Γαλιλαίος: Ο πατέρας των σύγχρονων επιστημών

«Τα μαθηματικά είναι η γλώσσα με την οποία ο Θεός έγραψε το Σύμπαν»

Της Μανιώς Μάνεση

Θεμελιωτής της πειραματικής μεθόδου στην επιστήμη, ο Γαλιλαίος δικαίως χαρακτηρίζεται ως ο ‘’πατέρας των σύγχρονων επιστημών’’.

Η επιμονή του ότι «η φιλοσοφία της φύσης είναι γραμμένη σε εκείνο το μεγάλο βιβλίο που βρίσκεται συνεχώς μπροστά στα μάτια μας, το Σύμπαν. Δεν μπορούμε όμως να τα κατανοήσουμε χωρίς να μάθουμε πρώτα τη γλώσσα του και να αντιληφθούμε το νόημα των συμβόλων της. Το βιβλίο είναι γραμμένο στη γλώσσα των Μαθηματικών» άλλαξε τη φυσική φιλοσοφία από λεκτική σε μαθηματική περιγραφή, καθιερώνοντας τον πειραματισμό ως την αναγνωρισμένη μέθοδο για την ανακάλυψη των γεγονότων της φύσης.

Μαθηματικός, φυσικός φιλόσοφος, αστρονόμος, από τους σημαντικότερους και διασημότερους όλων των εποχών, ο Γαλιλαίος (Galileo Galilei) διατύπωσε τους περίφημους νόμους του ισοχρονισμού των ταλαντώσεων του εκκρεμούς, της βαρύτητας, της αδράνειας και της σύνθεσης των ταχυτήτων και προκάλεσε επανάσταση στην αστρονομία με την κατασκευή του τηλεσκοπίου του, γνωστού ως η «διόπτρα του Γαλιλαίου».

Γεννήθηκε το Φεβρουάριο του 1564 στην Πίζα της Τοσκάνης, όπου έζησε μέχρι την ηλικία των 11 ετών οπότε η οικογένειά του εγκαταστάθηκε στη Φλωρεντία. Αν και από πολύ νωρίς ήταν εμφανής η κλίση του στα μαθηματικά, ο Γαλιλαίος ξεκίνησε σπουδές στην ιατρική λόγω της έντονης επιμονής του πατέρα του. Στο Πανεπιστήμιο της Πίζας προτιμούσε όμως να μελετά με πάθος μαθηματικά, Πλάτωνα και Αριστοτέλη και γρήγορα διακρίθηκε για τις επιδόσεις του, κυρίως όμως για την απροθυμία του να δεχτεί τις δογματικές απόψεις των δασκάλων του που δε βασίζονταν στην άμεση επιστημονική παρατήρηση και την απόδειξη, αλλά στην αυθεντία και στο κύρος των μεγάλων σοφών του παρελθόντος. Αναδεικνύονται έτσι τα κύρια χαρακτηριστικά της επιστημονικής του στάσης στην έρευνα. Η αντίθεση και η αμφισβήτηση.

Δευτεροετής φοιτητής στην Ιατρική, άκουσε τυχαία ένα μάθημα ευκλείδειας γεωμετρίας στην αυλή του μεγάλου δούκα της Τοσκάνης, Φραντσέσκο των Μεδίκων. Η ιατρική εγκαταλείπεται με τη σύμφωνη γνώμη και του πατέρα του και ο Γαλιλαίος αφοσιώνεται στον κόσμο των μαθηματικών.

Μια παρατήρηση στον καθεδρικό ναό της Πίζας, όταν ήταν 18 ετών, τον οδηγεί στην πρώτη επιστημονική ανακάλυψή του. Τον ισοχρονισμό του εκκρεμούς. Κοιτάζοντας τις αιωρήσεις του κρεμασμένου από την οροφή πολυελαίου, παρατήρησε ότι καθώς η κίνηση εξασθενούσε σταδιακά και το πλάτος της ταλάντωσης μίκραινε, ο χρόνος ταλάντωσης παρέμενε αισθητά ο ίδιος, πράγμα που επαλήθευσε ακριβέστερα χρησιμοποιώντας ως μέτρο σύγκρισης τους κτύπους του σφυγμού του. Η ανακάλυψη των νόμων του εκκρεμούς από το Γαλιλαίο οδήγησε τελικά στην εφεύρεση του μηχανικού ρολογιού ακριβείας.

Στα πρώτα πειράματά του ο Γαλιλαίος, μελέτησε την πτώση των σωμάτων, στοχεύοντας και στην κατάρριψη των δοξασιών των περιπατητικών φιλοσόφων (αριστοτελικών) που κυριαρχούσαν τότε στη διδασκαλία. Ότι δηλαδή η ομαλή κυκλική κίνηση είναι η μόνη αληθινή και άξια της απλότητας της φύσης. Πειραματιζόμενος, οδηγήθηκε στο αντίθετο συμπέρασμα από τα τότε διδασκόμενα. Ανατρέποντας τη θεωρία του Αριστοτέλη, υποστήριξε ότι όλα τα σώματα άσχετα προς τη μάζα τους, πέφτουν ταυτόχρονα (στον ίδιο τόπο), ενώ οι παρατηρούμενες διαφορές στο χρόνο πτώσης τους οφείλονται στη διαφορετική αντίσταση του αέρα κατά την πτώση.

Η μελέτη της πραγματείας του Αρχιμήδη για τα σώματα που επιπλέουν, του έδωσε την ιδέα να τον υπερασπιστεί από τις επιθέσεις των αριστοτελικών, γεγονός που τον οδήγησε το 1586 στην πρώτη γνωστή εφεύρεσή του, τον υδροστατικό ζυγό.

«Όλες οι αλήθειες είναι εύκολα κατανοητές από τη στιγμή που ανακαλυφθούν. Το θέμα είναι να ανακαλυφθούν».

Ως καθηγητής μαθηματικών στο πανεπιστήμιο της Πίζας, διακρίθηκε για την ποιότητα και το ελεύθερο πνεύμα της διδασκαλίας του, καθώς και για σειρά ερευνών που ήταν σημαντικές όχι μόνο από άποψη αντικειμένου αλλά και μεθοδολογίας. Συγχρόνως, εκδηλώνει για πρώτη φορά την αμφισβήτησή του στην αριστοτελική κοσμολογική αντίληψη. Σύμφωνα με τη μεσαιωνική παράδοση, η μέθοδος με την οποία γινόταν τότε η επιστημονική έρευνα ήταν η ερμηνεία των κειμένων του Αριστοτέλη, του Γαληνού, του Πτολεμαίου και των άλλων σοφών της αρχαιότητας και η εξαγωγή συμπερασμάτων από γενικές αρχές που έπρεπε να περιλαμβάνονται σ’ αυτά τα κείμενα, χωρίς δηλαδή την προσφυγή σε πειράματα ή νέες παρατηρήσεις.

Η εισαγωγή του πειράματος από τον Γαλιλαίο και η μελέτη των φυσικών φαινομένων κάτω από ελεγχόμενες από τον επιστήμονα συνθήκες ήταν μια μέθοδος εντελώς ξένη προς τις επικρατούσες συνήθειες της επιστημονικής σκέψης και έρευνας. Οι συνάδελφοι του, αντιμετώπισαν τα πειράματα ανεπιθύμητο αν όχι επικίνδυνο νεωτερισμό. Ταυτόχρονα ο μικρός σεβασμός που συνήθιζε να έχει ο Γαλιλαίος προς εκείνους που διαφωνούσαν με τις απόψεις του, κάθε άλλο παρά αγαπητό τον έκανε στον κύκλο του. Η παραίτησή του από το πανεπιστήμιο της Πίζας και η επιστροφή του στη Φλωρεντία δεν άργησαν να έρθουν για να ακολουθήσει ο διορισμός του το 1592 ως καθηγητής μαθηματικών στο πανεπιστήμιο της Πάντοβα, η οποία ανήκε τότε στη Δημοκρατία της Βενετίας.

«Δεν μπορείς να διδάξεις τίποτα στον άνθρωπο.

Το μόνο που μπορείς να κάνεις είναι να τον βοηθήσεις να ανακαλύψει αυτό που έχει μέσα του».

Το διάστημα αυτό η δραστηριότητά του υπήρξε πολύ έντονη και πολύπλευρη. Εκτός από τα μαθήματά του σε ένα διαρκώς αυξανόμενο ακροατήριο, δημοσίευσε διάφορες πραγματείες πάνω σε ποικίλα θέματα αστρονομίας, μηχανικής και οχυρώσεων και εφεύρε πλήθος οργάνων, μεταξύ αυτών μια αντλία ανύψωσης νερού και μια υπολογιστική πυξίδα. Οι ανακαλύψεις του Γαλιλαίου στη μηχανική αποτελούν και την πιο σημαντική συνεισφορά του στην επιστήμη καθώς σ’ αυτόν τον τομέα δημιούργησε πραγματικά μια νέα επιστήμη, στηριζόμενη σε εντελώς νέα μεθοδολογία, ιδιαίτερα στο πείραμα.

Αντίθετα, οι αστρονομικές ανακαλύψεις του -στις οποίες πάντως οφείλεται τόσο η μεγάλη φήμη του όσο και οι διαμάχες του με την Εκκλησία που κατέληξαν στην καταδίκη του από την Ιερά Εξέταση- στηρίχτηκαν σε παλαιότερες μελέτες αστρονόμων. Η πρώτη ανακάλυψη του Γαλιλαίου στην αστρονομία (1604), με αφορμή την εμφάνιση ενός λαμπρού αστέρα (σουπερνόβα) στον αστερισμό του Οφιούχου, ήταν ότι αυτός βρίσκεται οπωσδήποτε μακρύτερα από τους πλανήτες. Επιβεβαίωσε έτσι τα συμπεράσματα του μεγάλου Δανού αστρονόμου Τύχο Μπράε, ότι αντίθετα προς ό,τι πιστευόταν μέχρι τότε, αστρονομικά φαινόμενα συμβαίνουν και σε περιοχές πέρα από τον περιορισμένο χώρο στον οποίο κινούνται οι πλανήτες.

Η βασική όμως συμβολή του Γαλιλαίου στο χώρο υπήρξε η κατασκευή και χρήση του τηλεσκοπίου για την εκτέλεση αστρονομικών παρατηρήσεων. Μαθαίνοντας ότι στην Ολλανδία υπάρχει ένα όργανο μέσω του οποίου μπορούσες να παρατηρήσεις μακρινά αντικείμενα σαν να ήταν σε μικρή απόσταση, ο Γαλιλαίος πέτυχε συνδυάζοντας έναν κοίλο και έναν κυρτό φακό, σε ένα σωλήνα, να μεγεθύνεται ένα αντικείμενο όταν κανείς το κοίταζε μέσα από αυτόν. Το πρώτο τηλεσκόπιο μεγέθυνε το αντικείμενο τρεις φορές, ενώ πολύ σύντομα ο Γαλιλαίος πέτυχε να κατασκευάζει τηλεσκόπια που μεγέθυναν τα αντικείμενα 100 φορές. Αν και οι αστρονομικές παρατηρήσεις μέσω τηλεσκοπίου έγιναν σχεδόν ταυτόχρονα από τον μαθηματικό Τόμας Χάρριοτ στην Αγγλία, τον αστρονόμο Σίμον Μάριους στη Γερμανία και τον Γαλιλαίο στην Ιταλία, η τιμή για την πρώτη χρήση τηλεσκοπίου για αστρονομικό σκοπό αποδίδεται στον Γαλιλαίο. Αιτία, ο επίμονος τρόπος με τον οποίο εξέταζε κάθε ουράνιο σώμα κάθε φορά που διαγραφόταν κάποια προοπτική για μια ανακάλυψη, η ελεύθερη επιστημονική του σκέψη με την οποία ερμήνευε τις παρατηρήσεις του και η οξυδέρκεια με την οποία αναγνώριζε το αστρονομικό ενδιαφέρον τους.

«Μέτρησε ό,τι είναι μετρήσιμο

 και κάνε μετρήσιμο ό,τι δεν είναι».

Στην πρώτη σειρά παρατηρήσεών του, που δημοσιεύτηκαν αρχές του 1610 στο μικρό βιβλίο ‘’Αστρικός Ταχυδρόμος’’, παρουσίασε την πραγματική μορφή της Σελήνης την οποία έως τότε θεωρούσαν λεία και σφαιρική. Ο Γαλιλαίος αναγνώρισε αμέσως την ύπαρξη κρατήρων, πεδιάδων και βουνών, υπολογίζοντας το ύψος συχνά με σημαντική ακρίβεια, μετρώντας το μήκος της σκιάς τους. Τις μεγάλες σκοτεινές περιοχές που είναι ορατές και με γυμνό μάτι τις θεώρησε, εσφαλμένα, ως οφειλόμενες στην παρουσία νερού. Απέφυγε ωστόσο να τις ονομάσει θάλασσες, όπως έκαναν οι διάδοχοι του. Το κύριο αποτέλεσμα των παρατηρήσεων του ήταν πως η Σελήνη μοιάζει από πολλές απόψεις με τη Γη, αναιρώντας τις παλιές δοξασίες περί ιδιαιτερότητας της Γης συνυφασμένες με την αριστοτέλεια γεωκεντρική άποψη του κόσμου.

Στις αστρονομικές ανακαλύψεις του περιλαμβάνονται ο εντοπισμός μεγάλου αριθμού αστέρων μη ορατών με γυμνό μάτι, η διαπίστωση ότι ο Γαλαξίας καθώς και διάφορα νεφελώδη σώματα ήταν τεράστιες συγκεντρώσεις χιλιάδων αμυδρών αστέρων, κυρίως όμως η ανακάλυψη των δορυφόρων του πλανήτη Δία. Το σύνολο του Δία και των δορυφόρων του που αποτελούν μικρογραφία του ηλιακού συστήματος, ήταν το ένα από τα δυο πιο ισχυρά επιχειρήματα υπέρ του ηλιοκεντρικού συστήματος, θέτοντας συγχρόνως σε αμφισβήτηση την εδραιωμένη αντίληψη για το αλάθητο του Πτολεμαίου και ιδιαίτερα του Αριστοτέλη. Το δεύτερο επιχείρημα ήταν η διαπίστωση ότι ο πλανήτης Αφροδίτη παρουσιάζει φάσεις όπως ακριβώς η Σελήνη και συνεπώς περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο.

Η φήμη που απέκτησε ο Γαλιλαίος από τη δημοσίευση των μεγάλων αυτών ανακαλύψεων του στον ‘’Αστρικό Ταχυδρόμο’’ του εξασφάλισε θέση καθηγητή στην Πίζα και τον τίτλο του ‘’πρώτου φιλόσοφου και μαθηματικού’’ στην αυλή του Μεγάλου Δούκα της Τοσκάνης Κόζιμο Β’ των Μεδίκων.

«Δεν έχω γνωρίσει ποτέ έναν άνθρωπο τόσο αδαή

ώστε να μην μπορώ να μάθω κάτι από αυτόν».

Μια από τις μεγάλες επιτυχίες του Γαλιλαίου υπήρξε η παρατήρηση σκοτεινών σχηματισμών στον ηλιακό δίσκο, που έγιναν γνωστές ως ‘’ηλιακές κηλίδες’’, αποδεικνύοντας ότι αποτελούν σχηματισμούς της ηλιακής επιφάνειας την οποία ακολουθούν στην περί τον άξονα περιστροφική της κίνηση. Η ερμηνεία του φαινομένου αλλά και τα πρωτεία της ανακάλυψης αποτέλεσαν αιτία επιστημονικής αντιπαράθεσης μεταξύ του Γαλιλαίου και του Ιησουίτη Κρίστοφερ Σάινερ που εξελίχθηκε σε προσωπική φιλονικία. Ο Σάινερ αναδείχθηκε στο σφοδρότερο εχθρό του Γαλιλαίου και φαίνεται ότι συνέβαλε στην εχθρότητα με την οποία τον αντιμετώπισαν από τότε οι ιησουίτες, ενώ ο σαρκασμός με τον οποίο συνήθιζε να αντικρούει ο Γαλιλαίος τους επιστημονικούς του αντιπάλους συνέβαλε στο να αποκτήσει και πολλούς άλλους εχθρούς στους επιστημονικούς και φιλοσοφικούς κύκλους, ιδιαίτερα ανάμεσα σε εκείνους που μιλούσαν εν ονόματι του Αριστοτέλη.

Και ενώ ο Γαλιλαίος υιοθετεί σε δημοσιεύσεις του το κοπερνίκειο ηλιοκεντρικό σύστημα, θεωρία που ενισχύθηκε από τις παρατηρήσεις του αστρονόμου Γιοχάνες Κέπλερ, ξεκινάει με αφορμή τις επιστημονικές ανακαλύψεις η αντιπαράθεση των αστρονομικών παρατηρήσεων του και της ερμηνείας τους από το ένα μέρος και της αυθεντίας της Εκκλησίας και της Βίβλου από το άλλο, αντιδικία που διατηρήθηκε με τη μια ή την άλλη μορφή επί αιώνες.

Με αφορμή το πόρισμα σώματος θεολόγων, γνωστών ως ‘’ειδικών συμβούλων της Αγίας Έδρας’’ οι οποίοι είχαν εντολή να εξετάσουν τις δοξασίες του Κοπέρνικου, σύμφωνα με το οποίο η κοπερνίκειος άποψη ότι ο Ήλιος είναι το κέντρο του κόσμου και ακίνητος είναι ψευδής, αιρετική και αντίθετη προς την Αγία Γραφή και ότι η άποψη πως η Γη δεν είναι το κέντρο του κόσμου αλλά κινείται και έχει επιπλέον ημερήσια κίνηση, ήταν φιλοσοφικά απατηλή και θεολογικά τουλάχιστον εσφαλμένη, ο καρδινάλιος Μπελλαρμίν, με εντολή του Πάπα Παύλου Ε’ εγκαλεί τον Γαλιλαίο συστήνοντάς του να πάψει να υποστηρίζει τις απόψεις του αυτές.

Tο διάταγμα του 1616 καταδικάζει τις παραπάνω απόψεις για τον Ήλιο και τη Γη και βάζει στον ‘’Κατάλογο των Απαγορευμένων Βιβλίων’’ τρία βιβλία του Κοπέρνικου, του Ντιντάκους Αστούνικα και του Φοσκαρίνι γιατί σ’ αυτά υποστηριζόταν ‘’αυτή η ψεύτικη πυθαγόρεια δοξασία –εντελώς αντίθετη προς την Αγία Γραφή – της κίνησης της Γης και της ακινησίας του Ήλιου’’. Ο Γαλιλαίος αντίθετα εμφανιζόταν προσωπικά ικανοποιημένος, γιατί του χορηγήθηκε ένα πιστοποιητικό από τον Μπελλαρμίν που βεβαίωνε ότι ούτε απαρνήθηκε τις απόψεις του ούτε τιμωρήθηκε γι’ αυτές και έτσι έμεινε στη Ρώμη μερικούς μήνες για να δείξει ότι εκεί είχε καλό όνομα.

«Η Βίβλος δείχνει τον δρόμο που οδηγεί στους Ουρανούς.

Όχι τον δρόμο που ακολουθούν οι ουρανοί».

Νέα διαμάχη το 1618, μεταξύ του Γαλιλαίου και του Ιησουίτη Γκράσσι αυτή τη φορά, με αφορμή την εμφάνιση τριών κομητών, διαμάχη που γρήγορα εξελίχθηκε σε γενικότερη διαμάχη φιλοσοφίας και αστρονομίας. Ο Γαλιλαίος ενώ θα μπορούσε να μην ασχολείται με το ζήτημα αυτό, αφήνοντας τα έργα του Κοπέρνικου, του Πτολεμαίου και του Κέπλερ να δώσουν στους οπαδούς του τα υποστηρικτικά στοιχεία για το πραγματικό σύστημα του κόσμου, παρασυρμένος από το πνεύμα αντιδικίας που τον διέκρινε από τη νεότητα του επανήλθε στο απαγορευμένο θέμα. Το 1632 ο Γαλιλαίος αποφάσισε να προχωρήσει περισσότερο και με την άδεια των λογοκριτών της Φλωρεντίας και της Ρώμης, τύπωσε το βιβλίο του ‘’Διάλογος επί των δύο κύριων συστημάτων του κόσμου, του πτολεμαϊκού και του κοπερνίκειου’’

Ο ‘’Διάλογος’’ συνοδεύτηκε από μεγάλη επιτυχία αλλά και μεγάλη αντίδραση, την οποία οι εχθροί του Γαλιλαίου δεν άφησαν ανεκμετάλλευτη. Αποτέλεσμα, ο διορισμός ειδικής ανακριτικής επιτροπής για το θέμα, η απαγόρευση έκδοσης αντιτύπων και η με παπική διαταγή κλήση του να παρουσιαστεί στην Ιερά Εξέταση.

Αρχικά ο Γαλιλαίος προσπάθησε να αποφύγει τη δοκιμασία αναφερόμενος στις καλές υπηρεσίες του στην αυλή της Τοσκάνης και προβάλλοντας την αδυναμία του να ταξιδέψει λόγω ηλικίας, αλλά τελικά, μπροστά στην απειλή να προσαχθεί με τη βία και σιδηροδέσμιος, έφτασε στις αρχές του 1633 στη Ρώμη, όπου όμως τον μεταχειρίστηκαν με ασυνήθιστη αβρότητα.

Κατά την πρώτη εμφάνιση του Γαλιλαίου στην Ιερά Εξέταση η απάντηση του στις κατηγορίες ήταν ότι δεν είχε καταλάβει πως το διάταγμα, ή η σχετική σύσταση που του είχαν γίνει, απαγόρευαν τη διδασκαλία της θεωρίας του Κοπέρνικου σαν μιας απλής «υπόθεσης». Η ανακριτική επιτροπή ωστόσο επέμεινε στην άποψη ότι το βιβλίο υπεράσπιζε καθαρά και συντηρούσε τις μισητές δοξασίες. Ο Γαλιλαίος, ύστερα από συμβουλή του ίδιου του γενικού επιτρόπου να δείξει μια πιο υποχωρητική στάση δέχτηκε κατά τη δεύτερη εμφάνισή του πως σε μια νέα ανάγνωση του βιβλίου του βρήκε ότι μερικά σημεία δίνουν στον κοπερνικειανισμό περισσότερο ισχυρά επιχειρήματα από ό,τι ο ίδιος είχε αρχικά σκεφτεί.

Κρίθηκε όμως ένοχος ότι «πιστεύει και υποστηρίζει δοξασίες ψεύτικες και αντίθετες προς τις Άγιες και Ιερές Γραφές, ότι ο Ήλιος είναι το κέντρο του κόσμου και ότι δεν κινείται από την ανατολή προς τη δύση, και ότι η Γη κινείται και δεν είναι το κέντρο του κόσμου».

Του ζητήθηκε τότε ως ποινή να «απαρνηθεί, αποκηρύξει και αναθεματίσει τα παραπάνω σφάλματα», πράγμα που έκανε αμέσως γονατιστός. Καθώς σηκωνόταν όρθιος όμως, ο Γαλιλαίος όρθιος κτύπησε το πόδι του στο έδαφος και με μισοσβησμένη φωνή ψιθύρισε όπως θέλει ο θρύλος

«Και όμως κινείται!»

Καταδικάστηκε σε ισόβιο εγκλεισμό στις φυλακές της Αγίας Έδρας, απόφαση που μετέτρεψε την επόμενη ημέρα ο Πάπας σε κατ’ οίκον περιορισμό. Ο Διάλογος προστέθηκε στον «Κατάλογο των απαγορευμένων βιβλίων» του 1616 όπως λίγο αργότερα και η Επιτομή του Κέπλερ.

Τα υπόλοιπα χρόνια της ζωής του τα πέρασε ο Γαλιλαίος ήσυχα στο Αρτσέρι, όπου παρέμεινε συνεχώς, επιτηρούμενος αυστηρότατα από τον αφοσιωμένο στην Εκκλησία γιο του, ο φανατισμός του οποίου τον οδήγησε στο να κάψει τα περισσότερα γραπτά του πατέρα του μετά το θάνατό του, στις 18 Ιανουαρίου 1642,  για τη σωτηρίας της ψυχής του Γαλιλαίου.

Η δίκη του Γαλιλαίου το 1633 ήταν το αποτέλεσμα της σύγκρουσης δύο κόσμων. Του κόσμου της επιστήμης και του ουμανισμού του Γαλιλαίου, με τον κόσμο του σχολαστικισμού και του απολυταρχισμού που κυριαρχούσε στην Καθολική Εκκλησία, θεωρώντας τον Γαλιλαίο αιρετικό…

«Δεν αισθάνομαι υποχρεωμένος να πιστέψω ότι ο ίδιος Θεός που μας έχει προικίσει με σύνεση, λογική και νοημοσύνη, προτίμησε να εγκαταλείψουμε τη χρήση τους».