Galileo Galilei

Galileo di Vincenzo Bonaiuti de' Galilei (15 février 1564 - 8 janvier 1642), fréquemment connu sous le nom de Galileo Galilei, était un éminent astronome, physicien et ingénieur italien, parfois qualifié de polymathe. Son lieu de naissance était Pise, ville alors située dans le duché de Florence. Galilée est largement reconnu comme une figure fondatrice de l'astronomie d'observation, de la physique classique moderne, de la méthode scientifique et de la science contemporaine.

Galileo a mené des recherches approfondies sur des concepts tels que la vitesse, la vitesse, la gravité, la chute libre, le principe de relativité, l'inertie et le mouvement des projectiles. Son travail s'est également étendu aux sciences appliquées et à la technologie, où il a élucidé les caractéristiques du pendule et développé des « balances hydrostatiques ». Il est considéré comme l'un des premiers innovateurs du thermoscope et le créateur de plusieurs boussoles militaires. Utilisant un télescope amélioré de sa propre construction, il fit d'importantes observations astronomiques, notamment les étoiles de la Voie lactée, les phases de Vénus, les quatre plus grandes lunes de Jupiter, les anneaux de Saturne, les cratères lunaires et les taches solaires. De plus, il a construit un premier microscope.

Le plaidoyer de Galilée en faveur de l'héliocentrisme copernicien s'est heurté à une résistance considérable de la part de l'Église catholique et de certains érudits en astronomie. Cette question a été formellement étudiée par l'Inquisition romaine en 1615, qui a déterminé que ses opinions divergeaient des interprétations bibliques établies.

Galileo a ensuite articulé ses perspectives dans Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux (1632). Cette publication a été perçue comme un défi et une satire du pape Urbain VIII, aliénant ainsi à la fois le Pontife et les Jésuites, qui étaient auparavant de fervents partisans de Galilée. En conséquence, il a été jugé par l'Inquisition, a été déclaré « violemment suspect d'hérésie » et contraint de se rétracter. Le reste de sa vie a été passé en résidence surveillée. Durant cette période, il est l'auteur de Deux nouvelles sciences (1638), un ouvrage principalement axé sur la cinématique et la mécanique des matériaux.

Petite enfance et antécédents familiaux

Né à Pise, alors partie du duché de Florence, le 15 février 1564, Galilée était l'aîné de six enfants. Son père, Vincenzo Galilei, était un luthiste, compositeur et théoricien de la musique distingué, tandis que sa mère, Giulia Ammannati, était la fille d'un marchand notable. Ses parents s'étaient mariés en 1562, deux ans avant sa naissance, lorsque Vincenzo avait 42 ans et Giulia 24 ans. Galilée lui-même est devenu un luthiste compétent.

Seuls trois des cinq frères et sœurs de Galilée ont survécu au-delà de l'enfance. Son plus jeune frère, Michel-Ange (également connu sous le nom de Michelagnolo), a également poursuivi une carrière de luthiste et de compositeur, une voie qui a contribué de manière significative aux obligations financières de Galilée tout au long de sa vie. Michel-Ange s'est révélé incapable de remplir sa part de dot promise par leur père à leurs beaux-frères, ce qui a conduit ces derniers à engager des poursuites judiciaires pour paiements impayés. De plus, Michel-Ange avait périodiquement besoin de prêts de Galilée pour financer ses activités musicales et ses voyages. De telles pressions financières ont probablement influencé la propension précoce de Galilée à concevoir des inventions susceptibles de générer des revenus supplémentaires.

À l'âge de huit ans, la famille de Galilée a déménagé à Florence ; cependant, il resta à Pise sous la tutelle de Muzio Tedaldi pendant deux ans. À l'âge de dix ans, il quitte Pise pour retrouver sa famille à Florence, recevant ensuite l'instruction de Jacopo Borghini. De 1575 à 1578, son éducation, avec un accent particulier sur la logique, a eu lieu à l'abbaye de Vallombrosa, située à environ 30 kilomètres (19 miles) au sud-est de Florence.

Nomenclature

Galileo se référait souvent à lui-même uniquement par son prénom. À cette époque en Italie, les noms de famille n'étaient pas universellement obligatoires et son prénom partageait une racine étymologique avec son nom de famille occasionnel, Galilei. Ses noms personnels et familiaux proviennent en fin de compte d'un ancêtre, Galileo Bonaiuti, qui était un éminent médecin, professeur et homme politique à Florence au XVe siècle. Lorsqu'il employait plusieurs noms, il se faisait parfois appeler Galileo Galilei Linceo, signifiant son appartenance à l'Accademia dei Lincei, une société scientifique estimée établie dans les États pontificaux. Au milieu du XVIe siècle en Toscane, il était d'usage que le fils aîné porte le nom de ses parents. Par conséquent, le nom de Galileo Galilei n'était pas nécessairement un hommage direct à son ancêtre, Galileo Bonaiuti.

Le prénom masculin italien « Galileo », dont est dérivé le nom de famille « Galilei », provient du latin « Galilaeus », qui signifie « de Galilée ». Cette appellation biblique est devenue plus tard le sujet d’un prétendu jeu de mots. Lors de l'affaire Galilée en 1614, Tommaso Caccini, prêtre dominicain et adversaire de Galilée, prononça un sermon controversé et percutant contre lui, citant un passage du livre des Actes : « Hommes Galilées, pourquoi restez-vous debout à regarder le ciel ? »

Descendants

Malgré sa fervente foi catholique, Galilée a eu trois enfants avec Marina Gamba hors mariage : deux filles, Virginia (née en 1600) et Livia (née en 1601), et un fils, Vincenzo (né en 1606).

Compte tenu de leur statut illégitime, Galilée considérait ses filles comme impossibles à marier, ce qui nécessiterait soit un soutien financier coûteux, soit des dots substantielles, faisant écho aux difficultés financières qu'il avait. avait déjà rencontré deux de ses sœurs. Par conséquent, leur seule option honorable était d'entrer dans la vie religieuse, ce qui les a amenées à devenir religieuses à vie au couvent de San Matteo à Arcetri.

En entrant au couvent, Virginie adopta le nom de Maria Celeste. Elle décède le 2 avril 1634 et est enterrée aux côtés de Galilée dans la basilique Santa Croce de Florence. Livia, qui a pris le nom de Sœur Arcangela, a souffert d'une maladie chronique pendant la majeure partie de sa vie. Vincenzo fut ensuite légitimé comme héritier légal de Galilée et épousa Sestilia Bocchineri.

Carrière et contributions scientifiques initiales

En tant que jeune homme, Galilée envisageait sérieusement d'entrer dans la prêtrise ; cependant, cédant à l'insistance de son père, il s'inscrivit à l'Université de Pise en 1580 pour poursuivre des études de médecine. Son développement intellectuel a été façonné par les conférences de Girolamo Borro, Domingo de Soto et Francesco Buonamici de Florence. En 1581, alors qu'il étudiait la médecine, il observa un lustre oscillant dont les oscillations, influencées par les courants d'air, variaient en amplitude. Il s'aperçut, en comparant son mouvement à son pouls, que le lustre effectuait chaque oscillation dans la même durée, quelle que soit la taille de l'arc. De retour chez lui, il a mené une expérience avec deux pendules de longueur identique, oscillant l'un avec un arc large et l'autre avec un arc étroit, confirmant qu'ils maintenaient un timing synchronisé. Néanmoins, la propriété tautochrone d'un pendule oscillant n'a pas été appliquée pour construire une montre précise jusqu'aux travaux de Christiaan Huygens près d'un siècle plus tard. Jusqu’à présent, Galilée avait été intentionnellement éloigné des mathématiques, car la profession médicale offrait une rémunération financière plus élevée que celle d’un mathématicien. Pourtant, après avoir assisté par inadvertance à un cours de géométrie, il a persuadé son père hésitant de lui permettre d'étudier les mathématiques et la philosophie naturelle au lieu de la médecine. Il inventa ensuite un thermoscope, précurseur du thermomètre moderne, et en 1586, il publia un traité concis détaillant la conception d'une balance hydrostatique qu'il avait conçue, une invention qui lui valut d'abord une reconnaissance au sein de la communauté universitaire. Galilée s'est également engagé dans l'étude du disegno, un concept englobant les beaux-arts, et en 1588, il a obtenu un poste d'instructeur à l'Accademia delle Arti del Disegno de Florence, où il a enseigné la perspective et le clair-obscur. La même année, à l'invitation de l'Académie florentine, il donne deux conférences, Sur la forme, l'emplacement et la taille de l'Enfer de Dante, s'efforçant de présenter un modèle cosmologique rigoureux de l'Enfer de Dante. Influencé par le patrimoine artistique de la ville et les créations des artistes de la Renaissance, Galilée développe une profonde sensibilité esthétique. Au début de son mandat de professeur à l'Académie, il noua une amitié durable avec le peintre florentin Cigoli.

En 1589, Galilée fut nommé professeur de mathématiques à Pise. Son père décède en 1591, laissant Galilée responsable de la garde de son jeune frère, Michelagnolo. En 1592, il s'installe à l'Université de Padoue, où il enseigne la géométrie, la mécanique et l'astronomie jusqu'en 1610. Tout au long de ce mandat, Galilée réalise des progrès notables dans les sciences théoriques fondamentales et les sciences appliquées pratiques. Ses divers intérêts s’étendent à l’étude de l’astrologie, alors considérée comme une discipline à part entière liée aux mathématiques, à l’astronomie et à la médecine. De plus, Galilée a poursuivi ses études en ingénierie hydraulique pratique et a obtenu un brevet de la République de Venise en 1594 pour une pompe à eau propulsée par des chevaux.

Astronomie

Supernova de Kepler

Tycho Brahe et d'autres astronomes avaient déjà observé la supernova de 1572. Une lettre d'Ottavio Brenzoni à Galilée, datée du 15 janvier 1605, attira l'attention de Galilée à la fois sur la supernova de 1572 et sur la nova plus faible de 1601. Galilée observa et analysa ensuite la supernova de Kepler en 1604. Comme ces étoiles nouvellement apparues ne présentaient aucun élément perceptible. parallaxe diurne, Galilée en déduisit qu'il s'agissait de corps célestes lointains, réfutant ainsi la doctrine aristotélicienne concernant la nature immuable des cieux.

Télescope réfracteur

En 1609, Galilée a construit un télescope avec un grossissement d'environ 3 ×, peut-être en s'inspirant uniquement des descriptions du premier télescope pratique que Hans Lippershey a tenté de breveter aux Pays-Bas en 1608. Il a ensuite développé des versions améliorées, atteignant des grossissements allant jusqu'à environ 30 ×. Un télescope galiléen permettait aux observateurs de visualiser des images agrandies et verticales sur Terre, fonctionnant comme ce que l'on appelle communément un télescope terrestre ou une longue-vue. Galilée l'a également utilisé pour des observations célestes, devenant ainsi l'un des rares individus capables de construire des télescopes adaptés à de telles fins à cette époque. Le 25 août 1609, il présenta aux législateurs vénitiens l'un de ses premiers télescopes, offrant un grossissement 8× ou 9×. Ces télescopes ont également servi d'entreprise secondaire lucrative à Galilée, qui les a vendus à des marchands qui les trouvaient précieux pour un usage maritime et comme marchandise commerciale. Ses premières observations astronomiques télescopiques furent publiées en mars 1610 dans un traité concis intitulé Sidereus Nuncius (Messager étoilé).

La Lune

Le 30 novembre 1609, Galilée dirigeait son télescope vers la Lune. Bien qu'il ne soit pas le premier à observer la Lune au télescope (le mathématicien anglais Thomas Harriot l'avait fait quatre mois auparavant, notant seulement une "étrange tache"), Galilée fut le premier à attribuer avec précision le déclin inégal de la Lune à l'occlusion lumineuse causée par les montagnes et les cratères sur la surface lunaire. Ses recherches impliquaient également la création de cartes topographiques et l'estimation des hauteurs des montagnes. Ces découvertes remettaient en question la croyance de longue date, adoptée par Aristote, selon laquelle la Lune était une sphère translucide et parfaite, et contredisaient la représentation de Dante comme une « perle éternelle qui monte magnifiquement dans l'empyrien céleste ». Galilée est parfois crédité de la découverte en 1632 de la libration lunaire en latitude, bien que Thomas Harriot ou William Gilbert aient pu faire des observations antérieures.

Le peintre Cigoli, un ami de Galilée, a incorporé une représentation réaliste de la Lune dans l'une de ses œuvres, ayant probablement utilisé son propre télescope pour l'observation.

Lunes de Jupiter

Le 7 janvier 1610, Galilée observa à travers son télescope ce qu'il avait initialement décrit comme « trois étoiles fixes, totalement invisibles par leur petitesse », toutes positionnées près de Jupiter et alignées en ligne droite avec lui. Des observations nocturnes ultérieures ont révélé que les positions relatives de ces « étoiles » par rapport à Jupiter changeaient d'une manière incompatible avec les étoiles fixes. Le 10 janvier, Galilée constatait la disparition de l'une d'elles, qu'il attribuait au fait qu'elle était cachée derrière Jupiter. En quelques jours, le 15 janvier, il conclut que ces corps tournaient autour de Jupiter, découvrant ainsi trois des quatre plus grandes lunes de Jupiter. Cette découverte a fourni des preuves convaincantes à l’appui du modèle héliocentrique de Copernic. Galilée a nommé ce quatuor les Étoiles médicéennes, en hommage à son futur patron, Cosme II de Médicis, grand-duc de Toscane, et aux trois frères de Cosme. Cependant, les astronomes ultérieurs les ont rebaptisés satellites galiléens en reconnaissance de leur découvreur. Ces satellites ont été découverts indépendamment par Simon Marius le 8 janvier 1610 et sont maintenant connus sous les noms de Io, Europe, Ganymède et Callisto, noms attribués par Marius dans sa publication de 1614, Mundus Iovialis.

Les observations des satellites de Jupiter par Galilée ont suscité une importante controverse astronomique, car le concept d'une planète autour de corps célestes plus petits contredisait les principes de la cosmologie aristotélicienne, qui postulait que tous les corps célestes tournaient autour de la Terre. Par conséquent, de nombreux astronomes et philosophes ont initialement rejeté les affirmations de Galilée. La difficulté de confirmer les observations de Galilée a encore exacerbé le problème. Lors d'une manifestation à Bologne, les participants avaient du mal à discerner les lunes. Martin Horky, l'un des participants, a noté que certaines étoiles fixes, comme Spica Virginis, apparaissaient doublées à travers le télescope, interprétant cela comme une preuve de la nature trompeuse de l'instrument lors de l'observation des objets célestes, jetant ainsi le doute sur l'existence des lunes. Néanmoins, l'observatoire de Christopher Clavius à Rome a confirmé les observations, et malgré l'incertitude quant à leur interprétation, Galilée a reçu un accueil héroïque car Galilée a continué à surveiller les satellites pendant les dix-huit mois suivants, et au milieu de 1611, il avait obtenu des estimations remarquablement précises de leurs périodes orbitales, un exploit que Johannes Kepler avait initialement jugé impossible.

Galileo a reconnu l'utilité pratique de sa découverte. La détermination précise de la position est-ouest d'un navire en mer nécessitait la synchronisation de ses chronomètres de bord avec ceux du méridien d'origine. La résolution de ce dilemme de longitude était cruciale pour la sécurité maritime, incitant l’Espagne puis la Hollande à offrir des récompenses substantielles pour une solution viable. Compte tenu des éclipses fréquentes et précisément prévisibles des lunes qu'il avait identifiées, Galilée proposa de les utiliser pour calibrer les horloges de bord et chercha par conséquent à remporter les prix établis. Bien que l'observation de ces lunes depuis un navire en mouvement se soit révélée peu pratique, la technique a trouvé des applications dans les levés terrestres, contribuant notamment à la recartographie de la France.

Les phases de Vénus

À partir de septembre 1610, Galilée a documenté que Vénus présente un cycle complet de phases, analogues à celles de la Lune. Le modèle héliocentrique du système solaire de Nicolas Copernic postulait la visibilité de toutes les phases, car l'orbite de Vénus autour du Soleil orienterait son hémisphère illuminé vers la Terre lorsqu'il était positionné de l'autre côté du Soleil, et loin de la Terre lorsqu'il se trouvait du côté proche. À l’inverse, le modèle géocentrique de Ptolémée excluait l’intersection de toute orbite planétaire avec la sphère céleste contenant le Soleil. Traditionnellement, l'orbite de Vénus était située exclusivement du côté proche du Soleil, ce qui permettait d'observer uniquement le croissant et les nouvelles phases. Alternativement, le positionner entièrement de l’autre côté du Soleil permettrait d’observer uniquement les phases gibbeuses et complètes. Suite aux observations télescopiques de Galilée, qui ont révélé les phases de croissant, gibbeuse et complète de Vénus, le modèle ptolémaïque est devenu insoutenable. Par conséquent, au début du XVIIe siècle, sa découverte a incité la plupart des astronomes à adopter l'un des nombreux modèles planétaires géo-héliocentriques, notamment les systèmes Tychonic, Capellan et Extended Capellan, chacun incorporant ou omettant une Terre en rotation quotidienne. Ces modèles ont réussi à expliquer les phases de Vénus sans nécessiter la « réfutation » de la prédiction de l'héliocentrisme complet concernant la parallaxe stellaire.

Observations de Saturne et Neptune

En 1610, Galilée dirigea également ses observations vers Saturne, interprétant initialement à tort ses anneaux comme des corps planétaires distincts, le concevant ainsi comme un système triple. Des observations ultérieures ont révélé que les anneaux de Saturne étaient situés par la tranche sur la Terre, ce qui l'a amené à conclure que deux des corps célestes avaient disparu. La réapparition des anneaux au cours de ses observations de 1616 a encore aggravé sa perplexité.

Galileo a observé la planète Neptune en 1612. Dans ses carnets, elle a été enregistrée comme l'une des nombreuses étoiles faibles et discrètes. Bien qu'il ne l'ait pas identifié comme une planète, il a documenté son mouvement par rapport aux étoiles d'arrière-plan avant qu'elle ne soit plus dans son champ d'observation.

Spots solaires

Galileo a mené des recherches sur les taches solaires à l'œil nu et au télescope. La présence de ces taches représentait un défi supplémentaire à la doctrine aristotélicienne d'un royaume céleste immuable et parfait. De plus, une variation annuelle observée dans leurs trajectoires, documentée par Francesco Sizzi et d'autres astronomes entre 1612 et 1613, a fourni des preuves convaincantes contre le système ptolémaïque et le modèle géohéliocentrique de Tycho Brahe. Un différend controversé concernant la priorité de la découverte des taches solaires et leur interprétation a déclenché une rivalité prolongée et acrimonieuse entre Galilée et le jésuite Christoph Scheiner. Mark Welser, à qui Scheiner avait initialement fait part de ses découvertes et qui a ensuite sollicité l'évaluation de Galilée, s'est retrouvé mêlé à la controverse. Ni Galilée ni Scheiner n'étaient au courant des observations et des publications antérieures de Johannes Fabricius concernant les taches solaires.

La Voie lactée et les observations stellaires

Galileo a observé la Voie Lactée, qui était auparavant considérée comme une entité nébuleuse, et a constaté qu'elle comprenait un immense agrégat d'étoiles, si densément concentrées qu'elles présentaient l'apparence d'un nuage vu de la Terre. Il a également identifié de nombreuses autres étoiles trop éloignées pour être discernables sans aide optique. En 1617, il documenta l'étoile double Mizar dans la constellation de la Grande Ourse.

Dans Starry Messenger, Galilée a observé que les étoiles se présentaient comme de simples points de lumière, leur apparence étant largement inchangée par un grossissement télescopique, contrairement aux planètes, que le télescope réduisait en disques distincts. Cependant, dans son ouvrage ultérieur, Lettres sur les taches solaires, il documenta plus tard que le télescope révélait que les étoiles et les planètes possédaient une morphologie « assez ronde ». Par la suite, il a toujours affirmé que les télescopes démontraient la nature sphérique des étoiles, rapportant leur diamètre apparent en quelques secondes d'arc lorsqu'ils étaient observés à travers l'instrument. De plus, Galilée a développé une technique permettant de déterminer la taille apparente d'une étoile sans utiliser de télescope. Comme détaillé dans son Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux, cette méthode impliquait de suspendre une fine corde dans son champ de vision à une étoile et de mesurer la distance maximale à laquelle la corde obscurcissait complètement l'étoile. En utilisant ces mesures (la distance et la largeur de la corde), il a pu calculer la taille angulaire sous-tendue par l'étoile à partir de son point d'observation.

Dans son Dialogue, Galilée a documenté ses découvertes selon lesquelles une étoile de première magnitude présentait un diamètre apparent ne dépassant pas 5 secondes d'arc, tandis qu'une étoile de sixième magnitude mesurait environ ⁵/₆ secondes d'arc. Conformément à de nombreux astronomes contemporains, Galilée n'a pas compris que ces tailles stellaires apparentes mesurées étaient des artefacts, résultant de la diffraction et des interférences atmosphériques, plutôt que d'indiquer les dimensions physiques réelles des étoiles. Néanmoins, les valeurs calculées par Galilée étaient nettement inférieures aux estimations précédentes pour les étoiles les plus brillantes, y compris celles de Brahe. Cette réduction de la taille estimée a permis à Galilée de contester les affirmations anti-coperniciennes, telles que l'argument de Tycho Brahe selon lequel les étoiles devraient être incroyablement immenses pour que leurs parallaxes annuelles restent inobservables. D'autres astronomes, dont Simon Marius, Giovanni Battista Riccioli et Martinus Hortensius, ont effectué des mesures stellaires comparables ; cependant, Marius et Riccioli ont conclu que même ces tailles réduites étaient insuffisantes pour réfuter définitivement l'argument de Tycho.

Théorie des marées

En 1615, le cardinal Bellarmin affirmait que le système copernicien nécessitait « une véritable démonstration physique que le soleil ne tourne pas autour de la terre mais que la terre tourne autour du soleil » pour sa défense. Galilée pensait que sa théorie des marées fournissait précisément ce genre de preuve empirique. L'importance de cette théorie pour Galilée était telle que son ouvrage fondateur, Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux, était initialement intitulé Dialogue sur le flux et le reflux de la mer. Cependant, l'Inquisition a par la suite ordonné la suppression de la référence aux marées du titre de la publication.

Galilée postulait que les marées résultaient de l'oscillation des eaux océaniques, un phénomène qu'il attribuait aux vitesses variables des points à la surface de la Terre en raison de sa rotation axiale et de sa révolution orbitale autour du Soleil. Il diffuse son premier traité sur les marées en 1616, le dédiant au cardinal Orsini. Son cadre théorique offrait un aperçu de la façon dont la morphologie des bassins océaniques influençait l'ampleur et la périodicité des marées, expliquant, par exemple, l'activité minimale des marées observée dans la mer Adriatique centrale par rapport à ses extrémités.

Néanmoins, la théorie des marées de Galilée s'est avérée inadéquate pour expliquer les phénomènes de marée observés. Il ne prévoyait qu'une seule marée haute quotidienne, qui, selon lui, se produisait dans l'Atlantique dans son récit de 1616. Il a attribué les deux marées hautes quotidiennes observées à Venise et dans d'autres localités à des facteurs auxiliaires, tels que la configuration et la profondeur de la mer. Cependant, l'Atlantique et la plupart des autres océans connaissent des marées semi-diurnes (deux fois par jour). Par conséquent, après avoir reconnu cette divergence, Galilée a présenté sa théorie dans le Dialogue sans mention spécifique de l'Atlantique ou d'autres régions présentant des marées une fois par jour, laissant ainsi la question des régimes de marée quotidiens sans solution. En outre, il a rejeté la notion ancienne et contemporaine, défendue par Johannes Kepler, selon laquelle la Lune exerçait une influence causale sur les marées – un concept fondamental pour les théories contemporaines des marées.

Controverse concernant les comètes et L'Assayer

En 1619, Galilée fut impliqué dans un différend important avec le père Orazio Grassi, professeur de mathématiques au Collège jésuite Romano. Initialement centré sur la nature fondamentale des comètes, ce désaccord a évolué vers un débat plus large concernant l'essence de la recherche scientifique elle-même en 1623, lorsque Galilée a publié L'Assayeur (Il Saggiatore), sa contribution concluante à la controverse. La page de titre de la publication identifie Galilée comme un philosophe et le « Matematico Primario » (mathématicien en chef) du Grand-Duc de Toscane.

L'Assayeur est souvent qualifié de manifeste scientifique de Galilée en raison de l'articulation approfondie de ses principes méthodologiques pour la recherche scientifique. Au début de 1619, le père Grassi publia anonymement une brochure, Une dispute astronomique sur les trois comètes de l'année 1618, qui explorait les caractéristiques d'une comète observée fin novembre de l'année précédente. Grassi a postulé que la comète constituait une entité incandescente traversant un segment d'un grand cercle à une distance géocentrique constante, déduisant sa plus grande distance que la Lune étant donné son mouvement céleste plus lent.

Les propositions et les découvertes de Grassi ont ensuite été critiquées dans Discours sur les comètes, une publication attribuée à Mario Guiducci, un avocat florentin et disciple de Galilée, bien que Galilée lui-même en soit l'auteur principal. Bien que Galilée et Guiducci n'aient pas avancé de théorie concluante sur la nature cométaire, ils ont néanmoins proposé plusieurs hypothèses provisoires, qui ont depuis été réfutées. (Tycho Brahe avait déjà, à cette époque, articulé la méthodologie précise pour l'investigation cométaire.) La section introductive du Discours de Galilée et Guiducci contenait un affront injustifié au jésuite Christoph Scheiner, et le texte comprenait de nombreux commentaires désobligeants adressés aux professeurs du Collegio Romano. Ces remarques ont provoqué l'offense des jésuites, incitant Grassi à publier sa propre réponse polémique, La balance astronomique et philosophique, publiée sous le pseudonyme de Lothario Sarsio Sigensano, apparemment un de ses étudiants. La formidable réplique de Galilée à la Balance astronomique était L'Essayeur. Cet ouvrage est largement acclamé comme un exemple marquant d’écriture polémique, caractérisé par sa critique sévère des arguments de « Sarsi ». Il a suscité de nombreux éloges et a été particulièrement bien accueilli par le pape Urbain VIII nouvellement élu, à qui il était dédié. Au cours de la décennie précédente à Rome, Barberini, qui deviendra plus tard Urbain VIII, avait manifesté son soutien à Galilée et à l'Académie Lincéenne.

La controverse entre Galilée et Grassi a entraîné la séparation durable de nombreux jésuites. Galilée et ses associés étaient persuadés que ces Jésuites avaient joué un rôle déterminant dans sa condamnation ultérieure, bien que les preuves définitives corroborant cette affirmation restent insaisissables.

Controverse concernant l'héliocentrisme

Pendant la période du conflit de Galilée avec l'Église, l'Europe connaissait d'importants bouleversements dus aux guerres de religion et à la Contre-Réforme. La plupart des individus instruits adhéraient soit au modèle géocentrique aristotélicien, qui posait la Terre comme le centre de l'univers avec tous les corps célestes en orbite autour d'elle, soit au système hybride de Tycho Brahe intégrant géocentrisme et héliocentrisme. Le plaidoyer de Galilée en faveur de l'héliocentrisme s'est heurté à une résistance à la fois théologique et scientifique. Les objections théologiques provenaient d'interprétations bibliques suggérant l'immobilité de la Terre. L'opposition scientifique provenait de Brahe, qui affirmait que l'héliocentrisme nécessitait une parallaxe stellaire annuelle observable, qui n'était pas détectée à cette époque. Aristarque et Copernic avaient émis l’hypothèse précise que la parallaxe était négligeable en raison des immenses distances des étoiles. Néanmoins, Brahe a rétorqué que si les étoiles étaient effectivement si éloignées, leur taille angulaire mesurable apparente impliquerait des dimensions dépassant de loin celles du Soleil ou même de l'orbite terrestre. Ce n'est que beaucoup plus tard que les astronomes ont établi que les magnitudes apparentes des étoiles résultaient d'un phénomène optique connu sous le nom de disque d'Airy, reflétant leur luminosité intrinsèque plutôt que leurs dimensions physiques réelles. dans Galilée. Cette enquête visait à déterminer son implication dans le procès de Cesare Cremonini, un ancien collègue de l'Université de Padoue accusé d'hérésie. Ces enquêtes représentent la première instance où le nom de Galilée est référencé par l'Inquisition romaine.

En décembre 1613, la grande-duchesse Christine de Florence a défié Benedetto Castelli, un ami et adepte de Galilée, concernant les objections bibliques au mouvement de la Terre. Cette rencontre a incité Galilée à rédiger une lettre de huit pages à Castelli, affirmant que l'héliocentrisme ne contredisait pas les écritures bibliques et que la Bible servait d'autorité en matière de foi et de morale plutôt que de questions scientifiques. Bien qu’inédite, cette lettre a été largement diffusée. Deux ans plus tard, Galilée a écrit une lettre de quarante pages à Christina, développant davantage ces arguments.

En 1615, le père Niccolò Lorini avait soumis les écrits héliocentriques de Galilée à l'Inquisition romaine. Lorini a allégué que Galilée et ses adhérents tentaient de réinterpréter la Bible, un acte considéré comme une violation du Concile de Trente et dangereusement proche du protestantisme. Il a spécifiquement fait référence à la lettre de Galilée à Castelli. En réponse, Galilée s'est rendu à Rome pour défendre ses intérêts et ses théories. Au début de 1616, Francesco Ingoli initia un échange scientifique avec Galilée, envoyant un essai remettant en question le système copernicien. Galilée a postulé plus tard que cet essai a joué un rôle central dans les mesures ultérieures prises contre le copernicisme. Il est plausible qu'Ingoli ait été chargé par l'Inquisition de fournir une évaluation experte du différend, son essai constituant la base de la procédure de l'Inquisition. L'essai présentait dix-huit arguments physiques et mathématiques s'opposant à l'héliocentrisme, s'appuyant de manière significative sur les affirmations de Tycho Brahe, en particulier l'affirmation selon laquelle l'héliocentrisme nécessiterait que les étoiles apparaissent considérablement plus grandes que le Soleil. Bien que l'essai contienne également quatre arguments théologiques, Ingoli a recommandé à Galilée de se concentrer sur les points physiques et mathématiques, en omettant délibérément toute mention des interprétations bibliques de Galilée.

En février 1616, une commission inquisitoriale déclara formellement l'héliocentrisme « stupide et absurde en philosophie, et formellement hérétique car il contredit explicitement en de nombreux endroits le sens des Saintes Écritures ». L'Inquisition a en outre déterminé que le concept du mouvement de la Terre « reçoit le même jugement en philosophie et... en ce qui concerne la vérité théologique, il est au moins erroné en termes de foi ». Le pape Paul V ordonna ensuite au cardinal Bellarmin de communiquer ce verdict à Galilée et de lui ordonner de renoncer à l'héliocentrisme. Le 26 février, Galilée fut convoqué à la résidence de Bellarmin et chargé « d'abandonner complètement... l'opinion selon laquelle le soleil est immobile au centre du monde et la Terre bouge, et désormais de ne plus la soutenir, l'enseigner ou la défendre de quelque manière que ce soit, oralement ou par écrit ». Parallèlement, la Congrégation de l'Index a publié un décret interdisant le De Revolutionibus de Copernic et d'autres textes héliocentriques jusqu'à leur révision.

Au cours de la décennie suivante, Galilée s'est largement désengagé de la controverse héliocentrique. Il recommença ses efforts pour écrire un livre sur le sujet, stimulé par l'élection du cardinal Maffeo Barberini comme pape Urbain VIII en 1623. Barberini, un ami personnel et admirateur de Galilée, s'était auparavant opposé à l'avertissement lancé contre lui en 1616. L'ouvrage qui en résulta, Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux, fut publié en 1632, après avoir reçu l'autorisation formelle de l'Inquisition et du pape. sanction.

Auparavant, le pape Urbain VIII avait personnellement demandé à Galilée de présenter des arguments à la fois pour et contre l'héliocentrisme dans le livre, le mettant en garde contre la défense du modèle héliocentrique. Quelle que soit son intention, Simplicio, le partisan de la perspective géocentrique aristotélicienne dans Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux, s'est souvent laissé empêtré dans ses propres erreurs logiques et a parfois semblé intellectuellement déficient. Bien que Galilée ait affirmé dans la préface du livre que le personnage portait le nom d'un philosophe aristotélicien renommé (Simplicius en latin, "Simplicio" en italien), le terme italien "Simplicio" porte également la connotation péjorative de "simpleton". défendre la théorie copernicienne. La plupart des historiens s'accordent à dire que Galilée n'avait pas l'intention de faire de la satire et qu'il a été véritablement étonné par l'accueil réservé à sa publication.

Le Pape, cependant, n'a pas pris à la légère l'affront public perçu ou le plaidoyer en faveur du copernicisme. Dava Sobel postule qu'avant le procès de Galilée en 1633 et sa condamnation pour hérésie, le pape Urbain VIII a été accusé de ne pas avoir défendu l'Église et s'est plongé dans les intrigues judiciaires et les affaires de l'État, craignant même pour sa propre vie. Dans ce contexte, Sobel suggère qu'Urban s'est senti trahi par les Dialogues de Galilée, un sentiment exploité par les initiés de la cour et les adversaires de Galilée. Mario Livio contextualise l'affaire Galilée dans le discours scientifique et politique moderne, établissant des parallèles avec le déni de la science contemporain.

Après s'être aliéné son partisan le plus influent, le pape, Galilée reçut une convocation à Rome en septembre 1632 pour défendre ses publications. Il arriva en février 1633 et fut ensuite présenté devant l'inquisiteur Vincenzo Maculani pour faire face à des accusations. Tout au long de la procédure, Galilée a constamment affirmé qu'il avait fidèlement respecté sa promesse de 1616 de ne soutenir aucune opinion condamnée, niant même dans un premier temps leur défense. Néanmoins, il fut finalement persuadé d'admettre que, malgré ses intentions déclarées, un lecteur de son Dialogue pouvait raisonnablement l'interpréter comme une approbation du copernicisme. Étant donné le déni plutôt invraisemblable de Galilée d'avoir jamais soutenu les opinions coperniciennes après 1616 ou d'avoir eu l'intention de les défendre dans le Dialogue, son dernier interrogatoire en juillet 1633 s'est terminé par une menace de torture s'il ne révélait pas la vérité ; Pourtant, il a maintenu son déni malgré cette coercition.

Le verdict de l'Inquisition a été prononcé le 22 juin et comprend trois éléments fondamentaux :

• Galilée a été déclaré « violemment suspect d'hérésie » (bien qu'il ne soit pas formellement inculpé, évitant ainsi les châtiments corporels) pour avoir cru que le Soleil reste stationnaire au centre de l'univers, que la Terre n'est pas centrale et bouge, et que l'on peut considérer et défendre une opinion comme probable même après sa déclaration comme contraire aux Saintes Écritures. Il a été mandaté pour « abjurer, maudire et détester » ces opinions spécifiques.
• Il a été condamné à une peine d'emprisonnement formelle à la discrétion de l'Inquisition. Le lendemain, cette mesure a été commuée en assignation à résidence, condition dans laquelle il est resté pour le reste de sa vie.
• Son œuvre controversée, le Dialogue, a été interdite. De plus, dans une mesure qui n'a pas été annoncée publiquement lors du procès, la publication de ses œuvres futures ou existantes a été interdite.

Une légende populaire raconte qu'après avoir rétracté sa théorie héliocentrique, Galilée aurait murmuré la phrase provocatrice : « Et pourtant, ça bouge ». Le premier exemple documenté de cette légende est apparu un siècle après sa disparition. Ce récit est étayé par une affirmation concernant une peinture des années 1640, attribuée à l'artiste espagnol Bartolomé Esteban Murillo ou à son école, qui aurait représenté un Galilée emprisonné regardant les mots « E pur si muove » inscrits sur le mur de son donjon, ces mots restant cachés jusqu'à la restauration en 1911. Sur la base de cette œuvre, Stillman Drake a affirmé qu'« il n'y a aucun doute maintenant que les mots célèbres étaient déjà attribués à Galilée avant son la mort." Cependant, une enquête approfondie menée par l'astrophysicien Mario Livio conclut que le prétendu tableau de Murillo est probablement beaucoup plus récent, peut-être une copie d'une œuvre flamande de 1837 de Roman-Eugène Van Maldeghem.

Après une période passée avec le sympathique Ascanio Piccolomini, l'archevêque de Sienne, Galilée reçut en 1634 la permission de retourner dans sa villa d'Arcetri, près de Florence, où il passa un une partie de sa vie en résidence surveillée. Il lui fut demandé de réciter les sept psaumes de pénitence chaque semaine pendant les trois années suivantes. Cependant, sa fille, Maria Celeste, l'a relevé de cette obligation après avoir obtenu le consentement ecclésiastique pour l'entreprendre elle-même.

Pendant son assignation à résidence, Galilée a consacré ses efforts à l'une de ses contributions les plus significatives, Deux nouvelles sciences, un travail qui a incité Albert Einstein à qualifier Galilée de « père de la physique moderne ». Dans ce traité, il synthétise les recherches menées environ quarante ans auparavant, en se concentrant sur les disciplines aujourd'hui connues sous le nom de cinématique et de résistance des matériaux. L'ouvrage a été publié aux Pays-Bas pour contourner la censure catholique. En 1638, Galilée était devenu complètement aveugle et souffrait d'une hernie douloureuse et d'insomnie, ce qui lui nécessitait l'autorisation de se rendre à Florence pour une consultation médicale.

Contributions scientifiques

J'ai démontré avec succès ces faits ainsi que de nombreux autres faits importants. Plus important encore, mon travail, que je considère simplement comme une première tentative, a établi des méthodologies qui permettront aux intellects les plus astucieux d'étudier en profondeur les aspects complexes de cette discipline scientifique vaste et distinguée.

Méthodologies scientifiques

Galileo a considérablement fait progresser la science du mouvement en intégrant de manière innovante des procédures expérimentales à l'analyse mathématique. En revanche, la pratique scientifique contemporaine était souvent caractérisée par des recherches qualitatives, comme les études de William Gilbert sur le magnétisme et l'électricité. Le père de Galilée, Vincenzo Galilei, luthiste et théoricien de la musique, a mené des expériences qui pourraient établir la première relation non linéaire connue en physique : la hauteur d'une corde tendue est proportionnelle à la racine carrée de sa tension. Ces découvertes s'alignent sur la tradition musicale pythagoricienne, familière aux facteurs d'instruments, qui reconnaissait que la division d'une corde par un rapport entier donne une échelle harmonieuse. Par conséquent, un lien fondamental entre les mathématiques, la musique et les sciences physiques existait depuis longtemps, et le jeune Galilée a observé le travail de son père prolongeant cette tradition établie.

Galileo a été l’un des intellectuels modernes pionniers à exprimer explicitement que les lois naturelles sont intrinsèquement mathématiques. Dans L'Assayeur, il a affirmé : « La philosophie est inscrite dans ce magnifique volume, l'univers... Elle est composée dans le langage des mathématiques, avec ses caractères étant des triangles, des cercles et d'autres formes géométriques ;.... » Ses investigations mathématiques représentent une évolution des méthodes utilisées par les philosophes naturels de la fin de la scolastique, que Galilée a assimilées au cours de ses études philosophiques. Ses contributions ont constitué un pas décisif vers la disjonction éventuelle de la science des cadres à la fois philosophiques et religieux, signifiant un profond progrès dans l’histoire intellectuelle de l’humanité. De plus, il a souvent démontré sa volonté de réviser ses perspectives sur la base d'observations empiriques.

Pour mener ses expériences, Galilée a établi des mesures standardisées de longueur et de temps, permettant des comparaisons reproductibles de mesures dans divers contextes temporels et de laboratoire. Cette rigueur méthodologique a fourni une base solide pour valider de manière inductive les lois mathématiques. Galilée a montré une compréhension contemporaine de la relation appropriée entre les mathématiques, la physique théorique et la physique expérimentale. Il a compris la parabole à la fois comme une section conique et comme une fonction où l'ordonnée (y) varie quadratiquement avec l'abscisse (x). De plus, Galilée a postulé que la parabole représentait la trajectoire théoriquement optimale pour un projectile uniformément accéléré, en supposant l'absence de résistance de l'air ou d'autres perturbations. Tout en reconnaissant les limites théoriques de ce modèle – en particulier le fait qu'une trajectoire de projectile à une échelle comparable à celle de la Terre ne pouvait pas être parabolique – il a néanmoins soutenu que pour les distances comprises dans la portée opérationnelle de l'artillerie contemporaine, la divergence de la trajectoire d'un projectile par rapport à une courbe parabolique serait négligeable.

Observations astronomiques

À l'aide de son télescope réfringent, Galilée a réalisé plusieurs observations astronomiques cruciales. À la fin de 1609, il remarqua la surface non uniforme de la Lune. Au début de l’année suivante, il découvrit les quatre plus grandes lunes en orbite autour de Jupiter. Plus tard, en 1610, il observa les phases de Vénus et de Saturne, bien qu'il ait d'abord interprété à tort les anneaux de Saturne comme deux corps planétaires distincts. En 1612, il avait observé Neptune et documenté son mouvement, mais il ne la classait pas comme une planète.

Galileo a également mené des recherches sur les taches solaires et la Voie lactée, parallèlement à diverses observations stellaires, en concevant notamment une méthode pour déterminer leur taille apparente sans aide télescopique.

En 1619, Galilée a créé le terme « Aurora Borealis », en le dérivant de la déesse romaine de l'aube et la désignation grecque du vent du nord. Cette nomenclature a été appliquée pour décrire les phénomènes lumineux observés dans les cieux du nord et du sud, qui résultent des particules du vent solaire alimentant la magnétosphère terrestre.

Contributions à l'ingénierie

Galileo a contribué de manière significative au domaine désormais reconnu comme l'ingénierie, différenciant ainsi son travail de la physique pure. De 1595 à 1598, Galilée développa et perfectionna une boussole géométrique et militaire, conçue pour les applications pratiques des artilleurs et des géomètres. Cette invention s'appuie sur des instruments antérieurs conçus par Niccolò Tartaglia et Guidobaldo del Monte. Pour les artilleurs, la boussole offrait une méthode nouvelle et plus sûre pour élever avec précision les canons, ainsi qu'un moyen rapide de calculer les charges de poudre à canon pour des boulets de canon de dimensions et de compositions variables. Dans sa capacité géométrique, l'instrument a facilité la construction de polygones réguliers, le calcul des aires de polygones ou de secteurs circulaires et de nombreux autres calculs mathématiques. Sous la supervision de Galilée, le facteur d'instruments Marc'Antonio Mazzoleni a fabriqué plus de 100 de ces compas. Galileo a commercialisé ces instruments, accompagnés d'un manuel d'instructions rédigé par lui-même, pour 50 lire, et a en outre dispensé des cours pédagogiques sur leur utilisation pour 120 lire.

En 1593, Galilée a conçu un thermomètre, utilisant le principe de dilatation et de contraction de l'air dans une ampoule pour déplacer l'eau dans un tube interconnecté.

En 1609, Galilée, aux côtés de personnalités telles que l'Anglais Thomas Harriot, est devenu l'un des pionniers à utiliser un télescope réfringent pour l'observation astronomique des étoiles, des planètes et des lunes. L'appellation « télescope » a été attribuée à l'appareil de Galilée par le mathématicien grec Giovanni Demisiani lors d'un banquet organisé en 1611 par le prince Federico Cesi, commémorant l'intronisation de Galilée à l'Académie dei Lincei. En 1610, Galilée utilisait un télescope pour agrandir à courte distance l’anatomie des insectes. Par la suite, en 1624, Galilée utilisait un microscope composé. Il présenta un de ces instruments au cardinal Zollern en mai de la même année pour présentation ultérieure au duc de Bavière, et en envoya un autre au prince Cesi en septembre. Les Lincéens ont de nouveau joué un rôle déterminant dans la nomenclature un an plus tard lorsque Giovanni Faber, membre de l'académie, a inventé le terme « microscope » pour l'invention de Galilée, en le dérivant des mots grecs μικρόν (micron), signifiant « petit », et σκοπεῖν (skopein), signifiant « regarder ». à." Ce terme était destiné à faire parallèle avec « télescope ». Les illustrations d'insectes, réalisées à l'aide d'un des microscopes de Galilée et publiées en 1625, sont considérées comme la première documentation sans équivoque sur l'application du microscope composé.

En 1612, suite à sa détermination des périodes orbitales des satellites de Jupiter, Galilée a postulé qu'une connaissance précise de leurs orbites pourrait permettre leur utilisation comme mécanisme de chronométrage universel, facilitant ainsi la détermination de la longitude. Il a relevé ce défi par intermittence tout au long de sa vie, rencontrant d'importants obstacles pratiques. La méthodologie a été mise en œuvre avec succès pour la première fois par Giovanni Domenico Cassini en 1681 et a ensuite été largement appliquée dans les levés fonciers à grande échelle ; par exemple, il a été utilisé pour arpenter la France et plus tard par Zebulon Pike dans le Midwest des États-Unis en 1806. Pour la navigation maritime, où les observations télescopiques complexes posaient plus de difficultés, le problème de la longitude a finalement nécessité l'invention d'un chronomètre de marine portable et pratique, illustré par la conception de John Harrison. Au cours de ses dernières années, malgré sa cécité totale, Galilée a conçu un mécanisme d'échappement pour une horloge à pendule, connu sous le nom d'échappement de Galilée, bien qu'aucune horloge de ce type n'ait été construite avant que Christiaan Huygens ait développé la première horloge à pendule entièrement opérationnelle dans les années 1650.

Galileo a reçu de multiples invitations à consulter sur des projets d'ingénierie visant à atténuer les inondations des rivières. En 1630, Mario Guiducci a probablement joué un rôle central en obtenant l'expertise de Galilée concernant la proposition de Bartolotti de creuser un nouveau canal pour la rivière Bisenzio près de Florence.

Un défi fondamental avec les roulements à billes rudimentaires implique le frottement mutuel généré par le frottement des billes les unes contre les autres. Ce frottement peut être atténué en enfermant chaque bille individuelle dans une cage. Le concept de roulement à billes capturé, ou en cage, a été initialement formulé par Galilée au XVIIe siècle.

Physique

Les recherches théoriques et empiriques de Galilée sur la dynamique des corps, complétées par les contributions largement indépendantes de Kepler et de René Descartes, ont servi de précurseurs fondamentaux à la mécanique classique formulée par la suite par Sir Isaac Newton.

Pendule

Galileo a mené de nombreuses expériences impliquant des pendules. Des récits populaires, notamment la biographie de Vincenzo Viviani, suggèrent que ces recherches ont commencé par l'observation des oscillations d'un lustre en bronze dans la cathédrale de Pise, chronométrées par le pouls de Galilée. L'engagement documenté initial de Galilée avec les pendules apparaît dans ses notes publiées à titre posthume, On Motion, avec des détails expérimentaux ultérieurs présentés dans son ouvrage Two New Sciences. Galilée affirmait qu'un simple pendule présente un isochronisme, ce qui signifie que sa période d'oscillation reste constante quelle que soit son amplitude. Cependant, ce principe a été démontré plus tard par Christiaan Huygens comme n'étant qu'une approximation. De plus, Galilée a établi que le carré de la période d'un pendule est directement proportionnel à sa longueur.

Fréquence sonore

Bien que moins largement reconnu, Galilée est considéré comme l'un des pionniers dans la compréhension des fréquences sonores. Il l'a démontré en faisant varier la vitesse à laquelle un ciseau raclait une surface, corrélant ainsi la hauteur du son résultant avec l'espacement des marques du ciseau, qui servait d'indicateur de fréquence.

Pompe à eau

Au XVIIe siècle, les progrès de la technologie des pompes à eau ont permis la création de vides mesurables, un phénomène qui n'est pas immédiatement compris. Il a été observé que les pompes aspirantes étaient incapables d'élever l'eau au-delà d'une limite spécifique, enregistrée à 18 yards florentins (environ 34 pieds ou 10 mètres) autour de c. 1635. Cette restriction de hauteur posait des défis importants pour l'irrigation, le drainage des mines et les fontaines ornementales commandées par le duc de Toscane, ce qui l'a incité à faire appel à l'expertise de Galilée pour enquêter. Dans sa publication de 1638, Deux nouvelles sciences, Galilée a proposé à tort qu'une colonne d'eau élevée par une pompe se romprait sous son propre poids si elle dépassait 34 pieds.

Vitesse de la lumière

En 1638, Galilée a présenté un protocole expérimental pour déterminer la vitesse de la lumière, impliquant deux observateurs positionnés à distance, chacun équipé d'une lanterne à volet. La procédure impliquait que le premier observateur ouvrait le volet de sa lanterne, suivi par le deuxième observateur ouvrant immédiatement le sien dès qu'il percevait la lumière. L'intervalle entre l'ouverture de l'obturateur du premier observateur et l'observation ultérieure de la lumière provenant de la lampe du deuxième observateur représenterait théoriquement le temps de trajet aller-retour de la lumière entre eux. Les tentatives de Galilée pour réaliser cette expérience sur des distances inférieures à un mile se sont révélées peu concluantes quant à la nature instantanée de la propagation de la lumière. Entre la disparition de Galilée et 1667, des membres de l'Accademia del Cimento florentine ont reproduit l'expérience sur environ un mile, donnant des résultats tout aussi indéterminés. Les progrès scientifiques ultérieurs ont établi que la vitesse de la lumière est considérablement trop rapide pour une mesure précise à l'aide de méthodologies aussi rudimentaires.

Invariance galiléenne

Galileo a articulé le principe fondamental de la relativité, en postulant que les lois de la physique restent invariantes dans tous les référentiels inertiels, quelle que soit leur vitesse ou leur direction constante. Dans Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux, Salviati présente l'expérience de pensée suivante :

Enfermez-vous avec un ami dans la cabine principale sous les ponts d'un navire, et emportez avec vous des mouches, des papillons et d'autres petits animaux volants. Ayez un grand bol d’eau avec du poisson dedans ; suspendez une bouteille qui se vide goutte à goutte dans un récipient à col étroit situé en dessous. Le navire étant immobile, observez attentivement comment les petits animaux volent à la même vitesse de tous les côtés de la cabine. Les poissons nagent indifféremment dans toutes les directions ; les gouttes tombent dans le récipient en dessous ; et en lançant quelque chose à votre ami, vous n'avez pas besoin de le lancer plus fortement dans un sens que dans un autre, les distances étant égales ; en sautant les pieds joints, vous parcourez des espaces égaux dans toutes les directions. Lorsque vous aurez soigneusement observé toutes ces choses (bien qu'il ne fasse aucun doute que lorsque le navire est à l'arrêt, tout doit se passer ainsi), faites avancer le navire à la vitesse que vous voudrez, pourvu que le mouvement soit uniforme et ne fluctue pas d'une manière ou d'une autre. Vous ne découvrirez pas le moindre changement dans tous les effets nommés, et aucun d'entre eux ne vous permettra de savoir si le navire était en mouvement ou à l'arrêt.

Ce principe a ensuite constitué le cadre fondamental des lois du mouvement de Newton et constitue un principe fondamental de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein.

Chute de corps

John Philoponus, Nicole Oresme et Domingo de Soto

Le concept selon lequel des objets de masses différentes tombent à un rythme identique a été potentiellement formulé dès 60 avant JC par le philosophe romain Lucrèce. Des observations empiriques indiquant que des objets de dimensions comparables mais de poids variables descendent à la même vitesse sont enregistrées dans des textes du VIe siècle par John Philoponus, un corpus d'œuvres connu de Galilée. Par la suite, au 14ème siècle, Nicole Oresme a formulé la loi du temps carré pour un mouvement uniformément accéléré, et au 16ème siècle, Domingo de Soto a postulé que les objets descendant à travers un milieu homogène subiraient une accélération uniforme. Néanmoins, les propositions de De Soto manquaient des nuances étendues et des raffinements sophistiqués caractéristiques de la théorie ultérieure de Galilée concernant la chute des corps. Par exemple, il n'a pas reconnu, contrairement à Galilée, qu'une accélération uniforme se produit strictement dans le vide et que dans d'autres milieux, un corps atteindrait finalement une vitesse terminale constante.

L'expérience de la tour de Delft

En 1586, Simon Stevin (également connu sous le nom de Stevinus) et Jan Cornets de Groot ont mené une expérience impliquant la chute de sphères de plomb depuis la Nieuwe Kerk à Delft, aux Pays-Bas. Cette expérience a démontré que des objets de dimensions identiques mais de masses variables descendent à une vitesse équivalente. Bien que couronnée de succès, l’expérience de la tour de Delft manquait de la méthodologie scientifique rigoureuse caractéristique des enquêtes ultérieures. La méthodologie de Stevin nécessitait de s'appuyer sur des signaux auditifs, en particulier le son des sphères frappant une plate-forme en bois en contrebas, pour en déduire que les balles étaient descendues simultanément. Par conséquent, cette expérience a reçu moins de reconnaissance scientifique par rapport aux contributions plus substantielles de Galileo Galilei, en particulier sa célèbre expérience de pensée sur la Tour Penchée de Pise de 1589.

Expérience de la tour penchée de Pise

Selon un récit biographique de l'étudiant de Galilée, Vincenzo Viviani, Galilée aurait laissé tomber des sphères de matériau identique mais de masses différentes depuis la tour penchée de Pise pour illustrer que leur temps de descente était indépendant de leur masse. Cette affirmation contredisait directement la doctrine aristotélicienne, selon laquelle les objets plus lourds descendaient plus rapidement que les objets plus légers, en proportion directe de leur poids. Malgré son récit fréquent dans les récits populaires, aucun document personnel de Galilée ne corrobore l'exécution d'une telle expérience, et les historiens s'accordent généralement à dire qu'il s'agissait tout au plus d'un exercice conceptuel plutôt que d'un événement physique réel. Stillman Drake représente une exception notable, affirmant que l’expérience s’est déroulée en grande partie comme Viviani l’a décrite. Néanmoins, la majorité des recherches de Galilée sur les chutes de corps ont été menées à l'aide de plans inclinés, une méthode qui atténuait considérablement les défis liés à la précision du timing et à la résistance de l'air.

Dans son traité de 1638, Deux nouvelles sciences, Salviati, qui est largement considéré comme le représentant de Galilée, affirmait que tous les objets de poids différents descendraient à une vitesse finie identique dans le vide, déclarant : "Dans un milieu totalement dépourvu de toute résistance, tous les corps descendraient tomber avec la même vitesse. » Salviati a en outre proposé que ce principe puisse être validé empiriquement en comparant les mouvements oscillatoires de pendules dans l'air, en utilisant des billes en plomb et en liège, qui possédaient des poids distincts mais étaient par ailleurs structurellement similaires.

La loi du temps carré

Galileo a postulé qu'un objet descendant présenterait une accélération uniforme, à condition que la résistance du milieu environnant reste négligeable, ou dans le scénario idéal d'une descente dans le vide. De plus, il a formulé avec précision la loi cinématique régissant la distance parcourue lors d'une accélération uniforme à partir d'un état de repos, établissant sa proportionnalité au carré du temps écoulé (d∝t§45§). Galilée a articulé la loi du temps au carré à travers des constructions géométriques et un langage mathématique rigoureux, cohérents avec les conventions intellectuelles de son époque. La reformulation algébrique de cette loi a ensuite été entreprise par d'autres.

Inertie

Galileo a en outre déduit que les objets conservent leur vitesse lorsqu'ils sont libres dans leur mouvement, une conclusion qui remettait directement en question l'hypothèse aristotélicienne dominante. La pensée aristotélicienne soutenait qu'un corps ne pouvait supporter un mouvement « violent », « contre nature » ou « forcé » que tant qu'un agent actif, ou « moteur », exerçait continuellement une influence sur lui. Avant Galilée, des concepts philosophiques relatifs à l'inertie avaient été avancés par des personnalités telles que John Philoponus et Jean Buridan. Galilée a articulé ce principe comme suit :

Imaginez n'importe quelle particule projetée le long d'un plan horizontal sans friction ; alors nous savons, par ce qui a été plus amplement expliqué dans les pages précédentes, que cette particule se déplacera le long de ce même plan avec un mouvement uniforme et perpétuel, pourvu que le plan n'ait pas de limites.

La surface de la Terre, si elle était parfaitement lisse, serait un exemple d'un tel avion. Ce concept a ensuite été intégré dans la première loi du mouvement de Newton, mais avec une distinction cruciale concernant la direction du mouvement : Newton postulait un mouvement en ligne droite, tandis que Galilée concevait un mouvement circulaire, illustré par les orbites planétaires autour du Soleil, qui, selon lui, se produisaient sans influence gravitationnelle, contrairement à la formulation ultérieure de Newton. Dijksterhuis suggère que la compréhension de Galilée de l'inertie, caractérisée comme une propension à un mouvement circulaire persistant, était intrinsèquement liée à son adhésion au modèle copernicien.

Mathématiques

Bien que l'intégration des mathématiques dans la physique expérimentale par Galilée ait représenté une innovation significative, ses techniques mathématiques spécifiques étaient largement conformes aux normes contemporaines, incorporant de nombreux exemples d'une méthode de racine carrée de proportion inverse dérivée des travaux de Fibonacci et d'Archimède. Ses approches analytiques et ses preuves utilisaient largement la théorie eudoxienne de la proportion, telle que détaillée dans le livre V des Éléments d'Euclide. Cette théorie n'était devenue accessible qu'environ un siècle auparavant, grâce à des traductions précises de Tartaglia et d'autres chercheurs ; cependant, à la fin de la vie de Galilée, elle fut progressivement supplantée par les méthodologies algébriques développées par Descartes. Le concept maintenant reconnu comme le paradoxe de Galilée n'est pas originaire de lui, et sa proposition de résolution, affirmant l'incomparabilité des nombres infinis, n'est plus considérée comme valable.

Mort

Galilée a continué à recevoir des visiteurs jusqu'à sa disparition le 8 janvier 1642, à l'âge de 77 ans, attribuée à une fièvre et des palpitations cardiaques. Ferdinand II, grand-duc de Toscane, a exprimé le souhait que Galilée soit enterré dans la nef principale de la basilique de Santa Croce, aux côtés de son père et d'autres figures ancestrales, et qu'un mausolée de marbre soit construit en son honneur.

Cependant, ces projets ont été abandonnés suite aux protestations du pape Urbain VIII et de son neveu, le cardinal Francesco Barberini, en raison de la condamnation de Galilée par l'Église catholique pour « soupçon véhément d'hérésie ». Il fut donc inhumé dans une modeste chambre attenante à la chapelle des novices, située à l'extrémité d'un couloir allant du transept sud de la basilique à la sacristie. En 1737, il fut réinhumé dans la partie principale de la basilique, suite à l'érection d'un monument commémoratif ; lors de cette relocalisation, trois doigts et une dent ont été extraits de sa dépouille. Actuellement, l'un de ces doigts est exposé au Musée Galilée de Florence, en Italie.

Héritage

Réévaluations ultérieures de l'Église

Après la mort de Galilée, la controverse entourant l'affaire Galilée a largement disparu de la conscience publique. L'interdiction de l'Inquisition de réimprimer les publications de Galilée fut abrogée en 1718, permettant la publication d'une édition de ses œuvres à Florence, à l'exception du condamné Dialogue. Par la suite, en 1741, le pape Benoît XIV a autorisé la publication d'une édition complète des écrits scientifiques de Galilée, qui présentait une interprétation modérément censurée du Dialogue. En 1758, l’interdiction générale des textes promouvant l’héliocentrisme fut supprimée de l’Index des livres interdits. Néanmoins, l'interdiction explicite des éditions non censurées du Dialogue et du De Revolutionibus de Copernic a persisté. L'opposition ecclésiastique officielle à l'héliocentrisme a complètement cessé en 1835, lorsque ces ouvrages spécifiques ont finalement été retirés de l'Index.

L'affaire Galilée a connu un regain d'intérêt au début du XIXe siècle, alors que les polémistes protestants l'ont exploitée, aux côtés d'autres événements historiques comme l'Inquisition espagnole et le mythe de la Terre plate, pour critiquer le catholicisme romain. Depuis lors, l’intérêt des chercheurs et du public pour cette affaire a fluctué. En 1939, lors de son discours inaugural à l'Académie pontificale des sciences, prononcé quelques mois après son élection papale, le pape Pie XII a caractérisé Galilée comme l'un des « héros les plus audacieux de la recherche… sans peur des obstacles et des risques inhérents, ni appréhendé par les sombres mémoriaux ». Le professeur Robert Leiber, son conseiller de longue date pendant quatre décennies, a noté que "Pie XII a été particulièrement prudent pour ne pas restreindre prématurément la recherche scientifique. Il a été résolu sur cette question et a exprimé ses regrets concernant le cas Galilée."

Le 15 février 1990, lors d'un discours à l'Université Sapienza de Rome, le cardinal Ratzinger, qui deviendra plus tard le pape Benoît XVI, a qualifié les perspectives contemporaines sur l'affaire Galilée de "cas symptomatique qui nous permet de voir à quel point le doute de l'ère moderne, de la science et de la technologie est profond aujourd'hui". Parmi les points de vue auxquels il a fait référence, il y avait celui du philosophe Paul Feyerabend, qui affirmait : « L'Église à l'époque de Galilée s'en tenait beaucoup plus à la raison que Galilée lui-même, et elle a également pris en considération les conséquences éthiques et sociales de l'enseignement de Galilée. Son verdict contre Galilée était rationnel et juste et la révision de ce verdict ne peut être justifiée que sur la base de ce qui est politiquement opportun. Bien que le cardinal n'ait pas explicitement approuvé ou réfuté les affirmations de Feyerabend, il a averti qu'« il serait insensé de construire une apologie impulsive sur la base de telles vues. »

Le 31 octobre 1992, le pape Jean-Paul II a formellement reconnu l'erreur de l'Inquisition en condamnant Galilée pour son affirmation selon laquelle la Terre tourne autour du Soleil. Le pape Jean-Paul II a déclaré que les théologiens responsables de la condamnation de Galilée n'avaient pas réussi à faire la distinction de manière adéquate entre le texte biblique et son interprétation.

En mars 2008, Nicola Cabibbo, alors directeur de l'Académie pontificale des sciences, a annoncé une initiative visant à honorer Galilée avec une statue érigée dans les murs de la Cité du Vatican. En décembre de la même année, lors des commémorations du 400e anniversaire des premières observations télescopiques de Galilée, le pape Benoît XVI a loué ses contributions significatives à l'astronomie. Néanmoins, un mois après ces événements, Gianfranco Ravasi, qui dirigeait le Conseil pontifical pour la culture, a révélé que le projet d'une statue de Galilée sur le terrain du Vatican avait été suspendu.

Impact sur la science moderne

Stephen Hawking a postulé que Galilée détenait probablement une plus grande responsabilité dans la genèse de la science moderne que tout autre individu, tandis qu'Albert Einstein l'a qualifié de père de la science moderne. Dans son avant-propos de Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux, Einstein articulait : "Le leitmotiv que je reconnais dans l'œuvre de Galilée est la lutte passionnée contre tout type de dogme fondé sur l'autorité. Seules l'expérience et une réflexion approfondie sont acceptées par lui comme critères de vérité."

L'auteur John G. Simmons souligne le rôle central de Galilée dans l'histoire de la science, la caractérisant comme l'adoption d'un nouveau paradigme scientifique, affirmant que :

Mais ce qui est peut-être le plus important, Galilée incarne une nouvelle perspective scientifique. Par sa rhétorique, soutenue par un raisonnement mathématique, et la force de sa personnalité, Galilée a contribué à établir le modèle copernicien du système solaire comme une révolution scientifique.

Les découvertes astronomiques de Galilée et ses investigations rigoureuses sur la théorie copernicienne ont établi un héritage durable. Cela inclut la classification des quatre plus grandes lunes de Jupiter – Io, Europe, Ganymède et Callisto – qu'il a découvertes, comme les lunes galiléennes. En outre, diverses initiatives et principes scientifiques, tels que le vaisseau spatial Galileo, portent son nom.

En reconnaissance de l'année 2009 marquant le quatrième centenaire des premières observations astronomiques documentées de Galileo à l'aide du télescope, les Nations Unies l'ont désignée Année internationale de l'astronomie.

Écrits

Parmi les premières publications de Galilée détaillant les instruments scientifiques figurent le traité de 1586 intitulé La Petite Balance (La Billancetta), qui décrit une balance précise pour mesurer le poids des objets dans l'air ou dans l'eau, et le manuel imprimé de 1606 Le Operazioni del Compasso Geographico et Militare, décrivant l'utilisation d'un instrument géométrique et militaire. boussole.

Les travaux fondateurs de Galilée sur la dynamique, englobant la science du mouvement et la mécanique, comprennent le traité de Pisan c. 1590 De Motu (Sur le mouvement) et le texte de Padoue c. 1600 Le Mecaniche (Mécanique). Le premier s'inspirait de la dynamique des fluides aristotélicienne-archimédienne, postulant que la vitesse de descente gravitationnelle dans un milieu fluide était directement proportionnelle au poids spécifique du corps dépassant celui du milieu. Par conséquent, dans le vide, les objets tomberaient à des vitesses proportionnelles à leur poids spécifique. Ce travail intègre également la dynamique de l'impulsion philoponienne, qui théorise que l'impulsion se dissipe intrinsèquement et que la chute libre dans le vide atteindrait une vitesse terminale fondamentale, déterminée par le poids spécifique, après une phase initiale d'accélération.

La publication de Galilée de 1610, Le Messager étoilé (Sidereus Nuncius), a marqué le premier traité scientifique dérivé d'observations télescopiques. Ce travail détaillait ses conclusions, qui comprenaient :

• les lunes galiléennes ;
• la topographie irrégulière de la surface de la Lune ;
• la présence de nombreuses étoiles imperceptibles à l'œil nu, notamment celles contribuant à la luminosité de la Voie Lactée ;
• les caractéristiques visuelles distinctes des planètes par rapport aux étoiles fixes, les planètes se manifestant sous la forme de petits disques et les étoiles apparaissant sous la forme de points lumineux non agrandis.

En 1613, Galilée a publié un traité sur les taches solaires, intitulé Lettres sur les taches solaires, qui postulait la corruptibilité du Soleil et des corps célestes. Cette publication, Lettres sur les taches solaires, documentait en outre ses 1610 observations télescopiques du cycle complet des phases de Vénus et sa découverte des « appendices » énigmatiques de Saturne, ainsi que leur disparition ultérieure, tout aussi déroutante. En 1615, Galilée avait rédigé un manuscrit, la « Lettre à la grande-duchesse Christine », bien que sa publication imprimée n'ait eu lieu qu'en 1636. Cette lettre représentait une itération révisée de la Lettre à Castelli, que Niccolò Lorini avait précédemment rapportée à l'Inquisition. Suite à la directive de l'Inquisition de 1616 interdisant à Galilée d'approuver ou de défendre le modèle copernicien, il composa le « Discours sur les marées » (Discorso sul flusso e il reflusso del mare), une lettre privée au cardinal Orsini, fondée sur la compréhension copernicienne de la Terre. En 1619, Mario Guiducci, un étudiant de Galilée, publia une conférence écrite principalement par Galilée, intitulée Discours sur les comètes (Discorso Delle Comete), qui contestait la perspective jésuite sur les comètes.

En 1623, Galilée a publié L'Assayeur (Il saggiatore), un ouvrage qui critiquait les théories fondées sur l'autorité aristotélicienne et prônait l'expérimentation empirique et l'articulation mathématique des concepts scientifiques. Le livre a connu un succès considérable ; Le pape Urbain l'aurait trouvé «tellement charmé qu'il se le faisait lire à haute voix à table». Après le triomphe de L'Essayeur, Galilée publia le Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux (Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo) en 1632. Malgré ses efforts pour se conformer aux directives de l'Inquisition de 1616, les arguments du livre soutenant la théorie copernicienne et un modèle héliocentrique du système solaire aboutirent au procès de Galilée et une interdiction de ses publications. Malgré cette interdiction, Galilée réussit à publier ses Discours et démonstrations mathématiques relatifs à deux nouvelles sciences (Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze) en 1638 en Hollande, contournant ainsi la juridiction de l'Inquisition.

Œuvres publiées

Les principales contributions écrites de Galilée comprennent :

• La petite balance (1586 ; italien : La Bilancetta)
• Sur le mouvement (c. 1590 ; latin : De Motu Antiquiora)
• Mécanique (c. 1600 ; italien : Le Mecaniche)
• Les opérations de la boussole géométrique et militaire (1606 ; italien : Le operazioni del compasso géométrique et militaire)
• Le Messager étoilé (1610 ; latin : Sidereus Nuncius)
• Discours sur les corps flottants (1612 ; italien : Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua, o che in quella si muovono, traduit par "Discours sur les corps qui restent au-dessus de l'eau ou s'y déplacent")
• Histoire et démonstration concernant les taches solaires (1613 ; italien : Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari; dérivé des Trois lettres sur les taches solaires, Tre lettere sulle macchie solari, 1612)
• "Lettre à la grande-duchesse Christine" (composée en 1615 ; publiée en 1636)
• "Discours sur les marées" (1616 ; italien : Discorso del flusso e reflusso del mare)
• Discours sur les comètes (1619 ; italien : Discorso delle Comete)
• L'essayeur (1623 ; italien : Il Saggiatore)
• Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux (1632 ; italien : Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo)
• Discours et démonstrations mathématiques relatifs à deux nouvelles sciences (1638 ; italien : Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze)

Bibliothèque personnelle

Au cours de ses dernières années, Galileo Galilei entretenait une bibliothèque personnelle comprenant au moins 598 volumes, dont 560 ont été identifiés, à la Villa Il Gioiello, située à la périphérie de Florence. Bien qu'il lui soit interdit d'écrire ou de publier ses contributions intellectuelles en raison des contraintes de l'assignation à résidence, il a constamment accueilli des visiteurs jusqu'à sa disparition. Ces interactions ont facilité son accès continu à la littérature scientifique contemporaine originaire d'Europe du Nord.

Le document testamentaire de Galilée ne contient aucune mention de sa vaste collection de livres et de manuscrits. Un inventaire détaillé fut ensuite dressé après sa mort, date à laquelle la majeure partie de ses biens, y compris sa bibliothèque, fut transférée à son fils, Vincenzo Galilei Jr. À la mort de Vincenzo Jr. en 1649, la collection fut léguée à son épouse, Sestilia Bocchineri.

Par la suite, Vincenzo Viviani, ancien assistant et étudiant de Galilée, a rassemblé les livres, les documents personnels et les manuscrits inédits de Galilée, dans l'intention de publier les travaux de son mentor. Ce projet ambitieux reste cependant inachevé. Dans son ultime testament, Viviani a légué une partie importante de cette collection à l'hôpital de Santa Maria Nuova de Florence, qui possédait déjà une bibliothèque considérable. La valeur intrinsèque des fonds de Galilée n'a pas été pleinement appréciée, ce qui a conduit à la distribution de copies à diverses autres institutions, dont la Biblioteca Comunale degli Intronati, la bibliothèque publique de Sienne. Plus tard, dans un effort pour affiner l'orientation spécialisée de la bibliothèque, les volumes non liés aux sujets médicaux ont été transférés à la Biblioteca Magliabechiana, qui a servi de précurseur à la Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, la Bibliothèque centrale nationale de Florence.

Un segment limité de la collection de Viviani, englobant manuscrits de Galilée et de ses contemporains Evangelista Torricelli et Benedetto Castelli, fut légué à son neveu, l'abbé Jacopo Panzanini. Cette plus petite compilation est restée intacte jusqu'à la disparition de Panzanini, transférée ensuite à ses petits-neveux, Carlo et Angelo Panzanini. Les volumes des collections de Galilée et de Viviani commencèrent à se disperser car les héritiers négligeaient de sauvegarder leur héritage ; en effet, leur personnel domestique aurait vendu plusieurs volumes comme papier brouillon. Vers 1750, le sénateur florentin Giovanni Battista Clemente de'Nelli prend conscience de cette situation et acquiert les livres et manuscrits de divers commerçants, ainsi que le reste de la collection de Viviani auprès des frères Panzanini. Les mémoires de Nelli documentent cette acquisition, déclarant : « Ma grande fortune en obtenant un trésor aussi merveilleux à si bas prix est due à l'ignorance des gens qui le vendaient, qui n'étaient pas conscients de la valeur de ces manuscrits. gouvernement. Cependant, Ferdinand III, grand-duc de Toscane, intervint dans cette transaction en acquérant l'intégralité de la collection. Ces archives, comprenant des manuscrits, des volumes imprimés et des documents personnels, furent ensuite déposées à la Biblioteca Palatina de Florence, où elles furent intégrées à la Biblioteca Magliabechiana en 1861.

• Église catholique et science
• Tribune de Galilée
• Remarques

Remarques

Références

Citations

Sources générales et citées

• Œuvres de Galileo Galilei au Projet Gutenberg
• Œuvres de ou sur Galileo Galilei disponibles sur Internet Archive
• Œuvres dans la bibliothèque personnelle de Galilée sur LibraryThing