Vida y obra de Galileo Galilei

Nació en Pisa (Italia), el 15 de Febrero de 1564.  En 1581 Galileo ingresó en la Universidad de Pisa, donde se matriculó como estudiante de medicina por voluntad de su padre. Cuatro años más tarde, sin embargo, abandonó la universidad sin haber obtenido ningún título, aunque con un buen conocimiento de Aristóteles. Entretanto, se había producido un hecho determinante en su vida: su iniciación en las matemáticas (al margen de sus estudios universitarios) y la consiguiente pérdida de interés por su carrera como médico.  Galilei no podía vivir sin hacer cálculos y experimentos. murió en 1642, el año de nacimiento de Newton..

Fue astrónomo, filósofo, matemático y físico que estuvo relacionado estrechamente con la revolución científica. Fue un eminente hombre del Renacimiento y mostró interés por casi todas las ciencias y artes (música, literatura, pintura). Entre sus logros más sobresalientes se encuentran, En 1604, Galileo supo de la invención del telescopio en Holanda, y propuso una mejora del modelo.  En 1609 desarrolla el telescopio astronómico con una lente convergente y otra divergente. Con este nuevo instrumento descubre cráteres en la superficie de la luna, manchas en la superficie del sol, las fases del planeta Venus, cuatro satélites de Júpiter y demostró que la vía láctea está compuesta de estrellas, una gran variedad de observaciones astronómicas, propone el uso de péndulos como relojes y la ley de aceleración uniforme para cuerpos en caída libre.

El conflicto entre Galileo y la Iglesia surge alrededor del respaldo dado por Galileo a la teoría de Copérnico sobre las órbitas de los planetas. A raíz de esto es condenado de herejía en 1616 y en 1633.

Es considerado como el padre de la astronomía moderna, el padre de la física moderna y el padre de la ciencia. La obra de Galileo es amplia y variada. Entre sus textos más importantes se encuentran: la Balanza Hidrostática, de 1586; Sobre el Movimiento, de 1590; la Mecánica, de 1600; la Operación del Compás Geométrico y Militar, de 1606; el Mensajero Sideral, de 1610; el Discurso sobre el Flujo y Reflujo de las Mareas,  de 1615; El Ensayador, de 1623; el Diálogo sobre los Principales Sistemas del Mundo, de 1632 -que le causó el famoso juicio por el cual lo conden.

Galileo fue el pionero del método científico experimental

Galileo Galilei, es uno de los científicos más importantes de la edad moderna, por sus grandes aportes a la ciencia, especialmente en el metodo de trabajo, que usaba para llegar a sus conclusiones y formular sus hipotesis, este metodo es el llamado “método científico resolutivo-compositivo”

El método se basaba en 4 pautas a seguir:

1.- Observación: Hay que partir inevitablemente de la precisión en la consideración del objeto de la investigación, lo que únicamente es posible por la determinación de datos de observación minuciosamente delimitados y con referencia a un problema que resolver. Generalmente el problema que se plantea hace referencia a una teoría explicativa frente a la cual los datos observados no pueden ser explicados por ella, bien por un cambio de concepto en el fundamento o por simple ampliación de observaciones.

2.- Elaboración de una hipótesis explicativa:

A partir de este momento la explicación de este nuevo modo de concebir el fenómeno requiere una explicación nueva, lo cual se hace como hipótesis o teoría provisional a la espera de una confirmación experimental.

3.- Deducción:

Sobre esta hipótesis o teoría se hace necesario extraer las consecuencias que se derivan del hecho de tenerla por verdadera. Fundamentalmente dichas consecuencias deductivas deben ser de tipo matemático pues, como dice Galileo, la naturaleza está escrita en lenguaje matemático

4.- Experimento o verificación

Se montan las condiciones en las que se puedan medir las consecuencias deducidas, procurando unas condiciones ideales para que las interferencias con otros factores sean mínimos (rozamientos, vientos etc.), y comprobar si efectivamente en todos los casos, siempre se reproducen dichas consecuencias.

Por ello se dice que el método de Galileo está constituido por dos partes: una matemática y otra experimental. La parte matemática (elemento racional del método), tiene una estructura axiomática, misma que tiene la geometría de Euclides o la estática de Arquímedes. La parte experimental (elemento empírico del método), no es la simple observación del mundo o de los fenómenos, sino consiste, ante todo, en preguntar a la naturaleza algo. Al emplear medios adecuados se produce un suceso físico, cuyo resultado responde afirmativamente al cuestionamiento; para ello, hay que formular adecuadamente la pregunta y también descifrar y comprender la respuesta.

Por ejemplo en la formulación de la ley de movimiento de los cuerpos

 Galileo en su caso realizó las siguientes deducciones:

Naturalmente simplificamos y utilizamos conceptos y expresiones matemáticas actuales

Sobre la hipótesis de que en el movimiento de caída de los cuerpos la aceleración es constante, tendríamos las siguientes relaciones:

Velocidad final del móvil: Vf = V0 + at

Velocidad media del móvil: 

Espacio recorrido por el móvil: e = Vmt

En el caso de que el móvil iniciara el movimiento desde el estado de reposo, entonces:

V0 = 0 y entonces:

Vf = at;

 ;

y el espacio recorrido: 

y finalmente: 

Con estas deducciones tenemos un medio de comprobación de la hipótesis pues hemos deducido el valor de la aceleración en función de los valores del espacio recorrido, que es medible, y el tiempo, que también es medible. (Lo que no ocurre con la velocidad o la aceleración con los medios disponibles en la época). Lo que nos permitiría construir una experiencia, ahora experimento, para comprobar que el valor de dicha aceleración es siempre la misma, constante.

Entre sus esperimentos tenemos

1.- ¿Qué cae antes, una bola de plomo o una de madera?

No es cierto que Galileo se dedicase a lanzar cuerpos desde la torre inclinada de Pisa. En su lugar construyó unas rampas bien preparadas y unas bolas de bronce bien pulidas para minimizar los rozamientos. Tras numerosas mediciones halló un valor medio que vino a ser, con sus instrumentos de medida, 9,6 m/s2.

Esta prueba de Galileo tuvo un gran valor por sí mismo, pero también un valor trascendental porque impuso una de las condiciones que a partir de ese momento marcarían el futuro de la ciencia: las afirmaciones tienen que demostrarse a través de experimentos.

Este metodo, fue usado por muchos filósofos, para aplicarlos a las formulaciones políticas de la época, caso de Hobbes, Grocio o Spinoza

2.- el principio del pendulo: 

Cuando estudiaba en Pisa, asistiendo a un oficio religioso, observó la regularidad con que oscilaba la gran araña de la catedral midiéndola con su propio pulso. Este experimento lo realizó posteriormente con bolitas de plomo atadas a hilos de diferentes longitudes, con lo que descubrió que, independientemente de la magnitud de la oscilación o el peso del plomo, la bolita necesitaba el mismo tiempo para completar un viaje de ida y vuelta y que sólo el cambio de la longitud de la cuerda afectaba el tiempo de la oscilación (periodo de vibración). Esta simple observación permitió la descripción de la ley fundamental del movimiento pendular que posteriormente  que los médicos tomaran el pulso de los pacientes con exactitud y, posteriormente, el desarrollo de relojes más precisos.

3.- El uso del telescopio

Galileo no inventó el telescopio basado en las lentes, pero fue el primero que le aportó verdaderas aplicaciones prácticas. Hasta entonces, se utilizaba para mirar en horizontal, e incluso con fines de puro chisme. El pisano levantó este aparato y observó con él el cielo, lo que le permitió descubrir entre otras cosas los cráteres de la Luna, las fases de Venus, los anillos de Saturno y las lunas de Júpiter.

4.- La velocidad de la luz

El pisano subió a dos personas a una colinas distantes entre sí: mientras uno llevaba un farol que tenía que encender a una hora determinada, el otro tenía que comprobar en otro reloj lo que tardaba en llegar el haz de luz. Lógicamente, fue imposible hacer la medición con esos medios tan rudimentarios, ya que la luz tiene una velocidad cercana a los 300,000 kilómetros por segundo.