Galileo Galilei (15. února 1564 Pisa – 8. ledna 1642 Arcetri) byl toskánský astronom, filosof a fyzik těsně spjatý s vědeckou revolucí. Mezi jeho úspěchy řadíme vylepšení dalekohledu, rozmanitá astronomická pozorování, teoretické základy klasické mechaniky a účinnou podporu Koperníkova heliocentrickému systému. Často je uváděn jako „otec moderní astronomie“, „otec moderní fyziky“ a dokonce „otec vědy“. Jeho experimentální činnost je obecně považována za důležitý doplněk spisů Francise Bacona, jimiž byla založena moderní vědecká metoda. Galileova kariéra se kryla s tvůrčím obdobím Johannese Keplera. Galileovo dílo je považováno za nejvýznamnější průlom od dob Aristotelových, ač on sám nikdy heliocentrický systém neprokázal. Toto byl také důvod sporu s papežem Urbanem VIII., který jej žádal, aby věc prezentoval pouze jako hypotézu, než budou objeveny nepopíratelné důkazy. Galileo je považován za průkopníka svobodného vědeckého zkoumání.McGreal, Ian Philip, ed. Velké postavy západního myšlení: slovník myslitelů. Překlad Martin Pokorný. Vyd. 1. Praha: Prostor, 1997. 707 s. . S. 219 Za nedovolené publikování svých vědeckých názorů byl dvakrát postaven před inkviziční soud a nakonec i odsouzen. Trest žaláře mu byl zmírněn na domácí vězení, ve kterém byl držen až do své smrti.
Počátek kariéry Navštěvoval Univerzitu v Pise, byl však z finančních důvodů nuceně „vyloučen.“ Nicméně v roce 1589 mu byla nabídnuta pozice na fakultě, kde vyučoval matematiku. Nedlouho poté se přestěhoval na Univerzitu v Padově, na jejíž fakultě sloužil podle potřeby jako učitel geometrie, mechaniky a astronomie až do roku 1610. V této době učinil mnoho významných objevů.
Experimentální věda Mezi postavami vědecké revoluce zaujímá Galileo vysoké postavení především pro své průkopnické užívání kvantitativních experimentů, jejichž výsledky matematicky analyzoval. Tyto metody neměly v té době v evropském myšlení velkou tradici; asi největší experimentátor předcházející Galileovi, William Gilbert, kvantitativní postupy nepoužíval. (Galileův otec Vincenzo Galilei však prováděl experimenty, ve kterých objevil asi nejstarší známý nelineární fyzikální vztah – mezi napětím, frekvencí a délkou natažené struny). Galileo také přispěl k odmítnutí slepé důvěry k autoritám (např. církvi) nebo jiným myslitelům (jako Aristotelovi) ve věcech vědy a k oddělení vědy od filosofie a náboženství. To jsou hlavní důvody jeho označování jako „otce vědy“.
Ve 20. století někteří odborníci kriticky rozebrali opravdovost Galileiho experimentů, především významný francouzský historik vědy Alexandre Koyré. Experimenty popsané v Matematických rozpravách a pokusech (Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze), které sloužily k určení zákona pro zrychlení padajících těles, například vyžadovaly přesné měření času, což se zdálo být nemožným technologií roku 1600. Podle Koyrého byl zákon určen deduktivně a experimenty byly prováděny jen pro experimenty a aby zákon přibližně ilustrovaly.
Pozdější výzkum naproti tomu potvrdil platnost těchto experimentů. Experimenty s padajícími tělesy (konkrétně s valícími se koulemi) byly zopakovány metodami popsanými Galileem (Settle, 1961) a přesnost výsledků byla ve shodě s Galileovými zprávami. Pozdější výzkumy Galileových nepublikovaných pracovních zápisků z doby před rokem 1604 jasněji ukázaly reálnost experimentů a dokonce naznačily mezivýsledky, které vedly k odvození zákona obsahujícího kvadrát času (Drake, 1973).
Astronomie V roce 1600 byli astronomové zaměstnáni velkým sporem mezi Koperníkovým systémem (planety kroužící kolem Slunce) a geocentrickým systémem (planety a Slunce kroužící kolem Země). Roku 1604 oznámil Galileo svou podporu Koperníkově myšlenkové škole, scházely mu však prostředky k posílení svého úsudku.
Ačkoliv lidová představa o Galileovi vynalézajícím dalekohled není přesná, rozhodně byl prvním člověkem, který použil dalekohled k pozorování oblohy. Inspirován náčrtkovými popisy dalekohledů vynalezených v Nizozemí v roce 1608, vyrobil Galileo jeden přibližující 8×, poté vyráběl vylepšené modely přibližující až dvacetinásobně. Svůj první dalekohled demonstroval 25. srpna 1609 před benátskými zákonodárci. Jeho práce na tomto zařízení mu přinesla výnosný vztah s kupci, kteří jej shledali užitečným při námořním obchodu. Svá první teleskopická astronomická pozorování (včetně objevu Jupiterových měsíců) publikoval v březnu v krátkém pojednání nazvaném Sidereus Nuncius (Hvězdný posel), které vyšlo v tehdy vysokém nákladu 550 výtisků a bylo rozebráno za několik dnů.
náhled|Na této straně Galileo poprvé zmínil pozorování měsíců Jupitera. Plný popis zveřejnil v březnu 1610 v publikaci Sidereus Nuncius
7. ledna 1610 objevil Galileo Jupiterovy čtyři největší satelity (měsíce): Io, Europa, Ganymed a Callisto. (Tato jména jim však nedal on, ale německý astronom Simon Marius, který publikoval až o 4 roky později, ale dožadoval se prvenství). Určil, že tyto měsíce obíhají planetu, protože občas mizely; to připisoval jejich pohybu za Jupiterem. Tento objev přinesl Galileimu jmenování čestným profesorem na univerzitě v Pise a v Padově, kde působil, mu byl zvýšen plat s doživotní platností na 1 000 florinů. Další pozorování měsíců vykonal v roce 1620. (Astronomové později odmítli Galileovo pojmenování těchto těles, změnili jeho medicejské hvězdy na galileovské měsíce.) Ukázka planety, která má menší planety kolem ní obíhající, byla velmi problematická pro spořádaný a úplný obraz geocentrického modelu vesmíru, kde vše obíhá okolo Země.
Galileo zaznamenal, že Venuše vykazuje stejnou sadu fází jako Měsíc. Protože zdánlivá jasnost Venuše je přesto téměř konstantní, Galileo usoudil, že Venuše nemůže kroužit kolem Země v konstantní vzdálenosti. Naproti tomu v heliocentrickém modelu sluneční soustavy vytvořeném Koperníkem by se dala stálá jasnost elegantně vysvětlit tím, že ve chvíli „plné Venuše“ jsou obě planety od sebe mnohem dále, na protilehlých stranách Slunce, přičemž Venušina osvětlená polokoule je přivrácena k Zemi.
Galileo byl jedním z prvních Evropanů, kteří pozorovali sluneční skvrny, ačkoliv existují důkazy, že čínští astronomové tak činili již dříve. Právě existence slunečních skvrn ukázala další úskalí předpokladu dokonalosti nebes ze staré filosofie. A každoroční odchylky v jejich pohybech, kterých si poprvé všiml Francesco Sizzi, představovaly velké potíže ať už pro geocentrický systém tak i pro systém Tychona Brahe. Diskuse o prvenství objevu slunečních skvrn vedl k dlouhému a trpkému sporu s Christophem Scheinerem; ve skutečnosti zde existuje podezření, že je oba předběhl David Fabricius a jeho syn Johannes.
Jako první podal zprávu o měsíčních pohořích a kráterech, jejichž existenci vyvodil ze vzorů vymodelovaných světlem a stínem na měsíčním povrchu. Navíc z pozorování odhadl výšku pohoří. To ho vedlo k závěru, že Měsíc je „hrbolatý a nerovný stejně jako samotný povrch Země“ a není přesnou koulí, jak tvrdil Aristotelés.
Galileo pozoroval Mléčnou dráhu považovanou dosud za mrak a zjistil, že se skládá z velké spousty hvězd namačkaných na sebe tak těsně, že se ze Země jeví jako mrak. Lokalizoval také mnoho jiných hvězd příliš vzdálených, než aby byly viditelné pouhým okem.
Galileo na přelomu let 1612 a 1613 pozoroval také planetu Neptun, nevěnoval jí však žádnou pozornost; v jeho poznámkách se objevila jen jako mnoho jiných nezajímavých nejasných hvězd.
Fyzika náhled|Galileova lampa v pisánském chrámu, podle legendy ji Galileo pozoroval pro popis kmitání kyvadla. Galileova teoretická a experimentální práce o pohybech těles spolu s prakticky nezávislou prací Keplera a Reného Descarta byla předchůdcem klasické mechaniky vytvořené Isaacem Newtonem. Byl průkopníkem, přinejmenším v evropské tradici, v provádění pečlivých experimentů a v trvání na matematickém popisu přírodních zákonů.
Jedna z nejznámějších historek o Galileovi říká, že pouštěl koule o rozdílných hmotnostech z nakloněné věže v Pise, aby demonstroval, že rychlost jejich pádu je nezávislá na jejich hmotnosti (neuvažujeme-li omezený vliv odporu vzduchu). Tento výsledek odporoval Aristotelovu tvrzení, že těžší objekty padají rychleji než lehčí, v přímé úměře k jejich hmotnosti. Přestože se tento příběh objevil v jeho životopise sestaveném Galileovým žákem Vincenzem Vivianim, nyní se má za to, že není pravdivý, ale šlo o myšlenkový experiment.https://www.thehindu.com/seta/2005/06/30/stories/2005063000351500.htm - Science history: setting the record straight Nicméně Galileo skutečně prováděl experimenty včetně valení koulí dolů po nakloněné rovině, čímž dokazoval tutéž věc: padající nebo koulející se objekty (koulení je pomalejší verzí padání) se zrychlují nezávisle na jejich hmotnosti.
Určil správné matematické vyjádření zákona pro zrychlení: počínal-li pohyb z klidu, je celková uražená vzdálenost přímo úměrná čtverci času. (Tento zákon je považován za předchůdce mnoha pozdějších vědeckých zákonů vyjádřených matematickou formou). Usuzoval také, že objekty si udržují svou rychlost, dokud na ně nepůsobí síla, nebo častěji tření, čímž popřel uznávanou Aristotelovu hypotézu, že objekty přirozeně zpomalují a zastaví se, pokud na ně nepůsobí síla. Tento princip setrvačnosti přeformulovaný pak Descartem zahrnul Newton do svých zákonů pohybu (1. zákon).
Pro rozvoj mechaniky, tedy možnosti matematicky popsat pohyb, byl důležitý Galileiův koncept inerciální vztažné soustavy. To je soustava objektů (těles), která nepodléhá zrychlení. Galileiho princip relativity říká, že ve všech inerciálních vztažných soustavách se uplatňují stejné zákony pohybu. Pro převod mezi těmito soustavami se používají Galileovy transformace. To tvořilo základ pro klasickou neboli newtonovskou mechaniku. Teprve počátkem 20. století, v souvislosti poznatky elektromagnetismu a pro velmi vysoké rychlosti a hmotnosti, došlo k revizi a doplnění Galileiho na Einsteinův princip relativity a obecný princip relativity.
Galileo také zaznamenal, že kmity kyvadla vždy trvají stejný časový úsek, nezávisle na amplitudě výchylky. I když Galileo věřil, že rovnost periody je přesná, tento vztah platí pouze přibližně pro malé výchylky. Lze to však dobře využít k usměrňování hodinových impulsů, což si Galileo jako první uvědomil. (Viz Technologie níže).
Na počátku prvního desetiletí 17. století zkusil Galileo se svým asistentem změřit rychlost světla. Stáli na dvou různých kopcích a každý držel lucernu s okenicemi. Když Galileo otevřel svou okenici, měl jeho asistent, jakmile uvidí záblesk, otevřít svou okenici. Na vzdálenost menší než míli Galileo nezjistil rozdíl větší než chyba měření oproti případu, kdy on a jeho asistent byli pouze několik yardů vzdáleni. Neučinil předčasný závěr, že se světlo šíří okamžitě, raději uznal, že vzdálenost mezi kopci byla asi příliš malá pro dobré měření.
Technologie Galileo se v několika případech podílel na tom, co se k odlišení od „čisté fyziky“ nazývá „technologií“, a inspiroval ostatní. Není to tentýž význam, jaký používal Aristotelés, který by považoval všechnu Galileovu fyziku za techne neboli užitečnou znalost, oproti episteme neboli filosofickému zkoumání příčin věcí.
V letech 1595–1598 Galileo vynalezl a zdokonalil „geometrický a vojenský kompas“ vhodný pro dělostřelce a zeměměřiče. Rozšířil tím dřívější přístroje navržené Niccolou Tartagliou a Guidobaldim del Monte. Dělostřelcům nabídl, kromě nové a bezpečnější cesty přesného zvedání kanónů, také způsob rychlého spočítání náplně střelného prachu pro dělové koule různých velikostí a materiálů. Jeho geometrické pomůcky umožnily konstrukci libovolného pravidelného mnohoúhelníku, výpočet povrchu libovolného mnohoúhelníku nebo kruhové výseče a mnoho dalších výpočtů.
Někdy mezi lety 1606–1607 (nebo možná dříve, jiný zdroj uvádí 1597) vyrobil Galileo teploměr, využiv expanze a kontrakce bubliny vzduchu k pohybu vodního sloupce v připojené trubici.