Galileo Galilei

Galileo di Vincenzo Bonaiuti de' Galilei (15 de febrero de 1564 – 8 de enero de 1642), frecuentemente conocido como Galileo Galilei, fue un destacado astrónomo, físico e ingeniero italiano, caracterizado ocasionalmente como un erudito. Su lugar de nacimiento fue Pisa, ciudad entonces situada dentro del Ducado de Florencia. Galileo es ampliamente reconocido como una figura fundamental en la astronomía observacional, la física clásica moderna, el método científico y la ciencia contemporánea.

Galileo llevó a cabo una extensa investigación sobre conceptos como velocidad, gravedad, caída libre, el principio de relatividad, inercia y movimiento de proyectiles. Su trabajo también se extendió a la ciencia y la tecnología aplicadas, donde aclaró las características del péndulo y desarrolló "balanzas hidrostáticas". Se le atribuye ser uno de los primeros innovadores del termoscopio y el creador de varias brújulas militares. Utilizando un telescopio mejorado de su propia construcción, realizó importantes observaciones astronómicas, incluidas las estrellas de la Vía Láctea, las fases de Venus, las cuatro lunas más grandes de Júpiter, los anillos de Saturno, los cráteres lunares y las manchas solares. Además, construyó uno de los primeros microscopios.

La defensa de Galileo del heliocentrismo copernicano encontró una resistencia considerable tanto por parte de la Iglesia católica como de ciertos eruditos astronómicos. Esta cuestión fue investigada formalmente por la Inquisición romana en 1615, que determinó que sus puntos de vista divergían de las interpretaciones bíblicas establecidas.

Galileo posteriormente articuló sus perspectivas en Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales (1632). Esta publicación fue percibida como un desafío y una satirización del Papa Urbano VIII, alienando así tanto al Pontífice como a los jesuitas, que anteriormente habían sido firmes partidarios de Galileo. En consecuencia, se enfrentó a un juicio ante la Inquisición, fue declarado "vehementemente sospechoso de herejía" y obligado a retractarse de sus afirmaciones. El resto de su vida pasó bajo arresto domiciliario. Durante este período, fue autor de Dos nuevas ciencias (1638), una obra centrada predominantemente en la cinemática y la mecánica de materiales.

Vida temprana y antecedentes familiares

Nacido en Pisa, entonces parte del Ducado de Florencia, el 15 de febrero de 1564, Galileo era el mayor de seis hermanos. Su padre, Vincenzo Galilei, fue un distinguido laudista, compositor y teórico de la música, mientras que su madre, Giulia Ammannati, era hija de un notable comerciante. Sus padres se habían casado en 1562, dos años antes de su nacimiento, cuando Vincenzo tenía 42 años y Giulia 24. El propio Galileo se convirtió en un laudista competente.

Sólo tres de los cinco hermanos de Galileo sobrevivieron más allá de la infancia. Su hermano menor, Miguel Ángel (también conocido como Michelagnolo), también siguió una carrera como laudista y compositor, un camino que contribuyó significativamente a las obligaciones financieras de Galileo a lo largo de su vida. Miguel Ángel se mostró incapaz de cumplir con su parte de la dote prometida por su padre a sus cuñados, lo que llevó a estos últimos a emprender acciones legales por los pagos pendientes. Además, Miguel Ángel periódicamente necesitaba préstamos de Galileo para financiar sus actividades y viajes musicales. Estas presiones financieras probablemente influyeron en la temprana inclinación de Galileo a idear inventos que pudieran generar ingresos suplementarios.

A la edad de ocho años, la familia de Galileo Galilei se mudó a Florencia; sin embargo, permaneció en Pisa bajo la tutela de Muzio Tedaldi durante dos años. Al cumplir los diez años, partió de Pisa para reunirse con su familia en Florencia, recibiendo posteriormente instrucción de Jacopo Borghini. De 1575 a 1578, su educación, con especial énfasis en la lógica, tuvo lugar en la Abadía de Vallombrosa, situada aproximadamente a 30 kilómetros (19 millas) al sureste de Florencia.

Nomenclatura

Galileo frecuentemente se refería a sí mismo únicamente por su nombre de pila. Durante esa época en Italia, los apellidos no eran universalmente obligatorios, y su nombre de pila compartía una raíz etimológica con su apellido ocasional, Galilei. Tanto su apellido como el suyo se originaron en última instancia de un antepasado, Galileo Bonaiuti, quien fue un destacado médico, profesor y político en la Florencia del siglo XV. Cuando empleaba varios nombres, ocasionalmente se autodenominaba Galileo Galilei Linceo, lo que significa su membresía en la Accademia dei Lincei, una estimada sociedad científica establecida en los Estados Pontificios. A mediados del siglo XVI en la Toscana, era costumbre que el hijo mayor llevara el nombre del apellido de los padres. En consecuencia, el nombre de Galileo Galilei no fue necesariamente un homenaje directo a su antepasado, Galileo Bonaiuti.

El nombre masculino italiano "Galileo", del cual se deriva el apellido "Galilei", se origina del latín "Galilaeus", que significa "de Galilea". Esta denominación bíblica más tarde se convirtió en objeto de un supuesto juego de palabras. Durante el asunto Galileo en 1614, Tommaso Caccini, un sacerdote dominico y adversario de Galileo, pronunció un polémico e impactante sermón contra él, citando un pasaje del Libro de los Hechos: "Varones galileos, ¿por qué estáis mirando al cielo?"

Descendientes

A pesar de su devota fe católica, Galileo tuvo tres hijos con Marina Gamba fuera del matrimonio: dos hijas, Virginia (nacida en 1600) y Livia (nacida en 1601), y un hijo, Vincenzo (nacido en 1606).

Dada su condición de ilegítimas, Galileo consideró que sus hijas no podían casarse, lo que requeriría un costoso apoyo financiero o dotes sustanciales, haciéndose eco de las dificultades financieras que había tenido anteriormente. Se encontró con dos de sus hermanas. En consecuencia, su única opción honorable fue ingresar a la vida religiosa, lo que las llevó a convertirse en monjas de por vida en el Convento de San Matteo en Arcetri.

Al ingresar al convento, Virginia adoptó el nombre de María Celeste. Falleció el 2 de abril de 1634 y está enterrada junto a Galileo en la Basílica de la Santa Cruz de Florencia. Livia, que asumió el nombre de Sor Arcángela, sufrió una enfermedad crónica durante la mayor parte de su vida. Posteriormente, Vincenzo fue legitimado como heredero legal de Galileo y se casó con Sestilia Bocchineri.

Carrera y contribuciones científicas iniciales

Cuando era joven, Galileo consideró seriamente ingresar al sacerdocio; sin embargo, cediendo a la insistencia de su padre, se matriculó en la Universidad de Pisa en 1580 para obtener el título de médico. Su desarrollo intelectual estuvo marcado por las conferencias de Girolamo Borro, Domingo de Soto y Francesco Buonamici de Florencia. En 1581, mientras realizaba estudios de medicina, observó una lámpara de araña cuyas oscilaciones, influenciadas por las corrientes de aire, variaban en amplitud. Percibió, comparando su movimiento con su pulso, que la lámpara completaba cada oscilación en la misma duración, independientemente del tamaño del arco. Al regresar a casa, realizó un experimento con dos péndulos de idéntica longitud, balanceando uno con un arco amplio y el otro con un arco estrecho, confirmando que mantenían el tiempo sincronizado. Sin embargo, la propiedad tautocrónica de un péndulo oscilante no se aplicó para construir un reloj preciso hasta el trabajo de Christiaan Huygens, casi un siglo después. Hasta ese momento, Galileo había sido alejado intencionalmente de las matemáticas, ya que la profesión médica ofrecía una remuneración financiera mayor que la de un matemático. Sin embargo, después de asistir inadvertidamente a una conferencia de geometría, persuadió a su vacilante padre para que le permitiera estudiar matemáticas y filosofía natural en lugar de medicina. Posteriormente inventó un termoscopio, un precursor del termómetro moderno, y en 1586 publicó un tratado conciso que detalla el diseño de una balanza hidrostática que había ideado, un invento que le valió por primera vez el reconocimiento dentro de la comunidad académica. Galileo también se dedicó al estudio del disegno, un concepto que abarca las bellas artes, y en 1588 consiguió un puesto como instructor en la Accademia delle Arti del Disegno de Florencia, donde enseñó perspectiva y claroscuro. Ese mismo año, por invitación de la Academia Florentina, pronunció dos conferencias, Sobre la forma, ubicación y tamaño del infierno de Dante, intentando presentar un modelo cosmológico riguroso del infierno de Dante. Influido por el patrimonio artístico de la ciudad y las creaciones de artistas del Renacimiento, Galileo desarrolló una profunda sensibilidad estética. Durante sus primeros años como profesor en la Academia, inició una amistad de por vida con el pintor florentino Cigoli.

En 1589, Galileo fue nombrado profesor de matemáticas en Pisa. Su padre falleció en 1591, dejando a Galileo a cargo del cuidado de su hermano menor, Michelagnolo. En 1592, se trasladó a la Universidad de Padua, donde impartió clases de geometría, mecánica y astronomía hasta 1610. A lo largo de este mandato, Galileo logró avances notables tanto en la ciencia teórica fundamental como en la ciencia práctica aplicada. Sus diversos intereses se extendieron al estudio de la astrología, que entonces era considerada una disciplina integral vinculada a las matemáticas, la astronomía y la medicina. Además, Galileo se dedicó a la ingeniería hidráulica práctica y obtuvo una patente de la República de Venecia en 1594 para una bomba de agua impulsada por caballos.

Astronomía

Supernova de Kepler

Tycho Brahe y otros astrónomos habían observado previamente la supernova de 1572. Una carta de Ottavio Brenzoni a Galileo, fechada el 15 de enero de 1605, llamó la atención de Galileo tanto sobre la supernova de 1572 como sobre la nova más débil de 1601. Posteriormente, Galileo observó y analizó la supernova de Kepler en 1604. Como estas estrellas recién aparecidas no exhibían ninguna luz diurna discernible paralaje, Galileo dedujo que se trataba de cuerpos celestes distantes, refutando así la doctrina aristotélica sobre la naturaleza inmutable de los cielos.

Telescopio refractor

En 1609, Galileo construyó un telescopio con un aumento de aproximadamente 3×, posiblemente basándose únicamente en las descripciones del telescopio práctico inicial que Hans Lippershey intentó patentar en los Países Bajos en 1608. Posteriormente desarrolló versiones mejoradas, logrando aumentos de hasta aproximadamente 30×. Un telescopio galileano permitió a los observadores ver imágenes verticales ampliadas en la Tierra, funcionando como lo que comúnmente se conoce como telescopio terrestre o catalejo. Galileo también lo utilizó para observaciones celestes, convirtiéndose en uno de los pocos individuos capaces de construir telescopios adecuados para tales fines durante esa época. El 25 de agosto de 1609, presentó uno de sus primeros telescopios, que ofrecía un aumento de 8× o 9×, a los legisladores venecianos. Estos telescopios también sirvieron como una lucrativa empresa secundaria para Galileo, quien los vendió a comerciantes que los encontraron valiosos para uso marítimo y como productos comerciales. Sus primeras observaciones astronómicas telescópicas se publicaron en marzo de 1610 en un conciso tratado titulado Sidereus Nuncius (Mensajero estrellado).

La Luna

El 30 de noviembre de 1609, Galileo dirigió su telescopio hacia la Luna. Aunque no fue el primero en observar la Luna telescópicamente (el matemático inglés Thomas Harriot lo había hecho cuatro meses antes, notando sólo una "extraña mancha"), Galileo fue el primero en atribuir con precisión el menguante lunar desigual a la oclusión de la luz causada por montañas y cráteres en la superficie lunar. Sus investigaciones también implicaron la creación de mapas topográficos y la estimación de alturas de montañas. Estos hallazgos desafiaron la creencia arraigada, propugnada por Aristóteles, de que la Luna era una esfera translúcida y perfecta, y contradecían la descripción de Dante de ella como una "perla eterna que ascendería magníficamente al empírico celestial". A Galileo se le atribuye ocasionalmente el descubrimiento en 1632 de la libración lunar en latitud, aunque Thomas Harriot o William Gilbert pueden haber hecho observaciones anteriores.

El pintor Cigoli, amigo de Galileo, incorporó una representación realista de la Luna en una de sus obras de arte, probablemente habiendo usado su propio telescopio para la observación.

Lunas de Júpiter

El 7 de enero de 1610, Galileo observó a través de su telescopio lo que inicialmente describió como "tres estrellas fijas, totalmente invisibles por su pequeñez", todas ellas situadas cerca de Júpiter y alineadas en línea recta con él. Observaciones nocturnas posteriores revelaron que las posiciones relativas de estas "estrellas" con respecto a Júpiter estaban cambiando de una manera inconsistente con las estrellas fijas. El 10 de enero, Galileo notó la desaparición de uno, que atribuyó a que estaba oscurecido detrás de Júpiter. A los pocos días, el 15 de enero, concluyó que estos cuerpos orbitaban alrededor de Júpiter, descubriendo así tres de las cuatro lunas más grandes de Júpiter. Este descubrimiento proporcionó pruebas convincentes que respaldan el modelo heliocéntrico de Copérnico. Galileo nombró a este cuarteto las estrellas mediceas, en honor a su futuro patrón, Cosme II de Medici, gran duque de Toscana, y a los tres hermanos de Cosme. Sin embargo, los astrónomos posteriores los rebautizaron como satélites galileanos en reconocimiento a su descubridor. Estos satélites fueron descubiertos de forma independiente por Simon Marius el 8 de enero de 1610 y ahora se conocen como Io, Europa, Ganímedes y Calisto, nombres que Marius asignó en su publicación de 1614, Mundus Iovialis.

Las observaciones de Galileo de los satélites de Júpiter provocaron una importante controversia astronómica, ya que el concepto de un planeta orbitado por cuerpos celestes más pequeños contradecía los principios de la cosmología aristotélica, que postulaba que todos los cuerpos celestes giraban alrededor de la Tierra. En consecuencia, muchos astrónomos y filósofos inicialmente rechazaron las afirmaciones de Galileo. La dificultad para confirmar las observaciones de Galileo exacerbó aún más la cuestión. Durante una manifestación en Bolonia, los asistentes lucharon por discernir las lunas. Martin Horky, uno de los participantes, observó que algunas estrellas fijas, como Spica Virginis, aparecían duplicadas a través del telescopio, interpretando esto como evidencia del carácter engañoso del instrumento al observar los objetos celestes, poniendo así en duda la existencia de las lunas. Sin embargo, el observatorio de Christopher Clavius en Roma confirmó las observaciones y, a pesar de la incertidumbre sobre su interpretación, Galileo recibió una bienvenida heroica. Galileo continuó monitoreando los satélites durante los siguientes dieciocho meses y, a mediados de 1611, había obtenido estimaciones notablemente precisas de sus períodos orbitales, una hazaña que Johannes Kepler había considerado inicialmente imposible.

Galileo reconoció la utilidad práctica de su descubrimiento. La determinación precisa de la posición este-oeste de un barco en el mar requería la sincronización de sus cronómetros a bordo con los del primer meridiano. La resolución de este dilema de la longitud fue crucial para la seguridad marítima, lo que llevó a España y posteriormente a Holanda a ofrecer recompensas sustanciales por una solución viable. Dados los frecuentes y predecibles eclipses de las lunas que había identificado, Galileo propuso su uso para calibrar los relojes de a bordo y, en consecuencia, buscó los premios establecidos. Aunque observar estas lunas desde un barco en movimiento resultó poco práctico, la técnica encontró aplicación en la prospección terrestre, contribuyendo notablemente a la remapeo de Francia.

Las fases de Venus

A partir de septiembre de 1610, Galileo documentó que Venus muestra un ciclo completo de fases, análogo a los de la Luna. El modelo heliocéntrico del Sistema Solar de Nicolás Copérnico postuló la visibilidad de todas las fases, ya que la órbita de Venus alrededor del Sol orientaría su hemisferio iluminado hacia la Tierra cuando estuviera ubicado en el lado opuesto del Sol, y lejos de la Tierra cuando estuviera en el lado cercano. Por el contrario, el modelo geocéntrico de Ptolomeo impedía la intersección de cualquier órbita planetaria con la esfera celeste que contenía el Sol. Convencionalmente, la órbita de Venus estaba situada exclusivamente en el lado cercano del Sol, lo que permitía observar sólo las fases crecientes y nuevas. Alternativamente, colocarlo completamente en el lado opuesto del Sol permitiría observar sólo las fases gibosas y completas. Tras las observaciones telescópicas de Galileo, que revelaron las fases creciente, gibosa y plena de Venus, el modelo ptolemaico se volvió insostenible. En consecuencia, a principios del siglo XVII, su descubrimiento llevó a la mayoría de los astrónomos a adoptar uno de varios modelos planetarios geoheliocéntricos, incluidos los sistemas Tychonic, Capellán y Capellan Extendido, cada uno de los cuales incorpora u omite una Tierra en rotación diaria. Estos modelos explicaron con éxito las fases de Venus sin necesidad de "refutar" la predicción del heliocentrismo total con respecto al paralaje estelar.

Observaciones de Saturno y Neptuno

En 1610, Galileo también dirigió sus observaciones hacia Saturno, inicialmente malinterpretando sus anillos como cuerpos planetarios distintos, concibiéndolo así como un sistema triple. Observaciones posteriores revelaron que los anillos de Saturno estaban de canto con respecto a la Tierra, lo que le llevó a concluir que dos de los cuerpos celestes habían desaparecido. La reaparición de los anillos durante sus observaciones de 1616 agravó aún más su perplejidad.

Galileo observó el planeta Neptuno en 1612. En sus cuadernos, estaba registrado como una entre numerosas estrellas débiles y discretas. Aunque no lo identificó como un planeta, documentó su movimiento en relación con las estrellas del fondo antes de que ya no estuviera dentro de su alcance de observación.

Manchas solares

Galileo realizó investigaciones de las manchas solares tanto a simple vista como con telescopios. La presencia de estos puntos presentó un desafío adicional a la doctrina aristotélica de un reino celestial inmutable y perfecto. Además, una variación anual observada en sus trayectorias, documentada por Francesco Sizzi y otros astrónomos entre 1612 y 1613, proporcionó pruebas convincentes tanto en contra del sistema ptolemaico como del modelo geoheliocéntrico de Tycho Brahe. Una disputa polémica sobre la prioridad del descubrimiento de las manchas solares y su interpretación instigó una rivalidad prolongada y enconada entre Galileo y el jesuita Christoph Scheiner. Mark Welser, a quien Scheiner había informado inicialmente de sus hallazgos y quien posteriormente solicitó la evaluación de Galileo, se vio envuelto en la controversia. Ni Galileo ni Scheiner conocían las observaciones y publicaciones previas de Johannes Fabricius sobre las manchas solares.

La Vía Láctea y las observaciones estelares

Galileo observó la Vía Láctea, que hasta entonces había sido considerada una entidad nebulosa, y comprobó que estaba compuesta por un inmenso agregado de estrellas, tan densamente concentradas que desde la Tierra presentaban una apariencia de nube. También identificó muchas otras estrellas que eran demasiado remotas para ser discernibles sin ayuda óptica. En 1617 documentó la estrella doble Mizar dentro de la constelación de la Osa Mayor.

En Starry Messenger, Galileo observó que las estrellas se presentaban como meros puntos de luz, y su apariencia prácticamente no cambiaba con el aumento telescópico, a diferencia de los planetas, que el telescopio descomponía en discos distintos. Sin embargo, en su trabajo posterior, Cartas sobre las manchas solares, documentó más tarde que el telescopio reveló que tanto las estrellas como los planetas poseían una morfología "bastante redonda". Posteriormente, afirmó constantemente que los telescopios demostraban la naturaleza esférica de las estrellas, informando sus diámetros aparentes en unos pocos segundos de arco cuando se observaban a través del instrumento. Además, Galileo desarrolló una técnica para determinar el tamaño aparente de una estrella sin necesidad de utilizar un telescopio. Como se detalla en su Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales, este método implicaba suspender una cuerda delgada en su línea de visión hacia una estrella y medir la distancia máxima a la que la cuerda oscurecía completamente la estrella. Al utilizar estas medidas (la distancia y el ancho de la cuerda), pudo calcular el tamaño angular subtendido por la estrella desde su punto de observación.

En su Diálogo, Galileo documentó sus hallazgos de que una estrella de primera magnitud exhibía un diámetro aparente que no excedía los 5 segundos de arco, mientras que una estrella de sexta magnitud medía aproximadamente ⁵/₆ segundos de arco. Al igual que muchos astrónomos contemporáneos, Galileo no comprendió que estos tamaños estelares aparentes medidos eran artefactos, resultantes de la difracción y la interferencia atmosférica, en lugar de ser indicativos de las dimensiones físicas reales de las estrellas. Sin embargo, los valores calculados por Galileo fueron significativamente menores que las estimaciones anteriores para las estrellas más brillantes, incluidas las de Brahe. Esta reducción en el tamaño estimado permitió a Galileo desafiar las afirmaciones anticopernicanas, como el argumento de Tycho Brahe de que las estrellas tendrían que ser inverosímilmente inmensas para que sus paralajes anuales siguieran siendo inobservables. Otros astrónomos, incluidos Simon Marius, Giovanni Battista Riccioli y Martinus Hortensius, realizaron mediciones estelares comparables; sin embargo, Marius y Riccioli concluyeron que incluso estos tamaños reducidos eran insuficientes para refutar definitivamente el argumento de Tycho.

Teoría de las Mareas

En 1615, el cardenal Belarmino afirmó que el sistema copernicano necesitaba "una verdadera demostración física de que el sol no gira alrededor de la tierra, sino que la tierra gira alrededor del sol" para su defensa. Galileo creía que su teoría de las mareas proporcionaba precisamente este tipo de prueba empírica. La importancia de esta teoría para Galileo fue tal que su obra fundamental, Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales, se tituló inicialmente Diálogo sobre el flujo y reflujo del mar. Sin embargo, posteriormente la Inquisición ordenó la eliminación de la referencia a las mareas del título de la publicación.

Galileo postuló que las mareas eran el resultado de la oscilación de las aguas oceánicas, un fenómeno que atribuyó a las diferentes velocidades de los puntos de la superficie de la Tierra debido a su rotación axial y revolución orbital alrededor del Sol. Difundió su tratado inicial sobre las mareas en 1616, dedicándolo al cardenal Orsini. Su marco teórico ofreció ideas sobre cómo la morfología de las cuencas oceánicas influyó en la magnitud y la periodicidad de las mareas, explicando, por ejemplo, la mínima actividad de mareas observada en el Mar Adriático central en comparación con sus extremos.

Sin embargo, la teoría de las mareas de Galileo resultó inadecuada para explicar los fenómenos de mareas observados. Predijo sólo una marea alta diaria, que afirmó en su relato de 1616 ocurrió en el Atlántico. Atribuyó las dos mareas altas diarias observadas en Venecia y otros lugares a factores auxiliares, como la configuración y la profundidad del mar. Sin embargo, el Atlántico y la mayoría de los demás océanos experimentan mareas semidiurnas (dos veces al día). En consecuencia, al reconocer esta discrepancia, Galileo presentó su teoría en el Diálogo sin mencionar específicamente el Atlántico u otras regiones que exhiben mareas una vez al día, dejando así sin resolver la cuestión de los patrones de mareas diarios. Además, rechazó la noción antigua y contemporánea, defendida por Johannes Kepler, de que la Luna ejercía una influencia causal sobre las mareas, un concepto fundamental para las teorías de las mareas contemporáneas.

Controversia sobre los cometas y El Ensayador

En 1619, Galileo se vio envuelto en una importante disputa con el padre Orazio Grassi, profesor de matemáticas en el Jesuit Collegio Romano. Inicialmente centrado en la naturaleza fundamental de los cometas, este desacuerdo evolucionó hasta convertirse en un debate más amplio sobre la esencia de la investigación científica misma en 1623, cuando Galileo publicó El Ensayador (Il Saggiatore), su contribución concluyente a la controversia. La portada de la publicación identifica a Galileo como un filósofo y el "Matemático Primario" (Matemático Jefe) del Gran Duque de Toscana.

El Ensayador se caracteriza con frecuencia como el manifiesto científico de Galileo debido a su amplia articulación de sus principios metodológicos para la investigación científica. A principios de 1619, el padre Grassi publicó de forma anónima un folleto, Una disputa astronómica sobre los tres cometas del año 1618, que exploraba las características de un cometa observado a finales de noviembre del año anterior. Grassi postuló que el cometa constituía una entidad incandescente que atravesaba un segmento de un gran círculo a una distancia geocéntrica constante, infiriendo su mayor lejanía que la Luna dado su movimiento celeste más lento.

Las proposiciones y hallazgos de Grassi posteriormente enfrentaron críticas en Discurso sobre los cometas, una publicación atribuida a Mario Guiducci, un abogado florentino y discípulo de Galileo, aunque el propio Galileo fue el autor principal. Si bien Galileo y Guiducci no propusieron una teoría concluyente sobre la naturaleza cometaria, sí propusieron varias hipótesis provisionales, que desde entonces han sido refutadas. (Tycho Brahe, en ese momento, ya había articulado la metodología precisa para la investigación de cometas.) La sección introductoria del Discurso de Galileo y Guiducci contenía una afrenta injustificada al jesuita Christoph Scheiner, y el texto incluía numerosos comentarios despectivos dirigidos a los profesores del Collegio Romano. Estos comentarios provocaron ofensa entre los jesuitas, lo que llevó a Grassi a publicar su propia respuesta polémica, El equilibrio astronómico y filosófico, publicada bajo el seudónimo de Lothario Sarsio Sigensano, aparentemente un alumno suyo. La formidable réplica de Galileo a la Balanza Astronómica fue El Ensayador. Esta obra es ampliamente aclamada como un ejemplo fundamental de escritura polémica, caracterizada por su severa crítica de los argumentos de "Sarsi". Obtuvo importantes elogios y fue particularmente bien recibido por el recién elegido Papa Urbano VIII, a quien estaba dedicado. Durante la década anterior en Roma, Barberini, que más tarde se convertiría en Urbano VIII, había demostrado su apoyo a Galileo y la Academia Linceana.

La controversia entre Galileo y Grassi resultó en el distanciamiento duradero de numerosos jesuitas. Galileo y sus asociados estaban convencidos de que estos jesuitas desempeñaron un papel decisivo en su posterior condena, aunque sigue siendo difícil encontrar pruebas definitivas que corroboren esta afirmación.

Controversia sobre el heliocentrismo

Durante el período del conflicto de Galileo con la Iglesia, Europa estaba experimentando una agitación significativa debido a las Guerras de Religión y la Contrarreforma. La mayoría de las personas educadas se adhirieron al modelo geocéntrico aristotélico, que postulaba a la Tierra como el centro del universo con todos los cuerpos celestes orbitando alrededor de ella, o al sistema híbrido de Tycho Brahe que integraba el geocentrismo y el heliocentrismo. La defensa de Galileo del heliocentrismo encontró resistencia tanto teológica como científica. Las objeciones teológicas surgieron de interpretaciones bíblicas que sugerían la inmovilidad de la Tierra. La oposición científica provino de Brahe, quien sostuvo que el heliocentrismo requería un paralaje estelar anual observable, que no se detectó en ese momento. Aristarco y Copérnico habían planteado con precisión la hipótesis de que el paralaje era insignificante debido a las inmensas distancias de las estrellas. Sin embargo, Brahe respondió que si las estrellas fueran realmente tan remotas, su tamaño angular aparente mensurable implicaría dimensiones que excederían con creces la del Sol o incluso la órbita de la Tierra. Fue mucho más tarde cuando los astrónomos descubrieron que las magnitudes aparentes de las estrellas eran el resultado de un fenómeno óptico conocido como disco de Airy, que reflejaba su brillo intrínseco en lugar de sus dimensiones físicas reales.

Galileo fundamentó sus argumentos heliocéntricos con observaciones astronómicas realizadas en 1609. En 1611, al mismo tiempo que los miembros jesuitas del Collegio Romano reconocían los descubrimientos telescópicos de Galileo, una comisión cardinal inició una investigación sobre Galileo. Esta investigación pretendía determinar su participación en el juicio de Cesare Cremonini, un ex colega de la Universidad de Padua que enfrentaba cargos de herejía. Estas investigaciones representan el primer caso en el que la Inquisición romana hace referencia al nombre de Galileo.

En diciembre de 1613, la gran duquesa Cristina de Florencia desafió a Benedetto Castelli, amigo y seguidor de Galileo, en relación con las objeciones bíblicas al movimiento de la Tierra. Este encuentro llevó a Galileo a redactar una carta de ocho páginas a Castelli, afirmando que el heliocentrismo no contradecía las escrituras bíblicas y que la Biblia servía como una autoridad en fe y moral más que en cuestiones científicas. Aunque inédita, esta carta logró una amplia circulación. Dos años después, Galileo escribió una carta de cuarenta páginas a Christina, en la que profundizaba en estos argumentos.

En 1615, el padre Niccolò Lorini había presentado los escritos heliocéntricos de Galileo a la Inquisición romana. Lorini alegó que Galileo y sus seguidores estaban intentando reinterpretar la Biblia, un acto considerado una violación del Concilio de Trento y peligrosamente similar al protestantismo. Se refirió específicamente a la carta de Galileo a Castelli. En respuesta, Galileo viajó a Roma para defenderse a sí mismo y sus teorías. A principios de 1616, Francesco Ingoli inició un intercambio académico con Galileo y le envió un ensayo que desafiaba el sistema copernicano. Galileo postuló más tarde que este ensayo fue fundamental en las medidas posteriores tomadas contra el copernicanismo. Es plausible que la Inquisición encargara a Ingoli que proporcionara una evaluación experta de la disputa, y que su ensayo sirviera de base para los procedimientos de la Inquisición. El ensayo presentó dieciocho argumentos físicos y matemáticos que se oponen al heliocentrismo, basándose significativamente en las afirmaciones de Tycho Brahe, en particular la afirmación de que el heliocentrismo requeriría estrellas que parecieran considerablemente más grandes que el Sol. Aunque el ensayo también contenía cuatro argumentos teológicos, Ingoli recomendó que Galileo se concentrara en los puntos físicos y matemáticos, omitiendo deliberadamente cualquier mención de las interpretaciones bíblicas de Galileo.

En febrero de 1616, una comisión inquisitorial declaró formalmente que el heliocentrismo era "tonto y absurdo en filosofía, y formalmente herético ya que contradice explícitamente en muchos lugares el sentido de las Sagradas Escrituras". La Inquisición determinó además que el concepto del movimiento de la Tierra "recibe el mismo juicio en filosofía y... en lo que respecta a la verdad teológica, es al menos erróneo en la fe". Posteriormente, el Papa Pablo V ordenó al cardenal Belarmino que comunicara este veredicto a Galileo y le ordenara que renunciara al heliocentrismo. El 26 de febrero, Galileo fue convocado a la residencia de Belarmino y se le ordenó "abandonar por completo... la opinión de que el sol está quieto en el centro del mundo y la Tierra se mueve, y de ahora en adelante no sostenerla, enseñarla ni defenderla de ninguna manera, ni oralmente ni por escrito". Al mismo tiempo, la Congregación del Índice emitió un decreto que prohibía el De Revolutionibus de Copérnico y otros textos heliocéntricos hasta su revisión.

Durante la década siguiente, Galileo se desvinculó en gran medida de la controversia heliocéntrica. Reanudó su intento de escribir un libro sobre el tema, impulsado por la elección del cardenal Maffeo Barberini como Papa Urbano VIII en 1623. Barberini, amigo personal y admirador de Galileo, se había opuesto previamente a la amonestación emitida contra él en 1616. La obra resultante de Galileo, Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales, se publicó en 1632, después de haber recibido autorización formal de la Inquisición y sanción papal.

Anteriormente, el Papa Urbano VIII había solicitado personalmente que Galileo presentara argumentos a favor y en contra del heliocentrismo dentro del libro, advirtiéndole contra la defensa del modelo heliocéntrico. Independientemente de su intención, Simplicio, el defensor de la perspectiva geocéntrica aristotélica en Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales, con frecuencia se enredaba en sus propias falacias lógicas y en ocasiones parecía intelectualmente deficiente. Aunque Galileo afirmó en el prefacio del libro que el personaje lleva el nombre de un renombrado filósofo aristotélico (Simplicius en latín, "Simplicio" en italiano), el término italiano "Simplicio" también conlleva la connotación peyorativa de "simple".

La descripción de Simplicio en consecuencia posicionó Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales como una obra polémica que desafía el geocentrismo aristotélico y aboga por La teoría copernicana. La mayoría de los historiadores coinciden en que Galileo no pretendía satirizar y quedó realmente asombrado por la recepción de su publicación.

El Papa, sin embargo, no tomó a la ligera la percibida afrenta pública o la defensa del copernicanismo. Dava Sobel postula que antes del juicio de Galileo en 1633 y su posterior condena por herejía, el Papa Urbano VIII enfrentó acusaciones de no defender a la Iglesia y quedó absorto en intrigas judiciales y asuntos estatales, temiendo incluso por su propia vida. En este contexto, Sobel sugiere que Urbano se sintió traicionado por los Diálogos de Galileo, un sentimiento explotado por miembros de la corte y adversarios de Galileo. Mario Livio contextualiza el asunto Galileo dentro del discurso científico y político moderno, estableciendo paralelismos con la negación de la ciencia contemporánea.

Habiendo alienado a su partidario más influyente, el Papa, Galileo recibió una citación a Roma en septiembre de 1632 para defender sus publicaciones. Llegó en febrero de 1633 y posteriormente fue presentado ante el inquisidor Vincenzo Maculani para enfrentar cargos. A lo largo del proceso, Galileo afirmó constantemente que había cumplido fielmente su promesa de 1616 de no respaldar ninguna opinión condenada, negando inicialmente incluso su defensa. Sin embargo, finalmente lo persuadieron a admitir que, a pesar de sus intenciones declaradas, un lector de su Diálogo podría interpretarlo razonablemente como un respaldo al copernicanismo. Dada la inverosímil negación de Galileo de haber sostenido alguna vez puntos de vista copernicanos después de 1616 o de intentar defenderlos en el Diálogo, su interrogatorio final en julio de 1633 concluyó con una amenaza de tortura si no revelaba la verdad; sin embargo, mantuvo su negación a pesar de esta coerción.

El veredicto de la Inquisición fue pronunciado el 22 de junio y comprende tres componentes fundamentales:

• Galileo fue declarado "vehementemente sospechoso de herejía" (aunque no acusado formalmente, evitando así el castigo corporal) por sostener la creencia de que el Sol permanece estacionario en el centro del universo, que la Tierra no es central y se mueve, y que uno puede considerar y defender una opinión como probable incluso después de su declaración como contraria a las Sagradas Escrituras. Se le ordenó "abjurar, maldecir y detestar" estas opiniones específicas.
• Recibió una pena de prisión formal a criterio de la Inquisición. Al día siguiente, este fue conmutado por arresto domiciliario, condición en la que permaneció por el resto de su vida.
• Su controvertida obra, el Diálogo, fue prohibida. Además, en una medida no anunciada públicamente durante el juicio, se prohibió la publicación de cualquiera de sus obras futuras o existentes.

Una leyenda popular cuenta que después de retractarse de su teoría heliocéntrica, Galileo supuestamente murmuró la desafiante frase: "Y sin embargo, se mueve". El primer ejemplo documentado de esta leyenda surgió un siglo después de su muerte. Esta narrativa está respaldada por una afirmación sobre una pintura de la década de 1640, atribuida al artista español Bartolomé Esteban Murillo o su escuela, que supuestamente representaba a un Galileo encarcelado mirando las palabras "E pur si muove" inscritas en la pared de su calabozo, palabras que permanecieron ocultas hasta su restauración en 1911. Basándose en esta obra de arte, Stillman Drake afirmó que "ahora no hay duda de que las famosas palabras ya fueron atribuidas a Galileo antes de su muerte". Sin embargo, una investigación exhaustiva realizada por el astrofísico Mario Livio concluye que la supuesta pintura de Murillo es probablemente mucho más reciente, posiblemente una copia de una obra flamenca de 1837 de Roman-Eugene Van Maldeghem.

Tras un período pasado con el comprensivo Ascanio Piccolomini, el arzobispo de Siena, Galileo recibió permiso en 1634 para regresar a su villa en Arcetri, cerca de Florencia, donde pasó una parte de su vida bajo arresto domiciliario. Se le ordenó recitar los Siete Salmos Penitenciales semanalmente durante los siguientes tres años. Sin embargo, su hija, María Celeste, le liberó de esta obligación tras obtener el consentimiento eclesiástico para realizarla ella misma.

Durante su arresto domiciliario, Galileo dedicó sus esfuerzos a una de sus aportaciones más significativas, Dos nuevas ciencias, obra que llevó a Albert Einstein a referirse a Galileo como el "padre de la física moderna". En este tratado, sintetizó investigaciones realizadas aproximadamente cuarenta años antes, centrándose en las disciplinas ahora conocidas como cinemática y resistencia de materiales. La obra fue publicada en Holanda para eludir la censura católica. En 1638, Galileo se había quedado completamente ciego y sufría de una dolorosa hernia e insomnio, por lo que necesitaba permiso para viajar a Florencia para una consulta médica.

Contribuciones científicas

He demostrado con éxito estos y muchos otros hechos importantes. Más importante aún, mi trabajo, que considero simplemente un esfuerzo inicial, ha establecido metodologías que permitirán a intelectos más astutos investigar a fondo los aspectos intrincados de esta disciplina científica expansiva y distinguida.

Metodologías científicas

Galileo avanzó significativamente en la ciencia del movimiento al integrar de manera innovadora procedimientos experimentales con análisis matemático. Por el contrario, la práctica científica contemporánea se caracterizó a menudo por investigaciones cualitativas, como los estudios de William Gilbert sobre el magnetismo y la electricidad. El padre de Galileo, Vincenzo Galilei, laudista y teórico de la música, llevó a cabo experimentos que potencialmente establecieron la relación no lineal más antigua conocida en física: el tono de una cuerda estirada es proporcional a la raíz cuadrada de su tensión. Estos hallazgos se alineaban con la tradición musical pitagórica, familiar para los fabricantes de instrumentos, que reconocía que dividir una cuerda por una proporción entera produce una escala armoniosa. En consecuencia, había existido durante mucho tiempo una conexión fundamental entre las matemáticas, la música y las ciencias físicas, y el joven Galileo observó el trabajo de su padre ampliando esta tradición establecida.

Galileo fue uno de los intelectuales modernos pioneros en articular explícitamente que las leyes naturales son inherentemente matemáticas. En El Ensayador, afirmó: "La filosofía está inscrita en este magnífico volumen, el universo... Está compuesto en el lenguaje de las matemáticas, y sus caracteres son triángulos, círculos y otras formas geométricas;..." Sus investigaciones matemáticas representan una evolución de los métodos utilizados por los filósofos naturales escolásticos tardíos, que Galileo asimiló durante sus estudios filosóficos. Sus contribuciones constituyeron un paso fundamental hacia la eventual separación de la ciencia de los marcos filosóficos y religiosos, lo que significó un profundo avance en la historia intelectual humana. Además, con frecuencia demostró estar dispuesto a revisar sus perspectivas basadas en la observación empírica.

Para llevar a cabo sus experimentos, Galileo estableció medidas estandarizadas de longitud y tiempo, lo que permitió comparaciones reproducibles de mediciones en diversos entornos temporales y de laboratorio. Este rigor metodológico proporcionó una base sólida para validar inductivamente leyes matemáticas. Galileo demostró una comprensión contemporánea de la interrelación apropiada entre las matemáticas, la física teórica y la física experimental. Comprendió la parábola como una sección cónica y como una función donde la ordenada (y) varía cuadráticamente con la abscisa (x). Además, Galileo postuló que la parábola representaba la trayectoria teóricamente óptima para un proyectil uniformemente acelerado, suponiendo la ausencia de resistencia del aire u otras perturbaciones. Si bien reconoció las limitaciones teóricas de este modelo (específicamente, que la trayectoria de un proyectil en una escala comparable a la de la Tierra no podía ser parabólica), sostuvo que para distancias dentro del alcance operativo de la artillería contemporánea, la divergencia de la trayectoria de un proyectil con respecto a una curva parabólica sería insignificante.

Observaciones astronómicas

Empleando su telescopio refractor, Galileo realizó varias observaciones astronómicas fundamentales. A finales de 1609, observó la superficie no uniforme de la Luna. A principios del año siguiente, descubrió las cuatro lunas más grandes que orbitan alrededor de Júpiter. Más tarde, en 1610, observó las fases de Venus y también de Saturno, aunque inicialmente malinterpretó los anillos de Saturno como dos cuerpos planetarios distintos. En 1612, había observado Neptuno y documentado su movimiento, pero no lo clasificó como planeta.

Galileo también llevó a cabo investigaciones sobre las manchas solares y la Vía Láctea, además de varias observaciones estelares, en particular, ideó un método para determinar su tamaño aparente sin ayuda telescópica.

En 1619, Galileo creó el término "Aurora Boreal", derivándolo de la diosa romana del amanecer y la designación griega para el viento del norte. Esta nomenclatura se aplicó para describir los fenómenos luminosos observados en los cielos del norte y del sur, que resultan de las partículas del viento solar que energizan la magnetosfera de la Tierra.

Contribuciones de ingeniería

Galileo contribuyó significativamente al campo ahora reconocido como ingeniería, diferenciando su trabajo de la física pura. De 1595 a 1598, Galileo desarrolló y perfeccionó una brújula geométrica y militar, diseñada para las aplicaciones prácticas de artilleros y topógrafos. Esta invención se basó en instrumentos anteriores concebidos por Niccolò Tartaglia y Guidobaldo del Monte. Para los artilleros, la brújula proporcionó un método novedoso y más seguro para la elevación precisa de los cañones, junto con un medio rápido para calcular cargas de pólvora para balas de cañón de diferentes dimensiones y composiciones. En su capacidad geométrica, el instrumento facilitó la construcción de polígonos regulares, el cálculo de áreas para polígonos o sectores circulares y muchos otros cálculos matemáticos. Bajo la supervisión de Galileo, el fabricante de instrumentos Marc'Antonio Mazzoleni fabricó más de 100 de estas brújulas. Galileo comercializó estos instrumentos, acompañados de un manual de instrucciones de su propia redacción, por 50 liras, y además proporcionó cursos de instrucción sobre su uso por 120 liras.

En 1593, Galileo diseñó un termómetro, empleando el principio de expansión y contracción del aire dentro de un bulbo para desplazar el agua en un tubo interconectado.

En 1609, Galileo, junto con figuras como el inglés Thomas Harriot, se convirtió en uno de los pioneros en utilizar un telescopio refractor para observaciones astronómicas de estrellas, planetas y lunas. El término "telescopio" fue atribuido al dispositivo de Galileo por el matemático griego Giovanni Demisiani durante un banquete en 1611 organizado por el príncipe Federico Cesi, en conmemoración de la incorporación de Galileo a la Accademia dei Lincei. En 1610, Galileo había empleado un telescopio para ampliar de cerca la anatomía de los insectos. Posteriormente, en 1624, Galileo utilizaba un microscopio compuesto. Presentó uno de esos instrumentos al cardenal Zollern en mayo de ese año para su posterior presentación al duque de Baviera, y envió otro al príncipe Cesi en septiembre. Los linceanos volvieron a desempeñar un papel decisivo en la nomenclatura un año después, cuando el miembro de la academia Giovanni Faber acuñó el término "microscopio" para el invento de Galileo, derivándolo de las palabras griegas μικρόν (micrón), que significa "pequeño", y σκοπεῖν (skopein), que significa "mirar". Este término pretendía ser paralelo a "telescopio". Las ilustraciones de insectos, realizadas con uno de los microscopios de Galileo y publicadas en 1625, se consideran la documentación inequívoca más antigua sobre la aplicación del microscopio compuesto.

En 1612, tras determinar los períodos orbitales de los satélites de Júpiter, Galileo postuló que el conocimiento preciso de sus órbitas podría permitir su uso como mecanismo universal de cronometraje, facilitando así la determinación de la longitud. Persiguió este desafío de manera intermitente durante el resto de su vida, encontrando importantes obstáculos prácticos. La metodología fue implementada con éxito por primera vez por Giovanni Domenico Cassini en 1681 y posteriormente tuvo una amplia aplicación en estudios territoriales a gran escala; por ejemplo, fue empleado para explorar Francia y más tarde por Zebulon Pike en el medio oeste de los Estados Unidos en 1806. Para la navegación marítima, donde las intrincadas observaciones telescópicas planteaban mayores dificultades, el problema de la longitud finalmente requirió la invención de un cronómetro marino portátil y práctico, ejemplificado por el diseño de John Harrison. En sus últimos años, a pesar de su completa ceguera, Galileo concibió un mecanismo de escape para un reloj de péndulo, conocido como escape de Galileo, aunque no se construyó tal reloj hasta que Christiaan Huygens desarrolló el primer reloj de péndulo completamente operativo en la década de 1650.

Galileo recibió múltiples invitaciones para asesorar sobre proyectos de ingeniería destinados a mitigar las inundaciones fluviales. En 1630, Mario Guiducci probablemente jugó un papel fundamental al asegurar la experiencia de Galileo con respecto a la propuesta de Bartolotti de excavar un nuevo canal para el río Bisenzio cerca de Florencia.

Un desafío fundamental con los rodamientos de bolas rudimentarios implica la fricción mutua generada por el roce de las bolas entre sí. Esta fricción se puede mitigar encerrando cada bola individual dentro de una jaula. El concepto de rodamiento de bolas capturado o enjaulado fue articulado inicialmente por Galileo durante el siglo XVII.

Física

Las investigaciones teóricas y empíricas de Galileo sobre la dinámica de los cuerpos, complementadas por las contribuciones en gran medida independientes de Kepler y René Descartes, sirvieron como precursores fundamentales de la mecánica clásica formulada posteriormente por Sir Isaac Newton.

Pendulum

Galileo realizó numerosos experimentos con péndulos. Los relatos populares, en particular la biografía de Vincenzo Viviani, sugieren que estas investigaciones comenzaron con observaciones de las oscilaciones de una lámpara de bronce en la catedral de Pisa, cronometradas por el pulso de Galileo. El compromiso inicial documentado de Galileo con los péndulos aparece en sus notas publicadas póstumamente, On Motion, y los detalles experimentales posteriores se presentan en su obra Two New Sciences. Galileo afirmó que un péndulo simple presenta isocronismo, lo que significa que su período de oscilación permanece constante independientemente de su amplitud. Sin embargo, Christiaan Huygens demostró más tarde que este principio era sólo una aproximación. Además, Galileo estableció que el cuadrado del período de un péndulo es directamente proporcional a su longitud.

Frecuencia del sonido

Aunque menos reconocido, a Galileo se le atribuye el mérito de ser uno de los pioneros en comprender la frecuencia del sonido. Lo demostró variando la velocidad a la que un cincel raspaba una superficie, correlacionando así el tono del sonido resultante con el espaciado de las marcas del cincel, que servía como indicador de frecuencia.

Bomba de agua

Durante el siglo XVII, los avances en la tecnología de las bombas de agua permitieron la creación de vacíos mensurables, un fenómeno que no se comprendió de inmediato. Se observó que las bombas de succión eran incapaces de elevar el agua más allá de un límite específico, registrado como 18 yardas florentinas (aproximadamente 34 pies o 10 metros) alrededor de c. 1635. Esta restricción de altura planteó importantes desafíos para el riego, el drenaje de las minas y las fuentes ornamentales encargadas por el duque de Toscana, lo que lo llevó a recurrir a la experiencia de Galileo para la investigación. En su publicación de 1638, Dos nuevas ciencias, Galileo propuso erróneamente que una columna de agua elevada por una bomba se rompería por su propio peso al exceder los 34 pies.

Velocidad de la Luz

En 1638, Galileo esbozó un protocolo experimental para determinar la velocidad de la luz, en el que participaron dos observadores colocados a distancia, cada uno equipado con una linterna con contraventana. El procedimiento implicó que el primer observador abriera la contraventana de su linterna, seguido por el segundo observador que inmediatamente abriera la suya al percibir la luz. El intervalo entre la apertura del obturador del primer observador y su posterior observación de la luz de la lámpara del segundo observador representaría teóricamente el tiempo de viaje de ida y vuelta de la luz entre ellos. Los intentos de Galileo de ejecutar este experimento en distancias inferiores a una milla no resultaron concluyentes en cuanto a la naturaleza instantánea de la propagación de la luz. Entre la desaparición de Galileo y 1667, los miembros de la Accademia del Cimento florentina replicaron el experimento en aproximadamente una milla, arrojando resultados igualmente indeterminados. Los avances científicos posteriores han establecido que la velocidad de la luz es considerablemente demasiado rápida para una medición precisa utilizando metodologías tan rudimentarias.

Invariancia galileana

Galileo articuló el principio fundamental de la relatividad, postulando que las leyes de la física permanecen invariantes en todos los marcos de referencia inerciales, independientemente de su velocidad o dirección constante. En Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales, Salviati presenta el siguiente experimento mental:

Enciérrate con algún amigo en la cabina principal debajo de las cubiertas de algún barco, y ten contigo algunas moscas, mariposas y otros pequeños animales voladores. Tenga un recipiente grande con agua y un poco de pescado; cuelga una botella que se vacía gota a gota en un recipiente de boca estrecha que hay debajo. Con el barco parado, observa atentamente cómo los animalitos vuelan con igual velocidad por todos los lados de la cabina. Los peces nadan indiferentemente en todas direcciones; las gotas caen en el recipiente que hay debajo; y al arrojar algo a tu amigo, no es necesario que lo lances con más fuerza en una dirección que en otra, siendo las distancias iguales; Saltando con los pies juntos, pasas espacios iguales en todas direcciones. Cuando hayas observado todas estas cosas cuidadosamente (aunque no hay duda de que cuando el barco está quieto, todo debe suceder de esta manera), haz que el barco avance a la velocidad que desees, siempre que el movimiento sea uniforme y no fluctúe de un lado a otro. No descubrirás el menor cambio en todos los efectos nombrados, ni podrás saber por ninguno de ellos si el barco estaba en movimiento o parado.

Este principio formó posteriormente el marco fundamental de las leyes del movimiento de Newton y constituye un principio central de la teoría especial de la relatividad de Einstein.

Cuerpos que caen

John Philoponus, Nicole Oresme y Domingo de Soto

El concepto de que objetos de diferentes masas caen a un ritmo idéntico fue potencialmente articulado ya en el año 60 a.C. por el filósofo romano Lucrecio. En textos del siglo VI de Juan Filopono, un conjunto de trabajos conocidos por Galileo, se registran observaciones empíricas que indican que objetos de dimensiones comparables pero de distintos pesos descienden a la misma velocidad. Posteriormente, en el siglo XIV, Nicole Oresme formuló la ley del tiempo cuadrado para el movimiento uniformemente acelerado, y en el siglo XVI, Domingo de Soto postuló que los objetos que descienden a través de un medio homogéneo experimentarían una aceleración uniforme. Sin embargo, las proposiciones de De Soto carecían de las amplias calificaciones y los sofisticados refinamientos característicos de la teoría posterior de Galileo sobre la caída de los cuerpos. Por ejemplo, no reconoció, a diferencia de Galileo, que la aceleración uniforme se produce estrictamente en el vacío y que, en otros medios, un cuerpo alcanzaría en última instancia una velocidad terminal constante.

El experimento de la torre de Delft

En 1586, Simon Stevin (también conocido como Stevinus) y Jan Cornets de Groot llevaron a cabo un experimento que implicaba la caída de esferas de plomo desde la Nieuwe Kerk en Delft, Países Bajos. Este experimento demostró que objetos de dimensiones idénticas pero masas variables descienden a una velocidad equivalente. Aunque tuvo un resultado exitoso, el experimento de la torre de Delft careció de la metodología científica rigurosa característica de las investigaciones posteriores. La metodología de Stevin requería confiar en señales auditivas, específicamente el sonido de las esferas golpeando una plataforma de madera debajo, para inferir que las bolas habían descendido simultáneamente. En consecuencia, este experimento recibió menos reconocimiento académico en comparación con las contribuciones más sustanciales de Galileo Galilei, en particular su renombrado experimento mental de la Torre Inclinada de Pisa de 1589.

El experimento de la torre inclinada de Pisa

Según un relato biográfico del alumno de Galileo, Vincenzo Viviani, Galileo supuestamente arrojó esferas de material idéntico pero de masas diferentes desde la Torre Inclinada de Pisa para ilustrar que su tiempo de descenso era independiente de su masa. Esta afirmación contradecía directamente la doctrina aristotélica, que postulaba que los objetos más pesados ​​descienden más rápidamente que los más ligeros, en proporción directa a su peso. A pesar de su frecuente relato en las narrativas populares, ningún registro personal de Galileo corrobora la ejecución de tal experimento, y los historiadores generalmente coinciden en que fue, como mucho, un ejercicio conceptual más que un evento físico real. Stillman Drake representa una excepción notable y sostiene que el experimento ocurrió en gran medida tal como lo describió Viviani. Sin embargo, la mayoría de las investigaciones de Galileo sobre la caída de cuerpos se llevaron a cabo utilizando planos inclinados, un método que mitigó significativamente los desafíos relacionados con la sincronización precisa y la resistencia del aire.

En su tratado de 1638, Dos nuevas ciencias, Salviati, ampliamente considerado el representante de Galileo, afirmó que todos los objetos de diferentes pesos descenderían a una velocidad finita idéntica en el vacío, afirmando: "En un medio totalmente desprovisto de toda resistencia, todos los cuerpos caerían con la misma velocidad." Salviati propuso además que este principio podría validarse empíricamente comparando los movimientos oscilatorios de péndulos en el aire, utilizando pesas hechas de plomo y corcho, que poseían pesos distintos pero que por lo demás eran estructuralmente similares.

La ley del tiempo al cuadrado

Galileo postuló que un objeto descendente exhibiría una aceleración uniforme, siempre que la resistencia del medio circundante permaneciera insignificante, o en el escenario ideal de descenso a través del vacío. Además, formuló con precisión la ley cinemática que rige la distancia recorrida durante una aceleración uniforme desde un estado de reposo, estableciendo su proporcionalidad con el cuadrado del tiempo transcurrido (d∝t§45§). Galileo articuló la ley del tiempo cuadrado mediante construcciones geométricas y un lenguaje matemático riguroso, coherente con las convenciones intelectuales de su época. La reformulación algebraica de esta ley fue posteriormente llevada a cabo por otros.

Inercia

Galileo dedujo además que los objetos conservan su velocidad cuando su movimiento no se ve impedido, una conclusión que desafió directamente la hipótesis aristotélica predominante. El pensamiento aristotélico sostenía que un cuerpo sólo podía sostener un movimiento "violento", "antinatural" o "forzado" mientras un agente activo o "motor" ejerciera continuamente influencia sobre él. Antes de Galileo, figuras como John Philoponus y Jean Buridan habían propuesto conceptos filosóficos relacionados con la inercia. Galileo articuló este principio de la siguiente manera:

Imagínese cualquier partícula proyectada a lo largo de un plano horizontal sin fricción; entonces sabemos, por lo explicado más detalladamente en las páginas anteriores, que esta partícula se moverá a lo largo de este mismo plano con un movimiento uniforme y perpetuo, siempre que el plano no tenga límites.

La superficie de la Tierra, si fuera perfectamente lisa, sería un ejemplo de dicho avión. Este concepto se integró posteriormente en la primera ley del movimiento de Newton, aunque con una distinción crucial con respecto a la dirección del movimiento: Newton postuló el movimiento en línea recta, mientras que Galileo concibió el movimiento circular, ejemplificado por las órbitas planetarias alrededor del Sol, que él creía que ocurría sin influencia gravitacional, a diferencia de la formulación posterior de Newton. Dijksterhuis sugiere que la comprensión de Galileo de la inercia, caracterizada como una propensión a un movimiento circular persistente, estaba intrínsecamente ligada a su adhesión al modelo copernicano.

Matemáticas

Aunque la integración de las matemáticas en la física experimental por parte de Galileo representó una innovación significativa, sus técnicas matemáticas específicas se ajustaron en gran medida a los estándares contemporáneos, incorporando numerosos ejemplos de un método de raíz cuadrada de proporción inversa derivado de las obras de Fibonacci y Arquímedes. Sus enfoques analíticos y pruebas utilizaron ampliamente la teoría eudoxiana de la proporción, como se detalla en el Libro V de los Elementos de Euclides. Esta teoría sólo había sido accesible aproximadamente un siglo antes, debido a traducciones precisas de Tartaglia y otros eruditos; sin embargo, al final de la vida de Galileo, fue progresivamente suplantada por las metodologías algebraicas desarrolladas por Descartes. El concepto ahora reconocido como la paradoja de Galileo no se originó con él, y su propuesta de resolución, afirmando la incomparabilidad de los números infinitos, ya no se considera valiosa.

Muerte

Galileo continuó recibiendo visitas hasta su fallecimiento el 8 de enero de 1642, a la edad de 77 años, atribuido a fiebre y palpitaciones cardíacas. Fernando II, el gran duque de Toscana, expresó su deseo de que Galileo fuera enterrado en la nave principal de la Basílica de Santa Croce, junto a su padre y otras figuras ancestrales, y de que se construyera un mausoleo de mármol en su honor.

Sin embargo, estos planes fueron abandonados tras las protestas del Papa Urbano VIII y su sobrino, el Cardenal Francesco Barberini, debido a la condena de Galileo por parte de la Iglesia Católica por "vehemente sospecha de herejía". En consecuencia, fue enterrado en una modesta cámara adyacente a la capilla de los novicios, situada al final de un corredor que se extiende desde el crucero sur de la basílica hasta la sacristía. En 1737, fue enterrado nuevamente en la sección principal de la basílica, tras la construcción de un monumento conmemorativo; durante este traslado se extrajeron de sus restos tres dedos y un diente. Actualmente, uno de estos dedos se exhibe en el Museo Galileo de Florencia, Italia.

Legacy

Reevaluaciones posteriores de la Iglesia

Tras la muerte de Galileo, la controversia en torno al asunto Galileo desapareció en gran medida de la conciencia pública. La prohibición de la Inquisición de reimprimir las publicaciones de Galileo fue rescindida en 1718, permitiendo la publicación de una edición de sus obras en Florencia, con la excepción del condenado Diálogo. Posteriormente, en 1741, el Papa Benedicto XIV sancionó la publicación de una edición completa de los escritos científicos de Galileo, que incluía una interpretación moderadamente censurada del Diálogo. En 1758, la prohibición general de los textos que promovían el heliocentrismo fue eliminada del Índice de libros prohibidos. Sin embargo, persistió la prohibición explícita de ediciones sin censura del Diálogo y del De Revolutionibus de Copérnico. La oposición eclesiástica oficial al heliocentrismo cesó por completo en 1835, cuando estas obras específicas finalmente fueron eliminadas del Índice.

El asunto Galileo experimentó un resurgimiento de interés a principios del siglo XIX, cuando los polemistas protestantes lo aprovecharon, junto con otros eventos históricos como la Inquisición española y el mito de la Tierra plana, para criticar el catolicismo romano. Desde entonces, el interés público y académico por el asunto ha fluctuado. En 1939, durante su discurso inaugural ante la Academia Pontificia de Ciencias, pronunciado pocos meses después de su elección papal, el Papa Pío XII caracterizó a Galileo como uno de los "héroes más audaces de la investigación... sin miedo a los obstáculos ni a los riesgos inherentes, ni temeroso de los monumentos sombríos". El profesor Robert Leiber, su antiguo asesor durante cuatro décadas, señaló que "Pío XII fue excepcionalmente cauteloso al no restringir prematuramente la investigación científica. Se mostró decidido en este asunto y lamentó el caso Galileo".

El 15 de febrero de 1990, durante un discurso en la Universidad Sapienza de Roma, el Cardenal Ratzinger, quien más tarde se convirtió en el Papa Benedicto XVI, caracterizó las perspectivas contemporáneas sobre el asunto Galileo como "un caso sintomático que nos permite ver cuán profundas son hoy las dudas de la era moderna, de la ciencia y la tecnología". Entre los puntos de vista a los que hizo referencia estaba el del filósofo Paul Feyerabend, quien afirmó: "La Iglesia en la época de Galileo se atenía mucho más a la razón que el propio Galileo, y también tomó en consideración las consecuencias éticas y sociales de las enseñanzas de Galileo. Su veredicto contra Galileo fue racional y justo y la revisión de este veredicto sólo puede justificarse sobre la base de lo que es políticamente oportuno". Si bien el cardenal no respaldó ni refutó explícitamente las afirmaciones de Feyerabend, sí advirtió que "sería una tontería construir una apologética impulsiva sobre la base de tales puntos de vista".

El 31 de octubre de 1992, el Papa Juan Pablo II reconoció formalmente el error de la Inquisición al condenar a Galileo por su afirmación de que la Tierra orbita alrededor del Sol. El Papa Juan Pablo II afirmó que los teólogos responsables de la condena de Galileo no distinguieron adecuadamente entre el texto bíblico y su interpretación.

En marzo de 2008, Nicola Cabibbo, entonces director de la Academia Pontificia de Ciencias, anunció una iniciativa para honrar a Galileo con una estatua erigida dentro de los muros de la Ciudad del Vaticano. En diciembre de ese año, durante las conmemoraciones del 400 aniversario de las observaciones telescópicas iniciales de Galileo, el Papa Benedicto XVI elogió sus importantes contribuciones a la astronomía. Sin embargo, un mes después de estos hechos, Gianfranco Ravasi, que presidía el Consejo Pontificio para la Cultura, reveló que la propuesta de una estatua de Galileo en terrenos del Vaticano había sido suspendida.

Impacto en la ciencia moderna

Stephen Hawking postuló que Galileo probablemente tiene mayor responsabilidad por la génesis de la ciencia moderna que cualquier otro individuo, mientras que Albert Einstein se refirió a él como el padre de la ciencia moderna. En su prólogo a Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales, Einstein articuló: "El leitmotiv que reconozco en la obra de Galileo es la lucha apasionada contra cualquier tipo de dogma basado en la autoridad. Sólo la experiencia y la reflexión cuidadosa son aceptadas por él como criterios de verdad".

El autor John G. Simmons destaca el papel fundamental de Galileo en la historia de la ciencia, caracterizándolo como la adopción de un nuevo paradigma científico, afirmando que:

Pero quizás lo más significativo es que Galileo personificó una nueva perspectiva científica. Mediante su retórica, respaldada por el razonamiento matemático y la fuerza de su personalidad, Galileo ayudó a establecer el modelo copernicano del sistema solar como una revolución en la ciencia.

Los descubrimientos astronómicos de Galileo y sus rigurosas investigaciones sobre la teoría copernicana han establecido un legado duradero. Esto incluye la clasificación de las cuatro lunas más grandes de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), que descubrió, como lunas galileanas. Además, varios esfuerzos y principios científicos, como la nave espacial Galileo, llevan su nombre.

En reconocimiento al 2009, que marca el cuarto centenario de las primeras observaciones astronómicas documentadas de Galileo utilizando el telescopio, las Naciones Unidas lo designaron como el Año Internacional de la Astronomía.

Escritos

Entre las primeras publicaciones de Galileo que detallan instrumentos científicos se encuentran el tratado de 1586 titulado La pequeña balanza (La Billancetta), que describe una balanza precisa para medir el peso de objetos en el aire o el agua, y el manual impreso de 1606 Le Operazioni del Compasso Geométrico et Militare, que describe el uso de una brújula geométrica y militar.

Los fundamentos de Galileo Las obras sobre dinámica, que abarcan la ciencia del movimiento y la mecánica, incluyen el tratado pisano c. 1590 De Motu (Sobre el movimiento) y el texto paduano c. 1600 Le Mecaniche (Mecánica). El primero se basó en la dinámica de fluidos aristotélico-arquímedes, postulando que la velocidad del descenso gravitacional en un medio fluido era directamente proporcional al peso específico del cuerpo que excedía el del medio. En consecuencia, en el vacío, los objetos caerían a velocidades proporcionales a sus pesos específicos. Este trabajo también incorporó la dinámica del ímpetu de Philoponan, que teorizó que el ímpetu se disipa intrínsecamente y que la caída libre en el vacío alcanzaría una velocidad terminal fundamental, determinada por el peso específico, después de una fase inicial de aceleración.

La publicación de Galileo en 1610, El mensajero estrellado (Sidereus Nuncius), marcó el tratado científico inaugural derivado de observaciones telescópicas. Este trabajo detalla sus hallazgos, que incluyen:

• las lunas galileanas;
• la topografía irregular de la superficie de la Luna;
• la presencia de numerosas estrellas imperceptibles a simple vista, especialmente aquellas que contribuyen a la luminosidad de la Vía Láctea;
• las características visuales distintivas de los planetas versus las estrellas fijas, con los planetas manifestándose como pequeños discos y las estrellas apareciendo como puntos de luz no magnificados.

En 1613, Galileo publicó un tratado sobre las manchas solares, titulado Cartas sobre las manchas solares, que postulaba la corruptibilidad del Sol y los cuerpos celestes. Esta publicación, Cartas sobre las manchas solares, documentó además sus observaciones telescópicas de 1610 del ciclo de fase completo de Venus y su descubrimiento de los enigmáticos "apéndices" de Saturno, junto con su posterior, igualmente desconcertante, desaparición. En 1615, Galileo había redactado un manuscrito, la "Carta a la gran duquesa Cristina", aunque su publicación impresa no se produjo hasta 1636. Esta carta representaba una versión revisada de la Carta a Castelli, que Niccolò Lorini había informado previamente a la Inquisición. Siguiendo la directiva de la Inquisición de 1616 que prohibía a Galileo respaldar o defender el modelo copernicano, compuso el "Discurso sobre las mareas" (Discorso sul flusso e il reflusso del mare), una carta privada al cardenal Orsini, que se basaba en la comprensión copernicana de la Tierra. En 1619, Mario Guiducci, un alumno de Galileo, publicó una conferencia escrita principalmente por Galileo, titulada Discurso sobre los cometas (Discorso Delle Comete), que cuestionaba la perspectiva jesuita sobre los cometas.

En 1623, Galileo publicó El ensayador (Il saggiatore), una obra que criticaba teorías fundadas en la autoridad aristotélica y abogaba por la experimentación empírica y la articulación matemática de conceptos científicos. El libro logró un reconocimiento considerable; Según se informa, el Papa Urbano lo encontró "tan encantado que se lo leyeron en voz alta en la mesa". Después del triunfo de El Ensayador, Galileo publicó el Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales (Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo) en 1632. A pesar de sus esfuerzos por cumplir con las directivas de la Inquisición de 1616, los argumentos del libro que apoyaban la teoría copernicana y un modelo heliocéntrico del sistema solar dieron como resultado el triunfo de Galileo. juicio y prohibición de sus publicaciones. A pesar de esta prohibición, Galileo logró publicar sus Discursos y demostraciones matemáticas relativas a dos nuevas ciencias (Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze) en 1638 en Holanda, eludiendo así la jurisdicción de la Inquisición.

Trabajos publicados

Las principales contribuciones escritas de Galileo incluyen:

• La pequeña balanza (1586; italiano: La Bilancetta)
• Sobre el movimiento (c. 1590; latín: De Motu Antiquiora)
• Mecánica (c. 1600; italiano: Le Mecaniche)
• Las operaciones de la brújula geométrica y militar (1606; italiano: Le operazioni del compasso geometrico et militare)
• El mensajero estrellado (1610; latín: Sidereus Nuncius)
• Discurso sobre los cuerpos flotantes (1612; italiano: Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua, o che in quella si muovono, traducido como "Discurso sobre los cuerpos que permanecen encima del agua o se mueven en ella")
• Historia y demostración sobre las manchas solares (1613; italiano: Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari; derivado de las Tres cartas sobre las manchas solares, Tre lettere sulle macchie solari, 1612)
• "Carta a la gran duquesa Cristina" (compuesta en 1615; publicada en 1636)
• "Discurso sobre las mareas" (1616; italiano: Discorso del flusso e reflusso del mare)
• Discurso sobre los cometas (1619; italiano: Discorso delle Comete)
• El ensayador (1623; italiano: Il Saggiatore)
• Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales (1632; italiano: Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo)
• Discursos y demostraciones matemáticas relativas a dos nuevas ciencias (1638; italiano: Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze)

Biblioteca personal

Durante sus últimos años, Galileo Galilei mantuvo una biblioteca personal compuesta por al menos 598 volúmenes, 560 de los cuales han sido identificados, en Villa Il Gioiello, ubicada en la periferia de Florencia. A pesar de que se le prohibió escribir o publicar sus contribuciones intelectuales debido a las limitaciones del arresto domiciliario, recibió visitas constantemente hasta su fallecimiento. Estas interacciones facilitaron su acceso continuo a la literatura científica contemporánea procedente del norte de Europa.

El documento testamentario de Galileo no contiene ninguna mención de su extensa colección de libros y manuscritos. Posteriormente se compiló un inventario detallado tras su muerte, momento en el que la mayor parte de sus bienes, incluida su biblioteca, fueron transferidos a su hijo, Vincenzo Galilei Jr. Tras la muerte de Vincenzo Jr. en 1649, la colección fue legada a su esposa, Sestilia Bocchineri.

Posteriormente, Vincenzo Viviani, antiguo asistente y alumno de Galileo, reunió los libros, documentos personales y manuscritos inéditos de Galileo, con la intención de publicar las obras de su mentor. Este ambicioso proyecto, sin embargo, quedó sin cumplirse. En su testamento final, Viviani legó una parte sustancial de esta colección al Hospital de Santa María Nuova de Florencia, que ya poseía una biblioteca considerable. El valor intrínseco de los fondos de Galileo no se apreció plenamente, lo que llevó a la distribución de copias duplicadas a varias otras instituciones, incluida la Biblioteca Comunale degli Intronati, la biblioteca pública de Siena. Más tarde, en un esfuerzo por refinar el enfoque especializado de la biblioteca, los volúmenes que no pertenecían a temas médicos se trasladaron a la Biblioteca Magliabechiana, que sirvió como precursora de la moderna Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, la Biblioteca Nacional Central de Florencia.

Un segmento limitado de la colección de Viviani, que abarca manuscritos de Galileo y sus contemporáneos Evangelista Torricelli y Benedetto Castelli, fue legado a su sobrino, el abad Jacopo Panzanini. Esta recopilación más pequeña permaneció intacta hasta la desaparición de Panzanini, y posteriormente se transfirió a sus sobrinos nietos, Carlo y Angelo Panzanini. Los volúmenes de las colecciones de Galileo y Viviani comenzaron a dispersarse cuando los herederos descuidaron salvaguardar su herencia; de hecho, según se informa, su personal doméstico vendió varios volúmenes como papel de desecho. Aproximadamente en 1750, el senador florentino Giovanni Battista Clemente de'Nelli se dio cuenta de esta situación y adquirió los libros y manuscritos de varios comerciantes, junto con el resto de la colección de Viviani de los hermanos Panzanini. Las memorias de Nelli documentan esta adquisición y afirman: "Mi gran fortuna al obtener un tesoro tan maravilloso a tan bajo precio se debió a la ignorancia de las personas que lo vendían, que no eran conscientes del valor de esos manuscritos".

La biblioteca persistió bajo la custodia de Nelli hasta su fallecimiento en 1793. Reconociendo el significado histórico e intelectual de los manuscritos acumulados de su padre, los hijos de Nelli se esforzaron por vender los artículos restantes al gobierno francés. Sin embargo, en esta transacción intervino Fernando III, gran duque de Toscana, adquiriendo la totalidad de la colección. Este archivo, compuesto por manuscritos, volúmenes impresos y documentos personales, fue posteriormente depositado en la Biblioteca Palatina de Florencia, donde se integró con la Biblioteca Magliabechiana en 1861.

• Iglesia católica y ciencia
• Tribuna de Galileo
• Notas

Notas

Referencias

Citas

Fuentes generales y citadas

• Obras de Galileo Galilei en el Proyecto Gutenberg
• Obras de o sobre Galileo Galilei en Internet Archive
• Obras en la biblioteca personal de Galileo en LibraryThing