennie précédente, Barberini, le futur Urban VIII, s'était rangé du côté de Galileo Galilei et de la Lincean Academy.

Le différend de Galileo Galilei avec Grassi aliéna définitivement nombre des jésuites qui avaient auparavant été favorables à ses idées, et Galileo Galilei et ses amis étaient convaincus que ces jésuites étaient responsables de sa condamnation ultérieure. Les preuves à cet égard demeurent toutefois équivoques, au mieux.

### Controverse sur l'héliocentrisme

À l'époque du conflit de Galileo Galilei avec l'Église, la majorité des personnes instruites souscrivaient à la conception géocentrique aristotélicienne selon laquelle la Terre est le centre de l'Univers et l'orbite de tous les corps célestes, ou au nouveau système de Tycho Brahe mélangeant géocentrisme et héliocentrisme. L'opposition à l'héliocentrisme et aux écrits de Galileo Galilei à ce sujet combinait des objections religieuses et scientifiques. L'opposition religieuse à l'héliocentrisme provenait de passages bibliques impliquant la nature fixe de la Terre. L'opposition scientifique venait de Brahe, qui soutenait que si l'héliocentrisme était vrai, une parallaxe stellaire annuelle devrait être observée, bien qu'aucune ne le fût à l'époque. Aristarque et Copernic avaient correctement postulé que la parallaxe était négligeable car les étoiles étaient très éloignées. Cependant, Tycho répliqua que puisque les étoiles semblent avoir une taille angulaire mesurable, si les étoiles étaient si éloignées et que leur taille apparente est due à leur taille physique, elles seraient bien plus grandes que le Soleil. En réalité, il n'est pas possible d'observer la taille physique d'étoiles lointaines sans télescopes modernes.

Galileo Galilei défendit l'héliocentrisme sur la base de ses observations astronomiques de 1609. En décembre 1613, la Grande-Duchesse Christina de Florence confronta l'un des amis et disciples de Galileo Galilei, Benedetto Castelli, avec des objections bibliques au mouvement de la Terre. Poussé par cet incident, Galileo Galilei écrivit une lettre à Castelli dans laquelle il soutenait que l'héliocentrisme n'était en fait pas contraire aux textes bibliques, et que la Bible était une autorité en matière de foi et de morale, non de science. Cette lettre ne fut pas publiée, mais circula largement. Deux ans plus tard, Galileo Galilei écrivit une lettre à Christina qui développa ses arguments de huit pages à quarante pages.

 Peinture de Cristiano Banti de 1857 représentant Galileo Galilei face à l'Inquisition romaine

En 1615, les écrits de Galileo Galilei sur l'héliocentrisme avaient été soumis à l'Inquisition romaine par le Père Niccolò Lorini, qui affirmait que Galileo Galilei et ses partisans tentaient de réinterpréter la Bible, ce qui était perçu comme une violation du Concile de Trente et ressemblait dangereusement au protestantisme. Lorini cita spécifiquement la lettre de Galileo Galilei à Castelli. Galileo Galilei se rendit à Rome pour se défendre ainsi que ses idées. Au début de 1616, Monseigneur Francesco Ingoli engagea un débat avec Galileo Galilei, lui envoyant un essai réfutant le système copernicien. Galileo Galilei déclara plus tard qu'il croyait que cet essai avait été déterminant dans l'action contre le copernicisme qui suivit. Ingoli avait peut-être été mandaté par l'Inquisition pour rédiger un avis d'expert sur la controverse, l'essai fournissant la base des actions de l'Inquisition. L'essai se concentrait sur dix-huit arguments physiques et mathématiques contre l'héliocentrisme. Il empruntait principalement aux arguments de Tycho Brahe, notamment que l'héliocentrisme exigerait que les étoiles telles qu'elles apparaissaient soient beaucoup plus grandes que le Soleil. L'essai comprenait également quatre arguments théologiques, mais Ingoli suggéra à Galileo Galilei de se concentrer sur les arguments physiques et mathématiques, et il ne mentionna pas les idées bibliques de Galileo Galilei.

En février 1616, une commission inquisitoriale déclara l'héliocentrisme « absurde et insensé en philosophie, et formellement hérétique car il contredit explicitement en de nombreux endroits le sens de la Sainte Écriture ». L'Inquisition constata que l'idée du mouvement de la Terre « reçoit le même jugement en philosophie et... en ce qui concerne la vérité théologique, elle est au moins erronée en matière de foi ». Le Pape Paul V chargea le Cardinal Bellarmine de communiquer cette conclusion à Galileo Galilei, et de lui ordonner d'abandonner l'héliocentrisme. Le 26 février, Galileo Galilei fut convoqué à la résidence de Bellarmine et sommé « d'abandonner complètement... l'opinion selon laquelle le soleil se tient immobile au centre du monde et la Terre se déplace, et dorénavant de ne pas la soutenir, l'enseigner ou la défendre de quelque manière que ce soit, oralement ou par écrit ». Le décret de la Congrégation de l'Index interdit le De Revolutionibus de Copernic et d'autres ouvrages héliocentriques jusqu'à correction.

Pendant la décennie suivante, Galileo Galilei se tint bien à l'écart de la controverse. Il relança son projet d'écrire un ouvrage sur le sujet, encouragé par l'élection du cardinal Maffeo Barberini au rang de pape Urbain VIII en 1623. Barberini était un ami et admirateur de Galileo Galilei, et s'était opposé à l'avertissement infligé à Galileo Galilei en 1616. L'ouvrage qui en résulta, le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde, fut publié en 1632, avec l'autorisation formelle de l'Inquisition et la permission pontificale.

 Portrait de Galileo Galilei par Justus Sustermans, 1636. Musée des Offices, Florence.

Auparavant, le pape Urbain VIII avait personnellement demandé à Galileo Galilei de présenter dans l'ouvrage les arguments pour et contre l'héliocentrisme, et de veiller à ne pas défendre l'héliocentrisme. Que ce soit par inadvertance ou délibérément, Simplicio, le défenseur de la vision géocentrique aristotélicienne dans le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde, se trouvait souvent pris au piège de ses propres erreurs et apparaissait parfois comme un imbécile. En effet, bien que Galileo Galilei précise dans la préface de son livre que le personnage porte le nom d'un célèbre philosophe aristotélicien, Simplicius en latin, « Simplicio » en italien, le nom « Simplicio » en italien possède également la connotation de « simplet ». Cette représentation de Simplicio fit apparaître le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde comme un ouvrage de propagande : une attaque contre le géocentrisme aristotélicien et une défense de la théorie copernicienne.

La plupart des historiens s'accordent à dire que Galileo Galilei n'agit pas par malveillance et se sentit pris au dépourvu par la réaction suscitée par son livre. Toutefois, le pape ne prit pas à la légère la suspicion de ridicule public, ni la défense du copernicisme.

Galileo Galilei s'était aliéné l'un de ses plus grands et plus puissants soutiens, le pape, et fut convoqué à Rome pour défendre ses écrits en septembre 1632. Il arriva finalement en février 1633 et fut présenté à l'inquisiteur Vincenzo Maculani pour être inculpé. Tout au long de son procès, Galileo Galilei maintint avec fermeté que depuis 1616 il avait fidèlement tenu sa promesse de ne professer aucune des opinions condamnées, et il nia initialement même les avoir défendues. Toutefois, il fut finalement persuadé d'admettre que, contrairement à sa véritable intention, un lecteur de son Dialogue aurait bien pu obtenir l'impression qu'il était destiné à être une défense du copernicisme. Compte tenu du déni plutôt invraisemblable de Galileo Galilei selon lequel il n'avait jamais professé d'idées coperniciennes après 1616 ni jamais eu l'intention de les défendre dans le Dialogue, son interrogatoire final, en juillet 1633, s'acheva par une menace de torture s'il ne disait pas la vérité, mais il maintint son déni malgré la menace.

La sentence de l'Inquisition fut prononcée le 22 juin. Elle comportait trois parties essentielles :

- Galileo Galilei fut jugé « véhémentement suspect d'hérésie » bien qu'il ne fût jamais formellement accusé d'hérésie, ce qui le préserva de châtiments corporels, à savoir d'avoir professé les opinions selon lesquelles le Soleil est immobile au centre de l'univers, que la Terre n'en est pas le centre et se meut, et que l'on peut professer et défendre une opinion comme probable après qu'elle a été déclarée contraire aux Saintes Écritures. Il lui fut demandé d'« abjurer, maudire et détester » ces opinions. - Il fut condamné à l'emprisonnement formel au gré de l'Inquisition. Le lendemain, cette peine fut commuée en assignation à résidence, sous laquelle il demeura jusqu'à la fin de ses jours. - Son Dialogue incriminé fut interdit ; et dans une mesure non annoncée lors du procès, la publication de toute œuvre de sa main fut prohibée, y compris celles qu'il pourrait écrire à l'avenir.

Selon une légende populaire, après avoir abjuré sa théorie selon laquelle la Terre se déplaçait autour du Soleil, Galileo Galilei aurait murmuré la phrase rebelle « Et pourtant elle se meut ». Une peinture des années 1640 du peintre espagnol Bartolomé Esteban Murillo ou d'un artiste de son école, dans laquelle les mots restèrent cachés jusqu'aux travaux de restauration de 1911, représente un Galileo Galilei emprisonné contemplant apparemment les mots « E pur si muove » inscrits sur le mur de son cachot. Le plus ancien récit écrit connu de cette légende date d'un siècle après sa mort, mais Stillman Drake écrit « qu'il ne fait désormais aucun doute que les mots célèbres étaient déjà attribués à Galileo Galilei avant sa mort ».

Après une période passée auprès du bienveillant Ascanio Piccolomini, archevêque de Sienne, Galileo Galilei fut autorisé à retourner dans sa villa d'Arcetri près de Florence en 1634, où il passa une partie de sa vie en résidence surveillée. Il lui fut ordonné de lire les Sept Psaumes de la pénitence une fois par semaine pendant les trois années suivantes. Toutefois, sa fille Maria Celeste le soulagea de ce fardeau après avoir obtenu la permission ecclésiastique de le prendre sur elle.

 Portrait, attribué à Murillo, de Galileo Galilei contemplant les mots « E pur si muove »

C'est alors que Galileo Galilei était en résidence surveillée qu'il consacra son temps à l'une de ses plus belles œuvres, Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles. Il y résumait des travaux qu'il avait effectués quelque quarante ans auparavant, sur les deux sciences aujourd'hui appelées cinématique et résistance des matériaux, publié en Hollande pour échapper à la censure. Cet ouvrage fut hautement loué par Albert Einstein. En raison de ce travail, Galileo Galilei est souvent appelé le « père de la physique moderne ». Il devint complètement aveugle en 1638 et souffrait d'une hernie douloureuse et d'insomnie, si bien qu'il fut autorisé à se rendre à Florence pour obtenir des conseils médicaux.

Dava Sobel soutient qu'avant le procès et le jugement pour hérésie de Galileo Galilei en 1633, le pape Urbain VIII était devenu préoccupé par les intrigues de cour et les affaires d'État, et avait commencé à craindre des persécutions ou des menaces contre sa propre vie. Dans ce contexte, Sobel soutient que le problème de Galileo Galilei fut présenté au pape par des courtisans et des ennemis de Galileo Galilei. Ayant été accusé de faiblesse dans la défense de l'Église, Urbain réagit contre Galileo Galilei par colère et par peur.

La connaissance de Galileo Galilei en Chine

Johann Adam Schall von Bell publia Yuan jing shuo, Explication du télescope, en 1626, en chinois et en latin.

Mort

Galileo Galilei continua de recevoir des visiteurs jusqu'en 1642, année où, après avoir souffert de fièvre et de palpitations cardiaques, il mourut le 8 janvier 1642, à l'âge de 77 ans. Le Grand-Duc de Toscane, Ferdinando II, souhaitait l'inhumer dans la nef principale de la Basilique Santa Croce, aux côtés des tombes de son père et de ses autres ancêtres, et ériger un mausolée de marbre en son honneur.

 Tombeau de Galileo, Santa Croce, Florence

Ces projets furent toutefois abandonnés après les protestations du Pape Urban VIII et de son neveu, le Cardinal Francesco Barberini, Galileo ayant été condamné par l'Église catholique pour « véhémente suspicion d'hérésie ». Il fut donc inhumé dans une petite pièce adjacente à la chapelle des novices, au bout d'un couloir menant du transept sud de la basilique à la sacristie. Il fut réinhumé dans la nef principale de la basilique en 1737, après qu'un monument eut été érigé en son honneur ; lors de ce transfert, trois doigts et une dent furent prélevés sur sa dépouille. Ces doigts sont actuellement exposés au Museo Galileo de Florence, en Italie.

Contributions scientifiques

### Méthodes scientifiques

Galileo apporta des contributions originales à la science du mouvement par une combinaison novatrice d'expérimentation et de mathématiques. Plus typiques de la science de l'époque étaient les études qualitatives de William Gilbert sur le magnétisme et l'électricité. Le père de Galileo, Vincenzo Galilei, luthiste et théoricien de la musique, avait mené des expériences établissant peut-être la plus ancienne relation non linéaire connue en physique : pour une corde tendue, la hauteur varie comme la racine carrée de la tension. Ces observations s'inscrivaient dans le cadre de la tradition pythagoricienne de la musique, bien connue des fabricants d'instruments, qui incluait le fait que subdiviser une corde par un nombre entier produit une gamme harmonieuse. Ainsi, une quantité limitée de mathématiques reliait depuis longtemps la musique et les sciences physiques, et le jeune Galileo put constater que les observations de son propre père élargissaient cette tradition.

 Majeur de la main droite de Galileo

Galileo fut l'un des premiers penseurs modernes à affirmer clairement que les lois de la nature sont mathématiques. Dans L'Essayeur, il écrivit : « La philosophie est écrite dans ce grand livre, l'univers... Il est écrit dans le langage des mathématiques, et ses caractères sont des triangles, des cercles et d'autres figures géométriques ;... » Ses analyses mathématiques constituent un développement supplémentaire d'une tradition employée par les philosophes naturalistes scolastiques tardifs, que Galileo apprit lorsqu'il étudia la philosophie. Son travail marqua une nouvelle étape vers la séparation définitive de la science d'avec la philosophie et la religion ; un développement majeur dans la pensée humaine. Il était souvent disposé à modifier ses positions en fonction de l'observation. Afin de réaliser ses expériences, Galileo dut établir des étalons de longueur et de temps, de sorte que les mesures effectuées à différents jours et dans différents laboratoires puissent être comparées de manière reproductible. Cela fournit une base fiable sur laquelle confirmer les lois mathématiques par raisonnement inductif.

Galileo démontra une appréciation moderne de la relation appropriée entre mathématiques, physique théorique et physique expérimentale. Il comprit la parabole, tant en termes de sections coniques qu'en termes d'ordonnée y variant comme le carré de l'abscisse x. Galileo affirma en outre que la parabole était la trajectoire théoriquement idéale d'un projectile uniformément accéléré en l'absence de résistance de l'air ou d'autres perturbations. Il reconnut qu'il existe des limites à la validité de cette théorie, notant sur des bases théoriques qu'une trajectoire de projectile d'une taille comparable à celle de la Terre ne pouvait en aucun cas être une parabole, mais il soutint néanmoins que pour des distances allant jusqu'à la portée de l'artillerie de son époque, la déviation de la trajectoire d'un projectile par rapport à une parabole ne serait que très légère.

### Astronomie

Dans l'observation par Galileo en 1604 de la Supernova de Kepler et sa conclusion qu'il s'agissait d'un groupe d'étoiles lointaines, Galileo réfuta la notion aristotélicienne de l'immutabilité des cieux.

 Galileo montrant au Doge de Venise comment utiliser le télescope (fresque de Giuseppe Bertini)

À l'aide de son télescope à réfraction, Galileo observa fin 1609 que la surface de la Lune n'est pas lisse. Au début de l'année suivante, il observa les quatre plus grandes lunes de Jupiter. Plus tard en 1610, il observa les phases de Vénus — une preuve de l'héliocentrisme — ainsi que Saturne, bien qu'il ait cru que les anneaux de la planète étaient deux autres planètes. En 1612, il observa Neptune et nota son mouvement, mais ne l'identifia pas comme une planète.

Galileo réalisa des études sur les taches solaires, la Voie lactée, et effectua diverses observations sur les étoiles, notamment sur la façon de mesurer leur taille apparente sans télescope.

### Ingénierie

Galileo apporta un certain nombre de contributions à ce qui est aujourd'hui connu sous le nom d'ingénierie, distincte de la physique pure. Entre 1595 et 1598, Galileo conçut et perfectionna un compas géométrique et militaire adapté à l'usage des artilleurs et des géomètres. Cela s'appuyait sur des instruments antérieurs conçus par Niccolò Tartaglia et Guidobaldo del Monte. Pour les artilleurs, il offrait, outre une méthode nouvelle et plus sûre d'élever les canons avec précision, un moyen de calculer rapidement la charge de poudre à canon pour des boulets de différentes tailles et matériaux. En tant qu'instrument géométrique, il permettait la construction de tout polygone régulier, le calcul de l'aire de tout polygone ou secteur circulaire, et une variété d'autres calculs. Sous la direction de Galileo, le fabricant d'instruments Marc'Antonio Mazzoleni produisit plus de 100 de ces compas, que Galileo vendait accompagnés d'un manuel d'instructions qu'il rédigea pour 50 lires et proposait un cours sur l'utilisation des compas pour 120 lires.  Compas géométrique et militaire de Galileo Galilei, probablement fabriqué vers 1604 par son fabricant d'instruments personnel Marc'Antonio Mazzoleni

En 1593, Galileo Galilei construisit un thermomètre, utilisant l'expansion et la contraction de l'air dans une ampoule pour déplacer l'eau dans un tube attenant.

En 1609, Galileo Galilei fut, aux côtés de l'Anglais Thomas Harriot et d'autres, parmi les premiers à utiliser une lunette réfractrice comme instrument d'observation des étoiles, des planètes ou des lunes. Le nom « télescope » fut forgé pour l'instrument de Galileo Galilei par un mathématicien grec, Giovanni Demisiani, lors d'un banquet donné en 1611 par le prince Federico Cesi pour faire de Galileo Galilei un membre de son Accademia dei Lincei. En 1610, il utilisa une lunette à courte distance pour agrandir les parties d'insectes. Dès 1624, Galileo Galilei avait utilisé un microscope composé. Il offrit l'un de ces instruments au cardinal Zollern en mai de cette année-là pour le présenter au duc de Bavière, et en septembre, il en envoya un autre au prince Cesi. Les Lincéens jouèrent à nouveau un rôle dans la dénomination du « microscope » un an plus tard lorsque son confrère académicien Giovanni Faber forgea le mot pour l'invention de Galileo Galilei à partir des mots grecs μικρόν micron signifiant « petit », et σκοπεῖν skopein signifiant « regarder ». Le mot se voulait analogue à « télescope ». Des illustrations d'insectes réalisées à l'aide d'un des microscopes de Galileo Galilei et publiées en 1625 semblent avoir constitué la première documentation claire de l'utilisation d'un microscope composé.

En 1612, ayant déterminé les périodes orbitales des satellites de Jupiter, Galileo Galilei proposa qu'avec une connaissance suffisamment précise de leurs orbites, on pourrait utiliser leurs positions comme horloge universelle, ce qui rendrait possible la détermination de la longitude. Il travailla sur ce problème de temps à autre durant le reste de sa vie, mais les difficultés pratiques étaient considérables. La méthode fut appliquée avec succès pour la première fois par Giovanni Domenico Cassini en 1681 et fut ensuite largement utilisée pour les grands relevés terrestres ; cette méthode, par exemple, servit à arpenter la France, et plus tard par Zebulon Pike dans le Midwest américain en 1806. Pour la navigation maritime, où les observations télescopiques délicates étaient plus difficiles, le problème de la longitude exigea finalement le développement d'un chronomètre de marine portable et pratique, tel que celui de John Harrison. Tard dans sa vie, devenu totalement aveugle, Galileo Galilei conçut un mécanisme d'échappement pour une horloge à pendule appelé l'échappement de Galileo Galilei, bien qu'aucune horloge utilisant ce système ne fut construite avant que la première horloge à pendule pleinement opérationnelle ne soit réalisée par Christiaan Huygens dans les années 1650.

 Une réplique de la plus ancienne lunette astronomique survivante attribuée à Galileo Galilei, exposée au Griffith Observatory

Galileo Galilei fut invité à plusieurs reprises à conseiller sur des projets d'ingénierie visant à atténuer les inondations fluviales. En 1630, Mario Guiducci joua probablement un rôle déterminant pour s'assurer qu'il soit consulté sur un projet de Bartolotti visant à creuser un nouveau canal pour le fleuve Bisenzio près de Florence.

### Physique

Les travaux théoriques et expérimentaux de Galileo Galilei sur les mouvements des corps, conjugués aux travaux largement indépendants de Kepler et René Descartes, furent un précurseur de la mécanique classique développée par Sir Isaac Newton. Galileo Galilei mena plusieurs expériences avec des pendules. On croit communément, grâce à la biographie de Vincenzo Viviani, que celles-ci commencèrent en observant les oscillations du lustre de bronze dans la cathédrale de Pise, utilisant son pouls comme chronomètre. Des expériences ultérieures sont décrites dans ses Deux Nouvelles Sciences. Galileo Galilei affirma qu'un pendule simple est isochrone, c'est-à-dire que ses oscillations prennent toujours le même temps, indépendamment de l'amplitude. En fait, cela n'est qu'approximativement vrai, comme le découvrit Christiaan Huygens. Galileo Galilei découvrit également que le carré de la période varie directement avec la longueur du pendule. Le fils de Galileo Galilei, Vincenzo, esquissa une horloge basée sur les théories de son père en 1642. L'horloge ne fut jamais construite et, en raison des grandes oscillations requises par son échappement à verge, elle aurait été un piètre garde-temps.

 Galileo e Viviani, 1892, Tito Lessi

Galileo Galilei est moins connu pour être, néanmoins crédité d'être, l'un des premiers à comprendre la fréquence sonore. En raclant un ciseau à différentes vitesses, il relia la hauteur du son produit à l'espacement des sauts du ciseau, une mesure de fréquence. En 1638, Galileo Galilei décrivit une méthode expérimentale pour mesurer la vitesse de la lumière en organisant que deux observateurs, chacun ayant des lanternes équipées de volets, observent mutuellement leurs lanternes à une certaine distance. Le premier observateur ouvre le volet de sa lampe et, le second, en voyant la lumière, ouvre immédiatement le volet de sa propre lanterne. Le temps entre l'ouverture du volet par le premier observateur et la vision de la lumière de la lampe du second observateur indique le temps nécessaire à la lumière pour faire l'aller-retour entre les deux observateurs. Galileo Galilei rapporta que lorsqu'il tenta cette expérience à une distance de moins d'un mile, il fut incapable de déterminer si la lumière apparaissait ou non instantanément. Entre la mort de Galileo Galilei et 1667, les membres de l'Accademia del Cimento florentine répétèrent l'expérience sur une distance d'environ un mile et obtinrent un résultat tout aussi peu concluant. Nous savons désormais que la vitesse de la lumière est bien trop rapide pour être mesurée par de telles méthodes avec des opérateurs de volets humains sur Terre.

Galileo Galilei formula le principe fondamental de la relativité, selon lequel les lois de la physique sont les mêmes dans tout système se déplaçant à une vitesse constante en ligne droite, quelle que soit sa vitesse ou sa direction particulière. Par conséquent, il n'existe ni mouvement absolu ni repos absolu. Ce principe fournit le cadre fondamental aux lois du mouvement de Newton et est central dans la théorie de la relativité restreinte d'Einstein.

#### Corps en chute libre Une biographie rédigée par Vincenzo Viviani, élève de Galileo Galilei, affirme que ce dernier aurait lâché depuis la tour de Pise des sphères de même matériau mais de masses différentes afin de démontrer que leur temps de chute était indépendant de leur masse. Cela contredisait l'enseignement d'Aristote selon lequel les objets lourds tombent plus vite que les objets légers, en proportion directe de leur poids. Bien que cette anecdote ait été reprise dans de nombreux récits populaires, il n'existe aucun témoignage de Galileo Galilei lui-même attestant d'une telle expérience, et les historiens s'accordent généralement pour dire qu'il s'agissait au mieux d'une expérience de pensée qui n'a jamais eu lieu. Drake fait exception : selon lui, l'expérience s'est bien déroulée, à peu près telle que Viviani l'a décrite. L'expérience en question a en réalité été menée par Simon Stevin, couramment appelé Stevinus, et Jan Cornets de Groot, depuis le clocher de l'église de Delft en 1586. Toutefois, la plupart des expériences de Galileo Galilei sur la chute des corps ont été réalisées au moyen de plans inclinés, où les problèmes de chronométrage et de résistance de l'air étaient considérablement réduits. Quoi qu'il en soit, l'observation selon laquelle des objets de tailles similaires mais de poids différents tombent à la même vitesse est documentée dans des travaux aussi anciens que ceux de Jean Philopon au VIe siècle, que Galileo Galilei connaissait.

Dans ses Discorsi de 1638, le personnage de Salviati, largement considéré comme le porte-parole de Galileo Galilei, soutenait que tous les corps de poids inégaux tomberaient à la même vitesse finie dans le vide. Mais cette thèse avait déjà été avancée par Lucrèce et Simon Stevin. Le Salviati de Cristiano Banti affirmait également qu'elle pouvait être démontrée expérimentalement par la comparaison de mouvements pendulaires dans l'air, avec des masses de plomb et de liège de poids différents mais par ailleurs similaires.

Galileo Galilei a proposé qu'un corps en chute libre tomberait avec une accélération uniforme, à condition que la résistance du milieu traversé demeure négligeable, ou dans le cas limite d'une chute dans le vide. Il a également établi la loi cinématique correcte pour la distance parcourue lors d'une accélération uniforme à partir du repos — à savoir qu'elle est proportionnelle au carré du temps écoulé d ∝ t 2. Avant Galileo Galilei, Nicole Oresme, au XIVe siècle, avait dérivé la loi du carré du temps pour un changement uniformément accéléré, et Domingo de Soto avait suggéré au XVIe siècle que les corps tombant dans un milieu homogène connaîtraient une accélération uniforme. Soto n'avait toutefois pas anticipé nombre des nuances et raffinements contenus dans la théorie de Galileo Galilei sur la chute des corps. Il n'avait pas reconnu, par exemple, comme l'a fait Galileo Galilei, qu'un corps ne tomberait avec une accélération strictement uniforme que dans le vide, et qu'il atteindrait autrement une vitesse terminale uniforme. Galileo Galilei a exprimé la loi du carré du temps au moyen de constructions géométriques et de formulations mathématiquement précises, conformes aux normes de l'époque. Il est revenu à d'autres de reformuler cette loi en termes algébriques.

Il a également conclu que les objets conservent leur vélocité en l'absence de tout obstacle à leur mouvement, contredisant ainsi l'hypothèse aristotélicienne généralement acceptée selon laquelle un corps ne pouvait demeurer dans un mouvement dit « violent », « contre nature » ou « forcé » que tant qu'un agent de changement — le « moteur » — continuait d'agir sur lui. Des idées philosophiques relatives à l'inertie avaient été proposées par Jean Philopon et Jean Buridan. Galileo Galilei a affirmé : « Imaginons une particule projetée le long d'un plan horizontal sans friction ; nous savons alors, d'après ce qui a été expliqué plus en détail dans les pages précédentes, que cette particule se déplacera le long de ce même plan avec un mouvement uniforme et perpétuel, à condition que le plan n'ait pas de limites ». Cela a été intégré dans la première loi du mouvement de Newton, à l'exception de la direction du mouvement : celle de Newton est rectiligne, celle de Galileo Galilei est circulaire — par exemple le mouvement des planètes autour du Soleil, qui selon lui, et contrairement à Newton, s'effectue en l'absence de gravité.

### Mathématiques

Si l'application des mathématiques à la physique expérimentale par Galileo Galilei était novatrice, ses méthodes mathématiques étaient celles de son époque, comprenant des dizaines d'exemples d'une méthode de proportion inverse par racine carrée transmise par Fibonacci et Archimède. Les analyses et démonstrations reposaient largement sur la théorie eudoxienne des proportions, telle qu'exposée dans le cinquième livre des Éléments d'Euclide. Cette théorie n'était devenue accessible qu'un siècle auparavant, grâce aux traductions précises de Tartaglia et d'autres ; mais à la fin de la vie de Galileo Galilei, elle était supplantée par les méthodes algébriques de Descartes.

Le concept aujourd'hui nommé paradoxe de Galileo Galilei n'était pas de son invention. La solution qu'il a proposée, selon laquelle les nombres infinis ne peuvent être comparés, n'est plus considérée comme pertinente.

Héritage

### Réévaluations ultérieures de l'Église

L'affaire Galileo Galilei fut largement oubliée après sa mort, et la controverse s'apaisa. L'interdiction de l'Inquisition de réimprimer les œuvres de Galileo Galilei fut levée en 1718 lorsque l'autorisation fut accordée de publier une édition de ses travaux à Florence, excluant le Dialogue condamné. En 1741, le pape Benoît XIV autorisa la publication d'une édition des œuvres scientifiques complètes de Galileo Galilei, incluant une version légèrement censurée du Dialogue. En 1758, l'interdiction générale des ouvrages défendant l'héliocentrisme fut retirée de l'Index des livres prohibés, bien que l'interdiction spécifique des versions non censurées du Dialogue et du De Revolutionibus de Copernic demeurât. Toute trace d'opposition officielle à l'héliocentrisme par l'Église disparut en 1835 lorsque ces ouvrages furent définitivement retirés de l'Index. L'intérêt pour l'affaire Galilée fut ravivé au début du XIXe siècle, lorsque des polémistes protestants l'utilisèrent, ainsi que d'autres événements tels que l'Inquisition espagnole et le mythe de la Terre plate, pour attaquer le catholicisme romain. L'intérêt qu'on lui porte n'a cessé de croître et de décroître depuis lors. En 1939, le pape Pie XII, dans son premier discours à l'Académie pontificale des sciences, quelques mois après son élection à la papauté, décrivit Galilée comme faisant partie des « héros les plus audacieux de la recherche... qui ne craignent ni les obstacles ni les risques sur leur chemin, ni les monuments funéraires ». Son proche conseiller depuis 40 ans, le professeur Robert Leiber, écrivit : « Pie XII prenait grand soin de ne fermer aucune porte à la science prématurément. Il était catégorique sur ce point et regrettait ce qui s'était passé dans le cas de Galilée. »

Le 15 février 1990, dans un discours prononcé à l'Université Sapienza de Rome, le cardinal Ratzinger, futur pape Benoît XVI, cita certaines opinions contemporaines sur l'affaire Galilée comme formant ce qu'il appelait « un cas symptomatique qui permet de voir à quel point va aujourd'hui le doute de soi de l'ère moderne, de la science et de la technologie ». Parmi les opinions qu'il cita figuraient celles du philosophe Paul Feyerabend, qu'il cita ainsi : « L'Église à l'époque de Galilée s'en tint bien plus étroitement à la raison que Galilée lui-même, et elle prit en considération les conséquences éthiques et sociales de l'enseignement de Galilée également. Son verdict contre Galilée était rationnel et juste et la révision de ce verdict ne peut être justifiée que sur la base de ce qui est politiquement opportun. » Le Cardinal n'indiqua pas clairement s'il était d'accord ou non avec les affirmations de Feyerabend. Il dit toutefois : « Il serait insensé de construire une apologétique impulsive sur la base de telles opinions. »

Le 31 octobre 1992, le pape Jean-Paul II reconnut que l'Église avait eu tort de condamner Galilée pour avoir affirmé que la Terre tourne autour du Soleil. « Jean-Paul déclara que les théologiens qui condamnèrent Galilée n'avaient pas reconnu la distinction formelle entre la Bible et son interprétation. »

En mars 2008, le directeur de l'Académie pontificale des sciences, Nicola Cabibbo, annonça un projet visant à honorer Galilée en érigeant une statue de lui à l'intérieur des murs du Vatican. En décembre de la même année, lors d'événements marquant le 400e anniversaire des premières observations télescopiques de Galilée, le pape Benoît XVI salua ses contributions à l'astronomie. Un mois plus tard, cependant, le chef du Conseil pontifical pour la culture, Gianfranco Ravasi, révéla que le projet d'ériger une statue de Galilée sur le terrain du Vatican avait été suspendu.

Impact sur la science moderne

Selon Stephen Hawking, Galilée porte probablement plus de responsabilité que quiconque dans la naissance de la science moderne, et Albert Einstein l'appela le père de la science moderne.

 Dôme de la cathédrale de Pise avec la « lampe de Galilée »

Les découvertes astronomiques de Galilée et ses recherches sur la théorie copernicienne ont donné lieu à un héritage durable qui inclut la catégorisation des quatre grandes lunes de Jupiter découvertes par Galilée — Io, Europe, Ganymède et Callisto — sous le nom de lunes galiléennes. D'autres entreprises et principes scientifiques portent le nom de Galilée, notamment la sonde Galileo, le premier vaisseau spatial à entrer en orbite autour de Jupiter, le système de navigation par satellite mondial Galileo proposé, la transformation entre systèmes inertiels en mécanique classique désignée transformation galiléenne et l'unité Gal, parfois appelée Galileo, qui est une unité d'accélération hors système international.

En partie parce que l'année 2009 marquait le quatrième centenaire des premières observations astronomiques enregistrées de Galilée au télescope, les Nations unies en firent l'Année internationale de l'astronomie. Un programme mondial fut établi par l'Union astronomique internationale IAU, également approuvé par l'UNESCO — l'organisme de l'ONU responsable des questions éducatives, scientifiques et culturelles. L'Année internationale de l'astronomie 2009 se voulait une célébration mondiale de l'astronomie et de ses contributions à la société et à la culture, stimulant l'intérêt mondial non seulement pour l'astronomie mais pour la science en général, avec une orientation particulière vers les jeunes.

La planète Galileo et l'astéroïde 697 Galilea portent son nom en son honneur.

Dans les médias artistiques et populaires

Galilée est mentionné plusieurs fois dans la section « opéra » de la chanson de Queen, « Bohemian Rhapsody ». Il figure en bonne place dans la chanson « Galileo » interprétée par les Indigo Girls et dans « Galileo » d'Amy Grant sur son album Heart in Motion.

Des pièces de théâtre du XXe siècle ont été écrites sur la vie de Galilée, notamment La vie de Galilée (1943) du dramaturge allemand Bertolt Brecht, avec son adaptation cinématographique (1975), et Lamp at Midnight (1947) de Barrie Stavis, ainsi que la pièce de 2008 « Galileo Galilei ».

Kim Stanley Robinson a écrit un roman de science-fiction intitulé Galileo's Dream (2009), dans lequel Galilée est amené dans le futur pour aider à résoudre une crise de philosophie scientifique ; l'histoire fait des allers-retours entre l'époque de Galilée et un futur lointain hypothétique et contient une grande quantité d'informations biographiques.

Galileo Galilei a récemment été choisi comme motif principal pour une pièce de collection de grande valeur : la pièce commémorative de 25 € de l'Année internationale de l'astronomie, frappée en 2009. Cette pièce commémore également le 400e anniversaire de l'invention du télescope de Galilée. L'avers montre une partie de son portrait et son télescope. Le fond montre l'un de ses premiers dessins de la surface de la lune. Dans l'anneau d'argent, d'autres télescopes sont représentés : le Isaac Newton Telescope, l'observatoire de l'abbaye de Kremsmünster, un télescope moderne, un radiotélescope et un télescope spatial. En 2009, le Galileoscope fut également lancé. Il s'agit d'un télescope éducatif de 2 pouces (51 mm) produit en masse, à faible coût et de qualité relativement élevée.

Écrits

Les premiers travaux de Galilée décrivant des instruments scientifiques comprennent le traité de 1586 intitulé La Petite Balance La Billancetta décrivant une balance précise pour peser des objets dans l'air ou dans l'eau et le manuel imprimé de 1606 Le Operazioni del Compasso Geometrico et Militare sur le fonctionnement d'un compas géométrique et militaire.

 Statue devant les Offices, Florence

Ses premiers travaux sur la dynamique, la science du mouvement et de la mécanique, furent son De Motu pisane Sur le Mouvement d'environ 1590 et son Le Meccaniche padouane Mécanique d'environ 1600. Le premier reposait sur la dynamique des fluides aristotélicienne-archimédienne et soutenait que la vitesse de chute gravitationnelle dans un milieu fluide était proportionnelle à l'excès du poids spécifique d'un corps sur celui du milieu, de sorte que dans le vide, les corps chuteraient à des vitesses proportionnelles à leurs poids spécifiques. Il souscrivait également à la dynamique de l'impetus philoponienne dans laquelle l'impetus se dissipe de lui-même et la chute libre dans le vide aurait une vitesse terminale essentielle selon le poids spécifique après une période initiale d'accélération.

Le Messager Céleste Sidereus Nuncius de Galilée en 1610 fut le premier traité scientifique à être publié sur la base d'observations faites à travers un télescope. Il rapportait ses découvertes :

- des lunes galiléennes - de la rugosité de la surface lunaire - de l'existence d'un grand nombre d'étoiles invisibles à l'œil nu, en particulier celles responsables de l'apparence de la Voie lactée - des différences entre les apparences des planètes et celles des étoiles fixes — les premières apparaissant comme de petits disques, tandis que les secondes apparaissaient comme des points de lumière non agrandis

Galilée publia une description des taches solaires en 1613 intitulée Lettres sur les Taches Solaires suggérant que le Soleil et les cieux sont corruptibles. Les Lettres sur les Taches Solaires rapportaient également ses observations télescopiques de 1610 de l'ensemble complet des phases de Vénus, et sa découverte des « appendices » déroutants de Saturne et de leur disparition ultérieure encore plus déroutante. En 1615, Galilée prépara un manuscrit connu sous le nom de « Lettre à la Grande-Duchesse Christine » qui ne fut publié sous forme imprimée qu'en 1636. Cette lettre était une version révisée de la Lettre à Castelli, qui fut dénoncée par l'Inquisition comme une incursion dans la théologie en défendant le copernicanisme à la fois comme physiquement vrai et comme cohérent avec l'Écriture. En 1616, après l'ordre de l'Inquisition à Galilée de ne pas tenir ou défendre la position copernicienne, Galilée écrivit le « Discours sur les Marées » Discorso sul flusso e il reflusso del mare basé sur la terre copernicienne, sous la forme d'une lettre privée au Cardinal Orsini. En 1619, Mario Guiducci, un élève de Galilée, publia une conférence écrite en grande partie par Galilée sous le titre Discours sur les Comètes Discorso Delle Comete, argumentant contre l'interprétation jésuite des comètes.

En 1623, Galilée publia L'Essayeur—Il Saggiatore, qui attaquait les théories fondées sur l'autorité d'Aristote et promouvait l'expérimentation et la formulation mathématique des idées scientifiques. L'ouvrage connut un grand succès et trouva même un soutien parmi les échelons supérieurs de l'Église chrétienne. Après le succès de L'Essayeur, Galilée publia le Dialogue sur les Deux Grands Systèmes du Monde Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo en 1632. Malgré les précautions prises pour respecter les instructions de l'Inquisition de 1616, les affirmations du livre favorisant la théorie copernicienne et un modèle non-géocentrique du système solaire conduisirent Galilée à être jugé et interdit de publication. Malgré l'interdiction de publication, Galilée publia ses Discours et Démonstrations Mathématiques Concernant Deux Nouvelles Sciences Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze en 1638 en Hollande, hors de la juridiction de l'Inquisition.

### Œuvres écrites publiées

Les principaux écrits de Galilée sont les suivants :

- La Petite Balance 1586 ; en italien : La Bilancetta - Sur le Mouvement v. 1590 ; en latin : De Motu Antiquiora - Mécanique v. 1600 ; en italien : Le mecaniche - Les Opérations du Compas Géométrique et Militaire 1606 ; en italien : Le operazioni del compasso geometrico et militare - Le Messager Céleste 1610 ; en latin : Sidereus Nuncius - Discours sur les Corps Flottants 1612 ; en italien : Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua, o che in quella si muovono, « Discours sur les Corps qui Restent au-Dessus de l'Eau, ou qui y Bougent » - Histoire et Démonstration Concernant les Taches Solaires 1613 ; en italien : Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari ; œuvre basée sur les Trois Lettres sur les Taches Solaires, Tre lettere sulle macchie solari, 1612 - « Lettre à la Grande-Duchesse Christine » 1615 ; publiée en 1636 - « Discours sur les Marées » 1616 ; en italien : Discorso del flusso e reflusso del mare - Discours sur les Comètes 1619 ; en italien : Discorso delle Comete - L'Essayeur 1623 ; en italien : Il Saggiatore - Dialogue sur les Deux Grands Systèmes du Monde 1632 ; en italien : Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo - Discours et Démonstrations Mathématiques Concernant Deux Nouvelles Sciences 1638 ; en italien : Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze