mini|Galileo Galilei – Porträt von Domenico Tintoretto, ca. 1602–1607 rahmenlos|zentriert|klasse=notpageimage skin-invert-image|hochkant=0.6|Unterschrift Galileo Galilei
Galileo Galilei (* 15. Februar 1564 in Pisa; † in Arcetri bei Florenz) war ein italienischer Universalgelehrter, Physiker, Astrophysiker, Mathematiker, Ingenieur, Astronom, Philosoph und Kosmologe. Viele seiner Entdeckungen – vor allem in der Mechanik und der Astronomie – gelten als bahnbrechend. Er entwickelte die Methode, die Natur durch die Kombination von Experimenten, Messungen und mathematischen Analysen zu erforschen, und wurde damit einer der wichtigsten Begründer der neuzeitlichen exakten Naturwissenschaften. Berühmt wurde er auch dadurch, dass die katholische Kirche ihn verurteilte, weil einige seiner Theorien ihrer damaligen Auslegung der Bibel widersprachen; 1992 rehabilitierte sie ihn.
Leben und Werk Herkunft und Lehrjahre mini|hochkant|Standbild; Uffizien, Florenz Galileo Galilei stammte aus einer verarmten Florentiner Patrizierfamilie. Sein Familienzweig hatte den Namen eines bedeutenden Vorfahren angenommen, des Arztes Galileo Bonaiuti (15. Jahrhundert). Galileis Vater Vincenzo war vorübergehend nach der Heirat mit Giulia Ammannati (Pisa, 1562) Tuchhändler, ansonsten aber Musiker, Komponist und Musiktheoretiker und hatte mathematische Kenntnisse und Interessen; er lebte ab den 1570er Jahren ständig in Florenz. Dort untersuchte er unter anderem den Klang einer schwingenden Saite und entdeckte den quadratischen Zusammenhang zwischen den Veränderungen von Spannung bzw. Länge der Saite, wenn die Tonhöhe sich um ein bestimmtes Intervall ändern soll.
Galilei wurde als Novize im Kloster der Vallombrosaner erzogen und zeigte Neigung, in den Benediktinerorden einzutreten, wurde aber von seinem Vater nach Hause geholt und 1580 zum Medizinstudium nach Pisa geschickt, wo sich Galileo 1581 einschrieb; dort war einer seiner Dozenten Andrea Camuzio.
Nach vier Jahren brach er sein Studium ab und ging nach Florenz, um bei Ostilio Ricci, einem Gelehrten aus der Schule von Nicolo Tartaglia, Mathematik zu studieren. Er bestritt seinen Lebensunterhalt mit Privatunterricht, beschäftigte sich mit angewandter Mathematik, Mechanik und Hydraulik und begann, in den gebildeten Kreisen der Stadt mit Vorträgen und Manuskripten auf sich aufmerksam zu machen. Vor der Accademia Fiorentina glänzte er mit einem geometrisch-philologischen Referat über die Topografie von Dantes Hölle (Due lezioni all’Accademia fiorentina circa la figura, sito e grandezza dell’Inferno di Dante, 1588). 1585/86 veröffentlichte er erste Ergebnisse zur Schwere fester Körper (Theoremata circa centrum gravitatis solidorum) (in der Tradition von Archimedes’ Schrift darüber) und löste ein in einer Anekdote über Archimedes überliefertes antikes Problem (Krone des Hieron II.) durch die Konstruktion einer hydrostatischen Waage zur genauen Bestimmung des spezifischen Gewichts (La bilancetta, Manuskript). Seine Bewerbung von 1587 um eine Professorenstelle für Mathematik an der Päpstlichen Universität von Bologna, in der er sich drei Jahre älter machte, hatte keinen Erfolg. Man zog den älteren Giovanni Antonio Magini vor, der außerdem dort studiert hatte. Die Gutachter vermuteten auch einen Fehler in den von Galilei der Bewerbung beigegebenen mathematischen Schriften.Heilbron: Galileo. Oxford UP, 2010, S. 8. Danach erwarb er einen Ruf als Mathematiker in Florenz unter anderem durch öffentliche Vorlesungen in der Akademie über die Architektur-Maße der Hölle (1588) und durch ein Manuskript über die Theorie der Schwerpunkte in der Tradition von Archimedes (1587), das er zirkulieren ließ.
Hochschullehrer in Pisa, 1589–1592 mini|hochkant|Der Leuchter im Dom zu Pisa, an dem Galilei die Pendelgesetze untersucht haben soll
Im Jahr 1589 erhielt Galilei für drei Jahre eine Stelle als HochschullehrerNach Franz Brunetti (Hrsg.): Galilei, Opere. Band 1. Turin 1964, S. 44, lettore di matematica, ernannt zunächst für drei Jahre. Er hatte den Lehrstuhl für Mathematik, weshalb er in der Literatur häufig als Professor in Pisa bezeichnet wird, z. B. in dem Artikel zu Galilei im Dictionary of Scientific Biography oder Heilbron: Galilei. 2010, S. 41. und Inhaber des Lehrstuhls für Mathematik an der Universität Pisa. Er unterrichtete Euklids Elemente und elementare Astronomie sowie Astrologie für Mediziner.Heilbron: Galilei. 2010, S. 46. Die Bezahlung war allerdings gering; dennoch gelang es ihm, vorzügliche Instrumente zu bauen und zu verkaufen. Er entwickelte ein – noch sehr ungenau arbeitendes – Thermometer. Er untersuchte die Pendelbewegung und fand, dass die Periode nicht von der Auslenkung oder dem Gewicht des Pendels, sondern von dessen Länge abhängt. Bis in seine letzten Lebensjahre beschäftigte ihn das Problem, wie man diese Entdeckung zur Konstruktion einer Pendeluhr nutzen kann.
Ausgehend von der Bewegung des Pendels führte Galilei als Versuchsanordnung zur Untersuchung der Fallgesetze die schiefe Ebene mit anschließender horizontaler Bahn ein, weil die Messung der Fallgeschwindigkeit damals noch zu ungenau war. Die schiefe Ebene diente ihm zur „Verdünnung“ der Schwerkraft.Walter Hehl: Galileo Galilei kontrovers. Kapitel Kinematik und Festigkeitslehre. Springer 2017. Galilei ließ in diesen Experimenten Kugeln aus verschiedenen harten Materialien in einer glatten Rinne herunter- und anschließend horizontal weiterrollen. Die Zeit, die sie für bestimmte Strecken benötigten, maß er mittels des Gewichts des Wassers, das er währenddessen aus einem gleichmäßigen Strahl in einem Gefäß aufgefangen hatte. Das erlaubte erstmals, den langsam anrollenden Kugeln eine wohldefinierte Geschwindigkeit zu erteilen und diese zu messen. So entdeckte und quantifizierte er die Beschleunigung und entdeckte, dass diese etwas von der Geschwindigkeit völlig verschiedenes ist. Dies wiederum ließ sich am besten in der Formelsprache der Mathematik darstellen. Am deutlichsten formulierte Galilei diese neue Einstellung zur Physik 1623 in Il Saggiatore:
Galileis Schüler und erster Biograf Vincenzo Viviani behauptete, Galilei habe in Pisa auch Fallversuche vom Schiefen Turm unternommen.«Galilæus aber behauptete, sie [d. i. Körper von verschiedener Schwere] müßten sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegen, und demonstrierete dieses mit vielen Experimentis, die er von dem Glocken-Turm zu Pisa in Gegenwart vieler Professorum u Studenten anstellete.» Viviani (1654), in der hier angegebenen Literatur → Biographien, Kap. XIII, Seite 222. In Galileis eigenen Schriften und Aufzeichnungen findet sich kein Hinweis auf solche Versuche, allerdings deutet er Rollversuche mit Kugeln an, die er in einer Rille der Galerie des Schiefen Turms hinunterlaufen ließ.Frankfurter Allgemeine Zeitung 19. 5. 2004, S. N1. Davon zu unterscheiden ist das Turmargument als Gedankenexperiment, auf das Galilei in seinem Hauptwerk Dialogo eingeht.
Galilei beschrieb seine Überlegungen und Untersuchungen zur Mechanik an der Universität Pisa in diversen Manuskripten, die erst sukzessive ab 1854 als De motu antiquiora veröffentlicht wurden. In späteren Schriften revidierte er einige Annahmen, u. a. zum freien Fall und zur Bewegung von Geschossen. Darin enthaltene Widerlegungen der Lehren von Aristoteles durch Reductio ad absurdum nahmen seine aristotelisch geprägten Kollegen in Pisa unfreundlich auf. Galileis Anstellung wurde 1592 nicht verlängert. Seine materielle Situation war zusätzlich dadurch verschärft, dass 1591 sein Vater gestorben war und er nun als ältester Sohn auch für seine Geschwister (einen Bruder und drei Schwestern) und Mutter Verantwortung übernehmen musste.Galilei: Opere. Turin 1964, Band 1, S. 44.
Professor in Padua, 1592–1610 mini|Beschreibung des von Galilei verkauften Proportionalzirkels, 1656
Dank guter Protektion aus florentinischen Kreisen wurde Galilei 1592 auf den Lehrstuhl für Mathematik an der Universität Padua berufen, auf den sich auch Giordano Bruno Hoffnungen gemacht hatte. In Padua, das zur reichen und liberalen Republik Venedig gehörte, blieb Galilei 18 Jahre lang. Galilei selbst bezeichnete die Jahre in Padua als seine ‹glücklichsten›.Siehe das Zitat in R. Gatto (2017): ‹It’s impossible to Deceive Nature› Galileo’s Le mecaniche (in der hier angegebenen Literatur → Einzelne Aspekte), S. 72.
Obwohl seine Stelle wesentlich besser dotiert war als die vorige in Pisa, besserte Galilei sein Gehalt auf, indem er neben seinen akademischen Vorlesungen vornehmen Schülern Privatunterricht erteilte, darunter zwei späteren Kardinälen. Ferner vertrieb Galilei ab 1597 einen Proportionalzirkel, den er „geometrischen und militärischen Kompass“ nannte. Für die Fertigung dieses Vorläufers des Rechenschiebers, der compasso genannt wurde und dessen Konstruktion er erheblich verbessert hatte, beschäftigte er einen Mechaniker. Der Proportionalzirkel wurde seit dem Mittelalter verwendet, um algebraische Operationen mit Hilfe der Geometrie durchzuführen, u. a. Quadratwurzel ziehen, Polygone konstruieren und Flächen und Volumen ermitteln. Im militärischen Bereich wurde er von Artilleristen zur Berechnung der Flugbahn von Geschossen eingesetzt.
Im Mai 1597 plädierte Galilei in einem Brief an seinen Mentor Jacopo Mazzoni erstmals für das kopernikanische Weltbild, nachdem er davor das ptolemäische Weltbild vertreten hatte (im Vergleich dazu wurde an der führenden katholischen Universität Salamanca bereits seit 1561 auch Kopernikus gelehrt, ab 1594 ausschließlich). Am 4. August 1597 ließ er in einem Brief an Johannes Kepler zu dessen 1596 veröffentlichtem Mysterium Cosmographicum (Das Weltgeheimnis) ebenfalls deutlich erkennen, dass er das heliozentrische Weltsystem gegenüber dem vorherrschenden Glauben an das geozentrische Weltbild favorisierte:
Die heute nach Kepler benannte Supernova von 1604 veranlasste ihn zu drei öffentlichen Vorträgen, in denen er die aristotelische Astronomie und Naturphilosophie angriff. Aus der Tatsache, dass keine Parallaxe festgestellt werden konnte, schloss Galilei wie bereits 1572 Tycho Brahe, dass solche neuen Sterne weit von der Erde entfernt seien und sich deshalb in der Fixsternsphäre befinden müssen. Nach herrschender Lehre wurde diese Sphäre für unveränderlich gehalten und Galilei vertrat damit ein weiteres Argument gegen die Anschauungen der Peripatetiker, wie man die Aristoteles-Schüler auch nannte. 1605 veröffentlichte der unbekannte Antonio Lorenzini, hinter dessen Namen man die Inspiration von Cesare Cremonini, Professor für Naturphilosophie in Padua, erkennen konnte, die in Latein verfasste Schrift Discorso sulla nuova stella, um Galileis Schlussfolgerungen zu widersprechen. Galilei reagierte darauf unter einem Pseudonym mit der Schrift Dialogo de Cecco di Ronchitti da Bruzene in perpuosito de la stella nuova, in der ein Landvermesser und ein Bauer im Dialekt von Padua die aristotelische Argumentation satirisch hinterfragen. Der florentinische Philosoph Ludovico delle Colombe verteidigte 1606 mit einem Discorso zur Rechtfertigung von Aristoteles.
Seine Untersuchungen zu den Bewegungsgesetzen setzte Galilei in diesen Jahren fort.
mini|Video: Galileo Galileis Entdeckungen mini|Federzeichnung aus dem Sidereus Nuncius und Foto mini|hochkant|Aufzeichnungen Galileis zur Entdeckung der Jupitermonde (1610) Mitte 1609 erfuhr Galilei über seinen Freund Paolo Sarpi Details über das im Jahr zuvor in Holland von Jan Lipperhey erfundene Fernrohr mit ungefähr vierfacher Vergrößerung. Er baute aus käuflichen Linsen ein Gerät, lernte selbst Linsen zu schleifen und erreichte bald eine neunfache und in späteren Jahren eine bis zu 30-fache Vergrößerung. Aus dieser Zeit stammt auch ein in der Nationalbibliothek von Florenz entdeckter Einkaufszettel, der Einblick gibt, wie Galilei seine diesbezüglichen Erkenntnisse in die Praxis umsetzte.