Galileo Galilei

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내가 그에게서 배울 것이 없을 만큼 무지한 사람을 만난 적은 없다.

Galileo di Vincenzo Bonaiuti de' Galilei는 Pisa 출신의 이탈리아 천문학자, 물리학자, 공학자로, 때로는 박학다식가로 묘사된다. Galileo는 "관측 천문학의 아버지", "근대 물리학의 아버지", "과학적 방법의 아버지", "근대 과학의 아버지"로 불려왔다.

Galileo는 속력과 속도, 중력과 자유낙하, 상대성 원리, 관성, 발사체 운동을 연구했으며, 응용과학과 기술 분야에서도 활동하며 진자의 성질과 "정역학적 저울"을 기술했다. 그는 온도계와 다양한 군용 나침반을 발명했고, 천체의 과학적 관측을 위해 망원경을 사용했다. 관측 천문학에 대한 그의 기여에는 금성의 위상에 대한 망원경 확인, 목성의 네 개 최대 위성 관측, 토성 고리 관측, 흑점 분석이 포함된다.

태양중심설과 코페르니쿠스주의를 옹호한 Galileo의 입장은 가톨릭교회 내부와 일부 천문학자들의 반대에 부딪혔다. 이 문제는 1615년 로마 종교재판소에 의해 조사되었으며, 재판소는 태양중심설이 "철학적으로 어리석고 터무니없으며, 성경의 의미를 여러 곳에서 명백히 모순하기 때문에 형식적으로 이단"이라고 결론지었다.

Galileo는 이후 1632년 『두 우주 체계에 관한 대화』에서 자신의 견해를 옹호했으나, 이 저작은 Pope Urban VIII를 공격하는 것처럼 보여 교황과 예수회 모두를 소원하게 만들었다. 두 세력 모두 이 시점까지 Galileo를 지지해왔다. 그는 종교재판에 회부되어 "이단 혐의가 강력히 의심됨" 판결을 받았고 자신의 주장을 철회하도록 강요당했다. 그는 여생을 가택연금 상태로 보냈다. 이 기간 동안 그는 주로 운동학과 재료 강도를 다룬 『두 개의 새로운 과학』을 1638년에 저술했는데, 이는 약 40년 전에 수행한 연구를 정리한 것이었다.

초기 생애와 가족

Galileo Galilei는 1564년 2월 15일 당시 Florence 공국의 일부였던 이탈리아 Pisa에서, 류트 연주자이자 작곡가, 음악 이론가였던 Vincenzo Galilei와 1562년에 결혼한 Giulia Ammannati 사이의 여섯 자녀 중 첫째로 태어났다. Galileo는 자신도 뛰어난 류트 연주자가 되었으며, 부친으로부터 일찍이 기존 권위에 대한 회의주의, 정밀하게 측정되고 정량화된 실험의 가치, 주기적이거나 음악적인 시간 또는 리듬의 측정에 대한 이해, 그리고 수학과 실험의 결합으로부터 기대되는 결과를 배웠다.

Galileo의 다섯 형제자매 중 세 명이 유아기를 넘겨 생존했다. 막내인 Michelangelo 또는 Michelagnolo도 류트 연주자이자 작곡가가 되었으나, Galileo의 청년기에 재정적 부담을 안겨주었다. Michelangelo는 매제들에게 약속된 아버지의 지참금을 공정하게 분담하지 못했고, 매제들은 나중에 미지급금에 대한 법적 구제를 시도했다. Michelangelo는 또한 자신의 음악 활동과 여행을 지원하기 위해 Galileo로부터 자금을 빌려야 했다. 이러한 재정적 부담은 추가 수입을 가져다줄 발명품을 개발하고자 했던 Galileo의 초기 열망에 기여했을 수 있다.

Galileo Galilei가 여덟 살 때 그의 가족은 Florence로 이사했지만, 그는 2년간 Jacopo Borghini의 지도 아래 남겨졌다. 그는 1575년부터 1578년까지 Florence에서 남동쪽으로 약 30km 떨어진 Vallombrosa 수도원에서 교육받았다.

### 이름

Galileo는 자신을 이름만으로 지칭하는 경향이 있었다. 당시 이탈리아에서 성은 선택사항이었으며, 그의 이름은 때때로 사용되던 가문 이름인 Galilei와 같은 기원을 가졌다. 그의 이름과 성 모두 궁극적으로 15세기 Florence에서 저명한 의사, 교수, 정치인이었던 조상 Galileo Bonaiuti로부터 유래했다. Galileo Bonaiuti는 Florence의 Basilica of Santa Croce에 묻혔으며, 약 200년 후 Galileo Galilei도 같은 교회에 묻혔다.

 Galileo의 큰딸 Virginia는 아버지에게 특히 헌신적이었다

그가 하나 이상의 이름으로 자신을 지칭할 때, 때로는 Galileo Galilei Linceo라고 했는데, 이는 이탈리아의 엘리트 친과학 단체인 Academy of Lincei의 회원임을 나타내는 것이었다. 16세기 중반 Tuscany 가문에서 장남에게 부모의 성을 이름으로 붙이는 것은 일반적이었다. 따라서 Galileo Galilei가 반드시 조상 Galileo Bonaiuti의 이름을 따서 명명된 것은 아니었다. 이탈리아 남성 이름 "Galileo"와 그로부터 유래한 성 "Galilei"는 북부 이스라엘의 성경적으로 중요한 지역인 "Galilee 출신"을 의미하는 라틴어 "Galilaeus"에서 비롯되었다. 그 지역 때문에 "Galilean"을 의미하는 형용사 galilaios(그리스어 Γαλιλαῖος, 라틴어 Galilaeus, 이탈리아어 Galileo)는 고대에 특히 율리아누스 황제가 그리스도와 그의 추종자들을 지칭하는 데 사용되었다.

Galileo의 이름과 성의 성경적 뿌리는 유명한 언어유희의 대상이 되었다. 1614년 Galileo 사건 동안, Galileo의 반대자 중 한 명인 도미니크회 사제 Tommaso Caccini는 Galileo를 반대하는 논란 있고 영향력 있는 설교를 했다. 그는 설교에서 사도행전 1장 11절 "갈릴리 사람들아, 어찌하여 서서 하늘을 우러러보느냐?"를 의도적으로 인용했다.

### 자녀

진실로 독실한 로마 가톨릭 신자였음에도 불구하고, Galileo는 Marina Gamba와의 사이에서 세 명의 사생아를 두었다. 그들은 1600년에 태어난 딸 Virginia, 1601년에 태어난 딸 Livia, 그리고 1606년에 태어난 아들 Vincenzo를 낳았다.

사생아 신분 때문에 Galileo는 딸들을 결혼시킬 수 없다고 여겼으며, 지나치게 비싼 부양비나 지참금 문제를 야기할 것으로 보았는데, 이는 Galileo가 이전에 두 여동생과 겪었던 광범위한 재정 문제와 유사했을 것이다. 그들에게 유일하게 가치 있는 대안은 종교생활이었다. 두 딸은 모두 Arcetri의 San Matteo 수녀원에 받아들여졌고 여생을 그곳에서 보냈다.

Virginia는 수녀원에 들어가면서 Maria Celeste라는 이름을 받았다. 그녀는 1634년 4월 2일에 사망했으며, Florence의 Basilica of Santa Croce에 Galileo와 함께 묻혀 있다. Livia는 Sister Arcangela라는 이름을 받았으며 생의 대부분을 병으로 보냈다. Vincenzo는 나중에 Galileo의 적법한 상속인으로 인정받았고 Sestilia Bocchineri와 결혼했다.

과학자로서의 경력

젊은 시절 Galileo Galilei는 사제직을 진지하게 고려했으나, 아버지의 권유로 1580년 Pisa 대학교에 의학 학위를 위해 등록했다. 1581년 의학을 공부하던 중, 그는 기류에 의해 크고 작은 호를 그리며 흔들리는 샹들리에를 발견했다. 그에게는 심장 박동과 비교했을 때, 샹들리에가 흔들리는 거리와 관계없이 앞뒤로 왕복하는 데 같은 시간이 걸리는 것처럼 보였다. 집으로 돌아온 그는 같은 길이의 두 진자를 설치하고 하나는 크게, 다른 하나는 작게 흔들었는데, 둘이 함께 시간을 맞춘다는 것을 발견했다. 거의 백 년 후 Christiaan Huygens의 연구가 있기 전까지, 흔들리는 진자의 등시성이 정확한 시계를 만드는 데 사용되지는 않았다. 이 시점까지 Galileo는 의도적으로 수학으로부터 격리되어 있었는데, 의사가 수학자보다 높은 수입을 벌었기 때문이다. 그러나 우연히 기하학 강의를 듣게 된 후, 그는 주저하는 아버지를 설득하여 의학 대신 수학과 자연철학을 공부할 수 있도록 했다. 그는 온도계의 전신인 온도계를 만들었고, 1586년에는 자신이 발명한 정수력학 저울의 설계에 관한 소책자를 출판하여 처음으로 학계의 주목을 받았다. Galileo는 또한 순수 예술을 포함하는 용어인 disegno를 공부했으며, 1588년 Florence의 Accademia delle Arti del Disegno에서 원근법과 명암법을 가르치는 강사직을 얻었다. 도시의 예술적 전통과 르네상스 예술가들의 작품에서 영감을 받아, Galileo는 미학적 정신을 갖추게 되었다. Accademia에서 젊은 교사로 있을 때, 그는 Florence 출신 화가 Cigoli와 평생의 우정을 시작했다.

 Florence의 Museo Galileo에 있는 Galileo의 "cannocchiali" 망원경

1589년, 그는 Pisa의 수학 교수직에 임명되었다. 1591년 아버지가 사망하자, 그는 동생 Michelagnolo를 돌보는 일을 맡게 되었다. 1592년, 그는 Padua 대학교로 옮겨 1610년까지 기하학, 역학, 천문학을 가르쳤다. 이 기간 동안 Galileo는 순수 기초 과학(예: 운동의 기구학과 천문학)과 실용 응용 과학(예: 재료의 강도) 모두에서 중요한 발견을 했으며 망원경의 선구자가 되었다. 그의 다양한 관심사는 점성술 연구를 포함했는데, 당시 점성술은 수학 및 천문학 연구와 연계된 학문이었다.

### 천문학

#### Kepler의 초신성

Tycho Brahe와 다른 이들은 1572년의 초신성을 관측했다. 1605년 1월 15일 Ottavio Brenzoni가 Galileo에게 보낸 편지는 1572년의 초신성과 1601년의 덜 밝은 신성을 Galileo의 주목을 끌었다. Galileo는 1604년 Kepler의 초신성을 관측하고 논의했다. 이러한 새로운 별들이 감지 가능한 일주 시차를 보이지 않았기 때문에, Galileo는 그것들이 먼 별이라고 결론지었으며, 따라서 천체의 불변성에 대한 아리스토텔레스의 믿음을 반증했다.

#### 굴절 망원경

Hans Lippershey가 1608년 네덜란드에서 특허를 시도한 최초의 실용적 망원경에 대한 불확실한 설명만을 바탕으로, Galileo는 이듬해 약 3배 배율의 망원경을 만들었다. 그는 나중에 최대 약 30배 배율까지 개선된 버전을 만들었다. Galileo식 망원경으로 관측자는 지구에서 확대되고 똑바로 선 이미지를 볼 수 있었는데, 이것은 일반적으로 지상 망원경 또는 관측경으로 알려진 것이었다. 그는 또한 그것을 하늘을 관측하는 데 사용할 수 있었다. 한동안 그는 그 목적에 충분히 좋은 망원경을 제작할 수 있는 몇 안 되는 사람 중 하나였다. 1609년 8월 25일, 그는 약 8배 또는 9배 배율의 초기 망원경 중 하나를 베네치아 입법자들에게 시연했다. 그의 망원경은 또한 Galileo에게 수익성 있는 부업이었는데, 그는 바다에서나 교역 품목으로 유용하다고 생각한 상인들에게 판매했다. 그는 1610년 3월 Sidereus Nuncius(별의 사자)라는 제목의 짧은 논문에서 초기 망원경 천문 관측 결과를 출판했다.

#### 달

1609년 11월 30일, Galileo는 망원경을 달로 향했다. 망원경으로 달을 관측한 최초의 인물은 아니었지만(영국 수학자 Thomas Harriot이 4개월 전에 했지만 "이상한 얼룩덜룩함"만 보았다), Galileo는 달의 산과 분화구로부터의 광 차폐로 인한 불규칙한 이지러짐의 원인을 추론한 최초의 인물이었다. 그의 연구에서 그는 또한 지형도를 작성하여 산의 높이를 추정했다. 달은 아리스토텔레스가 주장한 것처럼 반투명하고 완벽한 구가 아니었으며, Dante가 제시한 것처럼 "천상의 궁창으로 웅장하게 올라가는 영원한 진주"인 첫 번째 "행성"도 아니었다. Galileo는 때때로 1632년 달의 위도 칭동 발견으로 인정받지만, Thomas Harriot이나 William Gilbert가 그 전에 했을 수도 있다.

 1610년 Venice에서 출판된 Sidereus Nuncius의 달 삽화

Galileo의 친구인 화가 Cigoli는 자신의 그림 중 하나에 달의 사실적인 묘사를 포함시켰는데, 아마도 자신의 망원경을 사용하여 관측했을 것이다.

#### Jupiter의 위성들 1610년 1월 7일, Galileo Galilei는 자신의 망원경으로 당시 "극도로 작아 전혀 보이지 않는 세 개의 고정된 별"이라고 묘사한 천체들을 관측했다. 이들은 모두 목성에 가까이 있었고, 목성을 관통하는 직선 위에 놓여 있었다. 이후 며칠 밤의 관측은 이 "별들"의 목성에 대한 상대적 위치가 변화하고 있음을 보여주었는데, 만약 그것들이 정말로 고정된 별이었다면 설명할 수 없는 방식이었다. 1월 10일, Galileo는 그 중 하나가 사라졌음을 기록했고, 이 관측을 목성 뒤에 가려진 것으로 해석했다. 며칠 내에 그는 그것들이 목성을 공전하고 있다는 결론을 내렸다. 그는 목성의 네 개의 가장 큰 위성 중 세 개를 발견한 것이었다. 네 번째 위성은 1월 13일에 발견했다. Galileo는 이 네 개의 위성 그룹을 미래의 후원자인 토스카나 대공 Cosimo II de' Medici와 그의 세 형제를 기리기 위해 메디치 별들이라고 명명했다. 그러나 후대의 천문학자들은 발견자를 기리기 위해 이들을 Galileo 위성으로 개명했다. 이 위성들은 1610년 1월 8일 Simon Marius에 의해 독립적으로 발견되었으며, 현재는 Io, Europa, Ganymede, Callisto라고 불리는데, 이는 Marius가 1614년에 출판한 그의 저서 Mundus Iovialis에서 부여한 이름들이다.

 Galileo가 목성의 위성들에 대한 관측을 처음 기록한 페이지이다.

Galileo의 목성 위성 관측은 천문학에 혁명을 일으켰다. 더 작은 행성들이 공전하는 행성의 존재는 모든 천체가 지구를 중심으로 회전해야 한다고 주장한 아리스토텔레스 우주론의 원리에 부합하지 않았으며, 많은 천문학자들과 철학자들은 처음에 Galileo가 그러한 것을 발견했을 수 있다는 사실을 믿기를 거부했다. 그의 관측은 Christopher Clavius의 천문대에 의해 확인되었고, 그는 1611년 로마를 방문했을 때 영웅적인 환영을 받았다. Galileo는 이후 18개월 동안 위성들을 계속 관측했으며, 1611년 중반까지 그들의 공전 주기에 대한 놀라울 정도로 정확한 추정치를 얻었다. 이는 Johannes Kepler가 불가능하다고 믿었던 성과였다.

#### 금성의 위상

1610년 9월부터 Galileo는 금성이 달과 유사한 완전한 위상 세트를 보인다는 것을 관측했다. Nicolaus Copernicus가 개발한 태양계의 태양중심 모델은 금성이 태양의 반대편에 있을 때 그 조명된 반구가 지구를 향하고, 태양의 지구 쪽에 있을 때는 지구로부터 멀어지게 되므로 모든 위상이 보일 것이라고 예측했다. Ptolemy의 지구중심 모델에서는 어떤 행성의 궤도도 태양을 운반하는 구형 껍질과 교차하는 것이 불가능했다. 전통적으로 금성의 궤도는 전적으로 태양의 가까운 쪽에 배치되어 초승달과 새 위상만을 보일 수 있었다. 또한 그것을 전적으로 태양의 먼 쪽에 배치하는 것도 가능했는데, 그곳에서는 볼록 위상과 완전 위상만을 보일 수 있었다. Galileo가 망원경으로 금성의 초승달, 볼록, 완전 위상을 관측한 후, Ptolemy 모델은 유지될 수 없게 되었다. 17세기 초, 그의 발견의 결과로 대다수의 천문학자들은 Tychonic, Capellan, Extended Capellan 모델과 같은 다양한 지구-태양 중심 행성 모델 중 하나로 전향했으며, 각각은 매일 회전하는 지구를 포함하거나 포함하지 않았다. 이들은 모두 완전한 태양중심설의 항성 시차 예측에 대한 '반박' 없이 금성의 위상을 설명했다. 따라서 Galileo의 금성 위상 발견은 완전한 지구중심설에서 지구-태양 중심설을 거쳐 완전한 태양중심설로의 2단계 전환에 대한 그의 가장 경험적으로 실질적으로 영향력 있는 기여였다.

#### 토성과 해왕성

1610년 Galileo는 토성도 관측했으며, 처음에는 그 고리를 행성으로 잘못 인식하여 세 개의 천체로 이루어진 시스템이라고 생각했다. 나중에 그가 행성을 관측했을 때, 토성의 고리가 지구를 향해 직접 정렬되어 있어 두 개의 천체가 사라진 것으로 생각하게 되었다. 1616년 그가 행성을 관측했을 때 고리가 다시 나타나 그를 더욱 혼란스럽게 했다.

 1610년 Galileo가 관측한 금성의 위상

Galileo는 1612년 해왕성을 관측했다. 그것은 그의 노트에 수많은 눈에 띄지 않는 희미한 별들 중 하나로 나타난다. 그는 그것이 행성이라는 것을 깨닫지 못했지만, 그것을 놓치기 전에 별들에 대한 그것의 상대적 움직임을 기록했다.

#### 흑점

Galileo는 육안과 망원경으로 흑점을 연구했다. 그것들의 존재는 정통 아리스토텔레스 천체 물리학에서 가정된 천상의 불변하는 완벽성에 또 다른 난제를 제기했다. 1612-1613년 Francesco Sizzi와 다른 이들이 관측한 그들의 궤적에서의 명백한 연간 변화는 또한 Ptolemy 시스템과 Tycho Brahe의 지구태양중심 시스템 모두에 대한 강력한 반론을 제공했다. 흑점의 발견과 그 해석에서의 우선권 주장을 둘러싼 논쟁은 Galileo를 예수회 신부 Christoph Scheiner와의 길고 격렬한 반목으로 이끌었다. 중간에는 Mark Welser가 있었는데, Scheiner가 그에게 자신의 발견을 알렸고 그가 Galileo에게 의견을 물었다. 사실 그들 둘 다 David Fabricius와 그의 아들 Johannes에게 선수를 빼앗긴 것은 거의 의심의 여지가 없다.

#### 은하수와 별들

Galileo는 이전에 성운으로 믿어졌던 은하수를 관측했고, 그것이 너무 조밀하게 밀집되어 지구에서 구름처럼 보이는 무수히 많은 별들임을 발견했다. 그는 육안으로는 보이지 않을 정도로 먼 많은 다른 별들도 찾아냈다. 그는 1617년 큰곰자리의 이중성 Mizar를 관측했다.

별의 전령에서 Galileo Galilei는 별이 망원경으로 관찰해도 본질적으로 외관이 변하지 않는 단순한 빛의 섬광으로 나타난다고 보고했으며, 망원경이 원반 형태로 드러내는 행성들과 대조를 이뤘다. 그러나 얼마 지나지 않아 태양 흑점에 관한 서한에서 그는 망원경이 별과 행성 모두의 형태를 "상당히 둥글게" 드러낸다고 보고했다. 그 시점 이후로 그는 망원경이 별의 둥근 모양을 보여주며, 망원경으로 관찰한 별이 지름 몇 초각을 측정했다고 계속 보고했다. 그는 또한 망원경 없이 별의 겉보기 크기를 측정하는 방법을 고안했다. 두 가지 주요 우주 체계에 관한 대화에서 설명된 바와 같이, 그의 방법은 별을 향한 시선에 가느다란 밧줄을 매달고 그것이 별을 완전히 가릴 수 있는 최대 거리를 측정하는 것이었다. 이 거리와 밧줄의 폭을 측정함으로써 그는 관찰 지점에서 별이 이루는 각도를 계산할 수 있었다.

대화에서 그는 1등성의 겉보기 지름이 5초각 이하이며, 6등성의 겉보기 지름은 약 5/6초각임을 발견했다고 보고했다. 당대 대부분의 천문학자들과 마찬가지로 Galileo는 자신이 측정한 별의 겉보기 크기가 회절과 대기 왜곡으로 인한 허상이며 별의 실제 크기를 나타내지 않는다는 사실을 인식하지 못했다. 그러나 Galileo의 값은 Brahe가 측정한 것과 같은 가장 밝은 별들의 겉보기 크기에 대한 이전 추정치보다 훨씬 작았으며, Galileo가 Tycho가 제기한 것과 같은 반-코페르니쿠스적 논증, 즉 이 별들의 연주 시차가 감지되지 않으려면 터무니없이 커야 한다는 주장에 반박할 수 있게 했다. Simon Marius, Giovanni Battista Riccioli, Martinus Hortensius와 같은 다른 천문학자들도 별에 대해 유사한 측정을 했으며, Marius와 Riccioli는 더 작은 크기도 Tycho의 논증에 답하기에는 충분히 작지 않다고 결론지었다.

### 조수 이론

Bellarmine 추기경은 1615년에 코페르니쿠스 체계는 "태양이 지구를 도는 것이 아니라 지구가 태양을 돈다는 진정한 물리적 증명" 없이는 옹호될 수 없다고 썼다. Galileo는 자신의 조수 이론이 그러한 증거를 제공한다고 생각했다. 이 이론은 그에게 너무나 중요해서 원래 두 가지 주요 우주 체계에 관한 대화를 바다의 밀물과 썰물에 관한 대화라고 부르려 했다. 조수에 대한 언급은 종교재판소의 명령으로 제목에서 제거되었다.

 Galileo Galilei, Domenico Tintoretto의 초상화

Galileo에게 조수는 지구 표면의 한 지점이 지구의 자전축 회전과 태양 주위 공전으로 인해 속도가 빨라지고 느려지면서 바다의 물이 앞뒤로 출렁이기 때문에 발생했다. 그는 1616년에 Orsini 추기경에게 보내는 형식으로 조수에 관한 첫 번째 설명을 유포했다. 그의 이론은 조수의 크기와 시기에서 해양 분지의 형태가 갖는 중요성에 대한 첫 번째 통찰을 제공했다. 예를 들어 그는 Adriatic Sea 중간 지점의 미미한 조수를 양 끝의 조수와 비교하여 정확하게 설명했다. 그러나 조수의 원인에 대한 일반적인 설명으로서 그의 이론은 실패작이었다.

이 이론이 옳다면 하루에 만조는 단 한 번만 있어야 한다. Galileo와 그의 동시대인들은 Venice에 약 12시간 간격으로 하루에 두 번의 만조가 있기 때문에 이 불충분함을 알고 있었다. Galileo는 이 이상 현상을 바다의 형태, 깊이, 기타 요인을 포함한 여러 부차적 원인의 결과로 치부했다. Albert Einstein은 나중에 Galileo가 지구의 운동에 대한 물리적 증거를 원하는 욕망에서 "매력적인 논증"을 전개하고 무비판적으로 받아들였다는 의견을 표명했다. Galileo는 또한 고대부터 알려져 있고 그의 동시대인 Johannes Kepler도 알고 있던 달이 조수를 일으킨다는 생각을 일축했다—Galileo는 Kepler의 행성 타원 궤도에도 관심을 두지 않았다. Galileo는 자신의 조수 이론을 계속 옹호하며 그것을 지구 운동의 궁극적 증거로 간주했다.

### 혜성과 분석자를 둘러싼 논쟁

1619년 Galileo는 Jesuit Collegio Romano의 수학 교수 Orazio Grassi 신부와 논쟁에 휘말렸다. 그것은 혜성의 본질에 관한 논쟁으로 시작되었지만, 1623년 Galileo가 논쟁에서의 마지막 일격인 분석자 Il Saggiatore를 출판할 무렵에는 과학 자체의 본질에 관한 훨씬 더 광범위한 논쟁이 되었다. 책의 표제지는 Galileo를 Tuscany 대공의 철학자이자 "Matematico Primario"로 묘사한다.

분석자는 과학이 어떻게 실천되어야 하는가에 대한 Galileo의 사상이 풍부하게 담겨 있기 때문에 그의 과학 선언문이라고 불려왔다. 1619년 초 Grassi 신부는 1618년의 세 혜성에 관한 천문학적 논쟁이라는 소책자를 익명으로 출판했는데, 이는 전년도 11월 말에 나타난 혜성의 본질을 논의했다. Grassi는 혜성이 지구로부터 일정한 거리에서 대원의 한 구간을 따라 이동한 불타는 물체이며, 달보다 하늘에서 더 느리게 움직이므로 달보다 더 멀리 있어야 한다고 결론지었다. Grassi의 주장과 결론은 후속 논문인 『혜성에 관한 논고』에서 비판받았다. 이 논문은 Galileo의 제자이자 Florence 출신 변호사인 Mario Guiducci의 이름으로 출판되었지만, 실제로는 Galileo 본인이 대부분을 집필한 것이었다. Galileo와 Guiducci는 혜성의 본질에 대한 확정적인 이론을 제시하지는 않았으나, 현재는 오류로 밝혀진 몇 가지 잠정적 추측을 내놓았다. 혜성 연구에 대한 올바른 접근법은 당시 Tycho Brahe가 제안한 바 있었다. Galileo와 Guiducci의 『논고』는 서두에서 예수회 신부 Christoph Scheiner를 불필요하게 모욕했으며, Collegio Romano 교수들에 대한 여러 무례한 발언들이 저작 전반에 산재해 있었다. 예수회는 분노했고, Grassi는 곧 자신의 제자인 것처럼 가장한 가명 Lothario Sarsio Sigensano로 『천문학적이고 철학적인 저울』이라는 논쟁적 소논문으로 응수했다.

『분석자』는 『천문학적 저울』에 대한 Galileo의 파괴적인 반박이었다. 이 저작은 논쟁 문학의 걸작으로 널리 인정받았으며, "Sarsi"의 주장들을 신랄한 조롱의 대상으로 삼았다. 이 책은 광범위한 찬사를 받았고, 특히 헌정 대상이었던 새 교황 Urban VIII세를 크게 기쁘게 했다. 그 이전 10년 동안 Rome에서 미래의 Urban VIII세인 Barberini는 Galileo와 Lincean Academy의 편에 섰었다.

Grassi와의 논쟁은 이전까지 Galileo의 사상에 호의적이었던 많은 예수회원들을 영구히 소외시켰으며, Galileo와 그의 친구들은 이 예수회원들이 후에 그에 대한 유죄 판결을 초래한 장본인이라고 확신했다. 그러나 이에 대한 증거는 기껏해야 모호한 수준이다.

### 지동설 논쟁

Galileo가 교회와 갈등을 빚던 당시, 대다수 교육받은 사람들은 지구가 우주의 중심이며 모든 천체가 그 주위를 공전한다는 Aristoteles의 천동설적 관점, 또는 천동설과 지동설을 혼합한 Tycho Brahe의 새로운 체계를 지지했다. 지동설과 그에 대한 Galileo의 저술에 대한 반대는 종교적 이의와 과학적 이의가 결합된 것이었다. 지동설에 대한 종교적 반대는 지구의 고정된 본질을 암시하는 성경 구절들에서 비롯되었다. 과학적 반대는 Brahe로부터 나왔는데, 그는 지동설이 참이라면 연주 시차가 관측되어야 하지만 당시에는 그런 것이 없다고 주장했다. Aristarchus와 Copernicus는 별들이 너무 멀리 있어 시차가 무시할 만하다고 정확히 가정했었다. 그러나 Tycho는 별들이 측정 가능한 각도 크기를 가지고 있는 것으로 보이므로, 만약 별들이 그렇게 멀리 있고 그들의 겉보기 크기가 물리적 크기 때문이라면, 그들은 태양보다 훨씬 더 클 것이라고 반박했다. 사실 현대 망원경 없이는 먼 별들의 물리적 크기를 관측하는 것은 불가능하다.

Galileo는 1609년의 천문 관측에 기초하여 지동설을 옹호했다. 1613년 12월, Florence 대공비 Christina는 Galileo의 친구이자 추종자인 Benedetto Castelli에게 지구의 운동에 대한 성경적 이의를 제기했다. 이 사건에 자극받아 Galileo는 Castelli에게 편지를 썼는데, 그 안에서 그는 지동설이 실제로 성경 본문과 모순되지 않으며, 성경은 신앙과 도덕에 대한 권위이지 과학에 대한 권위가 아니라고 주장했다. 이 편지는 출판되지 않았으나 광범위하게 유포되었다. 2년 후 Galileo는 Christina에게 편지를 써서 이전에 8페이지로 작성했던 주장을 40페이지로 확장했다.

 Cristiano Banti의 1857년 작품 『Roman Inquisition 앞에 선 Galileo』

1615년까지 지동설에 관한 Galileo의 저술들은 신부 Niccolò Lorini에 의해 Roman Inquisition에 제출되었는데, 그는 Galileo와 그의 추종자들이 성경을 재해석하려 시도하고 있다고 주장했으며, 이는 Trent 공의회의 위반으로 간주되었고 위험할 정도로 개신교와 비슷해 보였다. Lorini는 특히 Galileo가 Castelli에게 보낸 편지를 인용했다. Galileo는 자신과 자신의 사상을 변호하기 위해 Rome로 갔다. 1616년 초, 주교 Francesco Ingoli가 Galileo와의 논쟁을 시작하여 Copernicus 체계에 반박하는 논문을 그에게 보냈다. Galileo는 후에 이 논문이 뒤이어 일어난 Copernicus 학설에 대한 조치에 결정적이었다고 믿었다고 말했다. Ingoli는 Inquisition의 의뢰로 논쟁에 대한 전문가 의견을 작성했을 수 있으며, 그 논문이 Inquisition 조치의 근거가 되었다. 이 논문은 지동설에 반대하는 18개의 물리적이고 수학적인 논거에 집중했다. 주로 Tycho Brahe의 논거들을 차용했는데, 특히 지동설이 사실이라면 별들이 보이는 것처럼 태양보다 훨씬 더 커야 한다는 주장이었다. 논문은 또한 네 가지 신학적 논거를 포함했으나, Ingoli는 Galileo에게 물리적이고 수학적인 논거에 집중하라고 제안했으며, Galileo의 성경적 견해는 언급하지 않았다.

1616년 2월, 종교재판 위원회는 지동설을 "철학적으로 어리석고 터무니없으며, 성경의 의미를 여러 곳에서 명백히 모순하므로 형식적으로 이단"이라고 선언했다. Inquisition은 지구 운동 사상이 "철학적으로 동일한 판단을 받으며... 신학적 진리에 관해서는 최소한 신앙에 있어 오류"라고 판단했다. 교황 Paul V세는 추기경 Bellarmine에게 이 판결을 Galileo에게 전달하고 지동설을 포기하라고 명령하도록 지시했다. 2월 26일, Galileo는 Bellarmine의 저택으로 소환되어 "태양이 세계의 중심에 정지해 있고 지구가 움직인다는 견해를 완전히 포기하고, 이후로는 그것을 구두로든 서면으로든 어떤 방식으로든 견지하거나, 가르치거나, 옹호하지 말라"는 명령을 받았다. 금서목록 성성의 포고령은 Copernicus의 『천구의 회전에 관하여』와 다른 지동설 저작들을 수정될 때까지 금지했다. 이후 10년 동안 Galileo는 논쟁에서 멀리 떨어져 지냈다. 1623년 Maffeo Barberini 추기경이 교황 Urban 8세로 선출되면서 용기를 얻어 그는 이 주제에 관한 저서 집필 프로젝트를 재개했다. Barberini는 Galileo의 친구이자 숭배자였으며, 1616년 Galileo에 대한 훈계에 반대했던 인물이다. 그 결과물인 『두 우주 체계에 관한 대화』는 종교재판소의 공식 승인과 교황의 허가를 받아 1632년에 출판되었다.

 Justus Sustermans가 1636년 그린 Galileo Galilei의 초상화. Uffizi 미술관, 피렌체.

앞서 교황 Urban 8세는 Galileo에게 직접 책에 태양중심설에 찬성하는 논거와 반대하는 논거를 모두 제시하되, 태양중심설을 옹호하지 않도록 주의할 것을 요청했다. 무심코 그랬든 의도적이었든, 『두 우주 체계에 관한 대화』에서 아리스토텔레스의 지구중심설을 옹호하는 인물 Simplicio는 종종 자신의 오류에 갇혀 때로는 바보처럼 보였다. 실제로 Galileo는 저서 서문에서 이 인물이 라틴어로 Simplicius라는 유명한 아리스토텔레스 철학자의 이름을 따왔다고 밝혔지만, 이탈리아어로 "Simplicio"라는 이름은 "단순한 사람"이라는 함의도 지니고 있다. 이러한 Simplicio의 묘사는 『두 우주 체계에 관한 대화』를 옹호서처럼 보이게 만들었다. 즉 아리스토텔레스의 지구중심설에 대한 공격이자 코페르니쿠스 이론의 옹호로 비쳤다.

대부분의 역사가들은 Galileo가 악의로 행동한 것이 아니며 자신의 책에 대한 반응에 기습당했다고 느꼈다는 데 동의한다. 그러나 교황은 대중의 조롱으로 의심되는 상황이나 코페르니쿠스 이론 옹호를 가볍게 받아들이지 않았다.

Galileo는 자신의 가장 크고 강력한 후원자인 교황을 적으로 돌렸고, 1632년 9월 자신의 저서를 변호하기 위해 로마로 소환되었다. 그는 1633년 2월에야 도착했고 종교재판관 Vincenzo Maculani 앞에 기소되었다. 재판 내내 Galileo는 1616년 이후 단죄된 의견들을 지지하지 않겠다는 약속을 충실히 지켰으며, 처음에는 그것들을 옹호한 적조차 없다고 부인했다. 그러나 결국 그는 자신의 진정한 의도와는 달리, 『대화』의 독자가 그것이 코페르니쿠스주의를 옹호하려는 의도였다는 인상을 충분히 받을 수 있었다는 점을 인정하도록 설득당했다. 1616년 이후 코페르니쿠스 사상을 지지한 적이 없으며 『대화』에서 그것을 옹호할 의도가 전혀 없었다는 Galileo의 다소 신빙성 없는 부인을 고려할 때, 1633년 7월의 최종 심문은 진실을 말하지 않으면 고문하겠다는 협박으로 마무리되었지만, 그는 협박에도 불구하고 부인을 고수했다.

종교재판소의 판결은 6월 22일에 전달되었다. 세 가지 핵심 내용으로 구성되었다.

- Galileo는 "이단 혐의가 강하게 의심된다"고 판정되었으나 정식으로 이단 혐의를 받지는 않아 신체적 처벌을 면했다. 혐의는 태양이 우주 중심에 움직이지 않고 있으며, 지구가 중심에 있지 않고 움직이며, 성경에 반한다고 선언된 의견을 개연성 있는 것으로 지지하고 옹호할 수 있다는 견해를 지녔다는 것이었다. 그는 이러한 견해를 "포기하고, 저주하고, 혐오할" 것을 요구받았다. - 그는 종교재판소의 재량에 따른 정식 구금형을 선고받았다. 다음 날 이는 가택연금으로 감형되었고, 그는 여생 동안 그 상태로 남았다. - 문제가 된 『대화』는 금지되었다. 그리고 재판에서 발표되지 않은 조치로, 그가 미래에 쓸 수 있는 작품을 포함해 그의 모든 저작물의 출판이 금지되었다.

대중적 전설에 따르면, 지구가 태양 주위를 돈다는 이론을 철회한 후 Galileo는 반항적인 말 "그래도 그것은 움직인다"를 중얼거렸다고 한다. 스페인 화가 Bartolomé Esteban Murillo 또는 그의 화파 화가가 그린 1640년대 그림에는 1911년 복원 작업 전까지 숨겨져 있던 이 말이 등장하는데, 감옥에 갇힌 Galileo가 지하 감방 벽에 쓰인 "E pur si muove"라는 글자를 바라보고 있는 모습이 묘사되어 있다. 이 전설에 대한 가장 오래된 문헌 기록은 그의 사망 후 1세기가 지나서야 나타나지만, Stillman Drake는 "그 유명한 말이 그의 죽기 전에 이미 Galileo의 것으로 알려졌다는 것은 이제 의심의 여지가 없다"고 쓴다.

우호적인 시에나 대주교 Ascanio Piccolomini와 함께 지낸 기간 후, Galileo는 1634년 피렌체 근처 Arcetri의 자택으로 돌아가도록 허가받았고, 그곳에서 가택연금 상태로 생의 일부를 보냈다. Galileo는 향후 3년간 매주 일곱 참회 시편을 읽도록 명령받았다. 그러나 그의 딸 Maria Celeste가 교회 허가를 받아 그 부담을 자신이 떠맡으면서 그를 해방시켰다.

 Murillo의 작품으로 추정되는, "E pur si muove"라는 글자를 바라보는 Galileo의 초상화

가택연금 상태에 있을 때 Galileo는 자신의 가장 훌륭한 작품 중 하나인 『두 새로운 과학』에 시간을 바쳤다. 여기서 그는 약 40년 전 수행한 작업을 요약했는데, 현재 운동학과 재료 역학으로 불리는 두 과학에 관한 것으로, 검열을 피하기 위해 네덜란드에서 출판되었다. 이 책은 Albert Einstein으로부터 극찬을 받았다. 이 작업의 결과로 Galileo는 종종 "근대 물리학의 아버지"로 불린다. 1638년 그는 완전히 실명했고 고통스러운 탈장과 불면증에 시달려, 의학적 조언을 구하기 위해 피렌체로 여행하는 것이 허가되었다.

Dava Sobel은 1633년 Galileo의 이단 재판과 판결 이전에 교황 Urban 8세가 궁정 음모와 국정 문제에 몰두하게 되었고 자신의 생명에 대한 박해나 위협을 두려워하기 시작했다고 주장한다. 이러한 맥락에서 Sobel은 Galileo의 문제가 궁정 내부자들과 Galileo의 적들에 의해 교황에게 제기되었다고 주장한다. 교회 방어에 약하다는 비난을 받은 Urban은 분노와 두려움으로 Galileo에게 반발했다.

중국에서의 Galileo에 대한 지식

Johann Adam Schall von Bell은 1626년 중국어와 라틴어로 『원경설(遠鏡說)』, 즉 망원경에 대한 설명을 출판했다.

죽음

Galileo는 1642년까지 방문객들을 계속 받았으나, 열과 심계항진을 겪은 후 1642년 1월 8일, 77세의 나이로 사망했다. 토스카나 대공 Ferdinando II는 그를 산타 크로체 성당의 본당에 부친과 다른 선조들의 묘 옆에 안장하고, 그를 기리는 대리석 영묘를 세우기를 원했다.

 Galileo의 무덤, 산타 크로체, 피렌체

그러나 이 계획은 Pope Urban VIII와 그의 조카 Cardinal Francesco Barberini가 항의하면서 무산되었다. Galileo가 가톨릭 교회로부터 "이단에 대한 강력한 혐의"로 유죄 판결을 받았기 때문이었다. 대신 그는 성당 남쪽 익랑에서 성구실로 이어지는 복도 끝, 수련자 예배당 옆의 작은 방에 안장되었다. 1737년, 그를 기리는 기념비가 세워진 후 그는 성당 본당으로 재안장되었다. 이장 과정에서 그의 유해로부터 손가락 세 개와 치아 하나가 분리되었다. 이 손가락들은 현재 이탈리아 피렌체의 Museo Galileo에 전시되어 있다.

과학적 업적

### 과학적 방법론

Galileo는 실험과 수학의 혁신적 결합을 통해 운동 과학에 독창적인 기여를 했다. 당시 과학계에서 더 전형적이었던 것은 자기와 전기에 관한 William Gilbert의 정성적 연구였다. Galileo의 부친 Vincenzo Galilei는 류트 연주자이자 음악 이론가로서, 물리학에서 알려진 가장 오래된 비선형 관계를 확립하는 실험을 수행했다. 팽팽하게 당긴 현의 경우 음높이는 장력의 제곱근에 비례한다는 것이었다. 이러한 관찰은 악기 제작자들에게 잘 알려진 피타고라스 음악 전통의 틀 안에 있었으며, 여기에는 현을 정수로 분할하면 조화로운 음계가 만들어진다는 사실도 포함되어 있었다. 따라서 제한적이나마 수학은 오랫동안 음악과 물리 과학을 연결해왔고, 젊은 Galileo는 자신의 부친의 관찰이 그 전통을 확장하는 것을 목격할 수 있었다.

 Galileo 오른손의 중지

Galileo는 자연 법칙이 수학적이라고 명확히 천명한 최초의 근대 사상가 중 한 명이었다. 『시금석』에서 그는 이렇게 썼다. "철학은 이 장대한 책, 우주에 쓰여 있다... 그것은 수학의 언어로 쓰여 있으며, 그 문자는 삼각형, 원, 그리고 다른 기하학적 도형들이다..." 그의 수학적 분석은 후기 스콜라 자연철학자들이 사용하던 전통을 더욱 발전시킨 것으로, Galileo는 철학을 공부하면서 이를 습득했다. 그의 작업은 과학이 철학과 종교로부터 궁극적으로 분리되는 또 하나의 단계를 표시했다. 이는 인간 사상의 주요한 발전이었다. 그는 관찰에 따라 자신의 견해를 기꺼이 바꾸곤 했다. 실험을 수행하기 위해 Galileo는 길이와 시간의 표준을 설정해야 했고, 이를 통해 다른 날, 다른 실험실에서 측정한 값들을 재현 가능한 방식으로 비교할 수 있었다. 이는 귀납적 추론을 사용하여 수학 법칙을 확인할 수 있는 신뢰할 만한 토대를 제공했다.

Galileo는 수학, 이론물리학, 실험물리학 간의 적절한 관계에 대한 근대적 이해를 보여주었다. 그는 포물선을 원뿔곡선의 관점에서도, 종좌표 y가 횡좌표 x의 제곱에 비례한다는 관점에서도 이해했다. Galileo는 나아가 포물선이 공기 저항이나 다른 방해 요인이 없을 때 등가속 운동하는 발사체의 이론적으로 이상적인 궤적이라고 주장했다. 그는 이 이론의 타당성에 한계가 있음을 인정하며, 이론적 근거로 지구의 크기에 필적하는 발사체 궤적은 포물선일 수 없다고 지적했다. 그럼에도 불구하고 그는 당시 포병의 사정거리까지의 거리에서는 발사체 궤적이 포물선으로부터 벗어나는 정도가 극히 미미할 것이라고 주장했다.

### 천문학

1604년 Kepler 초신성을 관측하고 그것이 먼 별들의 집단이라고 결론지으면서, Galileo는 천상계의 불변성에 대한 아리스토텔레스의 개념을 반증했다.

 베네치아 총독에게 망원경 사용법을 보여주는 Galileo (Giuseppe Bertini의 프레스코화)

굴절 망원경을 사용하여 Galileo는 1609년 말 달 표면이 매끄럽지 않다는 것을 관측했다. 다음 해 초, 그는 목성의 가장 큰 네 개의 위성을 관측했다. 1610년 후반에는 금성의 위상을 관측했는데, 이는 태양중심설의 증거였다. 또한 토성도 관측했지만, 토성의 고리를 두 개의 다른 행성으로 생각했다. 1612년에는 해왕성을 관측하고 그 운동을 기록했으나, 행성으로 식별하지는 못했다.

Galileo는 태양 흑점, 은하수를 연구했고, 망원경 없이 별들의 겉보기 크기를 측정하는 방법을 포함하여 별들에 대한 다양한 관측을 수행했다.

### 공학

Galileo는 순수 물리학과 구별되는 현재 공학으로 알려진 분야에 여러 기여를 했다. 1595년에서 1598년 사이, Galileo는 포병과 측량기사들이 사용하기에 적합한 기하학적·군사용 나침반을 고안하고 개선했다. 이는 Niccolò Tartaglia와 Guidobaldo del Monte가 설계한 초기 도구들을 확장한 것이었다. 포병의 경우, 이 도구는 대포를 정확하게 거상하는 새롭고 안전한 방법 외에도, 다양한 크기와 재료의 포탄에 필요한 화약량을 신속하게 계산하는 방법을 제공했다. 기하학적 도구로서는 정다각형의 작도, 임의의 다각형이나 부채꼴의 넓이 계산, 그리고 다양한 기타 계산을 가능하게 했다. Galileo의 지시 아래, 도구 제작자 Marc'Antonio Mazzoleni는 이 나침반을 100개 이상 생산했으며, Galileo는 자신이 작성한 사용 설명서와 함께 이를 50리라에 판매했고, 나침반 사용법 강좌를 120리라에 제공했다.  Galileo Galilei의 기하학 및 군사용 나침의. 1604년경 그의 전속 기구 제작자 Marc'Antonio Mazzoleni가 제작한 것으로 추정됨

1593년, Galileo는 온도계를 제작했다. 구 내부 공기의 팽창과 수축을 이용해 연결된 관 속 물을 이동시키는 방식이었다.

1609년, Galileo는 영국인 Thomas Harriot 등과 함께 굴절 망원경을 별, 행성, 위성 관측 도구로 사용한 최초의 인물 중 하나였다. "망원경(telescope)"이라는 명칭은 1611년 Federico Cesi 공작이 Galileo를 Accademia dei Lincei 회원으로 영입하기 위해 연 연회에서 그리스 수학자 Giovanni Demisiani가 Galileo의 기구에 붙인 이름이다. 1610년, 그는 망원경을 근거리에서 사용해 곤충의 부위를 확대했다. 1624년에 이르러 Galileo는 복합 현미경을 사용했다. 그는 같은 해 5월 바이에른 공작에게 헌정하기 위해 Zollern 추기경에게 이 기구 중 하나를 증정했고, 9월에는 Cesi 공작에게 또 다른 것을 보냈다. 1년 후 동료 아카데미 회원 Giovanni Faber가 그리스어 μικρόν micron(작은)과 σκοπεῖν skopein(보다)에서 따와 Galileo의 발명품에 "현미경(microscope)"이라는 단어를 만들어냈을 때, Linceans는 다시 한번 명명에 역할을 했다. 이 단어는 "망원경"과 유사하게 만들어진 것이었다. 1625년 출판된, Galileo의 현미경 중 하나를 사용해 제작한 곤충 삽화는 복합 현미경 사용에 대한 최초의 명확한 기록으로 보인다.

1612년, 목성 위성들의 공전 주기를 결정한 Galileo는 궤도에 대한 충분히 정확한 지식만 있다면 위성들의 위치를 보편적 시계로 사용할 수 있으며, 이를 통해 경도 측정이 가능해질 것이라고 제안했다. 그는 생의 남은 기간 동안 때때로 이 문제를 연구했지만, 실질적인 문제들은 심각했다. 이 방법은 1681년 Giovanni Domenico Cassini가 처음으로 성공적으로 적용했으며, 이후 대규모 토지 측량에 광범위하게 사용되었다. 예를 들어 프랑스 측량에 사용되었고, 나중에는 1806년 미국 중서부에서 Zebulon Pike가 사용했다. 정밀한 망원경 관측이 더 어려운 해상 항해의 경우, 경도 문제는 결국 John Harrison의 것과 같은 실용적인 휴대용 해양 크로노미터 개발을 필요로 했다. 생의 말년, 완전히 시력을 잃었을 때, Galileo는 진자시계용 탈진 장치인 Galileo's escapement을 설계했지만, 1650년대 Christiaan Huygens가 최초의 완전 작동 진자시계를 만든 이후에야 이를 사용한 시계가 제작되었다.

 Griffith Observatory에 전시된, Galileo Galilei의 것으로 추정되는 현존하는 가장 오래된 망원경의 복제품

Galileo는 강의 범람을 완화하기 위한 공학 계획에 대해 조언을 구하는 여러 차례의 초대를 받았다. 1630년 Mario Guiducci는 피렌체 인근 Bisenzio 강에 새로운 수로를 개설하려는 Bartolotti의 계획에 그가 자문하도록 하는 데 중요한 역할을 한 것으로 보인다.

### 물리학

물체의 운동에 대한 Galileo의 이론 및 실험 연구는 Kepler와 René Descartes의 대체로 독립적인 연구와 함께 Sir Isaac Newton이 발전시킨 고전역학의 선구였다. Galileo는 진자를 이용한 여러 실험을 수행했다. Vincenzo Viviani의 전기 덕분에, 이 실험들이 피사 대성당의 청동 샹들리에 흔들림을 맥박을 타이머로 삼아 관찰하면서 시작되었다는 것이 대중적으로 알려져 있다. 이후의 실험들은 그의 저서 Two New Sciences에 기술되어 있다. Galileo는 단순 진자가 등시성을 가진다고, 즉 진폭과 무관하게 흔들림이 항상 같은 시간이 걸린다고 주장했다. 사실 이는 Christiaan Huygens가 발견한 바와 같이 단지 근사적으로만 참이다. Galileo는 또한 주기의 제곱이 진자의 길이에 정비례한다는 것을 발견했다. Galileo의 아들 Vincenzo는 1642년 아버지의 이론에 기반한 시계를 스케치했다. 이 시계는 결코 제작되지 않았으며, 버지 탈진 장치가 요구하는 큰 흔들림 때문에 형편없는 시계가 되었을 것이다.

 Galileo e Viviani, 1892, Tito Lessi

Galileo는 덜 알려져 있지만, 음향 주파수를 이해한 최초의 인물 중 하나로 여전히 인정받고 있다. 끌을 다른 속도로 긁어 그가 생성된 소리의 음높이를 끌의 건너뜀 간격, 즉 주파수의 척도와 연결했다. 1638년, Galileo는 빛의 속도를 측정하는 실험 방법을 기술했다. 두 관찰자가 각각 셔터가 달린 등불을 가지고 일정 거리에서 서로의 등불을 관찰하도록 배치하는 방식이었다. 첫 번째 관찰자가 자신의 등불 셔터를 열고, 두 번째 관찰자는 빛을 보는 즉시 자신의 등불 셔터를 연다. 첫 번째 관찰자가 셔터를 연 시점과 두 번째 관찰자의 등불에서 나온 빛을 보는 시점 사이의 시간이 두 관찰자 사이를 빛이 왕복하는 데 걸리는 시간을 나타낸다. Galileo는 1마일 미만의 거리에서 이를 시도했을 때 빛이 순간적으로 나타나는지 여부를 판단할 수 없었다고 보고했다. Galileo의 사망과 1667년 사이 어느 시점에 피렌체 Accademia del Cimento 회원들이 약 1마일 거리에서 이 실험을 반복했고 유사하게 결론이 나지 않는 결과를 얻었다. 우리는 이제 빛의 속도가 지구상에서 인간 셔터 조작자를 이용한 그러한 방법으로는 측정할 수 없을 정도로 너무 빠르다는 것을 알고 있다.

Galileo는 물리 법칙은 특정한 속도나 방향과 무관하게 직선으로 일정한 속도로 움직이는 모든 계에서 동일하다는 상대성의 기본 원리를 제시했다. 따라서 절대 운동이나 절대 정지는 존재하지 않는다. 이 원리는 Newton의 운동 법칙의 기본 틀을 제공했으며 Einstein의 특수 상대성 이론의 핵심이다.

#### 낙하하는 물체 Galileo의 제자 Vincenzo Viviani가 쓴 전기에는 Galileo가 같은 재질이지만 질량이 다른 공들을 Pisa의 사탑에서 떨어뜨려 낙하 시간이 질량과 무관함을 증명했다는 내용이 담겨 있다. 이는 무거운 물체가 가벼운 물체보다 무게에 정비례하여 더 빠르게 떨어진다고 가르친 Aristotle의 이론과 배치되는 것이었다. 이 일화는 대중적 서술에서 반복적으로 언급되어 왔지만, Galileo 본인이 직접 그러한 실험을 기록한 바는 없으며, 역사학자들은 이것이 기껏해야 실제로 일어나지 않은 사고 실험이었을 것이라고 일반적으로 받아들인다. 예외적으로 Drake는 실험이 Viviani가 묘사한 대로 실제로 일어났다고 주장한다. 묘사된 실험은 실제로 Simon Stevin—일명 Stevinus—과 Jan Cornets de Groot에 의해 수행되었으나, 사용된 건물은 1586년 Delft의 교회 탑이었다. 그러나 낙하 물체에 대한 그의 실험 대부분은 시간 측정과 공기 저항 문제가 훨씬 줄어드는 경사면을 사용하여 수행되었다. 어쨌든 무게가 다르지만 크기가 비슷한 물체들이 같은 속도로 떨어진다는 관찰은 6세기 John Philoponus의 저작만큼 이른 시기에 이미 문서화되어 있었으며, Galileo는 이를 알고 있었다.

1638년 저서 Discorsi에서 Galileo의 대변인으로 널리 간주되는 등장인물 Salviati는 모든 불균등한 무게의 물체가 진공에서 같은 유한한 속도로 낙하할 것이라고 주장했다. 그러나 이는 이전에 Lucretius와 Simon Stevin에 의해 제안된 바 있다. Cristiano Banti의 Salviati는 또한 이것이 무게는 다르지만 그 외에는 유사한 납과 코르크 추를 사용한 공기 중 진자 운동의 비교를 통해 실험적으로 증명될 수 있다고 주장했다.

Galileo는 낙하하는 물체가 통과하는 매질의 저항이 무시할 만한 수준으로 유지되거나, 극한의 경우 진공을 통과하여 낙하하는 한, 균일한 가속도로 낙하할 것이라고 제안했다. 그는 또한 정지 상태에서 시작하는 균일한 가속 중 이동한 거리에 대한 올바른 운동학적 법칙—즉, 경과 시간의 제곱에 비례한다는 것(d ∝ t²)—을 도출했다. Galileo 이전에 14세기의 Nicole Oresme이 균일하게 가속되는 변화에 대한 시간 제곱 법칙을 도출했고, 16세기의 Domingo de Soto는 균질한 매질을 통해 떨어지는 물체가 균일하게 가속될 것이라고 제안했다. 그러나 Soto는 Galileo의 낙하 물체 이론에 포함된 많은 조건과 정교화를 예견하지 못했다. 예를 들어 그는 Galileo처럼 물체가 진공에서만 엄밀히 균일한 가속도로 낙하하며, 그렇지 않으면 결국 균일한 종단 속도에 도달할 것이라는 점을 인식하지 못했다. Galileo는 당대의 기준을 따라 기하학적 구성과 수학적으로 정밀한 언어를 사용하여 시간 제곱 법칙을 표현했다. 이 법칙을 대수학적 용어로 재표현하는 것은 후대의 몫으로 남겨졌다.

그는 또한 물체가 운동을 방해하는 장애물이 없는 상태에서 속도를 유지한다고 결론지었으며, 이는 변화의 작용자인 "동인"이 계속 작용하는 한에서만 물체가 소위 "격렬한", "비자연적인", 또는 "강제된" 운동을 유지할 수 있다는 일반적으로 받아들여진 Aristotle의 가설과 모순되는 것이었다. 관성에 관한 철학적 개념은 John Philoponus와 Jean Buridan에 의해 제안된 바 있다. Galileo는 다음과 같이 서술했다: "마찰이 없는 수평면을 따라 투사된 입자를 상상해 보라. 그러면 우리는 앞 페이지에서 더 완전히 설명한 바로부터, 이 입자가 그 평면에 한계가 없는 한 균일하고 영구적인 운동으로 같은 평면을 따라 움직일 것임을 알게 된다." 이것은 Newton의 운동 법칙 제1법칙에 통합되었으나, 운동의 방향은 예외였다: Newton의 것은 직선이고, Galileo의 것은 원형이다—예를 들어 태양 주위의 행성 운동은 그에 따르면, 그리고 Newton과 달리, 중력의 부재 속에서 일어난다.

### 수학

실험 물리학에 대한 Galileo의 수학 적용은 혁신적이었지만, 그의 수학적 방법은 Fibonacci와 Archimedes로부터 전해진 수십 가지의 역비례 제곱근 방법 사례를 포함하여 당대의 표준적인 것이었다. 분석과 증명은 Euclid의 Elements 제5권에 제시된 Eudoxus의 비례 이론에 크게 의존했다. 이 이론은 Tartaglia와 다른 학자들의 정확한 번역 덕분에 불과 한 세기 전에야 이용 가능해졌지만, Galileo의 생애가 끝날 무렵에는 Descartes의 대수학적 방법으로 대체되고 있었다.

현재 Galileo의 역설로 명명된 개념은 그가 처음 제시한 것이 아니었다. 무한수는 비교될 수 없다는 그의 제안된 해법은 더 이상 유용한 것으로 간주되지 않는다.

유산

### 후대 교회의 재평가

Galileo 사건은 그의 사후 대부분 잊혔으며, 논쟁은 가라앉았다. Galileo의 저작 재출판에 대한 종교재판소의 금지는 1718년 Florence에서 비난받은 Dialogue를 제외한 그의 저작 판본 출판이 허가되면서 해제되었다. 1741년, 교황 Benedict XIV는 온건하게 검열된 Dialogue 판본을 포함한 Galileo의 완전한 과학 저작 판본 출판을 승인했다. 1758년, 지동설을 옹호하는 저작에 대한 일반적 금지가 금서 목록에서 제거되었으나, Dialogue와 Copernicus의 De Revolutionibus의 무검열 판본에 대한 특정 금지는 유지되었다. 교회의 지동설에 대한 공식적 반대의 모든 흔적은 1835년 이들 저작이 마침내 목록에서 삭제되면서 사라졌다. Galileo 사건에 대한 관심은 19세기 초에 재점화되었는데, 개신교 논쟁가들이 이 사건과 스페인 종교재판, 평평한 지구 신화 같은 다른 사건들을 로마 가톨릭을 공격하는 데 이용했기 때문이다. 이후 이 사건에 대한 관심은 증감을 거듭해왔다. 1939년, 교황 Pius XII는 교황 선출 후 불과 몇 달 만에 교황청 과학원에서 행한 첫 연설에서 Galileo를 "연구의 가장 대담한 영웅들... 그 길 위의 장애물과 위험을 두려워하지 않고, 장례 기념비를 무서워하지도 않는" 인물 중 한 명으로 묘사했다. 그의 40년 측근이었던 Robert Leiber 교수는 이렇게 썼다. "Pius XII는 과학에 대한 문을 성급하게 닫지 않도록 매우 조심했습니다. 그는 이 점에 대해 단호했으며 Galileo의 경우에 대해 유감스럽게 생각했습니다."

1990년 2월 15일, 로마 사피엔차 대학교에서 행한 연설에서, 훗날 교황 Benedict XVI가 된 Ratzinger 추기경은 Galileo 사건에 대한 당시의 일부 견해들이 "현대, 과학과 기술의 자기 회의가 오늘날 얼마나 깊은지를 보여주는 징후적 사례"를 형성한다고 언급했다. 그가 인용한 견해 중 일부는 철학자 Paul Feyerabend의 것으로, 그는 이렇게 인용했다. "Galileo 시대의 교회는 Galileo 본인보다 이성에 훨씬 더 충실했으며, Galileo의 가르침이 가져올 윤리적, 사회적 결과까지 고려했다. 그에 대한 교회의 판결은 합리적이고 정당했으며, 이 판결의 수정은 오직 정치적으로 편리한 것에 근거해서만 정당화될 수 있다." 추기경은 Feyerabend의 주장에 동의하는지 아닌지를 명확히 밝히지 않았다. 그러나 그는 이렇게 말했다. "그러한 견해들을 바탕으로 충동적인 변증론을 구축하는 것은 어리석은 일일 것입니다."

1992년 10월 31일, 교황 John Paul II는 지구가 태양 주위를 돈다고 주장한 Galileo를 단죄한 것이 교회의 잘못이었음을 인정했다. "John Paul은 Galileo를 단죄한 신학자들이 성경과 그 해석 사이의 형식적 구별을 인식하지 못했다고 말했다."

2008년 3월, 교황청 과학원장 Nicola Cabibbo는 바티칸 담장 안에 Galileo의 동상을 세워 그를 기리겠다는 계획을 발표했다. 같은 해 12월, Galileo의 최초 망원경 관측 400주년을 기념하는 행사에서 교황 Benedict XVI는 그의 천문학적 공헌을 칭찬했다. 그러나 한 달 후, 교황청 문화평의회 의장 Gianfranco Ravasi는 바티칸 부지에 Galileo 동상을 세우려던 계획이 중단되었음을 밝혔다.

현대 과학에 미친 영향

Stephen Hawking에 따르면, Galileo는 아마도 다른 누구보다도 현대 과학의 탄생에 더 많은 책임을 지고 있으며, Albert Einstein은 그를 현대 과학의 아버지라고 불렀다.

 "Galileo의 램프"가 있는 Pisa 대성당의 돔

Galileo의 천문학적 발견과 코페르니쿠스 이론에 대한 연구는 지속적인 유산을 남겼는데, 여기에는 Galileo가 발견한 목성의 네 개의 큰 위성—Io, Europa, Ganymede, Callisto—을 Galilean 위성으로 분류한 것이 포함된다. 다른 과학적 노력과 원리들도 Galileo의 이름을 따서 명명되었는데, 목성 궤도에 진입한 최초의 우주선인 Galileo 우주선, 제안된 Galileo 전지구 위성 항법 시스템, 고전 역학에서 관성계 사이의 변환을 나타내는 Galilean 변환, 그리고 비SI 단위 가속도 단위인 Gal(때로 Galileo로 알려진) 등이 있다.

부분적으로 2009년이 Galileo의 최초 망원경 천문 관측 400주년이었기 때문에, 유엔은 이 해를 세계 천문의 해로 지정했다. 국제천문연맹 IAU가 전지구적 계획을 수립했고, 유네스코—교육, 과학, 문화 문제를 담당하는 유엔 기구—도 이를 승인했다. 2009 세계 천문의 해는 천문학과 사회 및 문화에 대한 그 기여를 전지구적으로 축하하고, 천문학뿐만 아니라 과학 일반에 대한 전세계적 관심을 자극하며, 특히 젊은이들에게 중점을 두는 것을 목표로 했다.

행성 Galileo와 소행성 697 Galilea는 그를 기리기 위해 명명되었다.

예술 및 대중 매체에서

Galileo는 Queen의 노래 "Bohemian Rhapsody"의 "오페라" 섹션에서 여러 차례 언급된다. 그는 Indigo Girls가 부른 노래 "Galileo"와 Amy Grant의 Heart in Motion 앨범에 수록된 "Galileo"에서 두드러지게 등장한다.

20세기에는 Galileo의 생애에 관한 희곡들이 쓰였는데, 독일 극작가 Bertolt Brecht의 『Galileo의 생애』(1943)와 그 영화 각색본(1975), Barrie Stavis의 『한밤의 등불』(1947), 그리고 2008년 희곡 "Galileo Galilei"가 있다.

Kim Stanley Robinson은 『Galileo의 꿈』(2009)이라는 공상과학 소설을 썼는데, 이 소설에서 Galileo는 과학 철학의 위기를 해결하기 위해 미래로 불려간다. 이야기는 Galileo 자신의 시대와 가상의 먼 미래 사이를 오가며 많은 전기적 정보를 담고 있다.

Galileo Galilei는 최근 고가 수집가용 동전의 주요 모티프로 선정되었다. 2009년에 주조된 €25 세계 천문의 해 기념 주화가 그것이다. 이 동전은 또한 Galileo의 망원경 발명 400주년을 기념한다. 앞면에는 그의 초상화 일부와 그의 망원경이 나타나 있다. 배경에는 그가 최초로 그린 달 표면 그림 중 하나가 보인다. 은색 링에는 다른 망원경들이 묘사되어 있다. Isaac Newton Telescope, Kremsmünster 수도원의 천문대, 현대 망원경, 전파 망원경, 우주 망원경이 그것이다. 2009년에는 Galileoscope도 출시되었다. 이것은 비교적 높은 품질을 가진 대량 생산된 저가형 교육용 2인치(51mm) 망원경이다.

저술

Galileo Galilei의 초기 저작들은 과학 기구를 설명하는 것으로, 1586년 소논문 「작은 저울」La Billancetta은 공기나 물속에서 물체의 무게를 정확히 재는 저울을 기술했으며, 1606년 인쇄된 설명서 Le Operazioni del Compasso Geometrico et Militare는 기하학 및 군사용 컴퍼스의 작동법을 다뤘다.

 Florence Uffizi 미술관 외부의 동상

운동과 역학의 과학인 동역학에 관한 그의 초기 저작으로는 1590년경 Pisa에서 집필한 De Motu 「운동에 관하여」On Motion와 1600년경 Padua에서 집필한 Le Meccaniche 「역학」Mechanics이 있다. 전자는 Aristotle-Archimedes 유체역학에 기반을 두었으며, 유체 매질 내 중력 낙하 속도는 물체의 비중량이 매질의 비중량을 초과하는 정도에 비례한다고 주장했다. 따라서 진공에서는 물체가 비중량에 비례하는 속도로 낙하한다는 것이었다. 또한 Philoponus의 추진력 역학을 따랐는데, 이에 따르면 추진력은 자기소산적이며 진공에서의 자유낙하는 초기 가속 구간 이후 비중량에 따른 본질적 종단 속도를 갖는다.

Galileo Galilei의 1610년 저작 「별의 전령」The Starry Messenger Sidereus Nuncius은 망원경 관측을 바탕으로 출판된 최초의 과학 논문이었다. 이 책은 다음과 같은 그의 발견들을 보고했다.

- Galileo 위성들 - 달 표면의 거칠기 - 육안으로는 보이지 않는 다수의 별들의 존재, 특히 은하수의 모습을 만들어내는 별들 - 행성과 항성의 외관 차이—전자는 작은 원반으로 나타나는 반면, 후자는 확대되지 않은 점광원으로 나타남

Galileo Galilei는 1613년 「흑점에 관한 서한」Letters on Sunspots이라는 제목의 흑점 관찰 기록을 출판하여 태양과 천체가 부패 가능함을 시사했다. 「흑점에 관한 서한」은 또한 1610년 망원경으로 관측한 금성의 완전한 위상 변화와, 토성의 수수께끼 같은 "부속물"과 그것이 더욱 당혹스럽게도 이후 사라진 것에 대한 발견도 보고했다. 1615년, Galileo Galilei는 "대공비 Christina에게 보내는 서한"으로 알려진 원고를 작성했으나 1636년이 되어서야 인쇄 출판되었다. 이 서한은 Castelli에게 보낸 서한의 수정본으로, 지동설을 물리적으로 참이며 성경과도 일치한다고 옹호함으로써 신학 영역을 침범했다는 이유로 종교재판소에 고발되었다. 1616년 종교재판소가 Galileo Galilei에게 지동설을 지지하거나 옹호하지 말라고 명령한 후, Galileo Galilei는 지동설 기반의 지구를 바탕으로 한 「조수에 관한 논설」Discorso sul flusso e il reflusso del mare를 Orsini 추기경에게 보내는 사신의 형식으로 집필했다. 1619년, Galileo Galilei의 제자인 Mario Guiducci가 대부분 Galileo Galilei가 쓴 강연을 「혜성에 관한 논설」Discourse on the Comets Discorso Delle Comete이라는 제목으로 출판하여 혜성에 대한 예수회의 해석에 반박했다.

1623년, Galileo Galilei는 「분석자」The Assayer Il Saggiatore를 출판했는데, 이는 Aristotle의 권위에 기반한 이론들을 공격하고 실험과 과학적 사상의 수학적 정식화를 옹호했다. 이 책은 큰 성공을 거두었으며 심지어 기독교회 고위층으로부터도 지지를 받았다. 「분석자」의 성공에 이어, Galileo Galilei는 1632년 「두 가지 주요 세계 체계에 관한 대화」Dialogue Concerning the Two Chief World Systems Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo를 출판했다. 종교재판소의 1616년 지시를 준수하려 노력했음에도 불구하고, 책 내용이 지동설과 비지구중심적 태양계 모델을 옹호했기 때문에 Galileo Galilei는 재판을 받고 출판 금지를 당했다. 출판 금지에도 불구하고, Galileo Galilei는 1638년 종교재판소의 관할권 밖인 Holland에서 「두 가지 새로운 과학에 관한 논설과 수학적 증명」Discourses and Mathematical Demonstrations Relating to Two New Sciences Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze를 출판했다.

### 출판된 저작물

Galileo Galilei의 주요 저술은 다음과 같다.

- 「작은 저울」The Little Balance 1586; 이탈리아어: La Bilancetta - 「운동에 관하여」On Motion 1590년경; 라틴어: De Motu Antiquiora - 「역학」Mechanics 1600년경; 이탈리아어: Le mecaniche - 「기하학 및 군사용 컴퍼스의 작동법」The Operations of Geometrical and Military Compass 1606; 이탈리아어: Le operazioni del compasso geometrico et militare - 「별의 전령」The Starry Messenger 1610; 라틴어: Sidereus Nuncius - 「부유하는 물체에 관한 논설」Discourse on Floating Bodies 1612; 이탈리아어: Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua, o che in quella si muovono, "물 위에 머무르거나 그 안에서 움직이는 물체에 관한 논설" - 「흑점에 관한 역사와 증명」History and Demonstration Concerning Sunspots 1613; 이탈리아어: Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari; 「흑점에 관한 세 서한」Tre lettere sulle macchie solari, 1612에 기반한 저작 - 「대공비 Christina에게 보내는 서한」"Letter to the Grand Duchess Christina" 1615; 1636년 출판 - 「조수에 관한 논설」"Discourse on the Tides" 1616; 이탈리아어: Discorso del flusso e reflusso del mare - 「혜성에 관한 논설」Discourse on the Comets 1619; 이탈리아어: Discorso delle Comete - 「분석자」The Assayer 1623; 이탈리아어: Il Saggiatore - 「두 가지 주요 세계 체계에 관한 대화」Dialogue Concerning the Two Chief World Systems 1632; 이탈리아어: Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo - 「두 가지 새로운 과학에 관한 논설과 수학적 증명」Discourses and Mathematical Demonstrations Relating to Two New Sciences 1638; 이탈리아어: Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze