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Biografia di Galileo Galilei
a cura di Guido del Corvo matr.153028
LA VITA
Galileo Galilei (fisico, astronomo e filosofo italiano)
nacque a Pisa il 15 febbraio 1564 da Giulia Ammannati e
Vincenzio Galilei, entrambi appartenenti alla media borghesia.
Avviato dal Padre agli studi di medicina presso l’Università di
Pisa nel 1581, cominciò ben presto ad interessarsi alla
matematica ed alla fisica. A Firenze nel 1585 era già noto ai
maggiori studiosi dell’epoca per i risultati che andava ottenendo
nel campo fisico-matematico, quali la scoperta dell’isocronismo delle oscillazioni del
pendolo (1583), la costruzione della bilancia idrostatica per determinare il peso
specifico dei solidi (1586), la formulazione di alcuni teoremi sul baricentro (15861587). Nel 1589, nonostante non si fosse laureato, grazie alla stima ed alla fama che
si era guadagnato presso certe frange del mondo accademico ottenne la cattedra di
Matematica all'Università di Pisa, un lavoro che gli assicurò l'indipendenza
economica dal padre. Qui vi rimase per tre anni dedicandosi all’astronomia e ai
problemi fondamentali della meccanica, esponendo in alcuni manoscritti (“De
Motu”) una teoria che superava la concezione del moto della tradizione aristotelica.
Nel 1592 la repubblica di Venezia gli conferì una cattedra di matematica a Padova,
che tenne fino al 1610; durante questo periodo continuò gli studi di meccanica e si
occupò della caduta dei gravi che espose nell’opera “Della Scienza Meccanica e delle
utilità che si traggono dagli istrumenti di quella”, che fu diffusa, manoscritta e
pubblicata in traduzione francese dal Mersenne nel 1634 con il titolo “Les
Mèchaniques”.
Si occupò inoltre di astronomia e della teoria copernicana, alla quale aderì
come dimostrano alcune lettere a Keplero del 1597. Fin da allora, carattere costante
della sua opera fu la ricerca di applicazioni pratiche: in una piccola officina, presso la
propria casa di Padova, costruì numerosi strumenti matematici (tra i quali un regolo
calcolatore, descritto nell’opuscolo “Le operazioni del compasso geometrico
militare”, del 1606); inventò un termometro e costruì calamite, con uno studio
accurato delle armature che ne accrescono la potenza.
Tuttavia la realizzazione più importante fu quella del cannocchiale che, in
realtà, non fu invenzione di Galilei, poiché l’uso delle lenti era stato introdotto già nel
medioevo; alla fine del 1500, alcuni vetrai italiani ed artigiani dei Paesi Bassi
avevano già fabbricato apparecchi di questo tipo. Inoltre una teoria delle proprietà
ottiche, tale da permettere la costruzione di un cannocchiale, era stata già esposta da
G.B. Della Porta e da Keplero; Galilei fu tuttavia il primo che si occupò
sistematicamente di questo strumento, perfezionandolo, aumentandone il potere
d’ingrandimento e soprattutto utilizzandolo per osservazioni astronomiche, che
convalidavano il sistema copernicano. Scoprì i quattro satelliti maggiori di Giove
(che denominò "pianeti medicei"), le montagne, i crateri della Luna, e le macchie
solari: nel 1610 pubblicò i risultati delle sue osservazioni nel “Sidereus Nuncius”
(ragguaglio astronomico), che era stampato a Venezia.
Sempre nel 1610 Cosimo de’ Medici gli conferì la carica di "matematico
primario dello studio di Pisa" senza obbligo di lezioni né di residenza: poté così
trasferirsi a Firenze e dedicarsi completamente alla ricerca. Nel 1610 il Sant’Uffizio
condannò la teoria copernicana a favore della vecchia teoria tolemaica: le opere di
Copernico furono messe all'Indice e Galilei fu convocato a Roma a giustificare le sue
opinioni. La sua posizione fu respinta e fu diffidato dall'occuparsi ancora della teoria
eliocentrica. Lo scienziato non abbandonò però le osservazioni astronomiche: studiò
il moto e le eclissi dei pianeti medicei nell’intento di dedurne un metodo per
determinare la longitudine durante la navigazione. Nel 1623 pubblicò il Saggiatore,
mentre nel 1632 (dopo una lunga elaborazione) fu dato alle stampe il “Dialogo sopra
i due massimi sistemi del mondo”, ove si dimostrava la fondatezza del Sistema
Copernicano.
Nel 1633 fu di nuovo convocato dal Sant’Uffizio, ma, questa volta, Galilei fu
processato e condannato, e costretto a scegliere tra il carcere a vita e l’abiura delle
sue teorie; scelse l’abiura, e la sua condanna fu subito commutata in "relegatione o
confine al giardino della Trinità dei Monti" ovvero la sede dell’ambasciata del
granduca. Dopo qualche giorno fu trasferito dall’arcivescovo di Siena (un suo
amico); mentre nel dicembre dello stesso anno gli fu permesso di alloggiare nella sua
villetta di Arcetri, vicina al convento ove vivevano come monache le figlie Livia e
Virginia. Visse nella villa per ben sei anni (fino al 1639), in un rigoroso isolamento e
dal 1637 quasi cieco. Il 1638 fu l’anno di una delle sue più grandi pubblicazioni, i
“Discorsi e dimostrazioni intorno a due nuove scienze” attinenti alla meccanica e i
movimenti locali. Gli fu concesso, in seguito, di ospitare in casa un giovane studioso,
Vincenzo Viviani e, a partire dall'ottobre del 1641, a lui si aggiungerà il trentenne
Evangelista Torricelli. Una compagnia di brevissima durata, di soli tre mesi: l'8
gennaio 1642, infatti, all’età di 78 anni Galileo Galilei moriva. (era nato a Pisa il 15
Febbraio1564).
Nel 1992 S.S. Giovanni Paolo II, che aveva chiesto nel 1979 la revisione del "caso
G", ha ritirato la condanna della Chiesa allo scienziato: anche la chiesa così, dopo
secoli dalla sua morte, ha riconosciuto le innumerevoli innovazioni che Galilei ha
saputo dare nel campo delle scienze e della matematica.
GALILEI E LA SCIENZA
La fondamentale importanza che la figura di Galileo riveste riguarda il suo
ruolo nel recupero del metodo scientifico sviluppato in epoca ellenistica e
successivamente quasi dimenticato, grazie al suo attento studio di alcune opere
scientifiche, in particolare quelle di Archimede. La sua importanza per la rinascita
della scienza in generale, e della fisica in particolare, è riferibile alle scoperte che
fece per mezzo di esperimenti, quali, ad esempio, il principio di relatività, la scoperta
delle quattro lune principali di Giove, dette appunto satelliti galileiani (Io, Europa,
Ganimede e Callisto), il principio di inerzia e che la velocità di caduta dei gravi è la
stessa per tutti i corpi, indipendentemente dalla massa o dal materiale. Galileo si
interessò inoltre del problema della misura della velocità della luce: egli intuì, infatti,
che questa non poteva essere infinita, ma i suoi tentativi per misurarla furono
infruttuosi. Riflettendo sui moti lungo i piani inclinati scoprì il problema del tempo
minimo nella caduta dei corpi materiali, e studiò varie traiettorie, tra cui la spirale
paraboloide e la cicloide. Nell'ambito delle sue ricerche di matematica scoprì la prima
proprietà dell'infinito: una parte è uguale al tutto. Inoltre indusse un suo allievo,
Bonaventura Cavalieri, a studiare gli indivisibili, intuendo le conseguenze del calcolo
infinitesimale nello studio del moto. Sulla questione della matematica come
strumento di indagine della natura, scrisse quanto segue: (Opera VI)
"... questo grandissimo libro [della natura] che continuamente ci sta aperto innanzi
agli occhi (io dico l'universo), non si può intendere se prima non s'impara a intender
la lingua, e conoscer i caratteri né quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e
i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi è
impossibile a intendere umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente
per un oscuro laberinto".
Per Galileo la matematica è quindi il supremo strumento nell'indagine della natura. A
tal proposito egli distinse fra qualità primarie dei corpi, oggetto appunto dell'indagine
scientifica in quanto ad essi è applicabile il calcolo matematico, e qualità secondarie
(ad es. odori, sapori, giudizi di gusto etc.), che invece non possono essere studiate in
modo scientifico.
Il metodo galileiano si compone di due aspetti principali:
•
sensata esperienza, ovvero l'esperimento, che può essere compiuto
praticamente o solo astrattamente ("esperienze mentali"), ma che deve in ogni
caso seguire a una attenta formulazione teorica, ovvero a ipotesi che siano in
grado di guidare l'esperienza in modo che essa non fornisca risultati arbitrari;
•
necessaria dimostrazione, ovvero una analisi matematica e rigorosa dei
risultati dell'esperienza, che sia in grado di trarre da questa ogni conseguenza
in modo necessario e non opinabile, e che va ulteriormente verificata, con
ulteriori esperienze (ovvero il c.d. cimento, che è l'esperimento concreto con
cui va sempre verificato l'esito di ogni formulazione teorica).
INVENZIONI
Nel corso della sua vita, Galilei
propose originalmente alcune
invenzioni, utili non solo nello
studio delle stelle, ma anche dei
corpi in movimento:
•
il piano inclinato per
studiare il moto dei
corpi;
•
la bilancia idrostatica per misurare la densità dei corpi;
•
una macchina azionata da energia animale per innalzare
acqua dai pozzi profondi;
•
il compasso proporzionale per fare calcoli sulla quadratura del cerchio e
risolvere problemi di matematica e geometria;
•
il celatone, uno strumento per misurare la longitudine in mare usando i
satelliti di Giove;
•
il giovilabio, uno strumento per calcolare la posizione relativa di Terra e
Giove;
•
il micrometro;
•
l'elioscopio.
IL MOTO
Gli studi dei moti parabolici, pendolari e lungo piani inclinati permisero a
Galilei di scoprire l'universalità del moto. Diversi studi con metodi matematici lo
portarono a scoprire che, volendo lanciare una palla di cannone il più lontano
possibile, l’inclinazione della canna deve essere di 45°. Variando in alto o in basso
l’inclinazione, per valori identici, la gittata è la stessa: la traiettoria a 40° e quella a
50° hanno la stessa gittata. Altri studi lo portarono alla scoperta del primo esempio di
universalità fisica ovvero il moto: tutti i movimenti dei corpi materiali sono
riconducibili ad un'unica sorgente. Esso nasce dalla forza che dà vita al moto e
dall'attrito che a esso si oppone. Dalla somma di queste due forze nascono velocità e
accelerazioni, con quantità rigorosamente conservate come, ad esempio, la quantità di
moto lineare.
IL PRINCIPIO DI INERZIA
Facendo esperimenti col pendolo e col piano inclinato, arrivò alla scoperta del ruolo
degli attriti nel moto dei corpi ed alla formulazione del principio di inerzia, poi
codificato da Isaac Newton nel primo principio della dinamica: un corpo in moto
rettilineo uniforme permane in tale stato in assenza di attrito; o anche, in un sistema
senza attriti, un corpo resterà nel suo stato di moto o di quiete se non ci sono forze
esterne che su esso intervengono.
IL PENDOLO
Un'altra scoperta galileiana è l'isocronismo delle piccole oscillazioni di un
pendolo.(isocronismo: facendo oscillare un pendolo, con angolazioni di partenza
relativamente piccole e diverse tra loro, si verifica il fenomeno dell'isocronismo,
ovvero il peso del pendolo impiega lo stesso tempo a ritornare alla posizione di
partenza). La periodicità nel moto del pendolo non fu l'unica osservazione dello
scienziato pisano: notò, infatti, che a parità di lunghezza del filo e di peso del sasso,
l'oscillazione dura la stessa quantità di tempo al variare dell'ampiezza, a patto che
questa non sia eccessiva.
La legge periodica del pendolo (detto pendolo semplice) è infatti:
dove T è il periodo di oscillazione, l la lunghezza del filo e g l'accelerazione di
gravità. Si può notare che la legge di oscillazione è indipendente dalla massa e
dall'ampiezza dell'oscillazione stessa, ovvero dall'angolo tra la posizione iniziale e
quella centrale di minimo.
Per oscillazione di un pendolo si intende il
movimento del pesetto del pendolo dal punto
iniziale di oscillazione allo stesso punto di partenza
passando per l'altro estremo, quindi il movimento da
un
estremo all'altro è una mezza oscillazione.
BILANCIA IDROSTATICA
Nell’ opera “la bilancetta” del 1586 descrive l’invenzione della bilancia idrostatica e
come si ottiene il peso specifico PS di un corpo rispetto all'acqua:
Sono inoltre presenti due tavole che riportano trentanove pesi specifici di metalli
preziosi e genuini, da lui determinati sperimentalmente con un rigoroso metodo
matematico
PIANI INCLINATI E ACCELERAZIONE DI GRAVITÀ
Si occupò di studi sul piano inclinato calcolando le varie velocità di una sfera lungo
un piano inclinato:
Detto v il valore della velocità della sfera lungo il piano inclinato, la velocità parallela
al piano orizzontale sarà data da
v cos α
mentre quella perpendicolare, che è poi quella utile alla determinazione della gravità,
risulta
v sin a
Galilei scoprì anche il valore dell’accelerazione di gravità (9,80665 m/s2), calcolando
tuttavia un valore di poco di poco inferiore a causa delle forze di attrito, allora
difficilmente calcolabili.
LA VELOCITA’ DELLA LUCE
Galilei fu uno dei primi a capire che anche la luce aveva una sua velocità: tentò
con degli esperimenti su una collina, tuttavia la sua idea era basata sulla velocità della
vista umana e, calcolando che la luce impiega solamente un centesimo di millesimo
di secondo per percorrere la distanza di 3 chilometri, gli esperimenti ebbero esiti
negativi.
OPERE
• "Historia e dimostrazioni intorno alle Macchie Solari" (pubblicato dall'Accademia
dei Lincei), 1613
• "Lettera al Padre Benedetto Castelli", 1613
• "Lettera a Madama Cristina di Lorena", 1615
• "Discorso sopra il flusso e il reflusso del mare", Roma, 1615
• "Il Discorso delle Comete", 1619
• “Il Saggiatore”, 1623
• "Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo", Firenze, 1632
• "Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla
mecanica et i movimenti locali", Leida, 1638
• "Sidereus Nuncius", 1610
• "Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua", 1612
• “Le Opere di Galileo Galilei”, Edizione Nazionale, ed. Antonio Favaro, Florence,
Barbera, 1890-1909; reprinted 1929-1939 and 1964-1968. Brief overview of "Le
Opere" @ Finns Fine Books
BIBLIOGRAFIA-SITOGRAFIA
http://it.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei
http://www.liberliber.it/biblioteca/g/galilei/
http://digilander.libero.it/padetti/index.html
http://www.filosofico.net/gali1.htm