Galileo Galilei (1564 – 1642) leverde zo'n belangrijke bijdrage aan het menselijk begrip van de kosmos en de plaats van de aarde daarin dat hij vaak de eer krijgt voor heliocentrisme, de opvatting dat de aarde om de zon draait en niet andersom.
Wat Galileo feitelijk deed, was observatieondersteuning bieden voor een theorie die naar voren was gebracht door de Poolse astronoom Nicolaus Copernicus (1473 – 1543), die twintig jaar voor Galileo stierf geboren.
Copernicus voltooide zijn verhandeling vlak voordat hij stierf, en het werd verboden door de katholieke kerk, maar niettemin bracht het een beweging voort die uiteindelijk resulteerde in de adoptie van het heliocentrische model. De beweging werd bekend als de Copernicaanse revolutie en duurde ongeveer 100 jaar.
De belangrijkste bijdragen van Galileo aan de revolutie waren waarnemingsgegevens, die hij verkreeg met een telescoop die hij zelf bouwde. Hij was de eerste astronoom die de hemel afspeurde met een lichtvergrootinstrument en wordt soms de vader van de waarnemingsastronomie genoemd. Hij publiceerde zijn observaties, en ze waren zo belangrijk dat de katholieke kerk hem als ketter berecht en hem voor de rest van zijn leven onder huisarrest zette.
Om de prestaties van Galileo in perspectief te plaatsen, helpt het om het politieke en sociale klimaat te begrijpen dat tijdens zijn leven heerste. De kerk was een machtig conservatief instituut en haar invloed was in heel Europa voelbaar. Het had de opvatting onderschreven dat de aarde sinds de oprichting het centrum van het universum was, en het wilde niet veranderen. Iedereen die het standpunt in twijfel trok, werd gemarteld en geëxecuteerd.
De moeren en bouten van de geocentrische visie: het Ptolemaeïsche systeem
Er is bewijs dat een Griekse astronoom, Aristarchus van Samos (c. 310 vGT – c. 230 BCE), geloofde dat de aarde rond de zon draait. Geen van zijn geschriften is bewaard gebleven, maar hij wordt genoemd door de Griekse filosofen Archimedes, Plutarchus en Sextus Empiricus. Zijn visie, zoals die van Democritus, die in atomen geloofde, stond op gespannen voet met Aristoteles en Plato, wier filosofieën het westerse denken domineerden gedurende de eerste 1500 jaar van het christelijke tijdperk.
De aristotelische opvatting was dat de aarde in het centrum van het universum staat, en werd omringd door een reeks concentrische bollen, die elk overeenkomen met een van de planeten. Christelijke denkers hielden van deze visie, misschien omdat het de scheppingsverhalen in de Bijbel ondersteunde, maar het deed het niet erg goed met de bewegingen van de planeten verklaren, vooral retrograde bewegingen, wanneer de planeten hun richting lijken om te keren beweging.
Daar kwam de Perzische astronoom Ptolemaeus (c. 100 n.Chr. – c. 170 CE) om voor te stellen dat elke planeet in een grote cirkel rond de aarde draaide en ook rond een kleinere met het middelpunt op de grote cirkel. Hij noemde de grote cirkel de eerbiedig en de kleinere de epicycle. Bovendien zou het midden van de deferent van de aarde kunnen worden gecompenseerd door een hoeveelheid die bekend staat als de gelijk aan.
Door deze te combineren tot een ingewikkeld schema dat het Ptolemeïsche systeem werd, werden de posities van de planeten konden redelijk goed worden voorspeld, en astronomen gebruikten dit model tot Copernicus kwam langs.
De Copernicaanse revolutie zet de zon in het middelpunt
Zoals alle wetenschappers en filosofen zocht Copernicus naar de eenvoudigste antwoorden op de vraag waarom het universum is zoals het is, en het Ptolemaeïsche systeem was allesbehalve eenvoudig. Hij realiseerde zich dat een kleine verandering in perspectief alles was wat nodig was om dat op te lossen - althans het meeste.
Met een erkenning aan Aristarchus van Samos (die hij later verwijderde), publiceerde Copernicus zijn verhandeling De Revolutionibus Orbium Coelestium (Over de omwentelingen van de hemellichamen) in 1543, het jaar van zijn dood.
In het Copernicaanse model staat de zon in het centrum van het universum, niet de aarde. Dat elimineerde grotendeels de behoefte aan epicykels en equanten, maar niet helemaal, omdat Copernicus geloofde dat planetaire banen cirkelvormig zijn. De waarheid is dat ze elliptisch zijn, maar dat zou niet bekend zijn totdat Johannes Kepler het in 1605 ontdekte.
Omdat hij kort na de publicatie van zijn verhandeling stierf, had Copernicus geen enkele reactie van de kerk te verduren. Waarschijnlijk heeft hij het zo gepland. Zijn boek werd inderdaad in 1616 door de kerk verboden en het bleef tot 1835 op de verboden lijst staan. Giordano Bruno, een Italiaanse astronoom en wiskundige die de Copernicaanse visie aanhing, had niet zoveel geluk: hij werd in 1600 op de brandstapel gezet omdat hij weigerde zijn Copernicaanse filosofieën te herroepen.
Galileo betreedt de strijd
Galileo was uitgesproken, flamboyant en creatief, en hij wordt gecrediteerd voor vele prestaties, waaronder de bevestiging van de Copernicaanse theorie.
Bij het horen van de uitvinding van de telescoop door de Nederlanders in 1608, bouwde Galileo zijn eigen telescoop, die in staat was tot 30× vergroting. Hij gebruikte het om Jupiter te bestuderen, dat nog nooit iemand van dichtbij had gezien, en zag vier sterren eromheen. Hij realiseerde zich dat het manen waren en publiceerde in 1610 een korte verhandeling getiteld: Siderius Nuncius (The Starry Messenger), wat in tegenspraak was met het Aristotelische wereldbeeld en hem tot een beroemdheid maakte.
In het document noemde hij de manen de "Medician Stars" om in de gunst te komen bij de groothertog van Toscane, Cosimo II de Medici. Cosimo II stond niet boven vleierij en hij verleende Galileo de machtige functie van wiskundige en filosoof aan de Medici, wat hem een platform gaf van waaruit hij zijn theorieën kon aanhangen.
Galileo deed drie andere observaties die belangrijke bevestigingen waren van de Copernicaanse theorie, en hij gebruikte zijn post om ze bekend te maken. De eerste was dat de maan bergen had, en de tweede was dat de zon donkere gebieden had die zonnevlekken worden genoemd, beide in tegenspraak met Aristoteles, die leerde dat de planeten perfect en foutloos zijn.
De derde waarneming was misschien wel de belangrijkste van alle voor Galileo's ondersteuning van de heliocentrische theorie: hij was in staat om waar te nemen dat Venus fasen had, zoals de maan. Dit kan alleen worden verklaard als de planeten om de zon draaien, niet om de aarde.
Galileo werd vervolgd door de inquisitie
Toen de kerk het boek van Copernicus in 1616 verbood, riep ze Galileo naar Rome en verbood hem de heliocentrische theorie te onderwijzen. Hij stemde toe, maar in 1632 publiceerde hij nog een boek waarin hij de geocentrische en heliocentrische theorieën vergeleek. Hij beweerde neutraal te zijn, maar niemand liet zich voor de gek houden.
De kerk riep hem terug naar Rome en eiste dat hij zou herroepen op straffe van marteling. Galileo was toen 70 en hij wist wat er met Bruno was gebeurd, dus stemde hij voor de tweede keer toe. De kerk veroordeelde hem tot huisarrest voor de rest van zijn leven.
Galileo Galilei's overtuigingen over het zonnestelsel
Nadat hij zijn 'kijker' had geconstrueerd, zoals telescopen destijds bekendstonden, deed Galileo zijn belangrijke waarnemingsontdekkingen. Al deze waarnemingen samen waren voor hem het bewijs dat de zon in het centrum van het universum stond. We weten nu dat het zich in het centrum van het zonnestelsel bevindt, maar die uitdrukking was nog niet bedacht.
Terwijl hij zonnevlekken observeerde, waarvan hij niet wist dat het gevaarlijk was om te doen, merkte hij dat ze over het oppervlak van de zon bewogen, en dat inspireerde een revolutionair idee. De zon draait om zijn as. Het feit dat de aarde axiaal draait was onderdeel van de Copernicaanse theorie, maar de ontdekking dat de zon ook draait was nieuw.
Zijn observaties van de fasen van Venus waren het bewijs dat Venus om de zon draait, maar dit was niet bepaald nieuws voor wetenschappers van die tijd. Hoewel ze de fasen nog nooit hadden waargenomen, vermoedden ze dat al en namen ze eenvoudigweg aan dat zowel Venus als Mercurius om de zon draaiden terwijl de zon om de aarde draait. Maar samen met zijn andere waarnemingen was de waarneming van de fasen van Venus een vrij overtuigende ondersteuning voor het idee dat alle planeten om de zon draaien, niet alleen Venus.
Enkele andere prestaties van Galileo
Galileo staat bekend om tal van andere wetenschappelijke doorbraken. Hij bedacht een experiment om de snelheid van het licht te meten. De meeste mensen geloofden destijds dat de snelheid van het licht oneindig was, maar Galileo niet, die geloofde dat licht weliswaar erg snel reist, maar dat de snelheid eindig en meetbaar is. Hij bedacht een experiment, maar probeerde het nooit (en het zou waarschijnlijk niet hebben gewerkt).
Hoewel hij de telescoop niet uitvond, vond Galileo wel een aantal meetinstrumenten uit die tot op de dag van vandaag worden gebruikt, waaronder het kompas en een soort thermometer die de temperatuur meet aan de hand van de hoogte van hangende containers met ethanol in een grote verticale buis gevuld met water.
Galileo was de eerste die inzag dat vallende lichamen allemaal onderhevig zijn aan dezelfde versnellingskracht en dat ze bij afwezigheid van luchtweerstand met dezelfde snelheid vallen. Hij was de eerste die zich realiseerde dat de baan van een kanonskogel verticale en horizontale componenten had die in een grafiek konden worden weergegeven en afzonderlijk konden worden geanalyseerd.
Enkele interessante feiten over Galileo Galilei
Galileo's uitbundigheid is een van de redenen waarom hij zoveel lof krijgt voor de heliocentrische theorie. Desondanks was hij zijn hele leven een fervent katholiek. Hier zijn enkele andere feiten over Galileo:
Was Galileo een priester? Het antwoord is ja en nee. Toen hij jong was, ging hij medicijnen studeren in een jezuïetenklooster, waar hij zijn priestergeloften aflegde. Niet lang daarna besloot hij echter dat zijn ware roeping was om monnik te worden, niet priester. Hij werd uit zijn ambt gezet en zijn vader trok hem terug uit het klooster.
Was Galileo getrouwd? Galileo had een common law-vrouw en samen hadden ze drie kinderen, maar omdat hij nooit met zijn vrouw trouwde (misschien omdat hij zijn priestergeloften nog steeds serieus nam), waren zijn kinderen onwettig. Hij kon zijn dochters geen bruidsschat geven, dus moesten ze hun hele leven in kloosters leven.
Galileo had een "Ik ook"-moment. Misschien een beetje te flamboyant en creatief, werd Galileo ervan beschuldigd ongepast te zijn met zijn studenten, en zijn professoraat aan de Universiteit van Pisa werd beëindigd. Toch heeft hij nog steeds fans, waaronder Albert Einstein, die Galileo de vader van de moderne natuurkunde en van de moderne wetenschap in het algemeen noemde.
Het experiment "Leaning Tower" is een mythe. In een van de beroemdste verhalen over Galileo laat hij twee ballen van de toren van Pisa vallen om zijn theorie van de zwaartekracht te bevestigen. Ook al werd Galileo in Pisa geboren en onderwees daar, het bewijs dat dit werkelijk is gebeurd, is schaars. Het was waarschijnlijker een gedachte-experiment.
Werd Galileo in het gelijk gesteld? Hoewel hij onder huisarrest stierf, is Galileo zeker door de geschiedenis in het gelijk gesteld. Toen NASA in 1989 een sonde stuurde om Jupiter te verkennen, kreeg deze de naam Galileo. Interessant is dat drie jaar daarna het Vaticaan Galileo vrijsprak.