Galileo Galilei (15. helmikuuta 1564 Pisa, Firenzen herttuakunta – 8. tammikuuta 1642 Arcetri, Toscanan suurherttuakunta) oli italialainen tähtitieteilijä, filosofi ja fyysikko. Hänen merkittävimmät saavutuksensa liittyvät tieteellisen menetelmän kehitykseen aristoteelisesta nykyiseen muotoonsa. Häntä on kutsuttu tieteen, klassisen fysiikan ja tähtitieteen isäksi.
Elämä Galileo Galilei syntyi Pisassa, Toscanan maakunnassa, Italiassa 15. helmikuuta 1564.Lehti: luku Galilein varhaisvaiheet (s. 87) Hän oli matemaatikko ja muusikko Vincenzo Galilein ja Giulia Ammannatin seitsemästä lapsesta vanhin. Silloiseen toscanalaiseen tapaan esikoisen nimi oli muunnelma sukunimestä. Monien mielestä juuri Galileo oli perheen lapsista lahjakkain. Hän opiskeli jo nuorena latinaa, kreikkaa ja filosofiaa. Vuonna 1581 hän aloitti lääketieteen opiskelut Pisan yliopistossa. Pian hän kuitenkin huomasi, että on kiinnostunut enemmän matematiikasta kuin lääketieteestä, ja vaihtoi alaa. Galilei joutui jättämään yliopisto-opiskelunsa kesken, koska vanhemmilla ei ollut varaa maksaa hänen opintojaan, mutta hänelle tarjottiin silti opettajan paikka Pisan yliopiston matematiikan laitokselta vuonna 1589. Vuonna 1592 hän siirtyi Padovan yliopistoon ja toimi siellä matematiikan laitoksella geometrian, tähtitieteen ja mekaniikan opettajana aina vuoteen 1610 saakka. Tänä aikana Galilei keskittyi tieteelliseen työhön ja teki monia merkittäviä havaintoja.
Vaikka Galileo Galilei oli harras katolinen, hänellä oli kolme aviotonta lasta Marina Gamban kanssa: tyttäret Virginia (s. 1600) ja Livia (s. 1601) sekä poika Vincenzio (s. 1606). Aviottoman syntyperänsä vuoksi molemmat tyttäret lähetettiin jo nuorina San Matteon luostariin Arcetriin, ja he viettivät luostarissa loppuelämänsä. Isänsä älykkyyden perinyt Virginia ryhtyi nunnaksi ja otti nimekseen Maria Celeste. Hän kuoli 2. huhtikuuta 1634, ja hänet on haudattu isänsä kanssa Firenzen Basilica di Santa Croceen. Koko ikänsä sairaalloinen Livia otti luostarissa nimekseen Suor Arcangela. Vincenzio, jonka isyyden Galilei myöhemmin tunnusti, meni naimisiin Sestilia Bocchinerin kanssa.
Vuonna 1612 Galilei lähti Roomaan, jossa hän liittyi Accademia dei Linceihin ja ryhtyi tutkimaan auringonpilkkuja. Samana vuonna vastustus Galilein kannattamaa Kopernikuksen teoriaa kohtaan alkoi kasvaa. Vuonna 1614 Isä Tommaso Caccini tuomitsi Galilein ajatukset maapallon liikkeistä vaarallisiksi ja lähes harhaoppisiksi. Galilei puolustautui, mutta vuonna 1615 kardinaali Roberto Bellarmino nuhteli häntä henkilökohtaisesti ja kielsi esittämästä kopernikaanisia ajatuksia. Vuonna 1622 Galilei kirjoitti teoksen Il Saggiatore, joka hyväksyttiin ja julkaistiin vuonna 1623. Vuonna 1624 Galilei vieraili taas Roomassa ja yritti saada Kopernikuksen ajatuksia koskevaa kieltoa kumotuksi. Siinä hän ei onnistunut, mutta sai paavilta kuitenkin luvan kirjoittaa teoksen Ptolemaioksen ja Kopernikuksen malleista. Ainoa ehto oli se, että teoksessa oli päädyttävä katolisen kirkon kannalta sopivaan lopputulokseen. Tämä teos, nimeltään Dialogo dei due massimi sistemi del mondo (suomeksi Dialogi kahdesta suuresta maailmankuvasta), ilmestyi vuonna 1632. Vaikka kirjan loppupäätelmä olikin kirkon käskyn mukainen, lukijalle ei voinut jäädä epäselväksi, kummalle puolelle Galilei asettui. Teoksen takia Galilei joutui inkvisition eteen ja hänet tuomittiin loppuiäksi arestiin. Galilei kykeni kuitenkin jatkamaan työtään arestista huolimatta. Hän oli ensin arestissa Sienan kaupungissa, mutta joulukuussa 1633 Galilei sai luvan vetäytyä huvilalleen Arcetriin, Firenzeen. Mekaniikkaa käsittelevä teos, nimeltään Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuoue scienze () valmistui vuonna 1634, mutta se julkaistiin vasta 1638 Leidenissa, Hollannissa. Galilei oli tuolloin jo lähes sokea.
Galileo Galilei kuoli sydämentykytykseen sekä kuumeeseen Arcetrissa, lähellä Firenzeä 8. tammikuuta 1642.
Ura ja saavutukset Matematiikka ja tiede upright|pienoiskuva|Giusto Sustermansin maalaus. Galileo Galilein suurimpana saavutuksena voidaan pitää sitä, että hän kehitti merkittävästi tieteellistä metodia. Hän yhdisti kvantitatiiviset kokeet matemaattiseen analysointiin, mikä muodostaa yhä luonnontieteen perustan. Tämä menetelmä ei ollut yleisessä käytössä Galilein aikaan. Hänen isänsä, joka oli luutunsoittaja ja musiikkiteoreetikko, oli suorittanut epälineaarista riippuvuutta tutkivan kokeen. Kohteena oli viritetyn kielen jännityksen ja sävelkorkeuden riippuvuus. Nämä havainnot, jotka olivat tuttuja jo pythagoralaisten ajan soitintentekijöille, osoittivat että kokonaislukujen suhteet määrittävät harmonisia skaaloja. Matematiikkaa oli näin käytetty musiikin fysiikan kuvailemiseen. Nuori Galileo näki, kuinka hänen isänsä syvensi ja yleisti tätä yhteyttä. Galileo Galileita pidetään ensimmäisenä, joka avoimesti sanoi, että luonnonlait ovat matemaattisia. Tämä oli merkittävä muutos tieteessä, sillä antiikin Aristoteleesta saakka logiikkaa oli pidetty tieteen keskeisimpänä työkaluna.
Galilein merkitys oli suuri myös siinä, että hän kiisti auktoriteettien, kuten kirkon ja antiikin filosofien aseman tieteessä. Auktoriteettien sokean tottelemisen ja hyväksymisen hylkääminen on nykyaikaisen tieteen metodin olennainen osa. Tämä kehitys johti tieteen eroamiseen uskonnosta ja filosofiasta. Nämä kaksi keskeistä tieteen kehitykseen liittyvää asiaa antavat syyn nimittää Galileo Galileita ”tieteen isäksi”.
1900-luvulla Galilein kokeiden oikeellisuus on kyseenalaistettu. Erityisesti ranskalainen tieteenhistorioitsija Alexandre Koyré on epäillyt kokeiden todenperäisyyttä. Teoksessa Kaksi uutta tiedettä kuvattu putoavan kappaleen kiihtyvyyden määritys esimerkiksi vaati tarkkaa ajanmittausta, minkä arvellaan olleen mahdotonta 1600-luvulla. Koyrén mukaan laki oli kehitetty deduktiivisella päättelyllä ja lähinnä havainnollistettu ajatuskokeilla.
Myöhempi tutkimus on kuitenkin vahvistanut kokeet. Galilein kuvailemat kiihtyvyydenmäärittämiskokeet toistettiin 1961, ja tulosten tarkkuus oli sopusoinnussa Galilein raportin kanssa. Kokeessa ei käytetä suoraan putoavia vaan kaltevaa tasoa pitkin vieriviä palloja, jolloin mitattava aika pitenee ja sen riittävän tarkka mittaus helpottuu oleellisesti. Galilein julkaisemattomien töiden tutkiminen niinkin varhaiselta ajalta kuin 1604 osoittaa selvästi kokeiden todenperäisyyden. Niistä selviävät jopa ne tulokset, joita hän käytti kiihtyvyyden määritykseen. Tässä täyttyy eräs metodin vaatima asia eli kokeiden toistettavuus.
Galilei ymmärsi huomattavan modernilla tavalla matematiikan, teoreettisen fysiikan ja kokeellisen fysiikan väliset relaatiot. Esimerkiksi voidaan mainita seuraavat: Hän ymmärsi matemaattisen paraabelin sekä kartioleikkauksena että neliölain yhteydessä. Hän esitti, että paraabeli on ihanteellisen teoreettisen lentoradan kuvaus, kun kitka ja muut tekijät jätetään huomiotta. Erityisesti hän esitti rajat tämän teorian soveltuvuudelle, eli että teoria pätee vain laboratorion tai taistelukentän kokoluokassa. Edelleen hän jatkoi, että paraabeli ei voi kuvata oikein lentorataa, mikäli kappale on planeetan kokoluokkaa. Hän tunnisti, ettei hänen kokeensa voi vastata tuloksiltaan tarkasti teoreettista tai matemaattista muotoa, koska koetilanteessa vaikuttavat mittausepätarkkuudet, kitka ja muut tekijät. Hän ymmärsi myös luonnonlain mahdollisen pätevyyden rajallisuuden ja mittausepätarkkuuden.
Tähtitiede upright|pienoiskuva|Galilein ensimmäiset havainnot Jupiterin kuista. Galilei ei keksinyt linssikaukoputkea, mutta kehitti sitä merkittävästi. Lisäksi hän oli ensimmäisiä, joka käytti sitä tähtitaivaan havaitsemiseen. Hollannissa 1608 tehtyjen luonnosten avulla hän rakensi kaukoputken, jonka suurennos oli kolminkertainen. Myöhemmin hän pääsi 32-kertaiseen suurennokseen. Galilei esitteli ensimmäistä kaukoputkeaan venetsialaisille lainlaatijoille 25. elokuuta 1609. Hänen kehitystyönsä muodostui myös taloudellisesti kannattavaksi sivutoimeksi, sillä kauppiaat hyötyivät siitä merenkulussa. Galilei julkaisi kaukoputkellaan tekemänsä havainnot maaliskuussa 1610 lyhyessä tutkielmassa nimeltään Sidereus Nuncius.
Galilei löysi 7. tammikuuta 1610 kolme Jupiterin neljästä suurimmasta kuusta eli Ion, Europan ja Kalliston. Ganymedeksen hän löysi vajaa viikko myöhemmin. Hän havaitsi, että kuut ilmestyvät ja katoavat näkyvistä jaksollisesti. Tämän hän arveli johtuvan niiden liikkeestä Jupiterin ympäri, mistä hän päätteli niiden olevan Jupiterin kuita. Hän havaitsi niitä kevään 1610. Sitten Jupiter katosi Auringon taakse. Jupiterin tultua uudestaan näkyviin monet muutkin havaitsivat Jupiterin kuita syksyllä 1610.
Galilei antoi kuille nimen mesenaattiensa Medicien mukaan, mutta nykyisin niitä kutsutaan Galilein kuiksi. Se, että planeetoilla havaittiin kiertolaisia, oli ongelmallista maakeskisen maailmankuvan kannalta.
Vuodesta 1610 alkaen Galilei teki havaintoja kaukoputkellaan Venuksesta. Hän havaitsi Venuksella olevan kaikki kuun vaiheet, kuten Kopernikuksen kehittelemä aurinkokeskinen teoria ennustikin. Maakeskisen kuvan mukaan kaikkia vaiheita ei olisi pitänyt näkyä. Tämä havainto tuki aurinkokeskistä mallia mutta ei todistanut sitä.
Galilei oli myös yksi ensimmäisistä auringonpilkkuja havainneista eurooppalaisista. Hän myös tulkitsi uudelleen Kaarle Suuren ajan pilkkuhavainnot, joiden aiemmin arveltiin johtuneen Merkuriuksesta. Auringonpilkkujen olemassaolo oli ristiriidassa vanhan käsityksen kanssa, jonka mukaan taivas oli muuttumaton. Francesco Sizin ensimmäisenä havaitsemat vuosittaiset muutokset pilkuissa aiheuttivat ongelmia sekä maakeskiselle että Tyko Brahen kuvalle. Galilein ja Christoph Scheinerin välille syntyi pitkä ja katkera kiista siitä, kumpi havaitsi auringonpilkut varhemmin.
pienoiskuva|Vasemmalla Galilein piirros kuusta (julkaistu teoksessa Sidereus Nuncius vuonna 1610), oikealla valokuva samasta alueesta.
Galilei raportoi ensimmäisenä kuun vuorista ja kraattereista 30. marraskuuta 1609. Niiden olemassaolon hän päätteli kuun pinnan valon ja varjon muodoista, ja hän jopa arvioi vuorten korkeuksia havaintojensa perusteella. Hän päätteli Kuun pinnan olevan epätasainen yhtä lailla kuin Maan, päinvastoin kuin perinteinen aristoteelinen näkemys täydellisestä pallosta. Sidereus Nunciuksessa hän kirjoittaa:
Galilei tarkoitti tällä mahdollisesti Kuun Albategnius-kraatteria.
Galilei havainnoi Linnunrataa, jota aiemmin pidettiin kaasusumuna, ja havaitsi sen olevan niin tiheä tähtipaljous, että Maasta katsoen se näyttää pilveltä. Hän havaitsi monia paljaalle silmälle liian himmeitä tähtiä. Tähän joukkoon kuului myös Neptunus, jonka hän havaitsi 1612 ja 1613 mutta ei tunnistanut planeetaksi.
Galilei, Kepler ja vuorovesi Galilei ei koskaan hyväksynyt Keplerin esittämiä elliptisiä planeettojen ratoja, vaikka niitä tuki Tyko Brahen suuri havaintoaineisto. Kopernikaaninen teoria käytti monimutkaisia episyklejä toisin kuin Keplerin teoria. Galilei piti vuoroveden aiheuttajana liikemäärää, Kepler kuuta. Kummallakaan ei ollut kuitenkaan toimivaa fysikaalista mallia vuorovedelle. Galilei väitti, että jos Maa pyörii akselinsa ympäri ja kiertää Aurinkoa tietyllä nopeudella, täytyy osan Maasta liikkua ”nopeammin” yöllä ja ”hitaammin” päivällä.
Mikäli tämä teoria olisi totta, ei olisi kuin yksi vuoksi eli vuoroveden korkein kohta vuorokaudessa keskipäivän kohdalla. Galilei aikalaisineen tiesi hyvin, että vuoksia oli kaksi vuorokaudessa. Hän kuitenkin hylkäsi tämän poikkeuksen ja piti sitä seurauksena useista toissijaisista syistä, muun muassa meren muodosta ja sen syvyydestä. On väitetty, että Galilei oli epärehellinen tehdessään nämä argumentit, mutta Albert Einstein kehitti vastakkaisen näkemyksen, että Galilei kehitti ”hurmaavat argumenttinsa” ja hyväksyi ne kritiikittä Maan liikkeen fysikaalisen syyn toivossa.