גלילאו ואינשטיין. הסיפור של גלילאו והאינקביזיציה – חלק ראשון
עקרון היחסות וקביעות מהירות
"התנ"ך אומר לנו כיצד לנוע [להגיע] לשמים ולא כיצד השמים נעים".
גלילאו מצטט קרדינל, 1613
מבוא
תורת היחסות הפרטית מבוססת על שני עקרונות:
1) עקרון היחסות.
2) עקרון מהירות האור הקבועה.
שני העקרונות האלה התחילו עם גלילאו. נבחן קודם את עקרון היחסות ואחר כך את עקרון קביעות מהירות האור.
עקרון היחסות
בספרו דיאלוג על שתי מערכות עולם גדולות, הספר שהוביל את גלילאו היישר אל האינקביזיציה ולמשפט המפורסם ב-1633, גלילאו בהתחלה העלה טיעונים שונים נגד הרעיון שכדור הארץ נע כדי לבחון האם הם הגיוניים. דוגמא לטיעונים כאלה:
סאגרדו: עתה דמיין לעצמך את התותח עומד בניצב, וכדור הארץ מסתובב סביב עצמו בתנועה יומית, כאשר הוא נושא עמו את החתיכה איתו. תגיד לי מה תהיה תנועת הכדור בתוך התותח, נניח שזה ירה [אותו].
סימפלישיו: היא תהיה בקו ישר ובניצב לתנועה, התותח יכוון לזנית.
סאגרדו: תחשוב על כך בזהירות, בגלל שאני חושב שהיא לא תהיה ניצבת בכלל. היא אכן הייתה ניצבת אילו כדור הארץ עמד במקומו נייח, בגלל שאז לכדור לא הייתה כל תנועה מלבד זו שנתונה לו על ידי השינוי. אבל אם כדור הארץ מסתובב, לכדור שבתוף התותח גם כן יש תנועת סיבוב יומית, כך שהדחף של הירייה הוא בסופרפוזיציה על זה, הוא ינוע בשתי תנועות מכלי היירוט לתוך הפייה, כאשר הצירוף שלהן נותן את התנועה שנוצרת על ידי מרכז הכובד של הכדור שהיא קו משופע...
סימפלישיו: אני לא כל כך משוכנע על יד זה. ואתה, סלביאטי?
.....
סלביאטי: ...כאשר יורים בתותח במטרה דרומית או צפונית. התנגדו לכך שם שאם כדור הארץ נע, היריות כולן יפלו בצורה רחבה למערב, בגלל שבמהלך הזמן שבו הכדור נע באוויר לעבר המטרה לאחר שעזב את התותח, המטרה, לעבר המזרח, תעזוב את הכדור של התותח לעבר המערב. אני עונה לכן על ידי זה שאני שואל האם זה לא נכון שברגע שהתותח מכוון למטרה ונשאר כך, הוא ממשיך להיות מכוון לאותה מטרה בין אם כדור הארץ נע או עמד במנוחה...כי אם המטרה היא קבועה, התותח באותו האופן הוא קבוע, ואם היא נעה, כאשר היא נישאת על ידי כדור הארץ, התותח גם כן נע באותו האופן.
....
סלביאטי עתה מנסח את ניסוי המחשבה המפורסם שהוא עקרון היחסות במכניקה הקלאסית או כפי שהוא גם קרוי עקרון היחסות של גלילאו. הניסוי של סלביאטי שואף להכריע בנוגע לשאלה: האם ניתן לבדוק בניסויי כדור התותח שהובאו למעלה האם כדור הארץ נע או כדור הארץ נייח? והנה הפתעה, הניסוי של סלביאטי מראה שלא ניתן בעקרון לדעת על ידי שום ניסוי מכני שמבוצע בכדור הארץ, כולל הכדור של התותח, האם כדור הארץ נע או נייח (כאשר מתייחסים לרכיב האינרציאלי של התנועה). שימו לב שליאון פוקו (אבי מטוטלת פוקו) עוד לא נולד!
בצורה זו כל הטיעונים נגד תנועת כדור הארץ נהפכים בעליל לבלתי ניתנים להפרכה. לא ניתן לדעת האם אנחנו על כדור הארץ נע או על כדור הארץ נייח – ולכן לא ניתן לוודא בניסויים שזה עתה הובאו למעלה, התותח, הכדור, לזרוק אבנים מראש מגדל, האבן או הכדור של התותח ינועו מערבה או מזרחה ויישארו בחלל בעוד כדור הארץ נע סביב וכדומה – לא ניתן לוודא בעזרת ניסויים מכאניים כאלה ואחרים האם כדור הארץ נע או נייח. וזהו עקרון היחסות במכניקה הקלאסית שאותו גלילאו הציע בספרו ה-דיאלוג ושם אותו בפיו של סלביאטי, שמייצג את קול התבונה של גלילאו הבוגר. להלן הניסוי שמהווה את הבסיס לתורת היחסות הפרטית:
סלביאטי: כאינדיקציה אחרונה לחוסר התוקף של הניסויים שהובאו החוצה, זה נראה לי המקום להראות לכם דרך לבדוק את כולם מאוד בקלות. תנעלו את עצמכם יחד עם חבר כלשהו בתא הראשי מתחת לסיפון על אונייה גדולה מסוימת, ותיקחו יחד איתכם כמה זבובים, פרפרים, ושאר חיות עפות קטנות. קחו קערה גדולה עם דגים כלשהם בפנים. תתלו בקבוק שמתרוקן טיפה-טיפה אל תוך מיכל רחב מתחתו. כאשר האונייה עומדת במקומה, תצפו בקפידה כיצד החיות הקטנות עפות במהירות שווה לכל הצדדים של התא. הדגים שוחים בשוויון נפש לכל הכיוונים, הטיפות נופלות לתוך המיכל מתחת וכאשר אתם זורקים משהו לחבר שלכם, אתם לא צריכים לזרוק אותו יותר חזק בכיוון אחד מאשר באחר, המרחקים הם שווים. כאשר אתם קופצים עם רגליכם יחד, אתם עוברים מרחקים שווים בכל כיוון. כאשר צפיתם בכל הדברים האלה בזהירות (למרות שאין כל ספק שכאשר האונייה עומדת במקום הכל צריך להתרחש בדרך זו), תגרמו לאונייה להתקדם בכל מהירות שתרצו, כל עוד התנועה היא אחידה ולא מתנודדת לדרך זו או אחרת. לא תגלו אפילו שינוי קטן ביותר בכל האפקטים המוזכרים, וגם לא תוכלו לומר מכל אחד מהם האם האונייה היא נעה או עומדת במקום. כאשר תקפצו, תחלפו על הרצפה את אתם המרווחים כמקודם, גם לא תבצעו קפיצות יותר גדולות לעבר ירכתי האונייה מאשר לעבר חרטומה למרות שהאונייה נעה די מהר, חרף העובדה שבמהלך הזמן שאתם באוויר הרצפה מתחתיכם נעה לכיוון מנוגד לקפיצה שלכם. כאשר תזרקו משהו לחבר שלכם, לא תזדקקו ליותר כוח כדי להביא אותו אליו בין אם הוא בכיוון של החרטום או בירכתי האונייה, כאשר אתם בעצמכם ממוקמים ממול. הטיפות יפלו כמקודם לתוך המיכל מתחת מבלי לטפטף לעבר ירכתי האונייה, למרות שבעוד הטיפות הן באוויר האונייה טסה הרבה זרתות [מידת מרחק]. הדגים במימיהם ישחו קדימה בקערה שלהם ללא מאמץ נוסף מאשר לכיוון לאחור, והם ינועו באותה קלות לפיתיון שממוקם בכל מקום מסביב לפינות של הקערה. לבסוף, הפרפרים והזבובים ימשיכו במעופם בחוסר אכפתיות לכל צד, וזה גם אף פעם לא יקרה שהם יתרכזו בכיוון ירכתי האונייה, כאילו אזל כוחם מלהמשיך עם כיוון האונייה, שממנה הם הופרדו במהלך משכי זמן ארוכים על ידי זה שהם שמרו על עצמם באוויר. ואם יוצרים עשן על ידי שריפת קטורת כל שהיא, הוא יראה כעולה למעלה בצורת ענן קטן, שנותר במקום ונע לא יותר לעבר צד אחד מאשר לאחר. הסיבה לכל ההתאמות האלה באפקטים היא העובדה שתנועת האונייה היא משותפת לכל הדברים שמוכלים בתוכה, וגם לאוויר. זה מדוע שאמרתי שאתם צריכים להיות מתחת לסיפון. כי אם זה היה מתרחש למעלה באוויר הפתוח, כאשר זה לא עוקב אחר כיוונה של האונייה, פחות או יותר הבדלים מורגשים היו נראים בכמה מהאפקטים שציינתי.
לפי עקרון היחסות שאותו מציג גלילאו למעלה: נניח שנוסעים שטים בתוך אונייה על מים שקטים לחלוטין במהירות אחידה וקבועה. הנוסעים האלה הם בתוך האונייה, נמצאים מתחת לסיפונה בתוך תא סגור ללא חלונות, כאשר הם עסוקים בביצוע ניסויים מכאניים, והם לא עולים לסיפון למעלה והם גם לא מביטים דרך החלונות של תאם. במצב זה הם רוצים לברר את השאלה הבאה: אנו מבצעים ניסויים מכאניים. האם מתוך ניסויים אלה ניתן לדעת האם האונייה נעה או לא? התשובה היא: הם לא יכולים לדעת מתוך הניסויים המכאניים שאותם הם מבצעים האם האונייה נעה או עומדת במקום. כל הניסויים המכאניים שמבוצעים בתוך תא האונייה הנעה במהירות אחידה וקבועה יתנו בדיוק את אותה התוצאה כמו ניסוים שמבוצעים כאשר האונייה עומדת במקום ליד החוף. וזה בתנאי שהנוסעים מצויים מתחת לסיפון בתא סגור ללא חלונות. ברגע שהם יעלו לסיפון הם ידעו שהם באונייה נעה ואם האונייה תבצע האטה או האצה קלות שבקלים עקרון היחסות המכאני הזה יופר. בויכוח ב-דיאלוג של גלילאו אנחנו על גבי כדור הארץ בקירוב טוב דומים לנוסעים בתא הסגור ללא חלונות שלא יכולים לדעת האם הכדור שלנו נע או נייח מתוך ניסויים מכאניים שמבוצעים על כדור הארץ. ולכן האמנו כל השנים שכדור הארץ הוא במנוחה בעוד הוא למעשה נע. כיום ניסוי מטוטלת פוקו ותופעת השטחת הקטבים מדגימים את סיבוב כדור הארץ סביב צירו – אבל הם לא מזמנו של גלילאו. ליאון פוקו ערך את ניסוי מטוטלת פוקו בפנתיאון בפריס ב-1851...
עקרון קביעות מהירות האור
בספרם האבולוציה של הפיזיקה, אלברט אינשטיין וליאופולד אינפלד מסבירים את היסודות ההיסטוריים למחקר אודות מהירות האור. הם מתחילים בספרו של גלילאו דו שיח [דסקורסי] סביב שני מדעים חדשים. הספר פורסם לאחר שהאינקביזיציה כופפה את גלילאו ושמה אותו במעצר בית בגלל איסור על חופש מחשבה אינטלקטואלי. הספר הוברח להולנד ופורסם כאשר גלילאו כבר היה עיוור. גלילאו הזקן והמושפל, שנגזל ממנו החופש האינטלקטואלי, נאלץ לעמוד על ברכיו ב-1633 אל מול הטריבונל של האינקביזיציה ולכפור באמונתו בתורה הקופרניקאית לאחר שהאינקביזיציה פברקה במשפט האשמות שלא היו מעולם מצו שכביכול ניתן לו ב-1616. לאחר המחזה המביש הזה, בעודו מובס וחווה אובדן של בתו האהובה, הוא אסף את שארית כוחותיו והוא פרסם את שני מדעים חדשים בהולנד הפרוטסטנטית, הרחק מעינה המצנזרת של הכנסייה הקתולית. הספר מביא שיחה שנערכת על פני ארבעה ימים בין סאגרדו (גלילאו בגיל הביניים בפדואה), סימפלישיו (גלילאו הצעיר) וסלביאטי (גלילאו החכם בגיל מבוגר).
אינשטיין ואינפלד מתחילים מספר זה כנקודת מוצא לדיון בקביעות מהירות האור וכותבים:
ב-שני מדעים חדשים של גלילאו, אנחנו מקשיבים לשיחה בין המומחה לתלמידיו אודות מהירות האור:
"סאגרדו: אבל מאיזה סוג היא וכמה גדולה עלינו להחשיב את מהירות האור? האם היא מיידית או רגעית או האם, כמו שאר התנועה, היא דורשת זמן? האם אנחנו לא יכולים להכריע בסוגיה זאת בניסוי?
סימפלישיו: מידי יום הניסיון מראה שהתפשטות האור היא מיידית, כי כאשר אנחנו רואים שיורים חתיכה של ארטילריה, במרחק עצום, ההבזק מגיע אל עינינו ללא הפוגה של זמן. אבל הקול מגיע לאוזן רק אחרי מרווח זמן מורגש.
סאגרדו: ובכן, סימפלישיו, הדבר היחיד שאני מסוגל להסיק מטיפת ניסיון מוכרת זו היא שהקול, בהגיעו לאוזננו, נע לאט יותר מאשר האור. זה לא מיידע אותי האם ההגעה של האור היא מיידית או האם, למרות שמאוד מהירה, היא עדיין תופסת זמן...
סלביאטי: ההכרעות בתצפיות אלה ואחרות פעם הובילה אותי להמציא שיטה שבאמצעותה נוכל אולי לוודא במדויק האם ההארה, כלומר, התפשטות האור, היא באמת מיידית..."
כאן אינשטיין ואינפלד מספרים שסלביאטי, שמייצג כאמור את גלילאו החכם בגיל מבוגר בספר, ממשיך להסביר את השיטה של הניסוי שלו. בכדי להבין את הרעיון שלו, אומר אינשטיין, הבה נדמיין שמהירות האור היא לא רק סופית, אלא גם נמוכה, שמהירות האור מואטת, כמו זו בסרט בהילוך איטי. לשני אנשים, A ו-B יש פנסים מכוסים והם עומדים, נניח, במרחק של קילומטר אחד זה מזה. האדם הראשון, A, מדליק את הפנס שלו. השניים סיכמו ביניהם ש-B ידליק את הפנס שלו ברגע שהוא יראה את האור של A. הבה נניח שבסרט האיטי שלנו האור נע קילומטר אחד בשנייה. A שולח סיגנל על ידי זה שהוא מוריד את הכיסוי מהפנס שלו. B רואה את האור אחרי שנייה אחת ושולח סיגנל תגובה ל-A. סיגנל זה מתקבל על ידי A שתי שניות אחרי שהוא שלח את הסיגנל שלו. כלומר, אם האור נע במהירות של קילומטר אחד, אז שתי שניות יעברו בין השליחה של A לקבלה של הסיגנל, בהנחה ש-B הוא במרחק של קילומטר אחד. ולהפך, אם A לא יודע את מהירות האור אבל מניח שחברו שמר על ההסכם, והוא שם לב לכך שהפנס של B דלק שתי שניות אחרי שהוא פתח את שלו, הוא יכול להסיק שמהירות האור היא קילומטר אחד לשנייה.
אינשטיין ואינפלד כתבו:
"בעזרת הטכניקה הניסויית שהייתה קיימת באותו הזמן, לגלילאו היה מעט סיכוי לקבוע את מהירות האור בצורה הזו. אם המרחק הוא.. [קילומטר], היה עליו לגלות מרווחי זמן מסדר גודל של מאה אלפית השנייה!
גלילאו ניסח את הבעיה של קביעת מהירות האור, אבל הוא לא פתר אותה. הניסוח של הבעיה הוא לעיתים יותר חיוני מאשר פתרונה, שיכול להיות רק עניין של מיומנות מתמטית או ניסויית. כדי להעלות שאלות חדשות, אפשרויות חדשות, כדי לבחון בעיות ישנות מזווית חדשה, זה דורש דמיון יצירתי ומציין התקדמות אמיתית במדע...
בשובנו לבעיה היחסית פשוטה של קביעת מהירות האור, אנו יכולים לציין שזה מפתיע שגלילאו לא הבחין שהניסוי שלו יכול להתבצע בצורה הרבה יותר פשוטה ומדויקת על ידי איש אחד. במקום למקם את חברו במרחק הוא יכול היה למקם שם מראה, שבצורה אוטומטית הייתה שולחת חזרה את הסיגנל מייד לאחר קבלתו".
אינשטיין מציין שמאתיים וחמישים שנה מאוחר יותר היפוליט ארמנד פיזו ביצע בדיוק את הניסוי הזה.
ב-1905 אינשטיין עצמו השתמש בסידור זהה לזה של גלילאו במאמר היחסות המפורסם שלו "על האלקטרודינמיקה של גופים בתנועה", כדי לסנכרן שעונים ולהגדיר זמן במערכת יחוס יחידה. מקובל לכנות את אינשטיין בשם גלילאו של המאה העשרים. אינשטיין היה גאון ציניקן בדיוק כמו גלילאו, הוא סלד מהתיאוריות המיושנות שנלמדו באוניברסיטה של תקופתו, הוא היה אוטו דידקט כמו גלילאו ולמד לבד את הכתבים שעניינו אותו, הוא נלחם בממסד ונלחם למען החופש האינטלקטואלי, הוא זעק למען התיאוריות והרעיונות שנראו לו נכונים והוא לא ויתר על הדעות והרעיונות שלו.
מי היה גלילאו גלילאי?
ההיסטוריות של המדע היהודייה ומנהלת המכון לפיזיקה גרעינית לשעבר לאורה פרמי (אלמנתו של פיזיקאי הגרעין וזוכה פרס הנובל שהשתתף בפרויקט מנהטן אנריקו פרמי) ושותפה גילברטו ברנרדיני מספרים על גלילאו. אני מוסיפה עוד הרבה מאוד פרטים חשובים ממקורות שונים על התיאור של פרמי. נתחיל בפיזה שבאיטליה.
פיזה
יום אחד בספטמבר ב-1581, נער איטלקי בן 17 נרשם לאוניברסיטה בעיר הטוסקנית של פיזה, באיטליה המרכזית. הוא בה מפירנצה כדי ללמוד רפואה. רפואה היה המקצוע היחיד שממנו יכל נער להתפרנס בכבוד באותם הזמנים. בהתאם למנהג באותו הזמן, שמו נכתב בלטינית: "גלילאוס וינס גלילאיי פלור ארט" – גלילאו, בנו של וינסנציו גלילאיי מפירנציה.
גלילאו לבטח שמח לשוב לפיזה שבה נולד, ושבה בילה את עשר השנים הראשונות של חייו. פיזה הייתה עיר יפהפייה, עשירה בקירות ובמגדלים מדיאבלים כאשר המגדל המפורסם ביותר בפיזה, אז וגם היום, היה המגדל הנוטה הצידה, או העקום.
גלילאו ידע לטינית, יוונית וגם לוגיקה. הוא ידע לצייר, לצבוע ומאביו המוזיקאי המיומן הוא למד לנגן בקתרוס.
גלילאו גלילאיי נולד בפיזה ב-15 לפברואר, 1564, 72 שנה אחרי שכריסטופר קולומבוס גילה את אמריקה. הוא היה תינוק בן חודשיים כאשר ויליאם שייקספיר נולד באנגליה תחת שליטתה של המלכה אליזבת הראשונה.
איטליה הייתה מחולקת למדינות עצמאיות: פירנצה ופיזה היו תחת השלטון של הדוכס הגדול של טוסקנה ואילו החלק המרכזי והמערבי של איטליה נשלט על ידי הדוכס הגדול ממשפחת מדיצ'י. טוסקנה ופירנצה במיוחד היו מרכז הרנסנס האיטלקי. התנועה האינטלקטואלית של המאה הארבע עשרה עד השש עשרה, שסיימה את תרבות ימי הביניים הנוקשה יותר והשמרנית והכינה את דרך המחשבה לנאורות של תרבות המערב המודרנית.
אחד מהקורסים היסודיים באוניברסיטה שאותם גלילאו נתבקש לקחת היה פילוסופית הטבע של אריסטו. אריסטו לא הסביר את תופעות הטבע ואת שינוי התנועה באמצעות המתמטיקה; התורה שלו הייתה אינטואיטיבית ותאמה את ניסיון החושים והיומיום שלנו. אריסטו חשב שעצמים נעים כי זה הטבע שלהם לעשות זאת.
במהלך חייו של גלילאו, אריסטו היה אחת מהמטרות להתקפה התמידיות של גלילאו. אריסטו סימל את הסמכות האולטימטיבית של הפילוסופיה שנלמדה באוניברסיטה באותם הזמנים. לגלילאו, בדיוק כמו לאינשטיין, הייתה הערכה מועטה לסמכות. הסגנון שלו היה להתעמת עם הסמכות, ואריסטו שייצג את הסמכות באוניברסיטאות היה המטרה העיקרית להתקפותיו. גלילאו היה פיקח, אירוני וסרקסטי בדיוק כמו אינשטיין. הסגנון האינטלקטואלי שלו, היה לבנות את התיאוריות שלו עם גישה לניסיון ולתצפית. אינשטיין כתב על גלילאו בספרו עם אינפלד: "המדע שמחבר תיאוריה עם הניסוי באמת מתחיל עם העבודה של גלילאו".
הסיפור של מגדל פיזה
גלילאו היה מורה באוניברסיטת פיזה וביצע ניסויים בגופים נופלים כדי להפריך את ההיפותזות של הפיזיקה של אריסטו. על ידי שילוב של ניסויים זהירים והסקה זהירה גלילאו הראה שההשקפות של אריסטו היו מוטעות. עצמים נופלים לא רק כי הם כבדים אלא כי יש כבידה. אריסטו האמין שהמשקל הכבד יותר יפגע בקרקע קודם. אבל גלילאו גילה ששני משקלים אם הם נופלים מגובה מסוים – ולא משנה כמה הם שוקלים – תמיד יפגעו בקרקע בערך באותו הזמן (כמובן בתנאי שמתעלמים מהתנגדות האוויר).
האגדה אומרת שהפרופסור למתמטיקה הצעיר, גלילאו גלילאי, האמביציוזי וכנראה באותו הרגע המתוסכל, טיפס יום אחד אל ראש מגדל הפעמון של פיזה, אולי ב-1591, כאשר בידיו שק של כדורים מעץ שחור ומעופרת. הוא פרסם קודם בקהילת האוניברסיטה בפיזה שהוא מתכונן להפריך בניסוי את הדוקטרינה שמקורה באריסטו כמעט אלפיים שנה מוקדם יותר: גופים נופלים בקצב שהוא פרופורציוני למשקלם. כדור ששוקל שני קילו ייפול פי שניים מהר יותר מאשר כדור ששוקל קילו אחד. כאשר הוא מנופף בידיו, הפרופסור הצעיר אותת לקהל הסטודנטים המשועשע ולפרופסורים המסתייגים שעמדו למטה שהוא מתכונן להפיל את הכדורים. הוא בחר כדורים מאותו החומר אבל בעלי משקלים שונים והוא הפיל אותם. ללא התנגדות האוויר (כלומר, בריק המוחלט, בואקום), שני הכדורים בעלי המשקלות השונים (שעשויים מכל חומר שהוא) היו מגיעים לקרקע בו-זמנית. זה לא קרה בפיזה באותו היום ב-1591, אבל העיקרון העתיק של אריסטו הופר בבירור בכל מקרה, וזה, אמר הפרופסור לקהל שלו, היה הלקח. הסטודנטים הריעו והפרופסורים לפילוסופיה היו סקפטיים. גלילאו לא ביצע את הניסוי הזה במעשה ממגדל פיזה, אבל אילו הוא היה עושה אותו, כך הניסוי היה מתבצע. במאה ה-18 כאשר ניתן היה כבר לשאוב את האוויר החוצה ממיכלים וליצור ואקום מלאכותי, הניסוי בוצע כאשר האוויר נשאב החוצה מציור זכוכית. כך לא היה חיכוך ולא התנגדות לנפילת העצמים. מראש שני צינורות שחררו נוצה ומטבע זהב בו-זמנית ומצאו ששניהם האיצו בתאוצת הכבידה בדיוק באותו הקצב, כי תאוצת הכבידה היא זהה.
גלילאו נהג לגלגל כדורים במורד שיפועים והוא הסיק שהם יתנהגו כמו עצמים נופלים – רק ינועו לאט יותר. הוא מדד את הזמן שייקח להם ליפול והוא מצא שהמרחקים שהכדורים עברו בתנועה טבעית הם פרופורציונית לריבוע הזמנים.
גלילאו למד את הרעיונות של ארכימדס. חקר את התנועה והוא קרא את הסיפור של ארכימדס. בייחוד את השימוש במתמטיקה כדי לפתור בעיות פיזיקאליות. הוא למד את עקרון ארכימדס וזה הובילו להסיק שכל הגופים יפלו באותה המהירות.
ארכימדס חי מ-287 לפי הספירה ועד בערך 212 לפני הספירה בעיר סירקוז שבסיציליה ליד איטליה. הוא היה אחד מהמהנדסים והממציאים הגדולים ביותר ביוון העתיקה. הוא היה הראשון לחקור מכונות פשוטות והוא השתמש בידע שלו כדי לבנות מכונות רבות ושונות. השם שלו קשור בבורג המתרומם. איך פועל בורג ארכימדס? הבורג של ארכימדס הוא מכשיר להעלאת מים מנהרות נמוכים או מתעלות. הוא מורכב ממישור מוטה שמלופף סביב לקוטב מרכזי כדי ליצור בורג. ספיראלה כזו קרויה גוף לולייני. הגוף מוכל בתוך צינור וקצה אחד ממוקם בנהר. כאשר מסובבים את הידית בקצה השני, הבורג מרים את המים למעלה במעלה הצינור עד שהם נשפכים בקצה העליון. הבורג הוא מכונה שמאפשרת לכוח קטן מאוד (המאמץ של האדם) להתגבר על כוח גדול יותר (המשקל של המים). כאשר הבורג מסתובב, כל האורך של המישור הלולייני מופעל תחת כל משקל המים כדי להעלותם לאורך הצינור, כך שהמים נעים אפקטיבית מרחק גדול כדי להשיג תנופה ועלייה. לכן נדרש רק כוח קטן להעלותם מעלה. למעשה נדרש מאמץ נוסף כדי להתגבר על החיכוך של שפשוף הבורג כנגד צידי הצינור.
ארכימדס הוא מפורסם יותר בגלל מה שאנחנו מכנים עקרון ארכימדס. עקרון ארכימדס מסביר מדוע עצמים מסוימים צפים בנוזלים ואחרים שוקעים בנוזלים – עצמים שהם מלאים באוויר, כמו כדור חלול, הם מצופים טובים. אך לא רק גופים שהם מלאים באוויר צפים טוב בנוזלים. גם גופים מוצקים רבים כמו תפוחים – גם כן צפים.
התובנה הראשונה של ארכימדס הייתה שכל העצמים הצפים נתמכים על ידי כוח עילוי, שנקרא כוח הציפה, או דחף כלפי מעלה. הדחף הזה נגרם על ידי הנוזל שלוחץ כנגד הגוף הצף. הדחף כלפי מעלה מורגש למשל אם כדור טניס נדחף אל מתחת למים. זהו הכוח שגורם לדברים לצוף.
התובנה השנייה של ארכימדס הייתה שכוח הדחף הזה על הגוף תלוי בכמות הנוזל שהעצם דוחה, כלומר, דוחף הצידה או מזיז הצידה. אם העצם מזיז מספיק נוזל, אזי הוא חש בדחף מספיק חזק כדי לתמוך במשקלו והעצם צף. לאחר ניסויים רבים ארכימדס גילה שכמות הדחף על העצם הצף היא שווה למשקל של הנוזל שאותו הוא מזיז. זהו עקרון ארכימדס.
ומה פשר הקריאה המפורסמת "אאוריקה!" של ארכימדס? אומרים שארכימדס גילה את העיקרון שלו כאשר הוא ראה את המים עולים בעודו נכנס לתוך האמבט שלו. המלך הירון ביקש ממנו לגלות האם הכתר החדש שלו הוא מזהב טהור – וזאת בלי שהכתר יינזק. בארמון ארכימדס הנמיך את הכתר אל תוך כד מים ושם לב עד כמה המים עלו. הוא אז עשה את אותו הדבר עם חתיכת זהב טהור בעלת משקל זהה והמים עלו פחות, מה שהוכיח שהכתר הכיל מתכת נוספת פחות צפופה!
לאחר חקירה במנופים ארכימדס התפאר ואמר: "תנו לי מנוף ארוך מספק ומקום לעמוד ואני אזיז את כדור הארץ! במהלך מחקריו ארכימדס גילה את חוק המנוף וזו כבר עלילה לסיפור אחר...
הפילוסופים של פיזה לא התרשמו מגלילאו או מהשיטות הניסוייות שלו האלה. וגם אילו הוא היה מבצע את ניסוי מגדל פיזה, הם לא היו נהפכים ליותר אוהדים כלפיו. ולכן החוזה של גלילאו באוניברסיטת פיזה לא חודש. את המשרה באוניברסיטת פיזה גלילאו קבל בעזרתו של המרקיז גווידובלדו דל מונטו, אציל משפיע ומתמטיקאי מוכשר.
פדואה
גלילאו עכשיו התחרה על הקתדרה למתמטיקה שהתפנתה באוניברסיטת פדואה. פדואה הייתה ממוקמת כ-
ב-1592 גלילאו קבל משרה באוניברסיטת פדואה והוא בן 28. הוא היה עני כמו הפיזיקה ונזקק לעזרה. אבל בפדואה הוא בילה את 18 השנים הטובות של חייו. כאשר הוא גר ברפובליקה של וונציה. הרפובליקה של ונציה הייתה נאורה וליבראלי ביותר באותה תקופה. הדוג'ה, ראש הרפובליקה נבחר בן חברי 500 המשפחות האצילות שספקו את המדינאים והמנהיגים הצבאיים של הרפובליקה. וכך גם שי הגופים ששלטו בסמכות, המועצה של העשר והסנאט. אותו הזמן מרבית הארצות היו תחת שליטים אבסולוטיים ולא תמיד חכמים ומחונכם היטב והגונים לנתינים, כמו למשל אשי האצולה בוונציה.
מאות של מסחר עם הלבנט וניצחונות חוזרים ונשנים על הטורקים הביאו לרווחה כלכלית לרפובליקה של ונציה. בסוף המאה ה-16 היא נהייתה לאחת מהמדינות העשירות ביותר באירופה. למרות שהיא הראתה סממנים מסוימים של דקדנטיות, העיר של ונציה, כמו היום, הייתה בעלת קסם מיוחד. היא נבנתה על המים, לאורך תעלות רבות וחופי הלגונה הפתוחה. היא נבנתה בסגנון מערבי עם אורנמנטים מהלבנט.
גלילאו הצליח להתחבר עם האצילים הונציאנים העשירים; חלקם ארגנו אסיפות כדי לדון בעניינים מדעיים ולאחדים מהם היו מעבדות או סוגי חנויות ששמשו מעבדות מדעיות בבתים הפרטיים שלהם. בזמנים בהם הפגישות המדעיות לא היו באופנה ולאוניברסיטאות לא היו מעבדות מאובזרות, הפעילויות האינטלקטואליות האלה היו מאוד חשובות.
חברו הטוב של גלילאו היה ג'ובאנו פרנססקו סאגרדו – ועוד נשמע עליו כי גלילאו הזכירו בספרו המפורסם אותו כתב מאוחר יותר, דיאלוג על שתי מערכות העולם גדולות. סאגרדו השתייך לאחת ממשפחות האצולה הונציאניות שיצרו את מחלקת השלטון. הוא היה חבר המועצה העליונה של הרפובליקה והוא התעסק בענייני ממשל. אבל הוא התעניין במדע והיו לו חברים בין הכותבים והפילוסופים. הוא חש אהדה לגלילאו והוא ניסה בעזרת השפעתו לשפר את מעמדו של גלילאו באוניברסיטה. כמה שנים אחרי מותו של סאגרדו גלילאו כאמור הנציח אותו בספרו הדיאלוג וגם בספר נוסף: שני מדעים חדשים. בספרים אלה סאגרדו מופיע כדוגמא האופיינית לאיש ההדיוט המנומס והרב תכליתי.
הנאורות של הונציאניים השתקפה במדיניות האוניברסיטה של פדואה, שבה למורים הטובים ביותר מאירופה היה חופש אינטלקטואלי.
באוניברסיטה מרבית הפרופסורים עדיין היו חושבים שמרנים שקבלו את הסמכות האריסטוטלית. אבל היו גם נטיות חדשות שהרבה יותר התאימו למחשבתו של גלילאו. באווירה זו גלילאו החל ללמד. הסטודנטים באו מכל מיני ארצות ולאומים לאוניברסיטה ולכן גלילאו – כמו שאר הפרופסורים – הרצה בלטינית. הסטודנטים היו סטודנטים לרפואה שלמדו מתמטיקה כדי להבין קוסמוגרפיה ואסטרולוגיה. ציפו מכל הרופאים באותה תקופה לשרטט הורוסקופים.
גלילאו היה מורה מאוד פופולארי והרבה עצרו בפדואה כדי לשמוע את הרצאותיו.
בכדי להעלות את משכורתו ולהתקיים גלילאו נאלץ לתת שיעורים פרטיים לכל מיני אנשים.
בזמן שהותו בפדואה גלילאו פגש אישה צעירה, מרינה גאמבה, ונולדו להם שלושה ילדים, למרות שאף פעם הם לא התחתנו – אבל צורת חיים זו לא הייתה בלתי נפוצה באותם ימים. הילדים הם: וירג'ניה (נולדה ב-1600), ליביה (נולדה ב-1601) ו-וינסנציו (נולד ב-1606). בתו הבכורה וירג'יניה הפכה לאהובה עליו ביותר והיא הייתה מקור ניחומים והשראה בגיל מבוגר.
במהלך 18 השנים בפדואה (1592-1610) גלילאו ביצע כמה מהגילויים החשובים ביותר שלו במכניקה ובאסטרונומיה. בעזרת תצפיות זהירות הוא ניסח את חוק ריבועי הזמנים שקובע שהמרחק האנכי שאותו מכסה גוף בנפילה חופשית או לאורך מישור משופע הוא פרופורציוני לריבוע זמן הנפילה. בסימון מודרני, המשוואה עבור הנפילה החופשית מבוטאת בצורה הבאה: s = gt2/2 , כאשר s ו-t הם המרחק האנכי והזמן של הנפילה בהתאמה, ו-g היא תאוצת הכבידה. גלילאו הגדיר את חוקי תנועת הקליעים וגרסה של ניסוי המגדל שבה כדורים מגולגלים על פני מישורים משופעים על גבי שולחן. גלילאו פרק את תנועת הקליעים לתנועה אנכית ואופקית, כאשר התנועה האופקית נקבעה על ידי המהירות של הכדור בעזבו את השולחן והיא "נשמרה" – לא השתנתה, זאת בעוד שהרכיב האנכי של התנועה עקב משקלו של הכדור עקב אחר החוק שלמעלה, חוק ריבוע הזמנים. גלילאו גם חקר את תנועת המטוטלת. הוא התרשם מהקביעות של מחזור המטוטלת: הזמן שלוקח למטוטלת להשלים את סיבוב ההלוך ושוב שלה. בפדואה גלילאו אימת את הכלל של המחזור הקבוע בניסויים ואז חשף כמה מסודותיה של המטוטלת.
החל מקיץ 1605 גלילאו היה מורה פרטי למתמטיקה של הנסיך הצעיר קוסימו דה מדיצ'י, הבן של הדוכס הגדול והם מאוד נקשרו זה לזה.
באותו הזמן גלילאו עסק בתורה של קופרניקוס.
ב-1543 פורסם ספר בגרמניה והמחבר שלו אסטרונום פולני וקדוש קתולי ניקולאוס קופרניקוס קבל את העותק הראשון כמעט על ערש דווי ואז הוא מת מהר מאוד אחר כך. ספרו: De Revolutionibus על תנועתם של גרמי השמים, ניסה לשנות את האופן שבו אנשים הביטו וחשבו על העולם באותה תקופה. קופרניקוס בחן את שתי מערכות העולם שהיו מקובלות בזמנו: זו שתוארה על ידי אריסטו, שבה השמש, הירח, הפלנטות והכוכים נעים במעגלים קונצנטריים סביב כדור הארץ והמערכת שתואר על ידי פתולמאי שחי במאה השנייה באלכסנדריה ב-Almagest. עבודותיהם של אריסטו ושל פתולמאי נשמרו על ידי הערבים. השם Almagest הוא ערבי ויווני כאחד: Al בערבית (ה) ו- megist (הגדול ביותר), ולכן פירושו, העבודה הגדולה ביותר. השם היווני לעבודה של פתולמאי הוא: Syntaxis. כמו אריסטו, כך פתולמאי הניח את המערכת הגיאוצנטרית של העולם: כדור הארץ עומד במקום במרכז היקום בעוד הפלנטות והשמש סבבו סביבו. במשך 14 מאות עד זמנו של קופרניקוס, אסטרונומים קבלו את המערכת של פתולמאי כנכונה.
לאחר שקופרניקוס בחן את התיאוריות של אריסטו ופתולמאי, הוא הציג מערכת שבה כדור הארץ לא היה במנוחה, אלא נע במסלול סביב השמש כמו שאר הפלנטות. הירח הסתובב סביב כדור הארץ בעוד כדור הארץ נע. הכוכבים לא הסתובבו בדיוק כמו במערכת הגיאוצנטרית של אריסטו ושל פתולמאי ונשארו קבועים במקום (כוכבי שבת). תנועתם הנראית שויכה לסיבוב היומי של כדור הארץ על צירו.
קופרניקוס התלבט זמן רב בטרם הוא פרסם את ספרו. הוא ידע שהזזת כדור הארץ תעמוד נגד המסורת של 14 מאות, כנגד הפירוש התיאולוגי של כמה פסוקים מהתנ"ך וכנגד ההשקפות המקובלות של האדם שחשב עצמו כחי במרכז היקום, נזר הבריאה, מאכלס מקום של כבוד בבריאת האל.
כאשר הספר בסוף פורסם, רבים מצאוהו יותר מידי קשה להבנה כי הוא היה מקצועי ולכן מעט קראוהו. אבל ככל שעבר הזמן הספר משך יותר ויותר מדענים לקרוא אותו. כמה מהם יכלו להבין את הספר והם לא התנגדו להנחה הבסיסית שלו: הנעת כדור הארץ ממקומו. כמה מהם נסעו והרצו בכל אירופה, כולל באיטליה שאז הייתה הארץ המלומדת ביותר.
כחמישים שנה אחרי מותו של קופרניקוס ממשיכי דרכו עדיין היו מועטים. ביניהם היו גלילאו והאסטרונום הגרמני הצעיר יוהנס קפלר. גלילאו וקפלר התכתבו ביניהם בלטינית:
"confide, Galileae, et progredere" כתב קפלר לגלילאו. כלומר הוא כתב לו: "תהיה לך אמונה, גלילאו, ותמשיך" לתמוך בקופרניקוס, מכיוון שקופרניקוס נתמך רק על ידי מיעוט ואילו הרוב בזו ולעגו לו. למרות התלהבותו של קפלר, בשלב זה גלילאו שמר על תמיכתו בקופרניקוס לעצמו ולחבריו במשך כמה שנים, וכאשר הוא לימד אסטרונומיה באוניברסיטה הוא כיבד את המסורת ולימד את המערכת הפתולמאית. זה לא ימשך עוד הרבה זמן ככה...
ב-9 לאוקטובר 1604 הופיע כוכב חדש וזוהר בשמים. היום אנחנו יודעים שזו הייתה התפוצצות סופרנובה. גלילאו התעניין בכוכב החדש והוא החל לבצע תצפיות. גלילאו נתן פירוש להופעת הכוכב החדש בהתאם לתורה הקופרניקאית, ונכנס למאבקים עם תומכי התורה האריסטוטלית.
הטלסקופ
בתחילת הקיץ של 1609 גלילאו היה בוונציה. כאשר הוא היה בוונציה הוא שמע שמלטש עדשות פלמי בהולנד (האנס ליפרסה) בנה אמצעי מזכוכית שבאמצעותו עצמים שנראים מאוד רחוק מהעין יכולים להראות בבירור כאילו הם מאוד קרובים. גלילאו מיד ראה כאן הזדמנות מצוינת. אם הוא יוכל לבנות אב טיפוס כזה ולהדגם אותו לרשויות הונציאניות לפני שהיזמים ההולנדים יגיעו לזירה, הוא יזכה בפרסים וגמולים חסרי תקדים.
גלילאו חזר לפדואה וחשב כיצד הוא יוכל לבנות מכשיר דומה לזה. הוא ידע מספיק אודות אופטיקה כדי לנחש שהתכנון ההולנדי היה צירוף של עדשה אחת קמורה ואחת קעורה. הוא ניסה את הצירוף של שתי העדשות – קמורה וקעורה, שממוקמות במרחק מתאים. הן אכן נתנו מראה ברור ומוגדל של עצמים מרוחקים. היה לו את יצרן המכשירים שלו בעל המיומנות היוצאת מהכלל שדרושה כדי להשחיז את העדשות. תוך 24 שעות, לפי התיאור של גלילאו עצמו, היה לו טלסקופ מאיכות טובה יותר מכל טלסקופ שנוצר על ידי האומנים ההולנדים – בעל יכולת הגדלה של פי 20.
גלילאו התקין את שתי העדשות בשני קצוות של צינור עופרת וכך הוא בנה את הטלסקופ הראשון שלו. במשך כמה זמן גלילאו קרא למכשיר שלו Occhiale שפירושו משקפת או בשם הלטיני: perspicillum ורק מאוחר יותר הוא השתמש בשם טלסקופ.
גלילאו מיד הבין את החשיבות הרבה של המכשיר שלו גם למדע וגם לחיים המעשים. הוא הבין שהמכשיר יכול להועיל למעשה המלחמה: הוא יאפשר לראות את "האויב במרחק הרבה יותר גדול מהרגיל... לגלותו יותר משעתיים לפני שהוא יוכל לראותנו... לשפוט את כוחותיו, כדי להתכונן ולספק לו מרדף או קרב, או להימלט..."
גלילאו יכל לדרוש וללא ספק הוא אכן דרש סכום כסף נכבד עבור המצאתו. אבל פרסום והשפעה היו מין הסתם יותר חשובים עבורו מכסף. גלילאו ודאי הראה את המכשיר שלו לחברים או דיבר עליו, כי מהר מאוד השמועה התפשטה שגלילאו למעשה המציא את המכשיר. הסניורה הדוג'ה של ונציה ניקולו קונטריני קרא לגלילאו וגלילאו חש חובה לבוא ולהראות לו ובפני הסנאט את הטלסקופ החדש, וכאשר הוא עשה זאת הם נדהמו. גלילאו נתן לדוג'ה מכשיר טלסקופ במתנה. והנה סיפור העלילה כיצד גלילאו מציג ונותן את מכשיר הטלסקופ במתנה לדוג'ה.
גלילאו בא לפלאצו דוקאל, הארמון הגרנדיוזי של הממשל כדי להציג את המצאתו. סנטורים ואצילים בגלימות וציורי התקופה קישטו את הקירות של הארמון. הם ישבו על פלטפורמה. הפרופסור מפדובה, גלילאו, גם לבש גלימה ועמד עם הטלסקופ על רצפת השיש. האדמיניסטראטור מהאוניברסיטה, מה שאז היה קרוי, הפרוקוראטור, הציג את גלילאו: "הרובה של גלילאו". "הרובה" היה מכוסה בבד סאטן בצבע ארגמן בהידור מפואר. גלילאו יצא אז החוצה יחד עם הנוכחים המכובדים והם ירדו במדרגות המפוארות של הפלאצו דוקאל ועלו במדרגות התלולות של הקמפלינה, מגדל הפעמון של סאן מרקו על פני הפיאצטה. הסנטורים והאצילים המבוגרים שטיפסו במעלה המדרגות התלולות כדי לראות בעזרת הטלסקופ כלי שיט רחוקים בים שמתקרבים לנמל. מראה זה הוביל את הנסיך לרצות את ההמצאה החדשה.
ואז הפרוקוראטור ניגש לגלילאו ואמר לו שבעקבות המצאתו הוועדה העליונה של הדוג'ה החליטה לחדש את המינוי שלו באוניברסיטה לכל החיים, עם קצבה של 1000 פלורינים, כלומר, משכורתו הוכפלה.
גלילאו בנה טלסקופ נוסף בעל יכולת הגדלה גדול יותר וזאת עד אשר הוא הבין שבנקודה מסוימת העדשות יגרמו לעיוות הדמויות. הוא בנה טלסקופים רבים ונוספים אבל לא כולם היו מוצלחים בגלל שלא תמיד ניתן ללטש את העדשות היטב ולהרכיבן בדיוק במרחק הרצוי.
ואז ב-1610 גלילאו השתמש בטלסקופ כמכשיר מדעי במהלך שבע השנים הבאות: הוא כיוון אותו לשמיים. הוא השתמש בו כהרחבה לחושים. הוא לפתע גילה שהירח נראה שונה ומלא מהמורות. הוא גילה את הפלנטות הקטנות (הלוויינים) שמסתובבות סביב צדק. הוא קרא ללוויינים של צדק הפלנטות המדיצ'יות לכבוד תלמידו האהוב קוסימו שנהפך לדוכס הגדול ולכבוד משפחתו של קוסימו. גלילאו גם חקר את תנועותיהם של הלוויינים של צדק, חישב את מסלוליהם וניבא את מיקומיהם בצורה כל כך מדויקת עד כי נווטים יכלו להסתמך על הטבלאות שלו והחישובים שלו במהלך נתיביהם עם האוניות שלהם. גלילאו גם חקר את המופעים של נוגה. הוא הבחין שהמופעים של נוגה נראים מחזוריים כמו אלה של הירח ולכן הוא הסיק שנוגה לא מסתובבת סביב כדור הארץ – כפי שסבורים לפי התורה הפתולמאית, אלא היא מסתובבת סביב השמש, בהתאם לתורה הקופרניקאית. גלילאו חקר בנוסף את הטבעות של שבתאי. אבל היה קשה לו להפריד ביניהן בעזרת הטלסקופ שלו. לטלסקופ שלו לא היה כושר הפרדה מספיק טוב כדי להבחין שלמעשה מדובר בטבעות של שבתאי ולכן גלילאו הסיק שמה שהוא רואה בשבתאי הוא למעשה שלושה עצמים שמימיים קרובים זה לזה.
זמן קצר אחר כך גלילאו צפה בכתמי השמש ותאר אותם ככתמים כהים על דסקת השמש. מתנועת כתמי השמש על דסקת השמש גלילאו הגיע למסקנה הבאה: "ממאפיינים מיוחדים של תנועה זו ניתן ללמוד שהשמש היא לגמרי כדורית, שהיא מסתובבת ממערב למזרח וסביב מרכזה שלה, ונושאת את הכתמים יחד איתה במעגלים מקבילים והיא משלימה סיבוב שלם בערך בחודש ירחי". כלומר, השמש עצמה, הגוף הזוהר ביותר, היא בעלת פגמים על פני משטחה, והיא מסתובבת סביב צירה בעוד כדור הארץ והירח מסתובבים סביבה.
החדשות אודות הטלסקופ ונפלאותיו התפשטו. הגילויים של גלילאו היו העניין לויכוח בכל אירופה תוך כמה שבועות מאז שהוא ביצע אותם. למרות שמעט מאו אנשים ידעו על קופרניקוס אפילו 67 שנים אחרי שהוא נפטר, גלילאו במידה רבה עשה תעמולה ועזר להפיץ את החדשות על ידי דיבור וכתיבה. הוא שלח מכתבים מדעיים, הוא כתב ספר במרץ 1610, השליח הכוכבי, שבו הוא תיאר את תצפיותיו עד כה. הוא כתב את ספרו בלטינית כדי שבארצות אחרות יוכלו לקראו. ואכן ברגע שקפלר קרא אותו, הספר הודפס בגרמניה. חמש שנים אחר כך הספר הודפס בסינית בסין. וזה מוזר לאור אמצעי התחבורה של אותם הזמנים.
בצורה זו גלילאו והטלסקופ שלו זכו לפרסום רב, משוררים וציירים התייחסו אליו ולטלסקופ שלו. אבל בין המדענים היו סקפטיים רבים. גלילאו ידע כיצד לבנות את הטלסקופים המשוכללים שלו שיכלו לחשוף את תגליותיו, אל הוא לא הסגיר את הסודות לגבי כיצד לבנות את הטלסקופים האלה. הוא בנה טלסקופים רבים, אבל לא כולם היו מוצלחים. מיעוט מיניהם היה מוצלח. בגלל שהוא שמר על הסודות של ההמצאה לעצמו המדענים היו סקפטיים לגבי כיצד הטלסקופ פועל. הם שאלו את עצמם: האם התגליות שמבוצעות באמצעות הטלסקופ הן אמינות? אנחנו לא יודעים כיצד ההמצאה פועלת? משמע אולי מה שניבט דרכה הוא פיקציה? אולי מה שניבט דרכה הוא שום דבר מלבד תוצאה של עיוות? עדשות נוטות לגרום לאסטיגמציה. אולי המראות הן תוצאה של תאונה? אפילו קפלר המאמין הגדול בתורה של קופרניקוס פקפק בהתחלה בקיום של הפלנטות המדיצ'יות (הירחים של צדק), ורק כאשר הוא קבל לידיו את הטלסקופ מתוצרת גלילאו הוא קבל כעובדה את הממשות של הלוויינים של צדק ולא חשב שהם עיוות כתוצאה מהעדשות. אבל העקשנים הבלתי מאמינים יותר מבין הפילוסופים האריסטוטלים, הם בכלל סרבו להביט דרך הטלסקופ. הם טענו את הטענה: או שלא יראו שום דבר חדש דרך הטלסקופ או שמה שיראו זו אשליה אופטית, איזה שהוא טריק שאותו יצר הטלסקופ.
גלילאו וקפלר אף פעם לא נפגשו, כי גלילאו היה באיטליה וקפלר בגרמניה. גלילאו אף פעם לא קיבל את הרעיון של קפלר אודות מסלולים אליפטיים לפלנטות. אינשטיין אמר על כך באפריל, 1955 ממש רגע לפני מותו: "חבל, אתה מוצא [גאווה] אצל כל כך הרבה מדענים! זה תמיד כאב לי שגלילאו לא קבל את העבודה של קפלר" (סיינטיפיק אמריקן, יולי 1955).
לאחר המצאת הטלסקופ, הרפובליקה הונציאנית כאמור אשרה לגלילאו משרת פרופסורה לכל החיים, הוא היה אמור להיות מרוצה. אבל לא כך היה. גלילאו חש גולה בפדובה וגעגועים הביתה למרות ההכרה והכבוד, למרות הגירוי והחופש שהתאימו לרוחו, הוא התגעגע לפרינצה ולטוסקנה. הוא היה בערך בן 45 והוא הגיע לגיל שבו הוא הביט וחשב לאן הוא הגיע. הוא רצה להשלים את תצפיותיו בפלנטות המדיצ'יות, לסיים את מחקריו בגופים נופלים ובתנועת קליעים מאז ימי פיזה. הוא תכנן לכתוב ספרים. הוא הרגיש שבפדואה הוא מקדיש יותר מידי זמן ללימוד סטודנטים, הרצאות ושיעורים פרטיים ופחות מידי זמן למחקר.
פירנצה
גלילאו רצה לשוב לפירנצה תחת החסות של הדוכס הגדול הצעיר קוסימו דה דיצ'י, תלמידו לשעבר קוסימו, שהתייחס אליו בהערצה ובחיבה. אפילו לפני המצאת הטלסקופ גלילאו התכתב עם החצר בטוסקנה אודות משרה שם. הוא התלונן על המשכורת ברפובליקה בפדואה וגם הוא העדיף את צורת השלטון של פירנצה – עד כמה שזה נשמע אירוני, כי גלילאו נתפש בעיני אנשים כמתקדם במחשבה המדעית וכתומך ב"מהפכה" הקופרניקאית. אבל זה מפרספקטיבה מודרנית. למעשה גלילאו חיפש את חופש המחשבה במדע אבל בפוליטיקה הוא חיפש את השלטון של הדוכס קוסימו כאשר הוא הנתין הנאמן שלו והיה לו קשר טוב איתו.
גלילאו הקדיש את ספרו השליח הכוכבי לקוסימו והוא העריץ את מדיצ'י כאשר הוא קרא לירחים של צדק על שמם. וכך זה סלל את שובו לפירנצה. מהר מאוד הוא קיבל את המשרה שהוא רצה, מתמטיקאי ראשון באוניברסיטת פיזה, ללא התחייבות להרצות או להיות שם ולמעשה ללא התחייבויות בכלל, והתואר של מתמטיקאי ופילוסוף ראשי ואישי של הדוכס הגדול של טוסקנה, של קוסימו, ומשכורת של נושא משרת חצר בעל הדרגה הגבוהה ביותר.
בספטמבר 1610, שנה אחת בלבד אחרי שהוא קבל את המשרה לחיים בפדואה, הוא חזר לפירנצה. זה העליב את שליטי ונציה שקיבלוהו והעניקו לו פרסום, אותות כבוד על הישגיו המדעיים והם חשו מרירות וקנאה. וכך גלילאו לא שב לעולם חזרה לא לפדואה ולא לוונציה, אפילו לא לביקור קצר. כנראה שאילו גלילאו היה נשאר בפדואה, שארית חייו היו בטוחים יותר ושקטים יותר. ונציה הייתה אחת ממדינות אירופה שהכירה בחופש וכבוד האנושי של כל אזרחיה. היא נתנה משכורת בתמורה לחובות. ונציה לא סבלה התערבות בענייניה אפילו מצד הכנסייה. בפירנצה המצב היה שונה לגמרי. שם המדיניות של המדיצ'ם, שהעריכו את הקרדינלים והאפיפיורים במשפחתם, הם היו קשורים מאוד חזק לאלה ברומא.
שוב גם כאן בפירנצה, גלילאו החברותי והפיקח מצא חברים אינטלקטואלים גם בין האצילים בפירנצה. עתה היה לו חבר צעיר, מוכשר וסקפטי בשם פיליפו סלביאטי. גלילאו והסטודנטים שלו היו מבקרים קבועים בווילה של סלביאטי, שהייתה כעשרים קילומטר מפירנצה. אבל אפילו באידיאל זה גלילאו היה חסר מנוחה. היה לו עולם אחד להיאבק בו: רומא, דהיינו, הכנסייה.
במאה שקדמה לבואו של גלילאו הכנסייה אוימה בצורה רצינית על ידי הרפורמציה והתפשטות הפרוטסטנטיות. הכנסייה הגיבה לאיום הזה במערכה ארוכה וחזקה כנגד הפרוטסטנטיות וכל שאר הצורות של מה שהיא החשיבה ככפירה. זה היה חלק מהמאמץ הארוך והמתמשך של הכנסייה ברומא לחזק את עצמה באמצעים רבים, כולל ההרחקה של גידופים מבפנים וההגדרה הברורה יותר של הדוקטרינות שעורערו על ידי הרפורמאטורים. ריאקציה זו על ידי הכנסייה ברומא ידועה כקונטרה-רפורמציה. היא נמשכה יותר ממאה שנה והיא בערך נמשכה בזמן חייו של גלילאו. הזרמים השמרנים של הקונרטה-רפורמציה השפיעו לא רק על הדת אלא גם על הפוליטיקה, בייחוד בארצות שהיו קשורות מאוד עם הכנסייה כמו הדוכסות הגדולה בטוסקנה.
מצב עניינים זה לא בישר טובות עבור אדם כמו גלילאו שמדבר בגלוי, וחברו הטוב סאגרדו היה מודאג. סאגרדו שהיה חסיד של השלטון הוונציאני, הכיר היטב את המבנה הפוליטי והחברתי האירופאי של ימיו והוא הרגיש את המשמעות עבור גלילאו. הוא כתב לגלילאו שלאור מה שעומד לקרות: "היכן תמצא חופש וריבונות לעצמך כמו בוונציה? בייחוד כאשר היה לך פה תמיכה והגנה... כרגע אתה משרת את הנסיך הטבעי שלך, אדם גדול, מסור בעל הבטחה יחידה במינה. אבל כאן היה לך שליטה על אלה ששולטים ומושלים אחרים, והיית צריך לשרת רק את עצמך. היית כמו שליט היקום... אני מאוד מודאג מהיותך במקום שבו הסמכות של החברים של הישועים מאוד מובאת בחשבון". כאשר המכתב הגיע לגלילאו, כבר התחילה שרשרת האירועים שהובילה את גלילאו לויכוחים עם הכנסייה.
גלילאו היה נאמן לכנסייה ובאופן אירוני זו הייתה אחת הסיבות שהובילו אותו למחלקות עם הכנסייה. הוא ידע שמהפיכה במושג של האדם אודות היקום הפיזיקאלי הייתה בהישג יד ושהאמונה בלבד לא תוכל להרחיקה. כקתולי טוב הוא לא רצה שהכנסייה שלו תנקוט עמדה של אמונה דוקטרינית שממנה היא תצטרך לסגת. הוא חשב שהוא יוכל לשכנע אפילו את המתנגדים הגדולים ביותר לקבל את ההוכחות שלו.
בזמן שגלילאו חזר מפדואה לפירנצה הוא היה בטוח שהיו לו ההוכחות לנכונות המערכת הקופרניקאית. הוא ידע שהתיאולוגים לא יקבלו את זה בקלות, אבל הוא גם ידע שכמה מהטיעונים שלו הם מאוד חזקים ומאוד משכנעים. כמה מהעדויות של הטלסקופ הן חזקות אם הצופה מאמין. וגלילאו החליט ללכת לרומא ולהמיר את התיאולוגים בעזרת הטלסקופ שלו.
ב-1611 גלילאו הציע למזכיר המדינה של הדוכס הגדול ביקור רשמי ברומא שבו הוא ידגים את הטלסקופים שלו ויעשה רושם על הוותיקן בנוגע לחשיבות של הגילויים האסטרונומיים שלו. אבל למערכה זו היו הסכנות שלה כי בין התגליות של גלילאו היו העדויות המטרידות נגד הדוקטרינה של הכנסייה לפיה כדור הארץ הוא במרכז היקום. הדוגמה של הכנסייה תאמה עם המערכת של העולם של פתולמאי מהמאה השנייה. בנוסף הכנסייה ראתה בירח ובשמש כגופים שהם במהותם גופים מושלמים, מה שעמד בצורה מובהקת נגד התצפיות שאותן ביצע גלילאו בטלסקופ: הטלסקופ של גלילאו חשף כתמי שמש על גבי דסקת השמש ואת המהמורות בירח.
כאשר גלילאו ביקר ברומא באביב 1611 הוא כבר היה לגמרי מומר לקופרניקנזים. אבל הקונפליקט בין הטלסקופ לכנסיה היה זמנית מוסתר ולכן הביקור של גלילאו ברובו היה מוצלח. לאן שגלילאו הלך הוא פגש בבישופים וקרדינלים, בין השאר את הקרדינל רוברט בלרמין, מזכיר המדינה של האפיפיור. הקרדינל בלרמין היה הכוח האינטלקטואלי שעמד מאחורי הכס הקדוש, התיאולוג הקתולי החשוב ביותר באותה התקופה ואחד מהאינקביזיטורים הכלליים שהכנסייה הפכה אותו לקדוש. המטרה שלו הייתה להעריך את הטיעונים של גלילאו ולהכריז על עמדה רשמית בנוגע אליהם. והוא דרש דעה מהאסטרונומים והמתמטיקאים בקולג'יו רומנו הישועי (המסדר הישועי ברומא), שדיווחו על ספקות בנוגע לכך שהטלסקופ באמת חשף הרים על גבי הירח. אבל חשוב יותר, הם בטחו בעדויות של הטלסקופ בנוגע למופעים של נוגה ובנוגע לתנועות של הירחים של צדק.
האפיפיור האוטוקרטי פאול החמישי קיבל את גלילאו בנדיבות ונתן לו את ברכתו ואת תמיכתו. גלילאו הצליח להתחבר על חברים רבים בעלי השפעה ברומא, אצילים, אמנים וכותבים. הוא מיקם את הטלסקופ שלו באביב הרומאי בלילה בגינות של הארמונות העתיקים והדגים את תגליותיו למספר מאוד גדול של אנשים סקרנים והוא "המיר לא מאמינים בזה אחר זה".
קרדינל אחד כתב לדוכס הגדול על ביקורו של גלילאו, שלגלילאו "הייתה הזדמנות להדגים את המצאותיו בצורה כה טובה שהאמינו להן כל האנשים המומחים והמסוגלים כלא רק מאוד אמיתיות ונכונות, אלא גם מאוד נהדרות, ואילו היינו עתה ברפובליקה הרומית העתיקה, אני בטוח שפסל היה מורם לכבודו בבירה כדי לכבד את הצטיינותו ואת גבורתו".
כולם דברו בהתלהבות על תגליותיו האסטרונומיות של גלילאו. הוא המיר "לא מאמינים", הוא העלה דיון בנושא המערכת הקופרניקאית ומשמעויותיה אל מחוץ לחוג הסגור של המתמטיקאים והאסטרונומים אל מעבר לחוגים הרבה יותר גדולים של אנשים תרבותיים – אפילו אכן לחצר האפיפיורית עצמה.
גלילאו מצא תורם אריסטוקרט חדש ברומא. היה זה הנסיך פרדריקו סזי, הפטרון והמנהיג של ה"אקדמיה הליציאנית". הייתה זו אגודה סודית שחבריה היו "פילוסופים שהיו כמהים לידע אמיתי, והם התמסרו למחקר הרב, ובייחוד המתמטיקה". החברים היו צעירים, רדיקאלים ואמיתיים למטפורה של הליצאנים, חדי-עין ואכזריים בטיפולם באויביהם. גלילאו היה אורח של כבוד במשתה הפזרני שאותו אירגן סזי, ומיד אחר כך הוא נבחר כאחד מהליציאנים.
כשם שגלילאו התחבר על אנשים בעלי השפעה ברומא ובפירנצה כך באופן בלתי נמנע היו לו כמה אויבים מסורים. אחד מאלה היה לודוביקו דלה קולומב, שהפך את עצמו למנהיג של המבקרים את גלילאו. פירוש השם קולומב באיטלקית הוא "יונה" וגלילאו ביטא את הבוז שלו לקולומב ולמבקריו על ידי זה שהוא קרא להם "ליגת היונים".
300 שנה אחר כך אלברט אינשטיין עמד תחת מתקפה של מבקרים אנטישמיים בברלין שניסו לרמוס את תורת היחסות שלו. הוא כינה את מבקריו שהתאגדו תחת שם ארוך ומפוצץ בשם קיצור מבזה אנטי יחסותיים. בנובמבר 1918, אינשטיין פרסם "דיאלוג אודות התנגדויות לתורת היחסות", בו הוא במפורש השתמש בז'אנר המפורסם של גלילאו: דיאלוג על שתי מערכות עולם גדולות. בצורה זו אינשטיין הגיב בציבור למבקריו האנטי-יחסותיים המרים החריפים ביותר מזה זמן רב בגרמניה והזדהה עם מאבקו של גלילאו. המבקרים של אינשטיין היו ארנסט גורקה, פול וויאלנד ופיליפ לנארד, שלא הפסיקו לחפור ולחפש כיצד להכפיש את תורת היחסות שלו מאז שהיא קמה כיחסות הפרטית. ונשוב לגלילאו ולמבקריו.
ההצלחה של גלילאו העלתה את חמתם של כמה בחצר האפיפיורית, בייחוד כאשר גלילאו עסק בתורת השמיים. קרדינל בלרמין הביט דרך הטלסקופ של גלילאו ודאג. הוא היה יועץ להגמון של המשרד הקדוש, או האינקביזיציה. כאשר גלילאו רכב על גל ההצלחה וחזר לטוסקנה הוא לא ידע שהאינקביזיציה כבר הוזעקה.
האינקביזיציה הייתה הטריבונל הגבוה של הכנסייה ברומא. היא תפקדה בזמן ימי הביניים, אבל במתכונתה הנוכחית היא נוצרה בערך 20 שנה לפני שגלילאו נולד. במהלך הקונטרה-רפורמציה לאינקביזיציה היה תפקיד מאוד חשוב. היא תמיד פעלה בחשאיות באמצעות מיצגיה בערים הקתוליות והיא איתרה, חקרה ורדפה את אלה שנחשדו בכפירה כאשר היא מנסה לדכא אותם בטרם יתפשטו. היא גם הפעילה צנזורה כדי למנוע את הסילוף של הדוקטרינה הקתולית ולשם כך היא שתפה פעול עם קונגרגצית האינדקס, שפרסמו את האינדקס, או רשימת הספרים האסורים. לאינקביזיציה או למורשים מטעמה הוענקה הרשות או הרישיון לאשר אילו ספרים יכלו להיות מפורסמים ומוצאים לאור ואילו לא יכלו להיות מוצאים לאור. הרבה ספרים הועלו על האינדקס וצונזרו. בזמנו של גלילאו האינקביזיציה נעשתה מעט יותר נוחה והיא נהגה במידת הרחמים מעט יותר. אבל היא הייתה ידועה כגוף שמשתמש בעינויים. בעבר היא השליכה הרבה כופרים להישרף על עמוד השריפה (המוקד). עוד ב-1600 גורל זה נפל בחלקו של החושב האיטלקי ג'יורדנו ברונו – נזיר דומיניקאני לשעבר שאימץ פילוסופית טבע פנתיאיסטית.
מהר מאוד לאחר שובו של גלילאו מרומא לפירנצה בתחילת הקיץ ב-1611 העניינים כבר התחילו להתגלגל לרעתו.
בדיוק כמו שקרה 300 שנה אחר כך עם אינשטיין ומבקריו האנטי יחסותיים, כך קרה עם גלילאו לפניו. קולומב התחיל להתקיף את גלילאו בפומבי ורצה דו-קרב אינטלקטואלי איתו: ויכוח ציבורי אודות תורת הגופים הצפים, בייחוד הקרח. גלילאו הסכים ונענה לאתגר. זירת האירוע הייתה ארמון הפיטי. בקהל נכחו הדוכס הגדול קוסימו ואמו הדוכסית הגדולה קריסטינה. בויכוח גלילאו דיבר על ציפת גופים (כזכור הוא קרא את ארכימדס והוא גם רצה להפריך את אריסטו): הוא נקט בעמדה שהקרח וגופים מוצקים אחרים צפים בגלל שהם קלים יותר מהנוזל שבו הם טובלים. קולומב דבק בעמדה האריסטוטלית לפיה חתיכת קרח דקה ושטוחה צפה במים נוזלים בגלל צורתה המיוחדת. כרגיל גלילאו בנה את הטיעון שלו בעזרת הדגמות ניסוייות והוא הראה שחתיכות עץ שחור, אפילו בצורות מאוד דקות, תמיד שקעו במים, בעוד שגוש קרח נותר על פני המים, וכך הוא שבה את לב הקהל.
היו נוכחים באירוע ידועים ומפורסמים. גלילאו הסביר את הנושא כה בכישרון בעזרת הניסויים שהוא ביצע שאחד האורחים של הכבוד עמד לצידו ותמך בו. התומך היה הקרדנל מפאו בארבריני, ששנים אחר כך נהפך לאפיפיור אורבנוס השמיני. כאשר הוא נהפך לאפיפיור הוא התנגד לגלילאו ונהפך לאחד מאויביו המרים. אבל כעת כאשר הוא עדיין קרדינל הוא היה חביב לגלילאו והוא העריץ את יכולותיו הדיאלקטיות של גלילאו. כדי לרצות את הקרדינל הדוכס הגדול ביקש מגלילאו שיכתוב את טיעוניו. ביום שלאחר הויכוח הזה עם קולומב גלילאו חלה מאוד, והוא פרש לווילה של סלביאטי כדי להחלים. כאשר היה לו יותר כוח, גלילאו סיכם את השקפותיו במסה על גופים צפים. גלילאו כתב את הספר והתוצאה היא: דו שיח על גופים צפים שפורסם ב-1612.
יחד עם סלביאטי גלילאו שב לחקור את כתמי השמש. הם מיפו את התנועה של הכתמים הגדולים כאשר הכתמים נעו על פי משטח השמש ליד קו המשווה ממערב למזרח. ואז באביב 1612 הגיעה השמועה שלגלילאו וסלביאטי יש מתחרה. הוא כינה את עצמו אפלס. מאוחר יותר הוא הזדהה כאב כריסטופר שיינר, פרופסור ישועי למתמטיקה מבבריה. לחרדתו של גלילאו, אפלס טען שהתצפיות שלו של כתמי השמש בוצעו קודם, והן הסבירו את הכתמים כדמויות של כוכבים שחולפים מקדימה לשמש. לא רק שהפולש נדחף ללא רשות כאשר לגלילאו טענה של קדימות בעניין התצפיות על כתמי השמש, אלא הוא גם העלה פירוש שגוי לכתמים. לגלילאו תמיד הייתה נטייה לפרנויה ועתה היא הייתה בשיאה. הוא שלח סדרה של מכתבים חצופים לאפלס דרך מתווך והוא הסכים עם סזי שיש לפרסם את המכתבים ברומא באמצעות האקדמיה של הלינציאנים. במכתבים אלה גלילאו קבע לראשונה את דבקותו במערכת הקופרניקאית. כעדות הוא הזכיר את תצפיותיו בפלנטות: "אני אומר לך ש[שבתאי] גם כן, לא פחות מנוגה המקרינה, מסכים להפליא עם המערכת הקופרניקאית הנהדרת. רוחות מועדפות עתה נושבות על מערכת זו. נותרת מעט סיבה לחשוש מרוחות רוחביות או צללים על מדריך כה בהיר".
לגלילאו מהר מאוד הייתה הזדמנות נוספת להכריז על אמונתו בקופרניקניזם.
בסביבות 1613 החלו הבעיות כאשר גלילאו התחיל לאשר במפורש את המערכת הקופרניקאית בהקשר לכתמי השמש. אחד מתלמידיו של גלילאו, בנדטו קסטלי, עכשיו עבד במשרה הקודמת של גלילאו בקתדרה למתמטיקה בפיזה. במכתב לגלילאו, קסטלי כתב שלאחרונה היה לו ראיון מטריד עם הדוכסית הגדולה האדוקה קריסטינה. קסטלי כתב, "הוד מעלתה הליידי התחילה לטעון כנגדי באמצעות כתבי הקודש". דאגתה העיקרית הייתה פסוק מספר יהושע שאומר שיהושע ציווה על השמש: שמש בגבעון דם כדי שהאויבים הנמלטים של יהושע לא יוכלו לברוח אל תוך הלילה, והוא לא ציווה כך על כדור הארץ. האם זה לא תמך בדוקטרינה שהשמש נעה סביב כדור הארץ והכחיש טענה לפיה כדור הארץ נע סביב השמש במנוחה? וכך האם קופרניקוס יכול לעמוד מעל כתבי הקודש? איש לא יסכן את מעמדם של כתבי הקודש.
גלילאו מיד הרגיש את הסכנה העורבת בפתח. הדוכסית הגדולה הייתה בעלת כוח רב והוא חשש לאבד את תמיכתה. בפעם הראשונה הוא בגלוי הביא את ההשקפות הקופרניקאיות שלו להתמודד אל מול נושאים תיאולוגיים. בהתחלה הוא כתב לקסטלי, שלפעמים זה טעות לקחת את המלים של התנ"ך פשוטו כמשמעו. יש לפרש את התנ"ך בדרך כזו שלא תהיה סתירה עם התצפית הישירה: "המטרה של המפרשים החכמים היא למצוא משמעויות אמיתיות בפסוקי הקודש שיסכימו עם העדויות של הניסיון החושי". הוא טען שאלוהים יכל לסייע ליהושע בדיוק באותה מידה של קלות תחת המערכת הקופרניקאית כמו תחת המערכת הפתולמאית.
המכתב לקסטלי שהופץ ובסוף פורסם לא הוביל לתגובה ביקורתית במשך יותר משנה. בינתיים גלילאו נקט באמצעים יותר דראסטיים כאשר הוא הרחיב את המכתב, והוא הדגיש את החשיבות הראשונית של התצפיות לעומת הדוקטרינה של כתבי הקודש כאשר השניים הם בקונפליקט והוא הפנה זאת היישר לדוכסית הגדולה קריסטינה: "המטרה הראשית של כתבי הקודש היא לעבוד את האל ולהציל נפשות", הוא כתב. אבל "במחלוקות אודות תופעות טבע, עלינו לא להתחיל עם הסמכות של פסוקי הקודש, אלא עם חושי הניסיון והדגמות ההכרח". הוא נזכר בדבריו של קרדינל סזר ברוניוס שאמר פעם, "התנ"ך אומר לנו כיצד לנוע [להגיע] לשמים ולא כיצד השמים נעים".
ב-1615 גלילאו הרחיב את המכתב לדוכסית והסביר מפורשות מה חושי הניסיון וההדגמות הראו:
"אני סבור שהשמש ממוקמת במרכז הסיבובים של המסלולים השמימיים והיא לא משנה את מקומה, וכדור הארץ מסתובב על עצמו ונע סביבה. בנוסף... הנני מאשר את ההשקפה הזו לא רק על ידי הפרכת הטיעונים של פתולמאי ואריסטו, אלא גם על ידי יצירת [טיעונים] רבים עבור הצד השני, בייחוד כמה השייכים לאפקטים פיזיקאליים שסיבותיהם אולי לא יכולות להיקבע בשום דרך אחרת, וגילוים אסטרונומיים אחרים. גילויים אלה בבירור סותרים את המערכת הפתולמאית והם מסכימים נהדר עם העמדה האחרת הזו ומאשרים אותה". כך גלילאו טען שהמערכת הקופרניקאית היא מציאות פיזיקאלית ולא רק כלי או היפותזה מתמטיים.
בנוסף, גלילאו הסביר לאנשים את הקשר בין מדע לאמונה כך שאין סתירה בין השניים. "התנך", כך טען, "לא אוסר בכל ביטוי את האספקטים הפיזיקאליים, וגם אלוהים לא נחשף בצורה פחות מעולה בפעולות הטבע מאשר בקביעות הקדושות של התנ"ך..." והוא הוסיף, "אבל אני מרגיש מחויב להאמין שאותו אלוהים שהעניק לנו חושים, תבונה ואינטלקט לא התכוון לוותר על השימוש בהם ובאמצעים אחרים שיתנו לנו ידע שאנחנו יכולים לקבל על ידם. הוא לא ידרוש מאיתנו להתכחש לחוש ולתבונה בעניינים פיזיקאליים שמונחים לפני עינינו ומחשבתנו באמצעות הניסיון הישר וההדגמות ההכרחיות", אמר גלילאו.
כיום הכנסייה מקבלת את ההשקפות האלה של גלילאו. אבל בימיו של גלילאו היו כמה וכמה בכנסייה שביקרו את העמדה הזו. לכמה בכנסייה שקיבלו את התנ"ך כמקור המיוחס לידע והיו בעלי הבנה מועטה ביותר במדע, הכתבים של גלילאו נראו הפרעה מבחוץ בענייני דת.
התחילו להאשים את גלילאו בכך שהמתמטיקה היא אומנות של השטן, שהיא מקור הכפירה ויש לגרשה מכל הארצות. ואז החלו להעיד נגד גלילאו באינקביזיציה. ההתקפה הראשונה על גלילאו על דוכן מטיפי הכנסייה באה מכומר דומיניקאני בשם טומאסו קאסיני, שהעביר דרשה זועפת שהתרכזה על הנס של יהושע, ועל חוסר היכולת של ההבנה של אירועים כל כך עצומים ללא האמונה בדוקטרינה המבוססת הזו. זו הייתה נקודת תפנית בסיפור של גלילאו מכיוון שהמדען המפורסם ביותר באיטליה, הפילוסוף של הדוכס הגדול מטוסקנה, קרוב לקרדינלים הכי חזקים ברומא, הועמד מואשם בציבור בכפירה מל דוכן חשוב של מטיף בכנסייה ועל ידי מי שהוא שהחליט שהוא קובע מהי האמונה הנכונה. קאסיני והאב ניקולו לוריני, כומר דומיניקאני נוסף, עתה החליטו לקחת את העניין של גלילאו לאינקביזיציה, כאשר הם מציגים כעדות לכפירה את המכתב לקסטלי. כמוכן, באמצעות הקרדינל בלרמין האינקביזיציה הייתה מודעת למערכה על גלילאו לטובת הדוקטרינה של קופרניקוס כבר מ-1611. אבל אז העניין לא היה עדיין רציני. עכשיו האינקביזיציה התחילה באישומים פורמאליים נגד גלילאו. חרף החשאיות שאפפה את האינקביזיציה גלילאו היה מודע למה שהולך והוא ידע שרצו את נוכחותו ברומא.
גלילאו שוב היה חולה במשך כמה חודשים ולבסוף לקראת הקיץ של 1615 הוא יצא לרומא.
כאשר הוא בא לרומא שוב פעם לביקור הוא התקבל בחמימות כמיקודם. כמו בביקור הקודם הוא שהה בוילה מדיצ'י, השגרירות הטוסקנית, שהשקיפה מעל הגבעה על כיפות גגות הכנסיות הרבות. לפי הוראת הדוכס הגדול הוא התקבל בצורה מכובדת. אבל גלילאו הוא גלילאו והוא מיד התחיל במערכה שלו לטובת קופרניקוס, במרץ באמצעות שיחות וויכוחים כמעט עם כל מי שהוא חשוב ברומא ובאמצעות כמה כתבים חדשים הוא ניסה להפיץ את רעיונותיו. הוא נקט עתה הרבה יותר בנחרצת בתעמולה שלו והוא קבע שקופרניקוס עצמו אף פעם לא קבע שהמערכת שלו היא רק היפותזה מדעית אלא ממש ראה בה מציאות, עובדה אמיתית; זה ברור מכתביו של קופרניקוס, לו רק אנשים יכלו לקרוא אותם ולהבינם, אמר גלילאו. וכך לגלילאו התחילו להיות אויבים שבמרץ הוקיעו אותו וגינו אותו בפני האינקביזיציה. אבל גם היו לו חברים בחצר. כמה קרדינלים עשו כמיטב יכולתם לשכנעו להיות בשקט בציבור אודות קופרניקוס, למרות אמונתו האישית. עד אותו הרגע בו הוא זעק את זעקותיו הכנסייה במידה רבה העלימה עין. רק תהיה בשקט ואל תמיר אנשים בזעקה גדולה מידי.
הקרדינל בלרמין כתב מכתב לחבר של גלילאו שבו הוא אומר: "אני אומר שאם הוכחה אמיתית תמצא לפיה השמש היא קבועה ולא מסתובבת סביב כדור הארץ, אבל כדור הארץ סביב השמש, אז זה יהיה הכרחי, מאוד בזהירות להתקדם להסבר של הפסוקים של כתבי הקודש שנראים כמנוגדים, ואנחנו במקום צריכים לומר שאנחנו לא הבנו נכון את אלה מאשר לבטא שזה שגוי מה שמודגם". אבל גלילאו המשיך לצעוק ולדבר לטובת הדוקטרינה הקופרניקאית, ובעוד הוא העסיק עצמו בכך האינקביזיציה המשיכה לבחון את המקרה שלו. בתחילה גינו את גלילאו והאשימוהו ככופר וכמחלל את האל בנוגע לטבע האל. אבל גלילאו הצליח לטהר את שמו כי הוא היה מאמין והביע השקפות תיאולוגיות.
כהכנה לאינקביזיטורים, מוסמכים מטעם הוותיקן, בחרו את הדוקטרינה הקופרניקאית. ב-23 לפברואר 1616 התכנסה קבוצה של 11 תיאולוגים באינקביזיציה, כאשר היא מקבלת הוראות מהאפיפיור פאול כיצד לנהוג. קבוצת האינקביזיטורים בחנו את אמונותיו של גלילאו במדע ואמונותיו בכלל:
1) "השמש היא מרכז העולם ולכן נייחת מתנועה לוקאלית".
2) "כדור הארץ הוא לא מרכז העולם ולא נייח, אלא נע בהתאם לכל כולו בעצמו והוא גם בתנועה יומית".
השפה כאן היא לא מדעית כמובן וגם לא שפתו של גלילאו ושתי הטענות לא צוטטו מכתביו של גלילאו.
ביום שאחר כך התיאולוגים הוציאו צו כנגד הטענה הראשונה שהיא "טיפשית ומגוחכת מבחינה פילוסופית וכופרת מבחינה פורמאלית". הטענה השנייה יכלה להיות "באותה מידה מצונזרת מבחינה פילוסופית ולפחות שגויה באמונה".
לפי הוראת האפיפיור, הקרדינל בלרמין והאינקביזיטור קרא לגלילאו לארמונו ושם בנוכחות עדים הוא נזף בגלילאו, מסר לו את הפקודה הבאה, לפיה אסור לו להחזיק, ללמד או להגן על האמונה המואשמת של קופרניקוס. חוסר ציות מצידו של גלילאו יוביל למאסרו. גלילאו קבל את ההחלטה ללא מחאה והוא חיכה לצו רשמי מהוותיקן. צו, כאשר הוא הגיע כמה שבועות מאוחר יותר, היה באופן מפתיע שונה מהצו שניתן לו קודם לכן על ידי בלרמין. הוא לא הזכיר את גלילאו או את פרסומיו כלל, אלא במקום העלה איסור גורף כללי על הקופרניקניזם:
"הגיע לידיעת הקונגרגציה הקדושה שהדוקטרינה הפיתגוראית הכוזבת, דהיינו, המתייחסת לתנועת כדור הארץ ונייחות השמש, שמלומדת על ידי ניקולאוס קופרניקוס, ויחד מנוגדת לכתבי הקודש, היא כבר מתפשטת מסביב ומתקבלת על ידי אנשים רבים. על כן, שמא דעה מכל סוג כזה תחדור ותפגע בדת הקתולית, הקונגגרציה מוציאה צו שהעבודות של ניקולאוס קופרניקוס יושהו עד אשר הן מתוקנות".
וכך שנים אחרי שהתפרסם הספר De Revolutionibus שאותו הכומר קופרניקוס הקדיש לאפיפיור בזמנו והאפיפיור קיבל אותו ושבו הכנסייה לא מצאה שום דופי עד שגלילאו התחיל להציגו כמציאות, הספר הואשם ונאסר לפרסום עד אשר יתקנו אותו. הכנסייה הקתולית ברומא לא נקטה כל פעולה נגד הספר של קופרניקוס או נגד רעיונותיו עד אשר גלילאו התחיל את המערכה שלו להמיר ממש את התיאולוגים. הספר של קופרניקוס הוצג כהיפותזה מתמטית בלבד ומעט הבינו אותו. אבל בידיו של גלילאו הוא נהפך למערכת הליוצנטרית ממשית שאיימה על המערכת הגיאוצנטרית של אריסטו (שלמעשה עשה אותו הדבר עם המערכת של פתולמאי, הפך את המערכת המתמטית המופשטת של פתולמאי למערכת גיאוצנטרית פיזיקאלית ממשית ומובנת מבחינה אינטואיטיבית).
גלילאו שהיה אופטימי הבין שאולי בגלל שהוא לא הוזכר בצו הרשמי שהגיע מהוותיקן, ולמרות הצו המחמיר של בלרמין, הוא חמק מהצנזורה. גלילאו נשאר עוד שלושה חודשים ברומא ולבסוף יעצו לו לא "להעיר את הדובים משנתם" בתעמולת יתר לקופרניקניזם.
גלילאו חזר לפירנצה. שוב חולה והיה מדוכא במרבית 1617 ו-1618. לא היה לו הכוח להגיב כאשר שלושה כוכבי שבט הופיעו בשמי הליל במהלך ארבעת החודשים האחרונים של 1618. מה שהביאו חזרה לפעול היה פרסום מאת האב הורטיו גראסי, פרופסור למתמטיקה בקולג'יו רומניו (המסדר הישועי) וחוקר מוצלח שפרסם ספר שבו הוא טען שכוכבי השביט ספקו עדות חדשה נגד המערכת הקופרניקאית. בהתחלה גלילאו היה חלש מידי מכדי להגיב בעצמו. לכן הוא הטיל את המשימה על אחד מחסידיו, מריו גווידוצ'י, עורך דין ובוגר הקולג'יו רומנו. פורסמה חוברת, דו שיח [דיסקורסי] על כוכבי שביט תחת שמו של גווידוצ'י, למרות שהטיעונים הם בבירור של גלילאו. זה הוביל לתגובה ראויה מצד גראסי וב-1621 ו-1622 גלילאו היה מספיק נסער כבר וגם בריא כדי לכתוב את המניפסטו המשכנע והרהוט שלו, מאזני הצורפים שפורסם באוקטובר 1623. הספר הזה היה ויכוח בין קהל טיפשים אינסופי לבין מיעוט פילוסופי, מעין קונפליקט של חשיבה חופשית בין הסמכות לחופש האינטלקטואלי של המדע. גלילאו הקדיש את ספרו זה מאוחר יותר לאפיפיור אורבנוס השמיני.
בספר מאזני הצורפים, גלילאו הצהיר, "הפילוסופיה כתובה בספר גדול זה היקום, שעומד ברציפות פתוח למבטנו. אבל לא ניתן להבין את הספר כל עוד לא לומדים קודם להבין את השפה ולקרוא את האלף בית שמהם הוא מורכב. הוא כתוב בשפה של המתמטיקה, והאותיות שלו הם משולשים, מעגלים וצורות גיאומטריות אחרות, שבלעדיהן זה לחלוטין בלתי אפשרי להבין אף מילה שלו. בלעדי אלה משוטטים סביב במבוך חשוך".
מאזני הצורפים קיבל את האשור של הוותיקן, והקרדינל בארבריני שתמך בגלילאו בויכוח שלו עם קולומב כתב במכתב חברי ומאשר: "אנחנו מוכנים לשרתך תמיד".
ב-1623 הקרדינל מפאו בארבריני, שאותו גלילאו החשיב לחברו, ושעמד לצידו בויכוח על גופים צפים, נבחר להיות אפיפיור תחת השם אורבנוס השמיני. הקרדינל החשיב עצמו לפילוסוף ושוחח פעמים רבות על מדע עם גלילאו, גם בפירנצה וגם ברומא. והוא אף כתב שיר בלטינית לכבוד גלילאו. לאחר שהוא נעשה לאפיפיור הוא נהפך להרבה פחות אוהד כלפי גלילאו. הוא היה תאב שלטון וקנאי לסמכותו והוא נטה לטובות הנאה ולנפוטיזם. וכך נהגו לומר באיטליה: Quod non fecerunt Barbari fecerunt Barberini
מה שהברברים לא עשו, הבארברינים עשו.
הכנסות הבארברינים ועוצמתם נהפכו לעצומות והם קישטו את בתיהם ואת הארמונות שלהם בהידור והאשימו אותם בציבור שהם הסירו מהאנדרטות ברומא כמה אורנמנטים ואלמנטים משיש שאותם הברברים אפילו לא הסירו לפניהם כדי לקשט את בתיהם.
גלילאו מאוד השתוקק לבוא לרומא לחברו הוותיק, האפיפיור החדש. הוא קיווה שוב שהדוקטרינה הקופרניקאית עשויה עתה להתקבל ושאולי יתנו לו רשות לכתוב עליה. אבל גלילאו היה חולה שוב בחורף. בסוף הוא נסע לרומא באביב 1624. גלילאו נסע כאשר הוא תומך עתה במיקרוסקופים. תכנון המיקרוסקופ המקורי, כמו הטלסקופ, בא מהולנד, אבל גלילאו שיפר מאוד את המכשיר למטרות מדעיות. במיוחד מדהים היה למומחים ברומא המבט בדמויות המוגדלות של חרקים. מיד לאחר הגעתו לרומא, אורבנוס השמיני קבל את גלילאו. כאשר גלילאו מצפה שמי שהיה קודם הקרדינל בארבריני יתמוך בו, גלילאו מצא לחרדתו אישיות אחרת. האפיפיור החדש היה אוטוקרטי, נתון לנפוטיזם, ערמומי ואובססיבי במערכות צבאיות. כאשר האפיפיור היה קרדינל בארבריני הוא יכל להקשיב לרעיונות מוזרים ואפילו לנסות להבינם. אבל עכשיו במעמדו כאפיפיור, מנהיג הכנסייה הקתולית כולה, ראש עדת המאמינים של העולם כולו, הוא לא יכל לקבל רעיונות שסוטים מהקו של הכנסייה הקתולית. לכן גלילאו יכל לכתוב על המערכת הקופרניקאית בתנאי שהוא ייצג אותה לא כמציאות אלא כהיפותזה מדעית. חרף זאת גלילאו עזב את רומא כאשר הוא משוכנע שעדיין הדרך פנויה. במכתב לסזי מהאקדמיה הליציאנית הוא כתב: "בשאלה של קופרניקוס הוד קדושתו אמר שהכנסייה הקדושה לא האשימה, גם לא תאשים את דעותיו ככופרות, אלא רק כפזיזות. כל עוד לא מדגימים שזה נכון, אין מה לחשוש".
פורסם ב 22 ביוני 2008 14:25 במדור מאמר | 0 תגובות
התגובות מתפרסמות על דעת ובאחריות כותביהן בלבד.
אפשר למצוא עוד רשימות בארכיון, או לחזור לראש העמוד.
