Galileo Galilei

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Non ho mai incontrato un uomo così ignorante da cui non potessi imparare qualcosa.

Galileo di Vincenzo Bonaiuti de' Galilei fu un astronomo, fisico e ingegnere italiano, talvolta descritto come poliedrico, originario di Pisa. Galileo Galilei è stato definito il "padre dell'astronomia osservativa", il "padre della fisica moderna", il "padre del metodo scientifico" e il "padre della scienza moderna".

Galileo Galilei studiò la velocità e il moto, la gravità e la caduta libera, il principio di relatività, l'inerzia, il moto dei proiettili e lavorò anche nella scienza applicata e nella tecnologia, descrivendo le proprietà dei pendoli e delle "bilance idrostatiche". Inventò il termoscopio e vari compassi militari, e utilizzò il telescopio per osservazioni scientifiche degli oggetti celesti. I suoi contributi all'astronomia osservativa includono la conferma telescopica delle fasi di Venere, l'osservazione dei quattro maggiori satelliti di Giove, l'osservazione degli anelli di Saturno e l'analisi delle macchie solari.

La difesa dell'eliocentrismo e del copernicanesimo da parte di Galileo Galilei incontrò l'opposizione della Chiesa cattolica e di alcuni astronomi. La questione fu esaminata dall'Inquisizione romana nel 1615, che concluse che l'eliocentrismo era "stolto e assurdo in filosofia, e formalmente eretico poiché contraddice esplicitamente in molti punti il senso della Sacra Scrittura".

Galileo Galilei difese successivamente le sue tesi nel Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo del 1632, che sembrò attaccare Papa Urbano VIII, alienandosi così sia il Papa che i Gesuiti, che fino a quel momento avevano entrambi sostenuto Galileo Galilei. Fu processato dall'Inquisizione, giudicato "veementemente sospetto di eresia" e costretto ad abiurare. Trascorse il resto della sua vita agli arresti domiciliari. Durante questo periodo scrisse i Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze del 1638, riguardanti principalmente la cinematica e la resistenza dei materiali, riassumendo il lavoro svolto circa quarant'anni prima.

Vita familiare e primi anni

Galileo nacque a Pisa, allora parte del Ducato di Firenze, in Italia, il 15 febbraio 1564, primogenito dei sei figli di Vincenzo Galilei, liutista, compositore e teorico musicale, e Giulia Ammannati, che si erano sposati nel 1562. Galileo divenne egli stesso un liutista di talento e apprese fin da giovane dal padre lo scetticismo verso l'autorità costituita, il valore della sperimentazione rigorosa e quantificata, l'apprezzamento per una misura periodica o musicale del tempo o del ritmo, nonché i risultati attesi dalla combinazione di matematica ed esperimento.

Tre dei cinque fratelli di Galileo sopravvissero all'infanzia. Il più giovane, Michelangelo o Michelagnolo, divenne anch'egli liutista e compositore, sebbene contribuì ai pesi finanziari durante la giovane età adulta di Galileo. Michelangelo fu incapace di contribuire equamente alla sua parte delle doti promesse dal padre ai cognati, che in seguito tentarono di cercare rimedi legali per i pagamenti dovuti. Michelangelo dovette anche occasionalmente prendere in prestito fondi da Galileo per sostenere i suoi impegni musicali ed escursioni. Questi oneri finanziari potrebbero aver contribuito al desiderio precoce di Galileo di sviluppare invenzioni che gli procurassero un reddito aggiuntivo.

Quando Galileo Galilei aveva otto anni, la sua famiglia si trasferì a Firenze, ma egli rimase sotto la tutela di Jacopo Borghini per due anni. Fu educato dal 1575 al 1578 nell'Abbazia di Vallombrosa, circa 30 km a sudest di Firenze.

### Nome

Galileo tendeva a riferirsi a se stesso solo con il nome di battesimo. All'epoca, i cognomi erano facoltativi in Italia, e il suo nome aveva la stessa origine del suo cognome di famiglia, talvolta usato, Galilei. Sia il nome che il cognome di famiglia derivano in ultima analisi da un antenato, Galileo Bonaiuti, importante medico, professore e politico a Firenze nel XV secolo. Galileo Bonaiuti fu sepolto nella stessa chiesa, la Basilica di Santa Croce a Firenze, dove circa 200 anni dopo fu sepolto anche Galileo Galilei.

 La figlia maggiore di Galileo, Virginia, era particolarmente devota al padre

Quando si riferiva a se stesso con più di un nome, era talvolta come Galileo Galilei Linceo, un riferimento alla sua appartenenza all'Accademia dei Lincei, un'élite organizzazione pro-scienza in Italia. Era comune per le famiglie toscane della metà del XVI secolo dare al primogenito il cognome dei genitori come nome. Di conseguenza, Galileo Galilei non fu necessariamente chiamato così in onore del suo antenato Galileo Bonaiuti. Il nome proprio maschile italiano "Galileo" e quindi il cognome "Galilei" derivano dal latino "Galilaeus", che significa "della Galilea", una regione biblicamente significativa nel nord di Israele. A causa di quella regione, l'aggettivo galilaios greco Γαλιλαῖος, latino Galilaeus, italiano Galileo, che significa "galileo", è stato usato nell'antichità particolarmente dall'imperatore Giuliano per riferirsi a Cristo e ai suoi seguaci.

Le radici bibliche del nome e cognome di Galileo dovevano diventare oggetto di un famoso gioco di parole. Nel 1614, durante l'affare Galileo, uno degli oppositori di Galileo, il sacerdote domenicano Tommaso Caccini, pronunciò contro Galileo un sermone controverso e influente. In esso fece un punto di onore nel citare Atti 1:11, "Uomini di Galilea, perché state a guardare il cielo?".

### Figli

Nonostante fosse un cattolico romano genuinamente devoto, Galileo ebbe tre figli fuori dal matrimonio con Marina Gamba. Ebbero due figlie, Virginia nata nel 1600 e Livia nata nel 1601, e un figlio, Vincenzo nato nel 1606.

A causa della loro nascita illegittima, Galileo considerava le ragazze non sposabili, se non fonte di problemi di sostegno o doti proibitivamente costosi, che sarebbero stati simili ai precedenti ingenti problemi finanziari di Galileo con due delle sue sorelle. La loro unica alternativa degna era la vita religiosa. Entrambe le ragazze furono accettate dal convento di San Matteo ad Arcetri e vi rimasero per il resto della loro vita.

Virginia prese il nome di Maria Celeste entrando in convento. Morì il 2 aprile 1634 ed è sepolta con Galileo nella Basilica di Santa Croce a Firenze. Livia prese il nome di Suor Arcangela e fu malata per la maggior parte della sua vita. Vincenzo fu successivamente legittimato come erede legale di Galileo e sposò Sestilia Bocchineri.

Carriera di scienziato

Sebbene Galileo abbia seriamente considerato il sacerdozio da giovane, su insistenza del padre si iscrisse nel 1580 all'Università di Pisa per conseguire una laurea in medicina. Nel 1581, mentre studiava medicina, notò un lampadario oscillante, che le correnti d'aria facevano oscillare in archi più ampi e più ridotti. A lui sembrò, confrontandolo con il battito cardiaco, che il lampadario impiegasse la stessa quantità di tempo per oscillare avanti e indietro, indipendentemente dall'ampiezza dell'oscillazione. Tornato a casa, predispose due pendoli di uguale lunghezza e fece oscillare uno con un'ampia oscillazione e l'altro con un'oscillazione ridotta, scoprendo che mantenevano lo stesso ritmo. Non fu prima del lavoro di Christiaan Huygens, quasi cent'anni dopo, che la natura tautòcrona di un pendolo oscillante venne utilizzata per creare un orologio preciso. Fino a questo momento, Galileo era stato deliberatamente tenuto lontano dalla matematica, poiché un medico guadagnava più di un matematico. Tuttavia, dopo aver assistito per caso a una lezione di geometria, convinse suo padre riluttante a permettergli di studiare matematica e filosofia naturale invece di medicina. Creò un termoscopio, precursore del termometro, e, nel 1586, pubblicò un piccolo libro sul progetto di una bilancia idrostatica da lui inventata che per la prima volta lo portò all'attenzione del mondo accademico. Galileo studiò anche il disegno, termine che comprende le belle arti, e, nel 1588, ottenne la posizione di istruttore presso l'Accademia delle Arti del Disegno a Firenze, insegnando prospettiva e chiaroscuro. Ispirato dalla tradizione artistica della città e dalle opere degli artisti del Rinascimento, Galileo acquisì una mentalità estetica. Da giovane insegnante presso l'Accademia, iniziò un'amicizia che durò tutta la vita con il pittore fiorentino Cigoli.

 I "cannocchiali" di Galileo presso il Museo Galileo, Firenze

Nel 1589, fu nominato alla cattedra di matematica a Pisa. Nel 1591, suo padre morì e gli fu affidato l'onere di prendersi cura del fratello minore Michelagnolo. Nel 1592, si trasferì all'Università di Padova dove insegnò geometria, meccanica e astronomia fino al 1610. Durante questo periodo, Galileo fece scoperte significative sia nella scienza fondamentale pura, ad esempio la cinematica del moto e l'astronomia, sia nella scienza applicata pratica, ad esempio la resistenza dei materiali, e fu pioniere del telescopio. I suoi molteplici interessi includevano lo studio dell'astrologia, che all'epoca era una disciplina legata agli studi di matematica e astronomia.

### Astronomia

#### La supernova di Kepler

Tycho Brahe e altri avevano osservato la supernova del 1572. La lettera di Ottavio Brenzoni del 15 gennaio 1605 a Galileo portò alla sua attenzione la supernova del 1572 e la nova meno luminosa del 1601. Galileo osservò e discusse la Supernova di Kepler nel 1604. Poiché queste nuove stelle non mostravano alcuna parallasse diurna rilevabile, Galileo concluse che si trattava di stelle lontane e, pertanto, confutò la credenza aristotelica nell'immutabilità dei cieli.

#### Telescopio rifrattore

Basandosi unicamente su descrizioni incerte del primo telescopio pratico che Hans Lippershey tentò di brevettare nei Paesi Bassi nel 1608, Galileo, l'anno seguente, realizzò un telescopio con un ingrandimento di circa 3x. Successivamente realizzò versioni migliorate con un ingrandimento fino a circa 30x. Con un telescopio galileiano, l'osservatore poteva vedere immagini ingrandite e diritte sulla Terra—era ciò che è comunemente noto come telescopio terrestre o cannocchiale. Poteva anche usarlo per osservare il cielo; per un certo periodo fu uno dei pochi in grado di costruire telescopi abbastanza buoni per tale scopo. Il 25 agosto 1609, dimostrò uno dei suoi primi telescopi, con un ingrandimento di circa 8 o 9, ai legislatori veneziani. I suoi telescopi furono anche un'attività secondaria redditizia per Galileo, che li vendeva a mercanti che li trovavano utili sia in mare che come merce di scambio. Pubblicò le sue prime osservazioni astronomiche telescopiche nel marzo 1610 in un breve trattato intitolato Sidereus Nuncius.

#### La Luna

Il 30 novembre 1609, Galileo puntò il suo telescopio verso la Luna. Pur non essendo la prima persona a osservare la Luna attraverso un telescopio—il matematico inglese Thomas Harriot lo aveva fatto quattro mesi prima ma aveva visto solo una "strana maculatura"—Galileo fu il primo a dedurre la causa della diminuzione irregolare come occlusione della luce da parte di montagne e crateri lunari. Nel suo studio, realizzò anche carte topografiche, stimando l'altezza delle montagne. La Luna non era ciò che si era a lungo pensato fosse una sfera traslucida e perfetta, come sosteneva Aristotele, e difficilmente il primo "pianeta", una "perla eterna per ascendere magnificamente nell'empireo celeste", come affermato da Dante. A Galileo viene talvolta attribuita la scoperta della librazione lunare in latitudine nel 1632, sebbene Thomas Harriot o William Gilbert potrebbero averla scoperta prima.

 Un'illustrazione della Luna da Sidereus Nuncius, pubblicato a Venezia, 1610

Un amico di Galileo, il pittore Cigoli, incluse una rappresentazione realistica della Luna in uno dei suoi dipinti, sebbene probabilmente utilizzò il proprio telescopio per effettuare l'osservazione.

#### Le lune di Giove Il 7 gennaio 1610, Galileo Galilei osservò con il suo telescopio quello che descrisse all'epoca come "tre stelle fisse, totalmente invisibili per la loro piccolezza", tutte vicine a Giove e disposte su una linea retta che lo attraversava. Le osservazioni nelle notti successive mostrarono che le posizioni di queste "stelle" rispetto a Giove stavano cambiando in modo tale da risultare inspiegabile se fossero state realmente stelle fisse. Il 10 gennaio, Galileo Galilei notò che una di esse era scomparsa, un'osservazione che attribuì al fatto che fosse nascosta dietro Giove. Nel giro di pochi giorni, concluse che orbitavano attorno a Giove: aveva scoperto tre delle quattro lune più grandi di Giove. Scoprì la quarta il 13 gennaio. Galileo Galilei denominò il gruppo delle quattro stelle Medicee, in onore del suo futuro protettore, Cosimo II de' Medici, Granduca di Toscana, e dei tre fratelli di Cosimo. Astronomi successivi, tuttavia, le ribattezzarono satelliti galileiani in onore del loro scopritore. Questi satelliti furono scoperti indipendentemente da Simon Marius l'8 gennaio 1610 e sono ora chiamati Io, Europa, Ganimede e Callisto, i nomi dati da Marius nel suo Mundus Iovialis pubblicato nel 1614.

 Fu su questa pagina che Galileo Galilei annotò per la prima volta un'osservazione delle lune di Giove.

Le osservazioni di Galileo Galilei dei satelliti di Giove causarono una rivoluzione in astronomia: un pianeta con pianeti più piccoli in orbita attorno ad esso non si conformava ai principi della cosmologia aristotelica, che sosteneva che tutti i corpi celesti dovessero ruotare attorno alla Terra, e molti astronomi e filosofi inizialmente si rifiutarono di credere che Galileo Galilei potesse aver scoperto una cosa simile. Le sue osservazioni furono confermate dall'osservatorio di Christopher Clavius e ricevette un'accoglienza da eroe quando visitò Roma nel 1611. Galileo Galilei continuò a osservare i satelliti nei diciotto mesi successivi e, entro la metà del 1611, aveva ottenuto stime notevolmente accurate dei loro periodi—un'impresa che Johannes Kepler aveva ritenuto impossibile.

#### Fasi di Venere

A partire dal settembre 1610, Galileo Galilei osservò che Venere presenta un insieme completo di fasi simile a quello della Luna. Il modello eliocentrico del Sistema Solare sviluppato da Nicolaus Copernicus prevedeva che tutte le fasi sarebbero state visibili poiché l'orbita di Venere attorno al Sole avrebbe fatto sì che il suo emisfero illuminato fosse rivolto verso la Terra quando si trovava sul lato opposto del Sole e fosse rivolto in direzione opposta alla Terra quando si trovava sul lato terrestre del Sole. Nel modello geocentrico di Tolomeo, era impossibile che le orbite di qualsiasi pianeta intersecassero il guscio sferico che trasportava il Sole. Tradizionalmente, l'orbita di Venere era collocata interamente sul lato vicino del Sole, dove poteva mostrare solo fasi crescenti e nuove. Era anche possibile collocarla interamente sul lato lontano del Sole, dove poteva mostrare solo fasi gibbose e piene. Dopo le osservazioni telescopiche di Galileo Galilei delle fasi crescenti, gibbose e piene di Venere, il modello tolemaico divenne insostenibile. All'inizio del XVII secolo, come risultato della sua scoperta, la grande maggioranza degli astronomi si convertì a uno dei vari modelli planetari geo-eliocentrici, come i modelli ticonico, capellano e capellano esteso, ciascuno con o senza una Terra in rotazione quotidiana. Tutti questi spiegavano le fasi di Venere senza la 'confutazione' della previsione dell'eliocentrismo completo della parallasse stellare. La scoperta di Galileo Galilei delle fasi di Venere fu quindi il suo contributo empiricamente più influente dal punto di vista pratico alla transizione in due fasi dal geocentrismo completo all'eliocentrismo completo attraverso il geo-eliocentrismo.

#### Saturno e Nettuno

Nel 1610, Galileo Galilei osservò anche il pianeta Saturno e inizialmente scambiò i suoi anelli per pianeti, pensando che fosse un sistema a tre corpi. Quando osservò il pianeta in seguito, gli anelli di Saturno erano orientati direttamente verso la Terra, portandolo a pensare che due dei corpi fossero scomparsi. Gli anelli riapparvero quando osservò il pianeta nel 1616, confondendolo ulteriormente.

 Le fasi di Venere, osservate da Galileo Galilei nel 1610

Galileo Galilei osservò il pianeta Nettuno nel 1612. Appare nei suoi taccuini come una delle tante stelle deboli insignificanti. Non si rese conto che fosse un pianeta, ma notò il suo movimento rispetto alle stelle prima di perderne traccia.

#### Macchie solari

Galileo Galilei condusse studi delle macchie solari a occhio nudo e telescopici. La loro esistenza sollevò un'altra difficoltà con la perfezione immutabile dei cieli come postulato nella fisica celeste aristotelica ortodossa. Una variazione annuale apparente nelle loro traiettorie, osservata da Francesco Sizzi e altri nel 1612–1613, fornì anche un potente argomento contro sia il sistema tolemaico sia il sistema geo-eliocentrico di Tycho Brahe. Una disputa sulla presunta priorità nella scoperta delle macchie solari e nella loro interpretazione portò Galileo Galilei a una lunga e amara faida con il gesuita Christoph Scheiner. Nel mezzo c'era Mark Welser, a cui Scheiner aveva annunciato la sua scoperta e che chiese a Galileo Galilei il suo parere. In effetti, c'è poco dubbio che entrambi furono preceduti da David Fabricius e suo figlio Johannes.

#### Via Lattea e stelle

Galileo Galilei osservò la Via Lattea, precedentemente ritenuta nebulosa, e scoprì che era una moltitudine di stelle così densamente ammassate da apparire dalla Terra come nuvole. Individuò molte altre stelle troppo distanti per essere visibili a occhio nudo. Osservò la stella doppia Mizar nell'Orsa Maggiore nel 1617.

Nel Starry Messenger, Galileo Galilei riferì che le stelle apparivano come semplici bagliori di luce, essenzialmente inalterati nell'aspetto dal telescopio, contrapponendole ai pianeti, che il telescopio rivelava essere dischi. Ma poco dopo, nelle sue Lettere sulle macchie solari, riportò che il telescopio rivelava che le forme sia delle stelle che dei pianeti erano "del tutto rotonde". Da quel momento in poi, continuò a riferire che i telescopi mostravano la rotondità delle stelle e che le stelle osservate attraverso il telescopio misuravano pochi secondi d'arco di diametro. Ideò anche un metodo per misurare la dimensione apparente di una stella senza telescopio. Come descritto nel suo Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, il suo metodo consisteva nell'appendere una corda sottile nella sua linea di vista verso la stella e misurare la distanza massima dalla quale avrebbe completamente oscurato la stella. Dalle sue misurazioni di questa distanza e della larghezza della corda, poteva calcolare l'angolo sotteso dalla stella nel suo punto di osservazione.

Nel suo Dialogo, riferì di aver trovato che il diametro apparente di una stella di prima magnitudine non superava i 5 secondi d'arco e quello di una di sesta magnitudine era circa 5/6 di secondo d'arco. Come la maggior parte degli astronomi del suo tempo, Galileo Galilei non riconobbe che le dimensioni apparenti delle stelle che aveva misurato erano spurie, causate dalla diffrazione e dalla distorsione atmosferica, e non rappresentavano le vere dimensioni delle stelle. Tuttavia, i valori di Galileo Galilei erano molto più piccoli delle precedenti stime delle dimensioni apparenti delle stelle più brillanti, come quelle fatte da Brahe, e permisero a Galileo Galilei di contrastare argomentazioni anti-copernicane come quelle avanzate da Tycho secondo cui queste stelle avrebbero dovuto essere assurdamente grandi perché le loro parallassi annuali risultassero non rilevabili. Altri astronomi come Simon Marius, Giovanni Battista Riccioli e Martinus Hortensius effettuarono misurazioni simili delle stelle, e Marius e Riccioli conclusero che le dimensioni più piccole non erano abbastanza piccole da rispondere all'argomentazione di Tycho.

### Teoria delle maree

Il Cardinal Bellarmine aveva scritto nel 1615 che il sistema copernicano non poteva essere difeso senza "una vera dimostrazione fisica che il sole non gira intorno alla terra ma la terra gira intorno al sole". Galileo Galilei considerava la sua teoria delle maree tale prova. Questa teoria era così importante per lui che originariamente intendeva chiamare il suo Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo il Dialogo sul flusso e riflusso del mare. Il riferimento alle maree fu rimosso dal titolo per ordine dell'Inquisizione.

 Galileo Galilei, ritratto di Domenico Tintoretto

Per Galileo Galilei, le maree erano causate dallo sciacquio avanti e indietro dell'acqua nei mari mentre un punto sulla superficie terrestre accelerava e rallentava a causa della rotazione della Terra sul suo asse e della rivoluzione intorno al Sole. Circolò il suo primo resoconto delle maree nel 1616, indirizzato al Cardinal Orsini. La sua teoria fornì la prima intuizione sull'importanza delle forme dei bacini oceanici nelle dimensioni e nei tempi delle maree; spiegò correttamente, ad esempio, le maree trascurabili a metà del Mare Adriatico rispetto a quelle alle estremità. Come spiegazione generale della causa delle maree, tuttavia, la sua teoria fu un fallimento.

Se questa teoria fosse corretta, ci sarebbe solo un'alta marea al giorno. Galileo Galilei e i suoi contemporanei erano consapevoli di questa inadeguatezza perché a Venezia ci sono due alte maree giornaliere invece di una, a circa 12 ore di distanza. Galileo Galilei liquidò questa anomalia come risultato di diverse cause secondarie tra cui la forma del mare, la sua profondità e altri fattori. Albert Einstein espresse successivamente l'opinione che Galileo Galilei sviluppò le sue "argomentazioni affascinanti" e le accettò acriticamente per il desiderio di una prova fisica del moto della Terra. Galileo Galilei respinse anche l'idea, nota dall'antichità e dal suo contemporaneo Johannes Kepler, che la Luna causasse le maree—Galileo Galilei non mostrò inoltre interesse per le orbite ellittiche dei pianeti di Kepler. Galileo Galilei continuò ad argomentare a favore della sua teoria delle maree, considerandola la prova definitiva del moto della Terra.

### Controversia sulle comete e Il Saggiatore

Nel 1619, Galileo Galilei si trovò coinvolto in una controversia con Padre Orazio Grassi, professore di matematica al Collegio Romano gesuita. Iniziò come una disputa sulla natura delle comete, ma quando Galileo Galilei pubblicò Il Saggiatore nel 1623, la sua ultima salva nella disputa, era diventata una controversia molto più ampia sulla natura stessa della scienza. Il frontespizio del libro descrive Galileo Galilei come filosofo e "Matematico Primario" del Granduca di Toscana.

Poiché Il Saggiatore contiene una tale ricchezza di idee di Galileo Galilei su come la scienza dovrebbe essere praticata, è stato definito il suo manifesto scientifico. All'inizio del 1619, Padre Grassi aveva pubblicato anonimamente un opuscolo, Disputatio astronomica de tribus cometis anni 1618, che discuteva la natura di una cometa apparsa alla fine di novembre dell'anno precedente. Grassi concluse che la cometa era un corpo igneo che si era mosso lungo un segmento di un grande cerchio a distanza costante dalla terra e, poiché si muoveva nel cielo più lentamente della Luna, doveva essere più lontana della Luna. Gli argomenti e le conclusioni di Grassi furono criticati in un articolo successivo, Discorso sulle Comete, pubblicato sotto il nome di uno dei discepoli di Galileo Galilei, un avvocato fiorentino di nome Mario Guiducci, sebbene fosse stato in gran parte scritto da Galileo Galilei stesso. Galileo Galilei e Guiducci non offrirono una teoria definitiva propria sulla natura delle comete, benché presentassero alcune congetture provvisorie che oggi sappiamo essere errate. L'approccio corretto allo studio delle comete era stato proposto all'epoca da Tycho Brahe. Nel passo iniziale, il Discorso di Galileo Galilei e Guiducci insultava gratuitamente il gesuita Christoph Scheiner, e vari commenti poco lusinghieri sui professori del Collegio Romano erano disseminati in tutta l'opera. I Gesuiti ne furono offesi, e Grassi replicò presto con un trattato polemico proprio, La Bilancia Astronomica e Filosofica, sotto lo pseudonimo di Lothario Sarsio Sigensano, fingendosi uno dei suoi stessi allievi.

Il Saggiatore fu la devastante risposta di Galileo Galilei alla Bilancia Astronomica. È stato ampiamente riconosciuto come un capolavoro della letteratura polemica, in cui gli argomenti di "Sarsi" vengono sottoposti a spietato scherno. Fu accolto con ampio plauso, e piacque particolarmente al nuovo papa, Urbano VIII, a cui era stato dedicato. A Roma, nel decennio precedente, Barberini, il futuro Urbano VIII, si era schierato dalla parte di Galileo Galilei e dell'Accademia dei Lincei.

La disputa di Galileo Galilei con Grassi alienò permanentemente molti dei Gesuiti che in precedenza erano stati simpatizzanti delle sue idee, e Galileo Galilei e i suoi amici erano convinti che questi Gesuiti fossero responsabili della sua successiva condanna. Le prove a sostegno di ciò sono, tuttavia, quanto meno equivoche.

### Controversia sull'eliocentrismo

All'epoca del conflitto di Galileo Galilei con la Chiesa, la maggioranza delle persone istruite aderiva alla concezione aristotelica geocentrica secondo cui la Terra è il centro dell'Universo e l'orbita di tutti i corpi celesti, o al nuovo sistema di Tycho Brahe che fondeva geocentrismo ed eliocentrismo. L'opposizione all'eliocentrismo e agli scritti di Galileo Galilei su di esso combinava obiezioni religiose e scientifiche. L'opposizione religiosa all'eliocentrismo derivava da passi biblici che implicavano la natura fissa della Terra. L'opposizione scientifica proveniva da Brahe, che sosteneva che se l'eliocentrismo fosse stato vero, si sarebbe dovuta osservare una parallasse stellare annuale, benché all'epoca non se ne osservasse alcuna. Aristarco e Copernico avevano correttamente postulato che la parallasse fosse trascurabile perché le stelle erano così distanti. Tuttavia, Tycho controbatteva che poiché le stelle sembravano avere dimensioni angolari misurabili, se le stelle fossero state così distanti e la loro dimensione apparente fosse dovuta alla loro dimensione fisica, sarebbero state molto più grandi del Sole. In realtà, non è possibile osservare le dimensioni fisiche delle stelle distanti senza telescopi moderni.

Galileo Galilei difese l'eliocentrismo basandosi sulle sue osservazioni astronomiche del 1609. Nel dicembre 1613, la Granduchessa Cristina di Firenze affrontò uno degli amici e seguaci di Galileo Galilei, Benedetto Castelli, con obiezioni bibliche al movimento della Terra. Spinto da questo incidente, Galileo Galilei scrisse una lettera a Castelli in cui sosteneva che l'eliocentrismo in realtà non era contrario ai testi biblici, e che la Bibbia era un'autorità in materia di fede e morale, non di scienza. Questa lettera non fu pubblicata, ma circolò ampiamente. Due anni dopo, Galileo Galilei scrisse una lettera a Cristina che espandeva i suoi argomenti precedentemente esposti in otto pagine a quaranta pagine.

 Il dipinto del 1857 di Cristiano Banti Galileo Galilei davanti all'Inquisizione Romana

Nel 1615, gli scritti di Galileo Galilei sull'eliocentrismo erano stati presentati all'Inquisizione Romana da Padre Niccolò Lorini, che sosteneva che Galileo Galilei e i suoi seguaci stessero tentando di reinterpretare la Bibbia, cosa che era vista come una violazione del Concilio di Trento e appariva pericolosamente simile al Protestantesimo. Lorini citò specificamente la lettera di Galileo Galilei a Castelli. Galileo Galilei si recò a Roma per difendere sé stesso e le sue idee. All'inizio del 1616, Monsignor Francesco Ingoli avviò un dibattito con Galileo Galilei, inviandogli un saggio che contestava il sistema copernicano. Galileo Galilei dichiarò in seguito di ritenere che questo saggio fosse stato determinante nell'azione contro il Copernicanesimo che seguì. Ingoli potrebbe essere stato incaricato dall'Inquisizione di scrivere un parere esperto sulla controversia, con il saggio che forniva la base per le azioni dell'Inquisizione. Il saggio si concentrava su diciotto argomenti fisici e matematici contro l'eliocentrismo. Attingeva principalmente dagli argomenti di Tycho Brahe, in particolare che l'eliocentrismo avrebbe richiesto che le stelle, come apparivano, fossero molto più grandi del Sole. Il saggio includeva anche quattro argomenti teologici, ma Ingoli suggerì a Galileo Galilei di concentrarsi sugli argomenti fisici e matematici, e non menzionò le idee bibliche di Galileo Galilei.

Nel febbraio 1616, una commissione inquisitoriale dichiarò l'eliocentrismo "sciocco e assurdo in filosofia, e formalmente eretico poiché contraddice esplicitamente in molti punti il senso della Sacra Scrittura". L'Inquisizione stabilì che l'idea del movimento della Terra "riceve lo stesso giudizio in filosofia e ... riguardo alla verità teologica è quanto meno erronea nella fede". Papa Paolo V incaricò il Cardinale Bellarmino di comunicare questo verdetto a Galileo Galilei, e di ordinargli di abbandonare l'eliocentrismo. Il 26 febbraio, Galileo Galilei fu convocato alla residenza di Bellarmino e gli fu ordinato "di abbandonare completamente ... l'opinione che il sole stia fermo al centro del mondo e che la Terra si muova, e d'ora in poi di non sostenere, insegnare o difendere tale opinione in alcun modo, né oralmente né per iscritto." Il decreto della Congregazione dell'Indice bandì il De Revolutionibus di Copernico e altre opere eliocentriche fino a correzione. Per il decennio successivo, Galileo si tenne ben lontano dalla controversia. Riprese il suo progetto di scrivere un libro sull'argomento, incoraggiato dall'elezione del cardinale Maffeo Barberini a Papa Urbano VIII nel 1623. Barberini era amico e ammiratore di Galileo, e si era opposto all'ammonimento di Galileo nel 1616. Il libro che ne risultò, Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, fu pubblicato nel 1632, con l'autorizzazione formale dell'Inquisizione e il permesso papale.

 Ritratto di Galileo Galilei di Justus Sustermans, 1636. Museo degli Uffizi, Firenze.

In precedenza, Papa Urbano VIII aveva personalmente chiesto a Galileo di fornire argomentazioni a favore e contro l'eliocentrismo nel libro, e di fare attenzione a non sostenere l'eliocentrismo. Consapevolmente o meno, Simplicio, il difensore della visione geocentrica aristotelica nel Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, veniva spesso colto nei propri errori e talvolta appariva come uno sciocco. Infatti, sebbene Galileo dichiari nella prefazione del suo libro che il personaggio prende il nome dal famoso filosofo aristotelico Simplicio in latino, "Simplicio" in italiano, il nome "Simplicio" in italiano porta anche la connotazione di "semplicione". Questa rappresentazione di Simplicio fece apparire il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo come un libro di propaganda: un attacco al geocentrismo aristotelico e una difesa della teoria copernicana.

La maggior parte degli storici concorda sul fatto che Galileo non agì per malevolenza e si sentì sorpreso dalla reazione al suo libro. Tuttavia, il Papa non prese alla leggera il sospetto pubblico ridicolo, né la difesa copernicana.

Galileo aveva alienato uno dei suoi più grandi e potenti sostenitori, il Papa, e fu convocato a Roma per difendere i suoi scritti nel settembre 1632. Arrivò finalmente nel febbraio 1633 e fu portato davanti all'inquisitore Vincenzo Maculani per essere accusato. Durante tutto il processo, Galileo sostenne fermamente che dal 1616 aveva mantenuto fedelmente la sua promessa di non sostenere nessuna delle opinioni condannate, e inizialmente negò persino di averle difese. Tuttavia, fu alla fine persuaso ad ammettere che, contrariamente alla sua vera intenzione, un lettore del suo Dialogo avrebbe potuto ben ottenere l'impressione che fosse inteso come una difesa del copernicanesimo. In considerazione della negazione piuttosto inverosimile di Galileo di aver mai sostenuto idee copernicane dopo il 1616 o di aver mai inteso difenderle nel Dialogo, il suo interrogatorio finale, nel luglio 1633, si concluse con la minaccia di tortura se non avesse detto la verità, ma egli mantenne la sua negazione nonostante la minaccia.

La sentenza dell'Inquisizione fu pronunciata il 22 giugno. Constava di tre parti essenziali:

- Galileo fu giudicato "veementemente sospetto di eresia" sebbene non fosse mai stato formalmente accusato di eresia, risparmiandogli la pena corporale, vale a dire di aver sostenuto le opinioni che il Sole giace immobile al centro dell'universo, che la Terra non è al suo centro e si muove, e che si può sostenere e difendere un'opinione come probabile dopo che è stata dichiarata contraria alla Sacra Scrittura. Fu obbligato ad "abiurare, maledire e detestare" quelle opinioni. - Fu condannato alla prigionia formale a piacimento dell'Inquisizione. Il giorno seguente, questa fu commutata in arresti domiciliari, sotto i quali rimase per il resto della sua vita. - Il suo Dialogo incriminato fu bandito; e in un'azione non annunciata al processo, la pubblicazione di qualsiasi sua opera fu proibita, comprese quelle che avrebbe potuto scrivere in futuro.

Secondo la leggenda popolare, dopo aver abiurato la sua teoria secondo cui la Terra si muoveva intorno al Sole, Galileo avrebbe mormorato la frase ribelle "Eppur si muove". Un dipinto degli anni '40 del Seicento del pittore spagnolo Bartolomé Esteban Murillo o di un artista della sua scuola, in cui le parole rimasero nascoste fino ai lavori di restauro del 1911, raffigura un Galileo imprigionato che apparentemente fissa le parole "E pur si muove" scritte sul muro del suo carcere. Il più antico resoconto scritto conosciuto della leggenda risale a un secolo dopo la sua morte, ma Stillman Drake scrive "non c'è dubbio ora che le famose parole fossero già attribuite a Galileo prima della sua morte".

Dopo un periodo con l'amichevole Ascanio Piccolomini, arcivescovo di Siena, a Galileo fu permesso di tornare alla sua villa ad Arcetri vicino a Firenze nel 1634, dove trascorse parte della sua vita agli arresti domiciliari. A Galileo fu ordinato di leggere i Sette Salmi Penitenziali una volta alla settimana per i successivi tre anni. Tuttavia, sua figlia Maria Celeste lo sollevò da questo peso dopo aver ottenuto il permesso ecclesiastico di prenderlo su di sé.

 Ritratto, attribuito a Murillo, di Galileo che fissa le parole "E pur si muove"

Fu mentre Galileo era agli arresti domiciliari che dedicò il suo tempo a una delle sue opere più belle, Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze. Qui riassunse il lavoro che aveva svolto circa quarant'anni prima, sulle due scienze ora chiamate cinematica e resistenza dei materiali, pubblicato in Olanda per evitare la censura. Questo libro fu molto elogiato da Albert Einstein. Come risultato di questo lavoro, Galileo è spesso chiamato il "padre della fisica moderna". Diventò completamente cieco nel 1638 e soffriva di un'ernia dolorosa e di insonnia, quindi gli fu permesso di recarsi a Firenze per un consulto medico.

Dava Sobel sostiene che prima del processo e della condanna per eresia di Galileo nel 1633, Papa Urbano VIII era diventato preoccupato da intrighi di corte e problemi di stato, e aveva cominciato a temere persecuzioni o minacce alla propria vita. In questo contesto, Sobel sostiene che il problema di Galileo fu presentato al papa da cortigiani e nemici di Galileo. Essendo stato accusato di debolezza nel difendere la chiesa, Urbano reagì contro Galileo per rabbia e paura.

La conoscenza di Galileo in Cina

Johann Adam Schall von Bell pubblicò Yuan jing shuo, Spiegazione del telescopio, nel 1626, in cinese e latino.

Morte

Galileo continuò a ricevere visitatori fino al 1642, quando, dopo aver sofferto di febbre e palpitazioni cardiache, morì l'8 gennaio 1642, all'età di 77 anni. Il Granduca di Toscana, Ferdinando II, desiderava seppellirlo nel corpo principale della Basilica di Santa Croce, accanto alle tombe di suo padre e di altri antenati, ed erigere un mausoleo di marmo in suo onore.

 Tomba di Galileo, Santa Croce, Firenze

Questi piani furono tuttavia abbandonati, dopo che Papa Urbano VIII e suo nipote, il Cardinale Francesco Barberini, protestarono, poiché Galileo era stato condannato dalla Chiesa cattolica per "veemente sospetto di eresia". Fu invece sepolto in una piccola stanza accanto alla cappella dei novizi alla fine di un corridoio dal transetto meridionale della basilica alla sacrestia. Fu risepolto nel corpo principale della basilica nel 1737 dopo che vi era stato eretto un monumento in suo onore; durante questo trasferimento, tre dita e un dente furono rimossi dai suoi resti. Queste dita sono attualmente esposte al Museo Galileo di Firenze, Italia.

Contributi scientifici

### Metodi scientifici

Galileo diede contributi originali alla scienza del moto attraverso un'innovativa combinazione di esperimento e matematica. Più tipici della scienza dell'epoca erano gli studi qualitativi di William Gilbert sul magnetismo e l'elettricità. Il padre di Galileo, Vincenzo Galilei, liutista e teorico della musica, aveva condotto esperimenti stabilendo forse la più antica relazione non lineare conosciuta in fisica: per una corda tesa, l'altezza del suono varia come la radice quadrata della tensione. Queste osservazioni si inserivano nel quadro della tradizione pitagorica della musica, ben nota ai costruttori di strumenti, che includeva il fatto che suddividere una corda per un numero intero produce una scala armoniosa. Così, una quantità limitata di matematica aveva da tempo messo in relazione musica e scienza fisica, e il giovane Galileo poté vedere le osservazioni di suo padre ampliare quella tradizione.

 Dito medio della mano destra di Galileo

Galileo fu uno dei primi pensatori moderni a dichiarare chiaramente che le leggi della natura sono matematiche. Ne Il Saggiatore, scrisse "La filosofia è scritta in questo grandissimo libro, l'universo... È scritto nel linguaggio della matematica, e i suoi caratteri sono triangoli, cerchi e altre figure geometriche;...". Le sue analisi matematiche rappresentano un ulteriore sviluppo di una tradizione impiegata dai tardi filosofi naturali scolastici, che Galileo apprese quando studiò filosofia. Il suo lavoro segnò un altro passo verso l'eventuale separazione della scienza sia dalla filosofia che dalla religione; uno sviluppo fondamentale nel pensiero umano. Era spesso disposto a cambiare le sue opinioni in conformità con l'osservazione. Per eseguire i suoi esperimenti, Galileo dovette stabilire standard di lunghezza e tempo, in modo che le misurazioni effettuate in giorni diversi e in laboratori diversi potessero essere confrontate in modo riproducibile. Ciò fornì una base affidabile su cui confermare le leggi matematiche usando il ragionamento induttivo.

Galileo mostrò un apprezzamento moderno per il giusto rapporto tra matematica, fisica teorica e fisica sperimentale. Comprese la parabola, sia in termini di sezioni coniche sia in termini di ordinata y che varia come il quadrato dell'ascissa x. Galileo affermò inoltre che la parabola era la traiettoria teoricamente ideale di un proiettile uniformemente accelerato in assenza di resistenza dell'aria o altre perturbazioni. Ammise che ci sono limiti alla validità di questa teoria, osservando su basi teoriche che la traiettoria di un proiettile di dimensioni paragonabili a quelle della Terra non poteva essere una parabola, ma sostenne tuttavia che per distanze fino alla gittata dell'artiglieria del suo tempo, la deviazione della traiettoria di un proiettile da una parabola sarebbe stata solo molto lieve.

### Astronomia

Nell'osservazione da parte di Galileo della Supernova di Keplero nel 1604 e nella sua conclusione che si trattasse di un gruppo di stelle distanti, Galileo confutò la nozione aristotelica dell'immutabilità dei cieli.

 Galileo mostra al Doge di Venezia come usare il telescopio (affresco di Giuseppe Bertini)

Usando il suo telescopio rifrattore, Galileo osservò alla fine del 1609 che la superficie della Luna non è liscia. All'inizio dell'anno successivo, osservò le quattro lune più grandi di Giove. Più tardi nel 1610, osservò le fasi di Venere—una prova dell'eliocentrismo—così come Saturno, sebbene pensasse che gli anelli del pianeta fossero due altri pianeti. Nel 1612, osservò Nettuno e ne annotò il movimento, ma non lo identificò come un pianeta.

Galileo condusse studi sulle macchie solari, sulla Via Lattea, e fece varie osservazioni sulle stelle, incluso come misurare le loro dimensioni apparenti senza telescopio.

### Ingegneria

Galileo diede numerosi contributi a quella che oggi è nota come ingegneria, distinta dalla fisica pura. Tra il 1595 e il 1598, Galileo ideò e perfezionò un compasso geometrico e militare adatto all'uso da parte di artiglieri e geometri. Questo ampliava strumenti precedenti progettati da Niccolò Tartaglia e Guidobaldo del Monte. Per gli artiglieri, offriva, oltre a un modo nuovo e più sicuro di elevare accuratamente i cannoni, un metodo per calcolare rapidamente la carica di polvere da sparo per palle di cannone di diverse dimensioni e materiali. Come strumento geometrico, consentiva la costruzione di qualsiasi poligono regolare, il calcolo dell'area di qualsiasi poligono o settore circolare, e una varietà di altri calcoli. Sotto la direzione di Galileo, il costruttore di strumenti Marc'Antonio Mazzoleni produsse più di 100 di questi compassi, che Galileo vendeva insieme a un manuale di istruzioni che scrisse per 50 lire e offrì un corso di istruzione nell'uso dei compassi per 120 lire.  Compasso geometrico e militare di Galileo, ritenuto costruito intorno al 1604 dal suo artigiano personale Marc'Antonio Mazzoleni

Nel 1593, Galileo costruì un termometro, sfruttando l'espansione e la contrazione dell'aria in una sfera per muovere l'acqua in un tubo collegato.

Nel 1609, Galileo fu, insieme all'inglese Thomas Harriot e ad altri, tra i primi a utilizzare un telescopio rifrattore come strumento per osservare stelle, pianeti o lune. Il nome "telescopio" fu coniato per lo strumento di Galileo da un matematico greco, Giovanni Demisiani, durante un banchetto tenutosi nel 1611 dal principe Federico Cesi per rendere Galileo membro della sua Accademia dei Lincei. Nel 1610, utilizzò un telescopio a distanza ravvicinata per ingrandire le parti degli insetti. Nel 1624, Galileo aveva utilizzato un microscopio composto. Donò uno di questi strumenti al cardinale Zollern nel maggio di quell'anno per la presentazione al duca di Baviera, e a settembre ne inviò un altro al principe Cesi. I Lincei giocarono nuovamente un ruolo nella denominazione del "microscopio" un anno dopo, quando il collega accademico Giovanni Faber coniò la parola per l'invenzione di Galileo dalle parole greche μικρόν micron che significa "piccolo", e σκοπεῖν skopein che significa "guardare". La parola era intesa come analoga a "telescopio". Le illustrazioni di insetti realizzate utilizzando uno dei microscopi di Galileo e pubblicate nel 1625 sembrano essere state la prima chiara documentazione dell'uso di un microscopio composto.

Nel 1612, dopo aver determinato i periodi orbitali dei satelliti di Giove, Galileo propose che con una conoscenza sufficientemente accurata delle loro orbite, si potessero usare le loro posizioni come un orologio universale, e ciò avrebbe reso possibile la determinazione della longitudine. Lavorò a questo problema saltuariamente durante il resto della sua vita, ma le difficoltà pratiche erano gravi. Il metodo fu applicato con successo per la prima volta da Giovanni Domenico Cassini nel 1681 e fu successivamente utilizzato ampiamente per grandi rilevamenti territoriali; questo metodo, ad esempio, fu usato per rilevare la Francia, e più tardi da Zebulon Pike negli Stati Uniti centro-occidentali nel 1806. Per la navigazione marittima, dove le delicate osservazioni telescopiche erano più difficili, il problema della longitudine richiese infine lo sviluppo di un pratico cronometro marino portatile, come quello di John Harrison. Tardi nella sua vita, quando era totalmente cieco, Galileo progettò un meccanismo di scappamento per un orologio a pendolo chiamato scappamento di Galileo, sebbene nessun orologio che lo utilizzasse fu costruito fino a dopo che il primo orologio a pendolo completamente operativo fu realizzato da Christiaan Huygens negli anni 1650.

 Una replica del primo telescopio sopravvissuto attribuito a Galileo Galilei, esposto al Griffith Observatory

Galileo fu invitato in diverse occasioni a fornire consulenza su progetti ingegneristici per alleviare le inondazioni fluviali. Nel 1630 Mario Guiducci fu probabilmente determinante nel garantire che fosse consultato su un progetto di Bartolotti per tagliare un nuovo canale per il fiume Bisenzio vicino a Firenze.

### Fisica

Il lavoro teorico e sperimentale di Galileo sui moti dei corpi, insieme al lavoro in gran parte indipendente di Kepler e René Descartes, fu un precursore della meccanica classica sviluppata da Sir Isaac Newton. Galileo condusse diversi esperimenti con i pendoli. Si crede popolarmente, grazie alla biografia di Vincenzo Viviani, che questi iniziarono osservando le oscillazioni del lampadario di bronzo nella cattedrale di Pisa, usando il suo polso come cronometro. Esperimenti successivi sono descritti nelle sue Due nuove scienze. Galileo affermò che un pendolo semplice è isocrono, cioè che le sue oscillazioni richiedono sempre la stessa quantità di tempo, indipendentemente dall'ampiezza. In realtà, questo è vero solo approssimativamente, come scoperto da Christiaan Huygens. Galileo scoprì anche che il quadrato del periodo varia direttamente con la lunghezza del pendolo. Il figlio di Galileo, Vincenzo, disegnò un orologio basato sulle teorie di suo padre nel 1642. L'orologio non fu mai costruito e, a causa delle ampie oscillazioni richieste dal suo scappamento a verga, sarebbe stato un pessimo cronometro.

 Galileo e Viviani, 1892, Tito Lessi

Galileo è meno noto per, eppure ancora accreditato di, essere stato uno dei primi a comprendere la frequenza sonora. Raschiando uno scalpello a diverse velocità, collegò l'altezza del suono prodotto alla spaziatura dei salti dello scalpello, una misura della frequenza. Nel 1638, Galileo descrisse un metodo sperimentale per misurare la velocità della luce disponendo che due osservatori, ciascuno con lanterne dotate di otturatori, osservino le lanterne dell'altro a una certa distanza. Il primo osservatore apre l'otturatore della sua lampada e, il secondo, vedendo la luce, apre immediatamente l'otturatore della propria lanterna. Il tempo tra l'apertura dell'otturatore da parte del primo osservatore e la visione della luce dalla lampada del secondo osservatore indica il tempo impiegato dalla luce per viaggiare avanti e indietro tra i due osservatori. Galileo riferì che quando provò questo a una distanza inferiore a un miglio, non fu in grado di determinare se la luce apparisse o meno istantaneamente. In un momento compreso tra la morte di Galileo e il 1667, i membri dell'Accademia del Cimento fiorentina ripeterono l'esperimento su una distanza di circa un miglio e ottennero un risultato altrettanto inconcludente. Ora sappiamo che la velocità della luce è troppo veloce per essere misurata con tali metodi con operatori umani di otturatori sulla Terra.

Galileo propose il principio base della relatività, secondo cui le leggi della fisica sono le stesse in qualsiasi sistema che si muove a velocità costante in linea retta, indipendentemente dalla sua particolare velocità o direzione. Quindi, non esiste moto assoluto o riposo assoluto. Questo principio fornì il quadro base per le leggi del moto di Newton ed è centrale nella teoria della relatività ristretta di Einstein.

#### Corpi in caduta Una biografia scritta da Vincenzo Viviani, allievo di Galileo Galilei, affermava che Galileo avesse fatto cadere sfere dello stesso materiale, ma di masse diverse, dalla Torre di Pisa per dimostrare che il loro tempo di discesa era indipendente dalla loro massa. Ciò contraddiceva quanto insegnato da Aristotele: che gli oggetti pesanti cadono più velocemente di quelli leggeri, in proporzione diretta al peso. Sebbene questa storia sia stata ripetuta in resoconti divulgativi, non esiste alcun resoconto dello stesso Galileo di un tale esperimento, ed è generalmente accettato dagli storici che si sia trattato al massimo di un esperimento mentale che non ebbe mai luogo. Un'eccezione è Drake, che sostiene che l'esperimento abbia avuto luogo, più o meno come descritto da Viviani. L'esperimento descritto fu in realtà eseguito da Simon Stevin, comunemente noto come Stevinus, e Jan Cornets de Groot, sebbene l'edificio utilizzato fosse in realtà il campanile della chiesa di Delft nel 1586. Tuttavia, la maggior parte dei suoi esperimenti sui corpi in caduta furono condotti utilizzando piani inclinati, dove sia le questioni relative alla misurazione del tempo che alla resistenza dell'aria erano molto ridotte. In ogni caso, osservazioni secondo cui oggetti di dimensioni simili ma pesi diversi cadevano alla stessa velocità sono documentate in opere già a partire da quelle di Giovanni Filopono nel sesto secolo e di cui Galileo era a conoscenza.

Nei suoi Discorsi del 1638, il personaggio di Salviati creato da Galileo, ampiamente considerato portavoce di Galileo, sosteneva che tutti i pesi disuguali sarebbero caduti con la stessa velocità finita nel vuoto. Ma ciò era stato precedentemente proposto da Lucrezio e Simon Stevin. Il Salviati di Cristiano Banti sosteneva inoltre che ciò potesse essere dimostrato sperimentalmente attraverso il confronto dei moti pendolari in aria con pendoli di piombo e di sughero che avevano pesi diversi ma che erano per il resto simili.

Galileo propose che un corpo in caduta sarebbe caduto con un'accelerazione uniforme, fintanto che la resistenza del mezzo attraverso cui stava cadendo rimanesse trascurabile, o nel caso limite della sua caduta attraverso il vuoto. Derivò inoltre la corretta legge cinematica per la distanza percorsa durante un'accelerazione uniforme partendo dalla quiete—vale a dire, che essa è proporzionale al quadrato del tempo trascorso d ∝ t 2. Prima di Galileo, Nicole Oresme, nel XIV secolo, aveva derivato la legge del tempo al quadrato per il cambiamento uniformemente accelerato, e Domingo de Soto aveva suggerito nel XVI secolo che i corpi in caduta attraverso un mezzo omogeneo sarebbero stati uniformemente accelerati. Soto, tuttavia, non anticipò molte delle qualificazioni e dei perfezionamenti contenuti nella teoria galileiana dei corpi in caduta. Egli non riconobbe, per esempio, come fece Galileo, che un corpo sarebbe caduto con un'accelerazione strettamente uniforme solo nel vuoto, e che altrimenti avrebbe alla fine raggiunto una velocità terminale uniforme. Galileo espresse la legge del tempo al quadrato usando costruzioni geometriche e parole matematicamente precise, aderendo agli standard dell'epoca. Rimase ad altri il compito di riesprimere la legge in termini algebrici.

Concluse inoltre che gli oggetti conservano la loro velocità in assenza di qualsiasi impedimento al loro moto, contraddicendo così l'ipotesi aristotelica generalmente accettata secondo cui un corpo poteva rimanere in un moto cosiddetto "violento", "innaturale" o "forzato" solo fintanto che un agente di cambiamento, il "motore", continuava ad agire su di esso. Idee filosofiche relative all'inerzia erano state proposte da Giovanni Filopono e Jean Buridan. Galileo affermò: "Immaginate una qualsiasi particella proiettata lungo un piano orizzontale senza attrito; allora sappiamo, da quanto è stato spiegato più ampiamente nelle pagine precedenti, che questa particella si muoverà lungo questo stesso piano con un moto uniforme e perpetuo, a condizione che il piano non abbia limiti". Ciò fu incorporato nella prima legge del moto di Newton, ad eccezione della direzione del moto: quella di Newton è rettilinea, quella di Galileo è circolare, per esempio il moto dei pianeti attorno al Sole, che secondo lui, e a differenza di Newton, avviene in assenza di gravità.

### Matematica

Sebbene l'applicazione della matematica alla fisica sperimentale da parte di Galileo fosse innovativa, i suoi metodi matematici erano quelli standard dell'epoca, incluse dozzine di esempi di un metodo della radice quadrata della proporzione inversa tramandato da Fibonacci e Archimede. L'analisi e le dimostrazioni si basavano pesantemente sulla teoria eudossiana delle proporzioni, come esposta nel quinto libro degli Elementi di Euclide. Questa teoria era diventata disponibile solo un secolo prima, grazie alle traduzioni accurate di Tartaglia e altri; ma alla fine della vita di Galileo, stava venendo soppiantata dai metodi algebrici di Cartesio.

Il concetto ora denominato paradosso di Galileo non fu originale con lui. La sua soluzione proposta, secondo cui i numeri infiniti non possono essere confrontati, non è più considerata utile.

Eredità

### Successive rivalutazioni ecclesiastiche

Il caso Galileo fu in gran parte dimenticato dopo la morte di Galileo, e la controversia si placò. Il divieto dell'Inquisizione sulla ristampa delle opere di Galileo fu revocato nel 1718 quando fu concesso il permesso di pubblicare un'edizione delle sue opere, escluso il condannato Dialogo, a Firenze. Nel 1741, Papa Benedetto XIV autorizzò la pubblicazione di un'edizione delle opere scientifiche complete di Galileo che includeva una versione lievemente censurata del Dialogo. Nel 1758, il divieto generale contro le opere che sostenevano l'eliocentrismo fu rimosso dall'Indice dei libri proibiti, sebbene il divieto specifico sulle versioni non censurate del Dialogo e del De Revolutionibus di Copernico rimanesse. Ogni traccia di opposizione ufficiale all'eliocentrismo da parte della Chiesa scomparve nel 1835 quando queste opere furono finalmente eliminate dall'Indice. L'interesse per la vicenda Galileo fu rianimato all'inizio del XIX secolo, quando i polemisti protestanti la utilizzarono insieme ad altri eventi quali l'Inquisizione spagnola e il mito della Terra piatta per attaccare il cattolicesimo romano. Da allora l'interesse per essa ha vissuto fasi alterne. Nel 1939, Papa Pio XII, nel suo primo discorso alla Pontificia Accademia delle Scienze, pochi mesi dopo la sua elezione al papato, descrisse Galileo Galilei come uno dei "più audaci eroi della ricerca... che non temono gli ostacoli e i rischi lungo il cammino, né hanno paura dei monumenti funebri". Il suo stretto consigliere da 40 anni, il professor Robert Leiber, scrisse: "Pio XII fu molto attento a non chiudere prematuramente alcuna porta alla scienza. Fu energico su questo punto e si rammaricò del caso di Galileo Galilei."

Il 15 febbraio 1990, in un discorso pronunciato alla Sapienza Università di Roma, il cardinale Ratzinger poi Papa Benedetto XVI citò alcune posizioni contemporanee sulla vicenda Galileo come costituenti quello che egli definì "un caso sintomatico che ci permette di vedere quanto profondo sia oggi l'auto-dubbio dell'età moderna, della scienza e della tecnologia". Alcune delle posizioni da lui citate erano quelle del filosofo Paul Feyerabend, che citò testualmente: "La Chiesa ai tempi di Galileo Galilei si attenne molto più strettamente alla ragione di quanto non fece Galileo stesso, e prese in considerazione anche le conseguenze etiche e sociali dell'insegnamento di Galileo. Il suo verdetto contro Galileo fu razionale e giusto e la revisione di questo verdetto può essere giustificata solo sulla base di ciò che è politicamente opportuno." Il cardinale non indicò chiaramente se concordasse o meno con le affermazioni di Feyerabend. Disse tuttavia: "Sarebbe sciocco costruire un'apologetica impulsiva sulla base di tali posizioni."

Il 31 ottobre 1992, Papa Giovanni Paolo II riconobbe che la Chiesa aveva errato nel condannare Galileo Galilei per aver sostenuto che la Terra ruota attorno al Sole. "Giovanni Paolo disse che i teologi che condannarono Galileo non riconobbero la distinzione formale tra la Bibbia e la sua interpretazione."

Nel marzo 2008, il capo della Pontificia Accademia delle Scienze, Nicola Cabibbo, annunciò un piano per onorare Galileo Galilei erigendo una sua statua all'interno delle mura vaticane. Nel dicembre dello stesso anno, durante gli eventi per celebrare il 400º anniversario delle prime osservazioni telescopiche di Galileo Galilei, Papa Benedetto XVI elogiò i suoi contributi all'astronomia. Un mese dopo, tuttavia, il capo del Pontificio Consiglio per la Cultura, Gianfranco Ravasi, rivelò che il piano di erigere una statua di Galileo Galilei nei terreni del Vaticano era stato sospeso.

### Impatto sulla scienza moderna

Secondo Stephen Hawking, Galileo Galilei porta probabilmente più responsabilità di chiunque altro per la nascita della scienza moderna, e Albert Einstein lo definì il padre della scienza moderna.

 Cupola della Cattedrale di Pisa con la "lampada di Galileo"

Le scoperte astronomiche di Galileo Galilei e le sue indagini sulla teoria copernicana hanno condotto a un'eredità duratura che include la categorizzazione delle quattro grandi lune di Giove scoperte da Galileo Galilei — Io, Europa, Ganimede e Callisto — come lune galileiane. Altri progetti scientifici e principi prendono il nome da Galileo Galilei, tra cui la sonda spaziale Galileo, il primo veicolo spaziale a entrare in orbita attorno a Giove, il progettato sistema di navigazione satellitare globale Galileo, la trasformazione tra sistemi inerziali nella meccanica classica denominata trasformazione galileiana e l'unità Gal, talvolta nota come Galileo, che è un'unità di accelerazione non appartenente al sistema internazionale.

In parte perché l'anno 2009 fu il quarto centenario delle prime osservazioni astronomiche registrate di Galileo Galilei con il telescopio, le Nazioni Unite lo proclamarono Anno Internazionale dell'Astronomia. Un programma globale fu elaborato dall'Unione Astronomica Internazionale IAU, con l'approvazione dell'UNESCO — l'organismo delle Nazioni Unite responsabile per le questioni educative, scientifiche e culturali. L'Anno Internazionale dell'Astronomia 2009 intendeva essere una celebrazione globale dell'astronomia e dei suoi contributi alla società e alla cultura, stimolando l'interesse mondiale non solo per l'astronomia ma per la scienza in generale, con particolare attenzione ai giovani.

Il pianeta Galileo e l'asteroide 697 Galilea sono intitolati in suo onore.

### Nei media artistici e popolari

Galileo Galilei è menzionato più volte nella sezione "opera" della canzone dei Queen, "Bohemian Rhapsody". Compare in modo prominente nella canzone "Galileo" eseguita dalle Indigo Girls e in "Galileo" di Amy Grant dall'album Heart in Motion.

Nel XX secolo sono state scritte opere teatrali sulla vita di Galileo Galilei, tra cui Vita di Galileo (1943) del drammaturgo tedesco Bertolt Brecht, con un suo adattamento cinematografico (1975), e Lampada a mezzanotte (1947) di Barrie Stavis, oltre all'opera teatrale del 2008 "Galileo Galilei".

Kim Stanley Robinson ha scritto un romanzo di fantascienza intitolato Galileo's Dream (2009), in cui Galileo Galilei viene portato nel futuro per contribuire a risolvere una crisi di filosofia scientifica; la storia si sposta avanti e indietro tra l'epoca di Galileo e un ipotetico futuro lontano e contiene una grande quantità di informazioni biografiche.

Galileo Galilei è stato recentemente selezionato come motivo principale per una moneta da collezione di alto valore: la moneta commemorativa da €25 per l'Anno Internazionale dell'Astronomia, coniata nel 2009. Questa moneta commemora anche il 400º anniversario dell'invenzione del telescopio di Galileo Galilei. Il dritto mostra una porzione del suo ritratto e il suo telescopio. Lo sfondo mostra uno dei suoi primi disegni della superficie della Luna. Nell'anello d'argento sono raffigurati altri telescopi: l'Isaac Newton Telescope, l'osservatorio dell'Abbazia di Kremsmünster, un telescopio moderno, un radiotelescopio e un telescopio spaziale. Nel 2009 fu lanciato anche il Galileoscope. Si tratta di un telescopio educativo da 2 pollici (51 mm) prodotto in serie, a basso costo e con una qualità relativamente elevata.

Scritti

Le prime opere di Galileo Galilei che descrivono strumenti scientifici includono il trattato del 1586 intitolato La Billancetta, che descrive una bilancia di precisione per pesare oggetti in aria o in acqua, e il manuale stampato del 1606 Le Operazioni del Compasso Geometrico et Militare sul funzionamento di un compasso geometrico e militare.

 Statua all'esterno degli Uffizi, Firenze

Le sue prime opere sulla dinamica, la scienza del moto e della meccanica, furono il pisano De Motu Sul moto del 1590 circa e il padovano Le Meccaniche del 1600 circa. Il primo si basava sulla fluidodinamica aristotelico-archimedea e sosteneva che la velocità della caduta gravitazionale in un mezzo fluido fosse proporzionale all'eccesso del peso specifico di un corpo rispetto a quello del mezzo, per cui nel vuoto i corpi sarebbero caduti a velocità proporzionali ai loro pesi specifici. Aderiva inoltre alla dinamica dell'impetus filoponiana, secondo cui l'impetus si auto-dissipa e la caduta libera nel vuoto avrebbe una velocità terminale essenziale in funzione del peso specifico dopo un periodo iniziale di accelerazione.

Il Sidereus Nuncius di Galileo Galilei del 1610 fu il primo trattato scientifico pubblicato basato su osservazioni effettuate attraverso un telescopio. Riportava le sue scoperte di:

- i satelliti medicei - la rugosità della superficie lunare - l'esistenza di un gran numero di stelle invisibili ad occhio nudo, in particolare quelle responsabili dell'aspetto della Via Lattea - le differenze tra l'aspetto dei pianeti e quello delle stelle fisse—i primi appaiono come piccoli dischi, mentre le seconde appaiono come punti di luce non ingranditi

Galileo Galilei pubblicò una descrizione delle macchie solari nel 1613 intitolata Lettere sulle macchie solari, suggerendo che il Sole e i cieli sono corruttibili. Le Lettere sulle macchie solari riportavano anche le sue osservazioni telescopiche del 1610 dell'insieme completo delle fasi di Venere e la sua scoperta delle enigmatiche "appendici" di Saturno e la loro ancor più enigmatica successiva scomparsa. Nel 1615, Galileo Galilei preparò un manoscritto noto come "Lettera alla Granduchessa Cristina", che non fu pubblicato in forma stampata fino al 1636. Questa lettera era una versione rivista della Lettera a Castelli, denunciata dall'Inquisizione come incursione nella teologia per aver sostenuto il copernicanesimo sia come fisicamente vero sia come coerente con le Scritture. Nel 1616, dopo l'ordine dell'Inquisizione a Galileo Galilei di non sostenere o difendere la posizione copernicana, Galileo scrisse il "Discorso sulle maree" Discorso sul flusso e il reflusso del mare basato sulla terra copernicana, sotto forma di lettera privata al cardinale Orsini. Nel 1619, Mario Guiducci, allievo di Galileo Galilei, pubblicò una conferenza scritta in gran parte da Galileo con il titolo Discorso Delle Comete, argomentando contro l'interpretazione gesuitica delle comete.

Nel 1623, Galileo Galilei pubblicò Il Saggiatore, che attaccava le teorie basate sull'autorità di Aristotele e promuoveva la sperimentazione e la formulazione matematica delle idee scientifiche. Il libro ebbe grande successo e trovò persino sostegno tra i vertici della chiesa cristiana. Dopo il successo de Il Saggiatore, Galileo Galilei pubblicò il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo nel 1632. Nonostante avesse avuto cura di aderire alle istruzioni dell'Inquisizione del 1616, le affermazioni nel libro favorevoli alla teoria copernicana e a un modello non geocentrico del sistema solare portarono Galileo ad essere processato e il libro venne vietato. Nonostante il divieto di pubblicazione, Galileo Galilei pubblicò i suoi Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze nel 1638 in Olanda, al di fuori della giurisdizione dell'Inquisizione.

### Opere scritte pubblicate

Le principali opere scritte di Galileo Galilei sono le seguenti:

- La Billancetta 1586; in italiano: La Bilancetta - Sul moto 1590 circa; in latino: De Motu Antiquiora - Le meccaniche 1600 circa; in italiano: Le mecaniche - Le operazioni del compasso geometrico e militare 1606; in italiano: Le operazioni del compasso geometrico et militare - Il messaggero celeste 1610; in latino: Sidereus Nuncius - Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua 1612; in italiano: Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua, o che in quella si muovono - Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari 1613; in italiano: Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari; opera basata sulle Tre lettere sulle macchie solari, Tre lettere sulle macchie solari, 1612 - "Lettera alla Granduchessa Cristina" 1615; pubblicata nel 1636 - "Discorso sulle maree" 1616; in italiano: Discorso del flusso e reflusso del mare - Discorso delle comete 1619; in italiano: Discorso delle Comete - Il Saggiatore 1623; in italiano: Il Saggiatore - Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo 1632; in italiano: Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo - Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze 1638; in italiano: Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze