Γαλιλαίος: Ο πατέρας της σύγχρονης επιστήμης

στις

Στις 15 Φεβρουαρίου 1564, ο Galileo Galilei γεννήθηκε στην Πίζα της Ιταλίας.  Συνέβαλε αποφασιστικά στην εξέλιξη της επιστημονικής σκέψης. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν και ο Στίβεν Χόκινγκ τον έχουν χαρακτηρίσει ως «τον πατέρα της σύγχρονης επιστήμης».  Ο Γαλιλαίος είναι από τους επιστήμονες που ακόμη και σήμερα απασχολεί τους δασκάλους της Φυσικής και της Αστρονομίας με τα έργα του, τους ανθρώπους του θεάτρου με τα θεατρικά έργα που έχουν γραφεί για την διαμάχη του με την Ιερά Εξέταση και τέλος τους ιστορικούς της Επιστήμης.

Galileo_Galilei

Τέσσερις  αιώνες πριν, ήταν γνωστός σε όλη την Ευρώπη. Ήταν τόσο φημισμένος που –σαν τον Einstein πρόσφατα και τον Hawking σήμερα– οι άνθρωποι τον γνώριζαν  μόνο με το μικρό του όνομα. Οι ανακαλύψεις του Γαλιλαίου, περιλαμβάνουν τα φεγγάρια του Δία, τις φάσεις της Αφροδίτης, τους δακτυλίους του Κρόνου, τα όρη και τους κρατήρες της Σελήνης, τους περίφημους νόμους του ισοχρονισμού των ταλαντώσεων ενός εκκρεμούς, της βαρύτητας, της αδράνειας και της σύνθεσης των ταχυτήτων και τέλος τις κατασκευές που έκανε όπως η περίφημη "διόπτρα του Γαλιλαίου".

Ο Γαλιλαίος ήταν ένας ριζοσπάστης! Αντίθετα από τους περισσότερους επιστήμονες των ημερών του, αυτός πίστευε ότι δεν θα μπορούσατε να σημειώσετε καμιά πρόοδο στην επιστήμη μόνο με τη σκέψη σχετικά με ένα πρόβλημα. Έπρεπε να κάνετε κάτι. Έπρεπε να πραγματοποιήσετε πειράματα και να εξετάσετε τις ιδέες σας στον πραγματικό κόσμο.

Galileo_Galilei-telescope-Vanice

Ο Γαλιλαίος επιδεικνύει το τηλεσκόπιό του

Πολλά πειράματα του Γαλιλαίου, συμπεριλαμβανομένου και αυτού όπου έριξε σύμφωνα με τις υπάρχουσες πληροφορίες σώματα από τον κεκλιμμένο Πύργο της Πίζας, για να μάθει πόσο γρήγορα έπεφταν, καθόρισαν την σύγχρονη επιστημονική μέθοδο. Πολλοί μελετητές θεωρούν ότι αυτή η αντίληψη του ήταν η σημαντικότερη συμβολή του.

galileodrawingsΌταν ήταν περίπου 46 ετών, η περιέργεια του Γαλιλαίου τον ανάγκασε να εξετάσει τον φωτεινό Ήλιο μέσω ενός τηλεσκοπίου. Αυτή η απερίσκεπτη δραστηριότητα του προξένησε βλάβες στα μάτια, βλέποντας κηλίδες και να υποφέρει έτσι από μερική τύφλωση. Εντούτοις, μερικές από εκείνες τις κηλίδες ήταν πραγματικές. Ήταν οι ηλιακές κηλίδες

Δεξιά! Η εικόνα δείχνει μια ακολουθία σχεδίων, που έφτιαξε ο ίδιος ο Γαλιλαίος καθώς παρατηρούσε τον Ήλιο από τις 2 έως 26 Ιουνίου  του 1612.

Η κορύφωση του ηλιακού κύκλου συμβαίνει κάθε 11 χρόνια. Σε αυτή τη φάση του Ήλιου υπάρχουν άφθονες ηλιακές κηλίδες, ηλιακές λάμψεις και γιγαντιαίες φυσαλίδες του καυτού αερίου που πετάγεται μακριά από τον ήλιο.


Πώς να φτιάξετε το τηλεσκόπιο του Γαλιλαίου

Τα πρόχειρα τηλεσκόπια – σαν του Γαλιλαίου – είναι πολύ εύκολο να κατασκευαστούν, οπότε ο κάθε ένας μας μπορεί να κοιτάξει τον ουρανό και να μιμηθεί το μεγάλο αστρονόμο. Το μόνο που χρειάζεται είναι δύο φακοί και ένας σωλήνας από χαρτόνι. Λεπτομερείς οδηγίες κατασκευής μπορεί να βρει κανείς στην ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου Rice των ΗΠΑ: http://galileo.rice.edu/lib/student_work/astronomy96/mtelescope.html

Βέβαια στα σύγχρονα τηλεσκόπια δεν χρησιμοποιούμε πια αντικειμενικούς φακούς, όπως έκανε ο Γαλιλαίος και ο Κέπλερ, αλλά κάτοπτρα, μια ιδέα που οφείλουμε σε έναν άλλον σημαντικό επιστήμονα, τον Νεύτωνα. Τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια σήμερα έχουν αντικειμενικά κάτοπτρα διαμέτρου 10 μέτρων τα οποία συλλέγουν 1 εκατομμύριο φορές περισσότερο φως απ΄ όσο συγκέντρωναν τα πρώτα τηλεσκόπια του Γαλιλαίου. Γι αυτό και μπορούμε να παρατηρήσουμε δεκάδες εκατ. φορές πιο αμυδρά ουράνια σώματα από αυτά που μπορούσε να παρατηρήσει με το πρώτο του τηλεσκόπιο ο Γαλιλαίος.


Τέσσερα γεγονότα σχετικά με τον Γαλιλαίο

Το 1581 ο πατέρας του, τον έστειλε να σπουδάσει ιατρική στο Πανεπιστήμιο της Πίζας, βλέποντας τα πνευματικά χαρίσματα του νεαρού Γαλιλαίου. Εκεί όμως διακρίθηκε όχι μόνο για τις επιδόσεις του αλλά και για την αντίθεση του στις δογματικές απόψεις των δασκάλων του που δεν βασίζονταν στην άμεση επιστημονική παρατήρηση και την απόδειξη, αλλά στην αυθεντία και στο μεγάλο κύρος των σοφών του παρελθόντος. Αναδύθηκε δηλαδή η επιστημονική πλευρά μαζί με τον συγκρουσιακό χαρακτήρα του. Η αμφισβήτηση είναι από τα κύρια χαρακτηριστικά της επιστημονικής του στάσης μπροστά στην έρευνα, που τον σφράγισε σε όλη του τη ζωή.

Η μεγάλη του έφεση στα μαθηματικά και ιδιαίτερα για τις εφαρμογές τους στην Φυσική, τον ανάγκασε κρυφά να παρακολουθεί μαθήματα μαθηματικών στην αυλή του δούκα της Τοσκάνης, και στη συνέχεια να αφήσει το Πανεπιστήμιο το 1585 και να μελετάει μόνος του πάνω σε διάφορα επιστημονικά θέματα για μια τετραετία σχεδόν.

Η εισαγωγή του πειράματος από τον Γαλιλαίο και η μελέτη των φυσικών φαινομένων κάτω από διαφορετικές ελεγχόμενες συνθήκες ήταν τελείως αντίθετη με τις επικρατούσες μέχρι τότε συνήθειες της επιστημονικής σκέψης και έρευνας. Η μέθοδος την εποχή του Μεσαίωνα ήταν η ερμηνεία των κειμένων του Αριστοτέλη κυρίως, του γαληνού, του Πτολεμαίου και των άλλων σοφών της αρχαιότητας και η εξαγωγή συμπερασμάτων χωρίς οι τότε επιστήμονες να προσφεύγουν στο πείραμα ή σε νέες παρατηρήσεις.

Ο Γαλιλαίος δεν εφηύρε το τηλεσκόπιο, αλλά έχτισε μερικά από τα πιό προηγμένα τηλεσκόπια της εποχής του, αρχίζοντας με ένα μέτριο τηλεσκόπιο που έκανε τριπλή μεγέθυνση στα μέσα του 1609.

Το 1610, ο Γαλιλαίος και ο Thomas Harriot ήταν οι πρώτοι που παρατήρησαν τις ηλιακές κηλίδες μέσω ενός τηλεσκοπίου. Αυτή η έρευνα έβλαψε άσχημα τους οφθαλμούς του  Γαλιλαίου.

Το 1633 παρουσιάστηκε σιδηροδέσμιος μπροστά στην Ιερά εξέταση όπου καταδικάσθηκε "γιατί πιστεύει και υποστηρίζει δοξασίες ψεύτικες και αντίθετες προς τις Αγίες και Ιερές Γραφές, ότι ο Ήλιος είναι το κέντρο του κόσμου και ότι δεν κινείται από την ανατολή προς τη δύση, αλλά ότι η Γη κινείται και αυτή δεν αποτελεί το κέντρο του κόσμου".
Το βιβλίο του "Διάλογος" καθώς και η "Επιτομή" του Κέπλερ προστέθηκαν στον κατάλογο των απαγορευμένων βιβλίων (Index), μέχρι το 1838 οπότε καταργήθηκε από το Βατικανό.

Galileo_Galilei-Iera_EksetasiΤα σπουδαιότερα έργα του Γαλιλαίου
  • Η μελέτη της πραγματείας του Αρχιμήδη για τα σώματα που επιπλέουν, του έδωσε την ιδέα να  υπερασπιστεί τον μεγάλο αρχαίο εφευρέτη, από τις επιθέσεις που του έκαναν οι αριστοτελικοί, γεγονός που τον οδήγησε στην πρώτη γνωστή εφεύρεση του, τον υδραστατικό ζυγό.

  • Την πρώτη του ανακάλυψη την έκανε στα 18 χρόνια του, καθώς παρατηρούσε μέσα στον καθεδρικό ναό της Πίζας τον πολυέλαιο να αιωρείται και σιγά-σιγά να μειώνεται το πλάτος της ταλάντωσης ενώ ο χρόνος της ταλάντωσης παρέμενε ίδιος. Η παραπέρα μελέτη του φαινομένου αργότερα τον οδήγησε στην ανακάλυψη των νόμων του εκκρεμούς και την κατασκευή ενός οργάνου για την μέτρηση του χρόνου.

  • Η μελέτη της πτώσης των σωμάτων τον οδήγησε να έλθει σε σύγκρουση με τις επικρατούσες Αριστοτελικές ιδέες που κυριαρχούσαν, και να υποστηρίξει πως όλα τα σώματα άσχετα με τη μάζα τους, πέφτουν ταυτόχρονα στον ίδιο τόπο, και οι διαφορές που παρατηρούνται οφείλονται στην αντίσταση του αέρα.

  • Ασχολήθηκε με τις συνθήκες κάτω από τις οποίες τα σώματα παραμένουν ακίνητα, με την επίδραση δυνάμεων.

  • Ερεύνησε θέματα σχετικά με την κάμψη και τη θραύση των σωμάτων.

  • Πραγματεύθηκε θέματα που σχετίζονται με τις κινήσεις των σωμάτων, "Επιστήμη της τοπικής κίνησης" τα ονομάζει. Ετσι παρουσίασε την ιδέα της σταθερής επιτάχυνσης, δηλαδή να μεταβάλλεται η ταχύτητα κατά το ίδιο ποσό στη μονάδα του χρόνου. Ετσι έβγαλε τις σχέσεις που συνδέουν χρόνο, ταχύτητα, ύψος κλπ.

  • Ασχολήθηκε με τις σύνθετες κινήσεις των σωμάτων και διατύπωσε το νόμο της αδράνειας.

  • Τον Ιανουάριο του 1616 ετοιμάζει τη θεωρία του για τις παλίρροιες που όπως υποστηρίζει, αποδεικνύει ότι η Γη κινείται.

  • Αλλά το ανήσυχο πνεύμα του, τον έκανε να ασχοληθεί με φαινόμενα ακουστικής όπως συνήχηση, στάσιμα κύματα, χορδές αλλά και θέματα υδροστατικής και θερμότητας.

  • Το καλοκαίρι του 1607 ο Γαλιλαίος ερευνά αρχικά την υδροστατική. Το 1608 ανακάλυψε την παραβολική τροχιά  των βλημάτων.

  • Στη Ρώμη το 1624 ο Γαλιλαίος παρουσιάζει ένα σύνθετο μικροσκόπιο στα μέλη της ακαδημίας Lincean.

  • Ομως οι μεγάλες διαμάχες του με την Εκκλησία και η καταδίκη του από την Ιερά Εξέταση οφείλονται στις μεγάλες ανακαλύψεις του στην Αστρονομία.

  • Η πρώτη του ανακάλυψη ήταν ένα supernova το 1604, όταν υποστήριξε πως ήταν έξω από την περιοχή των πλανητών.

  • Η κατασκευή, βελτίωση και χρήση του τηλεσκοπίου για την παρατήρηση και εκτέλεση αστρονομικών παρατηρήσεων. Το πρώτο του τηλεσκόπιο, έκανε μεγέθυνση τρεις φορές αλλά στο τέλος αυτά που έφτιαξε έκαναν μεγέθυνση 100 φορές.

  • Ανακάλυψε τους κρατήρες πάνω στη Σελήνη και μάλιστα μέτρησε το μέγεθος τους.

  • Έθεσε τέρμα στις παλιές δοξασίες για την διαφορά ανάμεσα στη Γη και στα άλλα ουράνια σώματα, καθώς έδειξε τις ομοιότητες ανάμεσά τους. Καταρρίπτεται λοιπόν άλλη μια δοξασία περί ιδιαιτερότητας της Γης.

  • Αποκάλυψε με την βοήθεια του τηλεσκοπίου, αόρατα αστέρια πχ στο σμήνος των Πλειάδων καθώς και την τεράστια συγκέντρωση αστέρων στον Γαλαξία μας.

  • Βρήκε στις 7 Ιανουαρίου του 1610, τα τρία φεγγάρια του Δία που τα ονόμασε όμως λανθασμένα "Μεδίκειοι πλανήτες". Η ανακάλυψη αυτή ήταν το ισχυρώτερο επιχείρημα για την ορθότητα του ηλιοκεντρικού Κοπερνίκειου Συστήματος, μαζί με τις φάσεις που παρουσίαζε η Αφροδίτη . Εβαλε δε τις βάσεις για την αμφισβήτηση του αλάθητου του Πτολεμαίου και του Αριστοτέλη.

  • Ισχυρίζεται πως με την βοήθεια των δορυφόρων του Δία, μπορεί να προδιορίζει το γεωγραφικό μήκος εν πλώ.

  • Διαπίστωση πως και ο Κρόνος συνοδεύεται από ορισμένα σώματα, που όμως αργότερα διευκρινήστηκε πως ήταν δακτύλιοι.

  • Κατόπιν επιτυχημένων παρατηρήσεων το 1610, ανακάλυψε "σκοτεινούς σχηματισμούς" πάνω στον Ήλιο, που αργότερα ονομάστηκαν ηλιακές κηλίδες. Η μεγαλοφυϊα του Γαλιλαίου φαίνεται από το γεγονός της απόδειξης πως οι ηλιακές κηλίδες αποτελούν σχηματισμούς της επιφάνειας του Ήλιου, που την ακολουθούν στην περιστροφή της, με περίοδο ένα μήνα.

  • Το 1638, μετά την καταδίκη του από την Ιερά Εξέταση, πριν τυφλωθεί τελείως, ανακάλυψε και ορισμένες κινήσεις της Σελήνης, γνωστές σαν "λιμήσεις".

  • Τέλος κατά τη διάρκεια της απομόνωσης του στο Αλσέτρι, επιτηρούμενος συνεχώς από τον αφοσιωμένο στην Εκκλησία γιό του, έγραψε το βιβλίο του το αναφερόμενο στη Μηχανική, "Θεωρίες και Μαθηματικές αποδείξεις σχετικές με δύο νέες επιστήμες συγγενείς της μηχανικής, αλλά μη τολμώντας να το δημοσιεύσει στην πατρίδα του, το έδωσε στο Γάλλο πρεσβευτή και το τύπωσε στην Ολλανδία (1638).

  • Ο θάνατος του ήλθε στις 18 Ιανουαρίου του 1642. Οι φίλοι του θέλησαν να του ανεγείρουν μνημείο αλλά εμποδίστηκαν με την απειλή πως θα διασκορπιστούν τα οστά του, για να ξεχαστεί προφανώς το έργο του. Ο γιός του δε με τον θρησκευτικό φανατισμό που τον διέκρινε, αποφάσισε να κάψει τα περισσότερα συγγράμματα του πατέρα του για να σώσει όπως ισχυριζόταν την ψυχή του πατέρα του.

    Το 1995 η NASA για να τιμήσει τον μεγάλο στοχαστή, αστρονόμο και φυσικό που πρώτος μας αποκάλυψε τους δορυφόρους του Δία, έστειλε ένα διαστημικό σκάφος στον Δία που ονομάζεται "Γαλιλαίος" για να μελετήσει το γιγαντιαίο πλανήτη και τους δορυφόρους του. Είναι ακόμα εκεί, και συγκεντρώνει νέα στοιχεία κάθε ημέρα για τον μεγαλύτερο πλανήτη του Ηλιακού μας συστήματος.

    Advertisements