علم به جای عرفان

نظرات گالیله درباره آونگ، گرانی و شتاب

گالیلئو گالیلئی در 15 فوریه سال 1564 در پیزا به دنیا آمد. ویلیام شکسپیر هم در همان سال متولد شد و میکل آنژ در همان ماه در گذشت. نام دو قسمتی گالیله از آنجا ناشی می شود که یکی از اجداد او در قرن پانزدهم، به نام گالیلئو بونایوتی، به عنوان قاضی و پزشکی برجسته مشهور شد و خانواده، فامیل خود را به افتخار او به گالیلئو تغییر دادند. به گالیلئوی «ما» نام جدش را به عنوان نام کوچک دادند و تقریباً همیشه به این نام شناخته می شد. نکته طعنه آمیز آن است که بعدها از گالیلئو بونایوتی مشهور، تنها در مقام جد گالیلئو گالیله یاد می شد. زمانی که گالیله به دنیا آمد، خانواده او ارتباطات خوب و موقعیت اجتماعی مناسبی داشتند، اما دسترسی به درآمد کافی برای حفظ این موقعیت همیشه مسئله ساز بود. پدر گالیله، وینچنزیو، که در سال 1520در فلورانس به دنیا آمده بود، یک موسیقی دان حرفه ای بود و عمیقاً به ریاضیات و نظریه موسیقی علاقه داشت. وی در سال 1562 با زن جوانی به نام جولیا ازدواج کرد و گالیله اولین پسر از هفت فرزند آنها بود. سه نفر از فرزندان در کودکی مردند. فرزندان دیگر که سالم ماندند ویرجینیا (متولد سال 1573)، میکل آنجلو ( متولد سال 1575) و لیویا (متولد سال 1587) بودند. گالیله بزرگ ترین آنها و پس از مرگ پدر، سرپرست خانواده بود و این موضوع برای او ناراحتی زیادی به بار آورد.
اما همه این دشواری ها مدت ها پس از سال 1572 روی داد. در آن سال وینچنزیو تصمیم گرفت که به شهر خود، فلورانس بازگردد. او جولیا را با خود برد و گالیله را به مدت دو سال نزد وابستگان خانواده در پیزا گذاشت. هدف او این بود که در فلورانس موقعیتی برای خود دست و پا کند. در آن زمان در دوران رنسانس، تمام منطقه توسکانی، فلورانس و مخصوصاً پیزا در حال شکوفایی بود. حکمران منطقه، دوکِ فلورانس، کوزیمو دو مدیچی بود که پس از موفقیت نظامی در مقابل مورها در سال 1570از سوی پاپ به عنوان دوک توسکانی نیز به سلطنت رسید. وینچنزیو در فلورانس، پایتخت توسکانی، موسیقی دان دربار شد و خانواده او با دوک ها و شاهزاده ها در مرکز محیط هنری و فکری اروپایی که دوباره متولد می شد همنشین شدند.
گالیله تا سن 11 سالگی عمدتاً تحت نظر پدرش و با کمک معلم خصوصی در خانه تحصیل کرد. او بدون اتکا به دیگران، نوازنده موسیقی ماهری شد اما هیچ گاه راه پدر را برای اشتغال در زمینه موسیقی دنبال نکرد. او تمام مدت عمر تنها برای سرگرمی موسیقی نواخت (عمدتاً عود). وینچنزیو با معیارهای زمان خود، فردی آزادمنش بود و علاقه زیادی به شکل آئین و رسوم کلیسا نداشت. اما در سال 1575 که زمان آن رسیده بود که گالیله را برای تحصیلات رسمی پیشرفته اعزام کند، بهترین جا از نظر او صرفاً از جنبه آموزش، صومعه بود (وینچنزیو صومعه ای در والومبروسا را انتخاب کرد که در 30 کیلومتری شرق فلورانس قرار داشت). گالیله مانند بسیاری از جوانان تأثیرپذیرِ پیش (و بعد) از خودش عاشق طرز زندگی در صومعه و در 15 سالگی به عنوان عضو جدید، وارد جامعه مذهبی آنجا شد. پدر او وحشت زده شده بود و پس از آنکه گالیله به علت عفونت چشم، بیمار شد، به بهانه دیدن چشم پزشک در فلورانس، او را از صومعه دور کرد. چشم گالیله بهبود یافت ولی دیگر به صومعه بازنگشت و از آن پس چیزی درباره راهب شدنش شنیده نشد. تحصیلات او در فلورانس تا چند سال دیگر تحت نظر چند راهب از همان صومعه والومبروسا ادامه یافت اما او از نظر پدرش در خانه زندگی می کرد. سوابقی که نزد صومعه والومبروسا باقی مانده است، گالیلئو گالیلئی را در فهرست کشیش های خلع لباس شده نشان می دهد.
وینچنزیو توانسته بود زندگی خود را با اشتغال در زمینه موسیقی تأمین کند، اما از ناامنی مالی شغل خود آگاه بود و برای فرزند بزرگ خود، فعالیت در شغلی آبرومند و همراه با درآمد مناسب را برنامه ریزی می کرد. چه چیز بهتر از آنکه او را مانند جد مشهور خود به عنوان یک پزشک تربیت کند؟ در سال 1581، گالیلئو گالیلئی در سن 17 سالگی به عنوان دانشجوی پزشکی وارد دانشگاه پیزا شد و در آنجا با همان وابستگان خانوادگی مادرش که در دهه 1570 مراقب او بودند زندگی کرد. گالیله به عنوان دانشجو مجادله را دوست داشت و از سؤال کردن درباره حکمت پذیرفته شده آن زمان (که بیشتر ارسطویی بود) واهمه ای نداشت. از دیدگاه دانشجویان دیگر، او یک «مجادله گر» قلمداد می شد چون مجادله را دوست داشت. گالیله در سال های واپسین زندگی، هنگام بازگویی خاطرات دانشجویی، به یاد می آورد که چگونه به راهی برای رد این ایده ارسطویی فکر می کرد که به موجب آن، اجسام با وزن های مختلف، با سرعت های متفاوت به زمین می رسند. پیروان ارسطو از ایده مزبور پشتیبانی می کردند. تگرگ ها با اندازه های مختلف همه با هم به زمین می رسند. بنابراین اگر ارسطو درست گفته باشد باید تگرگ های بزرگ تر در ارتفاع بالاتری از ابرها تولید شده باشند، دقیقاً به همان اندازه مسافتی که وقتی با سرعت بیشتر فرود می آیند همراه با تگرگ های کوچک تر که در ارتفاع پایین تر تشکیل شده اند با هم به زمین می رسند. این توضیح به نظر گالیله بعید می آمد و بسیار دلشاد بود که در خطاب به دانشجویان هم تراز و استادان خود توضیح ساده تری در مورد این پدیده ارائه کند. از نظر او همه تگرگ ها در یک جا در داخل ابر تشکیل می شوند و به رغم داشتن وزن های مختلف، با هم به زمین می رسند.
تمایل به این نوع سرگرمی های ذهنی اساساً گالیله را از مطالعات پزشکی خود منحرف می کرد، گر چه در هر صورت او اشتیاق زیادی به ادامه این مطالعات نداشت. در سال 1583، آینده شغلی او در پزشکی به سراب تبدیل شد. در ماه های زمستان آن ایام، دوک بزرگ توسکانی از کریسمس تا عید پاک در پیزا اقامت می کرد. گالیله، از طریق ارتباط پدرش با دربار، با ریاضی دان دربار، استیلیو ریچی، آشنا شد. او در اوایل سال 1583 به دیدار دوست جدید خود رفت و درست در همان زمان، ریچی به بعضی از دانشجویان، ریاضی درس می داد. گالیله به جای آنکه منتظر بماند، در این سخنرانی شرکت کرد و شیفته موضوع شد. این اولین تماس او با ریاضیات واقعی و نه تنها حساب بود. او به طور غیر رسمی به دانشجویان ریچی پیوست و به جای مطالعه کتاب های پزشکی به مطالعه هندسه اقلیدسی پرداخت. ریچی متوجه شد که گالیله به این رشته علاقه مند است و وقتی گالیله از پدرش تقاضا کرد که با تغییر رشته تحصیلی اش موافقت کند، از او پشتیبانی کرد. وینچنزیو این در خواست را به این دلیل ظاهراً منطقی رد کرد که موقعیت شغلی برای پزشکان فراوان و برای ریاضی دانان اندک است. اما گالیله به مطالعه ریاضی ادامه داد و از تحصیلات پزشکی غافل ماند. نتیجه این رفتار آن بود که در سال 1585 بدون دریافت مدرک، پیزا را ترک کرد و به فلورانس بازگشت و سعی کرد با تدریس خصوصی ریاضی و فلسفه طبیعی امرار معاش کند.
رویداد قابل توجه دیگری نیز در زمانی که گالیله دانشجوی پزشکی در پیزا بود روی داد، گر چه این داستان طی قرون گذشته بسیار تحریف شده و شاخ و برگ های زیادی به آن اضافه شده است. تقریباً مسلم است که در همین ایام گالیله در مراسم موعظه مذهبی خسته کننده ای در کلیسای جامع پیزا مسحور حرکت نوسانی یکنواخت و آرام چلچراغی شد که از سقف آویزان بود. از آنجا که کار دیگری نداشت بهتر آن دید که با استفاده از ضربان نبض خود زمان حرکت آونگی چلچراغ را که قوسش به تدریج کم می شد اندازه گیری کند. او کشف کرد که زمان هر یک از حرکات قوسی چراغ، چه قوس بزرگ و چه کوچک باشد، همواره برابر است. از قرار معلوم او فوراً به خانه رفت، آزمایش هایی با آونگ ها با طول های مختلف انجام داد و در همان جا ساعت های بزرگ آونگی را اختراع کرد (این هم مانند افسانه های دیگر درباره گالیله مدیون نوشته های وینچنزیو ویویانی، مرد جوانی بود که کاتب گالیله شد و در سال های بعد که گالیله بینایی خود را از دست داد به او بسیار کمک کرد و اغلب لحظات تاریخی مهم زندگی ارباب خود را شرح داده است). در واقع گالیله تا سال 1602 همچنان به ایده آونگ فکر می کرد. در این زمان او آزمایش های دقیقی انجام داد و ثابت کرد که زمان تناوب آونگ تنها به طول آن و نه به وزن آونگ و یا طول قوسی که می پیماید بستگی دارد. اما بذر این دانش در کلیسای جامع پیزا در سال 1584 یا 1585کاشته شده بود.
شهرت گالیله به عنوان فیلسوف طبیعی پیوسته رو به افزایش بود و او آزمایش هایی انجام داد و یادداشت هایی کرد که بعداً به صورت نوشته های مهم علمی گسترش یافت، اما او در تأمین معاش خود، در ظرف چهار سال اقامت در فلورانس، دچار سختی های بسیار شد. تنها راهی که برای تأمین امنیت مالی برای ادامه کارهای علمی خود داشت، با توجه به عدم دسترسی به امکانات مستقل، این بود که حامی بانفوذی پیدا کند. در اینجا بود که منجی او، مارکی گوییدو بالدو دل مونته (Marquis Guidobaldo del Monte) وارد صحنه شد. او از اشراف بود و کتاب مهمی درباره مکانیک نوشته بود و علاقه بسیاری به علم داشت. گالیله تا حدی به علت نفوذ دل مونته توانست در سال 1589، چهار سال پس از ترک دانشگاه پیزا، دوباره به عنوان استاد ریاضی با قراردادی سه ساله به این دانشگاه باز گردد.
تصدی شغل جدید به رغم عنوان پرطمطراقش گام بسیار کوچکی در مسیر پیشرفت دانشگاهی بود. وینچنزیو گالیلئی به پسر خود خاطرنشان کرده بود که حقوق سالانه استاد پزشکی در دانشگاه پیزا 2000 کرون و حقوق استاد ریاضی فقط 60 کرون است. گالیله به ناچار برای تأمین درآمد اضافی مورد نیاز خود به دانشجویانی که با او زندگی می کردند درس خصوصی می داد. آنها از تدریس و نفوذ گالیله کم و بیش در تمام اوقات و نه تنها در ساعاتی که به آنها اختصاص داشت استفاده می کردند. این روش در آن زمان مرسوم بود ولی تنها پسران اشخاص ثروتمند و قدرتمند می توانستند از این امتیاز بهره مند شوند. نتیجه آن بود که زمانی که این مردان جوان درس های خود را به پایان می رساندند و به محل اقامت خود باز می گشتند، شهرت گالیله در همان محافلی که به نفع او بود گسترش پیدا می کرد.
آموزش این دانشجویان خصوصی در خانه گالیله اغلب با درس های رسمی که او در دانشگاه تدریس می کرد تفاوت بسیار داشت. عنوان رسمی او در دانشگاه استاد ریاضی بود اما فیزیک هم درس می داد که در آن زمان به فلسفه طبیعی معروف بود. برنامه درسی رسمی هنوز بر مبنای آموزه های ارسطو استوار بود و گالیله طبق وظیفه ای که داشت آن را درس می داد اما اشتیاق چندانی به این کار نداشت. او در تدریس خصوصی، ایده های جدید درباره جهان را نیز بازگو می کرد. او حتی ایده های خود را به صورت یک کتاب تدوین کرد اما تصمیم گرفت که آن را منتشر نکند. این تصمیم مسلماً برای مرد جوانی که هنوز صاحب نام و نشانی در علم نبود عاقلانه به نظر می آمد.(1)
یکی دیگر از افسانه هایی که از ویویانی به جای مانده است به زمانی بر می گردد که گالیله در پیزا استاد ریاضی بود. این داستان هم به احتمال قوی حقیقت ندارد. بنابر این داستان که مشهور شده است، گالیله چند وزنه مختلف را از بالای برج کج پیزا به پایین انداخت تا نشان دهد که با هم به پایین برج می رسند. گواهی بر اینکه او هرگز چنین عملی انجام داده باشد وجود ندارد. اما در این رابطه مهندسی از فلاندر (بخشی از بلژیک فعلی) به نام سیمون استوین (1620-1548) که به استوینوس نیز شهرت دارد، در سال 1586، واقعاً چنین آزمایشی را با استفاده از وزنه های سربی که از برجی به ارتفاع ده متر به پایین انداخت انجام داد. نتایج این آزمایش ها منتشر شد و شاید گالیله از آن آگاه بوده باشد. ارتباط بین گالیله و وزنه هایی که از بالای برج کج پیزا به پایین انداخته شد و ویویانی آن را با زمانی که گالیله در پیزا استاد ریاضی بود اشتباه کرده است، در واقع به سال 1612 بر می گردد. در این سال یکی از استادان مکتب ارسطویی تلاش کرد تا با انجام آن آزمایش مشهور، ادعای گالیله را درباره اینکه وزنه های مختلف با سرعت یکسان به زمین می رسند رد کند. وزنه ها با زمانی بسیار نزدیک به هم اما نه در یک محیط به زمین رسیدند. استاد مکتب سیّار آن را گواهی بر خطای گالیله دانست. پاسخ گالیله کوبنده بود:
ارسطو می گوید که اگر گلوله ای به وزن یکصد پوند از ارتفاع یکصد اَرَش* به زمین سقوط کند زودتر از گلوله ای به وزن یک پوند از ارتفاع یک اَرَش به زمین می رسد. من می گویم که آنها با هم به زمین می رسند. شما با انجام این آزمایش دریافتید که گلوله بزرگ تر دو اینچ از گلوله کوچک تر جلو می زند. در اینجا شما می خواهید نود و نه ارش ارسطو را در پشت دو اینچ پنهان کنید و با اشاره به اشتباه کوچک من، درباره اشتباه عظیم او سکوت کنید.
روایت حقیقی این داستان بیانگر دو چیز است. اولاً قدرت روش تجربی را به طرز بارزی نشان می دهد. طرفداران مکتب سیّار انتظار داشتند که وزنه ها با سرعت های مختلفی سقوط کنند تا درستی نظریه ارسطو را نشان دهند، اما آزمایشی که انجام دادند نادرستی ادعای آنها را نشان داد. آزمایش های راستین همیشه حقیقت را بیان می کنند. از طرف دیگر نقل قول از گالیله که در بالا آمد رنگ و بوی واقعی روش و شخصیت گالیله را نشان می دهد. اگر او خودش این آزمایش مشهور را انجام داده بود، ممکن نبود که در نوشته های خود به آن اشاره نکند. مطمئناً او آزمایش مذکور را انجام نداده بود. گالیله هرگز با دانشگاه پیزا هماهنگ نبود و به زودی جستجو برای یک سمت جدید را آغاز کرد. او لباس مخصوص دانشگاهی را که نشان مقامش بود نمی پوشید و استادان دیگر را مسخره می کرد که به زیورآلات مقام خود بیشتر از بررسی طرز کار واقعی جهان اهمیت می دهند. او قیافه جذابی داشت (در آن زمان سر و ریش بلند او قرمز رنگ بود) و دوستانه با دانشجویان، در بارهای کثیف شهر، معاشرت می کرد. در سال 1591 غیر از اینکه گالیله نظریاتی ضد هیئت حاکمه داشت (که امکان تجدید قرار داد او را در سال 1592 کم رنگ می کرد) نیاز به درآمد بیشتر، او را پس از مرگ پدرش تحت فشار قرار داد. وینچنزیو نه تنها ارث قابل توجهی برای فرزندان خود باقی نگذاشت بلکه چندی قبل از مرگش به دختر خود ویرجینیا، جهیزیه سخاوتمندانه ای را قول داده بود و گالیله و برادرش، میکل آنجلو گالیلئی، از نظر قانونی موظف به پرداخت این بدهی شدند. در عمل این گالیله بود که به عنوان رئیس خانواده پرداخت این بدهی را به عهده گرفت، زیرا نه تنها میکل آنجلو نتوانست سهم خود را بپردازد بلکه خود او نیز که یک نوازنده موسیقی مفلس و دوره گرد بود مرتباً از گالیله قرض می کرد و هیچ گاه آن را پس نمی داد. همه این وظایف بر دوش گالیله سنگینی می کرد، علاوه بر این او خودش هم ولخرج بود، از شراب و غذای خوب لذیذ می برد و هر گاه پولی به دستش می رسید به همراه دوستان خرج می کرد.
پستی که گالیله برای دستیابی به آن تلاش می کرد، تصاحب کرسی ریاضی دانشگاه پادوا بود. شغل مورد نظر آبرومند تر بود و در آمد بیشتری داشت و علاوه بر این، پادوا جزء جمهوری ونیز بود. این دولت به اندازه کافی ثروتمند و قدرتمند بود تا بتواند در مقابل رم ایستادگی کند. از ایده های جدید نیز به طور مؤثری پشتیبانی می شد و با بدبینی با آنها برخورد نمی کردند. گالیله برای دستیابی به این پست فعالیت کرد و با استفاده از نفوذ سفیر توسکانی، از دربار نیز دیدار کرد. گالیله، اگر می خواست می توانست شخصیتی جذاب و از نظر اجتماعی بانفوذ باشد. او در ونیز تأثیر خوبی بر جای گذاشت و به ویژه با جیان وینچنزیو پینلی (Gianvincenzio Pinelli) و ژنرال فرانچسکو دل مونته (Francesco del Monte)، برادر کوچک گوییدوبالدو، روابط دوستانه ای برقرار کرد. جیان وینچنزیو روشنفکر ثروتمندی بود که کتابخانه بزرگی مملو از کتاب و نسخ خطی داشت. گالیله کرسی استادی را به مدت چهار سال با حقوق 180 کرون در سال تصاحب کرد. این امکان وجود داشت که شغل مذکور در صورت موافقت رئیس جمهور ونیز، داج، و تمایل گالیله به مدت دو سال دیگر تمدید شود. گالیله با کسب اجازه از دوک بزرگ توسکانی کار خود را در اکتبر سال 1592 آغاز کرد، در حالی که 28 سال بیشتر نداشت (دوک بزرگ اکنون به مقام فردیناند ارتقاء یافته بود. کوزیمو در سال 1574 درگذشت و فرانچسکو، برادر بزرگ فردیناند، جانشین او شد. اما وی در سال 1587 بدون وارثِ پسر فوت کرد و دختر او ماری، ملکه فرانسه شد). انتصاب چهارساله گالیله سرانجام به اقامتی هجده ساله در پادوا انجامید و این دوران به نقل از خود او در سال های بعد، از شادترین سال های زندگی او بوده است.
گالیله با ارائه دستاوردهای علمی بسیار، جای پای خود را در پادوا محکم کرد. او رساله ای درباره استحکامات نظامی تهیه کرد (موضوعی که برای جمهوری دارای اهمیت زیادی بود). بعد از آن بر مبنای درس گفتارهای دانشگاهی اش کتابی درباره مکانیک نوشت. گالیله نحوه کار قرقره بالابر را با چنان ظرافتی نشان داد که در نظر اول ممکن است شگفت انگیز به نظر آید. به دست آوردن چیزی از هیچ: مثلاً با وزنه ای یک کیلوگرمی می توان 10 کیلوگرم را بالا برد. برای این منظور مسافتی که وزنه یک کیلوگرمی طی می کند باید 10 برابر مسافتی باشد که وزنه 10 کیلوگرمی می پیماید، مانند اینکه 10 وزنه یک کیلوگرمی را جداگانه بالا ببرند. زندگی اجتماعی و فکری گالیله در پادوا با مساعدت دوستان جدیدی مانند پینلی شکوفا شد. در میان این دوستان جدید، دو نفر بودند که در سال های آخر زندگی گالیله نقش بارزی ایفا کردند: فریار پائولو سارپی (Friar Paolo Sarpi) و کاردینال روبرتو بلارمینه (Roberto Bellarmine). سارپی یکی از دوستان نزدیک گالیله شد و بلارمینه با او رابطه محبت آمیزی (در حد آشنایی) داشت، اما مواضع مذهبی آنها متفاوت بود. سارپی آن قدرها هم نسبت به دین کاتولیک مقید نبود و برخی از مخالفانش مظنون بودند که او مخفیانه پیرو آیین پروتستان است در حالی که بلارمینه یکی از مقامات مهم حکومت بود. او یزدان شناس و روشنفکر بود و در محاکمه جوردانو برونو به جرم ارتداد نقش مهمی ایفا کرد.(2)
گالیله از نظر شغلی از شهرت خوبی برخوردار بود و در محافل بانفوذی رفت و آمد می کرد اما پیوسته دل نگران مسائل مالی بود. او سعی کرد چیزی اختراع کند و از طریق اختراعش پول هنگفتی فراهم کند. یکی از ایده های اولیه او ساخت یکی از اولین دماسنج هایی بود که با دید امروزی ما «به طور وارونه» عمل می کرد. ابتدا یک لوله شیشه ای سرباز با برآمدگی لامپ مانندی در انتهای دیگر (برای تخلیه هوا) گرم و سپس از طرف بازش به طور عمودی در داخل ظرف آبی قرار داده می شد. سطح آب با سرد شدن هوا در لوله و انقباض آن بالا می رفت. سطح آب لوله بر اثر انبساط لوله ناشی از گرم شدن هوای داخل لامپ بالا می آمد و با انقباض لوله به علت سردتر شدن هوا پایین می رفت. این اختراع موفق نبود زیرا ارتفاع سطح آب در لوله به فشار هوا درخارج از آن نیز بستگی دارد که پیوسته تغییر می کند. اما این کار نیروی ابتکار گالیله و مهارت او در کارهای عملی را نشان می داد.

گالیله «پرگار» را اختراع می کند

گالیله در دهه 1590 ایده دیگری را عملی کرد و این بار با موفقیت نسبی روبه رو شد اما به ثروت هنگفت نرسید. این دستگاه که «پرگار» (Compass) نام دارد، ابزار فلزی درجه بندی شده ای بود که از آن به عنوان حسابگر استفاده می شد. پرگار ابتدا ابزاری در خدمت توپچی ها بود تا ارتفاع لوله توپ را نسبت به فاصله هدف تعیین کنند. در سال های بعد این وسیله به عنوان ابزاری برای محاسبه تکمیل شد. در اواخر قرن شانزدهم معادل ماشین حساب جیبی امروزی بود و از آن برای کارهای عملی مانند محاسبه نرخ تبدیل پول و بهره استفاده می کردند. در اواخر دهه 1590 میزان فروش دستگاه افزایش یافت و گالیله مجبور شد کارگری ماهر برای ساخت آن استخدام کند. او با فروش پرگار به قیمت ارزان، تیزهوشی خود را در بازرگانی نشان داد و مبلغی جزئی نیز برای آموزش طرز کار دستگاه از علاقه مندان می گرفت. اما این وضع گذرا بود. راهی برای جلوگیری از اقدام دیگران برای ساخت دستگاه و پخش اطلاعات مربوط به آن وجود نداشت.
افزایش درآمد گاللیه از این اختراع، کوتاه مدت بود ولی در زمان مناسبی روی داد. او در نیمه دوم دهه 1590 با مارینا گامبا، زنی از طبقه پایین جامعه پادوا، رابطه دائمی برقرار کرد. این دو هیچ گاه ازدواج نکردند (در واقع هرگز با هم زیر یک سقف زندگی نمی کردند) ولی ارتباط خود را پنهان نمی کردند. مارینا برای گالیله سه فرزند به دنیا آورد: دو دختر (که در سال های 1600 و 1601 متولد شدند) و یک پسر (که در 1606 به دنیا آمد). این پسر که نام جدش وینچنزیو را بر او نهادند بعدها رسماً به عنوان جانشین گالیله تعیین شد و توانست از نام او استفاده کند. سرنوشت دختران این بود که راهبه شوند، سرنوشتی که ممکن است ناشی از مشکلات گالیله در کسب درآمد برای پرداخت جهیزیه به خواهران خود بوده باشد. او مصمم بود که در مورد دختران خود با چنین مسئله ای روبه رو نشود. خواهر او لیویا در سال 1601، در همان سال ولادت دختر دوم گالیله، ازدواج کرد. گالیله و میکل آنجلو (که در آلمان زندگی می کرد) قول دادند که جهیزیه مفصلی، هم تراز با جهیزیه ویرجینیا به او بدهند. اما بار دیگر میکل آنجلو سهم خود را نپرداخت.
گالیه در سال 1603 به نوعی بیماری دچار شد که تأثیر آن در تمام زندگی او باقی ماند. او با دوستان خود در ویلایی در تپه های مشرف به پادوا میهمان بود و از پیاده روی در تپه ها لذت می برد (او اغلب پیاده روی می کرد). پس از پیاده روی و صرف غذای مفصل با دو نفر از همراهانش، در اتاقی که با هوای ورودی از طریق کانال های متصل به غارهای مجاور خنک می شد به استراحت پرداخت. زمانی که در خواب بودند، این سیستم خنک کننده قدیمی بسته بود ولی بعداً مستخدم خانه آن را باز کرد و هوای سرد و مرطوب غارها وارد اتاق شد. هر سه نفر سخت بیمار شدند و یکی از آنها درگذشت. به نظر می آید که این رویداد چیزی مهم تر از یک سرماخوردگی ساده بوده است. ممکن است که گازی سمی از غارها به داخل اتاق نفوذ کرده باشد. به هر علتی که بود، گالیله در تمام عمر دچار بیماری مداوم درد مفاصل بود و بعضی اوقات مجبور می شد تا در هر نوبت، چند هفته در رختخواب بماند. او همیشه عقیده داشت که این بیماری دراز مدت نتیجه جدال او با مرگ در سال 1603 بوده است.
گالیله در سال 1604 چهل ساله بود و به عنوان ریاضی دان و فیلسوف طبیعی شهرت گسترده ای داشت. این شهرت منافع عملی برای دولت ونیز فراهم می کرد و زندگی او در پادوا توأم با شادی بود. او در آنجا آزمایش های معروف آونگ ها و گلوله های غلطان از سطح شیب دار را انجام داد. او از این آزمایش برای مطالعه شتاب استفاده کرد و به این نتیجه رسید که اجسام با وزن های مختلف تحت تأثیر گرانی، شتاب برابری دارند (بی آنکه برای این نتیجه گیری آنها را به طور عمودی پایین بیندازد). جنبه کلیدی کار گالیله آن بود که همیشه برای آزمون فرضیات، از آزمایش استفاده می کرد و اگر آزمایش ها پیش بینی های او را تأیید نمی کردند، فرضیه ها را تغییر می داد. گالیله همچنین درباره هیدروستاتیک به مطالعه پرداخت، به دنبال کار گیلبرت پدیده مغناطیسی را بررسی کرد و با دیگر فیلسوفان طبیعی ارتباط برقرار کرد. او در ماه مه سال 1597 نامه ای به کپلر نوشت و برای اولین بار آشکارا شور و شوق خود را نسبت به مدل کوپرنیک ابراز کرد.
گالیله به موازات همه این کارها زندگی خصوصی پرشور خود را داشت. او ادبیات و شعر می خواند، به طور منظم به تئاتر می رفت و با مهارت عود می نواخت. درس گفتارهای او مردم پسند بود (گر چه از نظر او درس دادن کاری خسته کننده بود که او را از کار تجربی و زندگی اجتماعی منحرف می کرد) و شهرت فزاینده او به عنوان اندیشمند ضد ارسطویی، مقام او را در جمهوری آزاداندیش ونیز بالا برد. دیگر هیچ تردیدی وجود نداشت که پست دانشگاهی او هر بار که قراردادش به پایان می رسید تمدید خواهد شد. حقوق او تا آنجا افزایش یافته بود که بتواند زندگی راحتی داشته باشد، حتی اگر نمی توانست توشه ای برای روز مبادا بگذارد یا به فکر بازنشستگی باشد.

مطالعات گالیله درباره ابرنواختر

شهرت گالیله در اکتبر سال 1604 با پدیدار شدن ابرنواختر مورد مطالعه کپلر باز هم بیشتر شد. گالیله با استفاده از فنون نقشه برداری که برای نیازهای ارتش توسعه داده بود (برای اولین بار) اخترشناس شد و اثبات کرد که ستاره جدید در مقایسه با سایر ستارگان حرکت نمی کند. او چند درس گفتار عمومی ارائه کرد که با استقبال مواجه شد. او اظهارکرد که این ستاره باید به اندازه سایر ستاره ها از زمین دور باشد و نظر ارسطویی تغییرناپذیر بودن کره آسمانی را رد کرد. او نتایج کار خود را به صورت شعری کوتاه چنین بیان کرد:
پایین تر از ستاره های دیگر نیست
و حرکاتی در جهات دیگر غیر از آنچه
ستاره های ثابت دارند ندارد؛ اندازه و نشان آن هم بی تغییر است.
همه این ها بر اساس ناب ترین خردورزی ها ثابت شد؛
به علت عظمت پیرامون آسمان،
در زمین از دیدگاه ما اختلاف منظری وجود ندارد.(3)
شهرت عمومی گالیله رو به افزایش بود، اما او در زندگی خصوصی اش با چند مشکل مواجه شد. در سال 1605 هر دو شوهر خواهر وی او را در فلورانس مورد تعقیب حقوقی قرار دادند زیرا او اقساط دیون مربوط به جهیزیه خواهرانش را نپرداخته بود. جیان فرانچسکو ساگردو (Gianfrancesco Sagredo)، دوست گالیله و یکی از نجبای ونیز که نه سال از او جوان تر بود، هزینه دادگاه را پرداخت و نهایت سعی خود را کرد تا جلسه دادگاه را به تعویق بیندازد. گالیله در تابستان سال 1605برای پاسخگویی به دادخواست به فلورانس دعوت شد. درست در همین زمان پیش آمد مناسبی برای او روی داد. کریستینا، دوشس بزرگ توسکانی، از گالیله دعوت کرد تا طرز کار پرگار را به فرزند نوجوان او، کوزیمو، نشان دهد و به او ریاضیات درس بدهد. این موضوع که حاکی از مقام با اهمیت گالیله در دربار بود (و شاید همراه با فشار مستقیم کریستینا به دادگاه) موجب شد که دادگاه ادعای مطرح شده علیه گالیله را دست کم به طور موقت متوقف کند. اما دیدار با کریستینا تمایل گالیله را به بازگشت به توسکانی و اقامت در آنجا تا پایان عمر برانگیخت. او ترجیح می داد که دربار پستی برای او در نظر بگیرد که او را از وظیفه تدریس خلاص کند.(4) چشم انداز چنین انتصابی مناسب بود، زیرا ریاضی دان دربار فلورانس (استیلیو ریچی که برای اولین بار گالیله را با ریاضیات آشنا کرده بود) در سال 1603 در گذشته و پست او خالی مانده بود. او فعالیت برای بازگشت به فلورانس را آغاز کرد و دستورالعملی برای شرح طرز کار پرگار به شکل کتاب و با شمارگان محدود تهیه و آن را در سال 1606 به شاهزاده کوزیمو مدیچی تقدیم کرد. شغل او در پادوا تمدید شد (باز هم همراه با افزایش حقوق)، اما او راه های ارتباط خود را با توسکانی باز نگه داشت.
در حالی که گالیله در فکر تغییرات اساسی در زندگی شخصی خود و مشغول جمع آوری اطلاعات کار تجربی سالیانش برای انتشار کتاب بود، اوضاع سیاسی ایتالیا به طور چشمگیری تغییر کرد. در سال 1605، پل پنجم به عنوان پاپ انتخاب شد و تلاش زیادی کرد تا بر قدرت کلیسا بیفزاید و سلطه کلیسا را در کشورهای کاتولیک مستحکم کند. ضعف بزرگ پاپ این بود که او ارتش قدرتمندی در اختیار نداشت و باید برای گسترش نفوذ کلیسا یا به قدرت های زودگذر دیگران و یا به قدرت معنوی خود (با کمک تفتیش عقاید) تکیه می کرد. پاپ، ونیز را خاری در گلو می دانست. یکی از دلایل این احساس، وجود پائولو سارپی، مشاور روحانی رئیس جمهور ونیز، داج، بود که آشکارا گفته بود که سر نهادن در راه خدا تنها از طریق کار فکری امکان پذیر است و به اصطلاح «حق الهی» پادشاهان و پاپ را برای اعمال قدرت به نام خدا نفی می کرد. در آن سوی این گفتگو، روبرتو بلارمینه، مهم ترین پشتیبان فکری این مفهوم «حق الهی» قرار داشت. او قدرت اصلی پشت پرده کلیسای رم بود. پاپ می دانست که مقام او مدیون تصمیم بلارمینه بود که از نامزدی این مقام صرف نظر کرد. این جدال جنبه های دیگری نیز داشت که چون تأثیر کمی در زندگی گالیله دارد در اینجا به بررسی آن نمی پردازیم. در نتیجه پاپ در سال 1606، داج و تمام منصوبین رسمی او از جمله سارپی را از کلیسای کاتولیک اخراج کرد. جمهوری ونیز در واکنش به اقدام پاپ طرح مذکور را در سطح وسیعی نادیده گرفت و به کار عادی خود (از جمله رتق وفتق امور مذهبی) ادامه داد. در پاسخ به اقدام پاپ، تمام ژزوئیت ها از ونیز اخراج شدند. آشکار بود که نفوذ معنوی پاپ و حتی تهدید آتش جهنم نتوانست قدرت او را توسعه دهد. در این شرایط تنها راه محتمل دیگر جنگ بود. در این صورت اسپانیای کاتولیک به پشتیبانی از پاپ بر می خاست و فرانسه (که در آن زمان بیشتر پروتستان بود) به کمک ونیز می شتافت.
اما این بحران در ظرف چند ماه فروکش کرد و واتیکان با فروخوابیدن تنش ها از سارپی دعوت کرد که به رم برود و در مورد دیدگاه های مذهبی خود با بلارمینه به بحث و گفتگو بپردازد. در ضمن به او گفته شده بود که «از او به خوبی استقبال می شود و مورد مهربانی قرار خواهد گرفت». سارپی به دوستان خود گفته بود که او به خوبی می داند که از نظر پاپ بحث و گفتگو یعنی طناب دار و آتش. به همین جهت به بهانه مشغولیت زیاد در کارهای دولت ونیز به رم نرفت. مجلس سنای ونیز هم برای حمایت از او، خروج او را از جمهوری رسماً ممنوع اعلام کرد. واتیکان که نتوانست با این ترفند سارپی را به آتش افکند، کتاب های او را سوزاند. سنای ونیز هم فوراً حقوق او را دو برابر کرد. ونیز در مبارزه سیاسی با رم پیروز شده بود و نفوذ سارپی در جمهوری نسبت به گذشته بیشتر شد. اما در 7 اکتبر سال 1607، پنج نفر وحشیانه در خیابان به سارپی حمله کردند. مهاجمان پانزده ضربه چاقو به او وارد کردند و او را در وضعی به حال خود گذاشتند که دشنه ای که از سمت راست به پیشانی او وارد شده و از گونه سمت راست او خارج شده بود، هنوز در سر او قرار داشت. سارپی به طرز شگفت آوری از مرگ نجات یافت (قاتلان که به هدف خود نرسیده بودند به رم گریختند).
تلاش برای از بین بردن سارپی تأثیر عمیقی در گالیله گذاشت. او متوجه شد که گر چه ونیز می تواند در برابر رم ایستادگی کند، اما اشخاصی که هم جهت با واتیکان گام بر ندارند در همه جای ایتالیا با خطر روبه رو خواهند شد. علاوه بر اینها زمستان سال 1607 به طور غیرعادی سخت بود. برف زیادی پادوا را پوشانده بود و گالیله در طول ماه های مارس و آوریل از درد مفاصل رنج می برد. او به رغم همه این مشکلات به نوشتن کتاب حماسی خود درباره مکانیک، لختی و حرکت ادامه داد. در همین ایام بود که گالیله متوجه شد و ثابت کرد که اگر گلوله ای از تفنگی شلیک و یا جسمی به هوا پرتاب شود مسیر حرکت آن به شکل سهمی، نوعی منحنی مانند بیضی است که انتهای آن باز است. حتی در اوایل قرن هفدهم بسیاری بر این باور بودند که اگر گلوله ای به صورت افقی از توپی شلیک شود مسافتی را به صورت افقی طی می کند و سپس به طور عمودی به زمین خواهد افتاد. آن دسته ای که مشاهدات بیشتری در این زمینه داشتند (یا شاید حدس می زدند)، متوجه شده بودند که مسیر گلوله به شکل منحنی است اما پیش از آنکه بررسی گالیله تمام شود، هیچ کس از شکل این منحنی باخبر نبود یا حتی آگاه نبود که این منحنی بدون وابستگی به سرعت و وزن گلوله همیشه شکل مشخصی دارد. گالیله حتی نشان داد که گلوله در اصابت به هدفی هم ارتفاع با توپ از سطح دریا با همان سرعتی که از توپ خارج می شود به هدف خواهد رسید (اگر از مقاومت هوا صرف نظر شود). نگرانی های گالیله درباره پول و وضع نامساعد سلامتی اش موجب شد که در تابستان سال 1608 از کار اصلی خود منحرف شود. در این زمان کریستینا از فلورانس از او دعوت کرد تا در ساخت یک صحنه چوبی بر روی رود آرنو که به منظور استفاده در مراسم عروسی پسرش آماده می شد نظارت کند. این پسر زمانی که فردیناندو در سال 1609درگذشت عنوان دوک بزرگ کوزیموی دوم را گرفت. صرف نظر از اهمیت طرح مذکور، گالیله نمی توانست تقاضای کریستینا را رد کند(5) و این وضع نشان می داد که او کماکان از نظر مساعد فلورانس، جایی که پست ریاضی دان دربار هنوز خالی بود، برخوردار است. اما گالیله در 45 سالگی در سال 1609 در هنگام بازگشت به پادوا هنوز نگران مشکلات مالی اش بود و دلواپس بود که به علت تمایل به مدل کوپرنیک و دوستی با سارپی مورد غضب واتیکان قرار گیرد. گالیله هنوز در انتظار ایده بزرگی بود که بتواند اوضاع را به نفع او برگرداند و شرایط مالی مناسبی را تا پایان عمر برای او تضمین کند. در این مقطع است که بیشتر داستان های مربوط به سهم او در علم آغاز می شود.

لیپرشی تلسکوپ جدیدی می سازد

گالیله برای اولین بار در ژوئیه سال 1609، هنگام دیدار از ونیز، شایعاتی درباره اختراع تلسکوپ شنید (واقعیت این است که این یک اختراع دوباره بود ولی اخبار مربوط به اختراع تلسکوپ دیگز در قرن شانزدهم پخش نشد). اخبار مربوط به این رویداد به آهستگی در ایتالیا پخش شد زیرا هانس لیپرشی، عینک ساز هلندی، برحسب اتفاق تلسکوپ را اختراع کرده بود و در بهار سال 1609، تلسکوپ هایی با بزرگ نمایی سه برابر به عنوان اسباب بازی در پاریس به فروش می رسید. پس از آنکه گالیله شایعاتی درباره این دستگاه عجیب شنید، نظر دوست قدیمی خود سارپی را در این باره جویا شد. او شگفت زده شد که سارپی از چند ماه پیش داستان هایی در این زمینه شنیده و درباره آن با ژاک بادوور، نجیب زاده ای مقیم پاریس و شاگرد قبلی گالیله، مکاتبه کرده است. اما سارپی این خبر را به گالیله نداده بود. ارتباط آنها تا اندازه ای به علت مشاغل وقت گیر او به عنوان مشاور سنا و تا اندازه ای به علت خستگی دوران نقاهت پس از سوء قصدی که به جانش شده بود کاهش یافته بود. گر چه شاید امکان داشت که سارپی فوراً به اهمیت تلسکوپ پی نبرده باشد ولی گالیله فهمید که دستگاهی که امکان مشاهده اجسام دور دست را فراهم کند، از نظر نظامی و بازرگانی اهمیت عظیمی برای ونیز خواهد داشت، جایی که ثروتمند شدن اغلب به این مسأله بستگی داشت که ناظر، اولین کسی باشد که تشخیص دهد کدام کشتی ها به بندر نزدیک می شوند. او باید این حدس را می زد که سرانجام قایق خودش به مقصد رسیده است و اکنون باید اوضاع را به نفع خود تغییر دهد.

گالیله فوراً ساختن تلسکوپ های بهتری را آغاز می کند

اما گالیله تقریباً دیر جنبیده بود. در اوایل اوت، زمانی که هنوز در ونیز بود، خبری درباره مردی هلندی شنید که با یکی از دستگاه های جدید به پادوا رسیده است. گالیله فوراً به پادوا رفت ولی در آنجا دریافت که آن شخص در ونیز است و قصد دارد دستگاهش را به داج بفروشد. گالیله که از امکان باختن در مسابقه پریشان شده بود، سراسیمه به ساختن تلسکوپ مشغول شد، در حالی که چیزی بیش از آن نمی دانست که دستگاه شامل لوله ای با دو عدسی است. یکی از ستایش برانگیزترین جنبه های زندگی حرفه ای گالیله آن بود که توانست در 24 ساعت بهترین تلسکوپ زمان خود را بسازد. تلسکوپ هلندی دو عدسی مقعر داشت و تصویر وارونه ای تشکیل می داد اما گالیله از یک عدسی مقعر و یک عدسی محدب استفاده کرد و در نتیجه تصویر، مستقیم بود. او در 4 اوت پیامی رمزی برای سارپی فرستاد و موفقیت خود را به او اطلاع داد. سارپی به عنوان مشاور سنا تصمیم گیری درباره مسافر هلندی را به تعویق انداخت تا گالیله زمان کافی برای ساخت تلسکوپی با بزرگ نمایی ده برابر داشته باشد که در جعبه ابزار چرمی جای بگیرد. گالیله در ماه اوت به ونیز بازگشت و نمایش تلسکوپ او در برابر مجلس سنا با شور و هیجان روبه رو شد. او به عنوان یک سیاستمدار زیرک تلسکوپ را به داج تقدیم کرد. داج و سنا با احساس شادی، تمدید پستش را در دانشگاه پیزا تا پایان عمر با افزایش حقوق به دو برابر یعنی 1000 کرون در سال به او پیشنهاد کردند.
گالیله از آنجا که اضافه حقوق مذکور از سال بعد به او تعلق می گرفت و نسبت به وظایف ملالت بار تدریس نیز تعهد داشت، این پیشنهاد را پذیرفت. اما او به این قانع نشد و برای نمایش دیگری از تلسکوپ به دیدار کوزیموی دوم به فلورانس رفت. او تا ماه دسامبر تلسکوپی با بزرگ نمایی بیست برابر ساخت (او تا ماه مارس سال 1610 دست کم نُه تلسکوپ دیگر با همین قدرت ساخت و یکی از آنها را به برگزیده امپراتوری مقدس روم در کلن داد تا آن را به کپلر بدهد. به این ترتیب کپلر اولین نفری بود که افتخار آن را پیدا کرد تا کشفیات گلیله را بازبینی کند.) گالیله با استفاده از بهترین تلسکوپی که ساخته بود توانست در اوایل سال 1610 چهار قمر از درخشان ترین و بزرگ ترین اقمار مشتری را مشاهده کند. این قمرها به افتخار کوزیمو «ستاره های مدیچی» نام گذاری شدند ولی امروز اخترشناسان آنها را اقمار گالیله ای مشتری می نامند. گالیله با استفاده از همین دستگاه دریافت که راه شیری از هزاران ستاره جدا از هم تشکیل شده است و سطح ماه یک سطح کروی صاف (بنا به تصور ارسطو) نیست بلکه از دهانه های آتش فشانی که به صورت لکه هایی دیده می شوند و رشته کوههایی به ارتفاع چند کیلومتر پوشیده شده است (او ارتفاع کوه ها را از طول سایه آن ها در روی سطح ماه برآورده کرد). او تمام این کشفیات را در کتاب کوچکی تحت عنوان «پیام آور ستارگان» (Siderius Nuncius) در مارس سال 1610 منتشر کرد. این کتاب را به چه کسی باید هدیه می داد غیر از دوک بزرگ کوزیموی دوم دو مدیچی.
نویسنده کتاب پیام آور ستارگان در سراسر جامعه فرهنگی جهان مشهور شد (این کتاب پس از پنج سال از تاریخ انتشارش به زبان چینی ترجمه شد) و آشکارا برای همه دولت هایی که به آنها خدمت کرده بود، به ویژه دولت محل تولد خودش، افتخارآمیز بود. در ماه مه سال 1610، پست ریاضی دان درجه یک در دانشگاه پیزا و فیلسوف و ریاضی دان دوک توسکانی برای تمام عمر با حقوق 1000 کرون در سال به او پیشنهاد شد و او پذیرفت. این پست شامل وظایف تدریس نمی شد. موردی که تمام این امتیازات را شیرین تر می کرد آن بود که از بازپرداخت سهم میکل آنجلو برای جهیزیه ی خواهران خود معاف شد زیرا او تا آن زمان بیش از سهم خود پرداخت کرده بود. گالیله احساس تعهدی نسبت به جمهوری ونیز نداشت. او برای خود این طور استدلال می کرد که چون اضافه حقوقی که به او قول داده شده است، هنوز پرداخت نشده است این توافق هنوز به مرحله عمل نرسیده است و زمانی که اخبار حکایت از آن داشت که کپلر چهار قمر مشتری را مشاهده کرده است، گالیله در اکتبر به فلورانس رفت تا وظایف جدید خود را به عهده گیرد. این نقل مکان تغییرات زیادی در زندگی خصوصی گالیله ایجاد کرد. مارینا گامبا تصمیم گرفت که در پادوا بماند. وی تمام مدت عمر را در این شهر گذرانده و به صورت دوستانه از گالیله جدا شده بود. دو دختر گالیله نیز به فلورانس رفتند تا با مادر او زندگی کنند ولی پسرش موقتاً نزد مادر خود ماند تا پس از آنکه بزرگ تر شد به پدرش بپیوندد. اما این مشکلات شخصی در برابر دشواری که گالیله به زودی با کشفیات علمی جدید با آن روبه رو می شد بی اهمیت بود.
مشاهدات اخترشناسی تأیید مستقیم دقت مدل کوپرنیک بود. به عنوان مثال بنابر استدلال طرفداران مکتب ارسطو چون ماه به دور خورشید می گردد امکان گردش هم زمان زمین به دور خورشید وجود ندارد، زیرا در این صورت زمین و ماه از یکدیگر جدا خواهند شد. گالیله با کشف چهار قمر مشتری که به دور مشتری می گردند و این واقعیت که مشتری نیز آشکارا به دور چیزی می گردد (اینکه این چیز خورشید یا زمین باشد تأثیری در استدلال ندارد)، نشان داد که ماه می تواند به دور زمین دَوَران کند حتی اگر زمین در حال حرکت باشد. گالیله قدری پیش از ترک پادوا متوجه مورد عجیبی در ظاهر سیاره زحل شد. گر چه این کریستیان هویگنس بود که پدیده مزبور را توضیح داد، اما این غرابت به خوبی نشان می داد که زحل یک کره کامل نیست. گالیله به زودی پس از رسیدن به فلورانس اهلّه (فازهای) زهره، یعنی تغییرات ظاهر این سیاره را همانند اهلّه ماه مشاهده کرد. این تغییرات را تنها در صورتی می توان توضیح داد که زهره مداری به دور خورشید داشته باشد. اما داستان حتی از این نمونه هم فراتر رفت. گالیله نامه ای از یکی از شاگردان سابق خود به نام بندتو کاستلی (Benedetto Castelli) دریافت کرد. در این نامه اشاره شده بود که اگر زهره به دور خورشید دوران کند باید اهلّه ای داشته باشد! گالیله در زمان دریافت نامه مشاهده زهره را آغاز کرده بود و به کاستلی پاسخ داد که پیش بینی او درست است. این مورد، نمونه اصیل قدرت پیش بینی فرضیه های علمی است که نهایتاً با مشاهده تأیید شد و معلوم شد که با فرضیه مطابقت دارد. مورد مذکور نمونه ای از تواناترین کاربرد روش علمی حقیقی است.
هیچ یک از این نوآوری ها مدافعان سر سخت مکتب ارسطویی را قانع نکرد تا بپذیرند که آنچه با استفاده از تلسکوپ مشاهده می شود حقیقت دارد. آنها تصور می کردند که موضوعات مورد اشاره تصویرهای مصنوعی است که خود عدسی ها تشکیل می دهند. گالیله امکان این موضوع را با مشاهده صدها جسم با فاصله نزدیک از درون تلسکوپ آزمود تا مطمئن شود که این دستگاه جز بزرگ نمایی کار دیگری انجام نمی دهد. او به این نتیجه رسید که چیزی که از درون تلسکوپ مشاهده می شود عین واقعیت است. گر چه امروزه خودداری طرفداران مکتب ارسطو در پذیرش این واقعیت مضحک به نظر می رسد، اما نکته ای در استدلال آنها وجود داشت که اثر بسیار مهمی در علم جدید دارد. در علم مدرن، اخترشناسان دورترین نقاط جهان را کاوش می کنند و فیزیک دانان ذرات درباره ساختار داخلی اتم و ذرات کوچک تر تحقیق می کنند و ما به آنچه دستگاه ها به ما می گویند و تفسیرمان از آنها متکی هستیم. اما تا آنجا که به گالیله مربوط می شود روشن است که آنچه او مشاهده می کرد به معنای واقعی کلمه واقعیت داشت. یکی د یگر از مشاهدات گالیله با تلسکوپ در همین زمان، تیرگی های سطح خورشید یا لکه های خورشیدی بود. اخترشناسان دیگر پیش از او این پدیده را دیده بودند اما گالیله از آن خبر نداشت. گویا لکه های قابل مشاهده در سطح خورشید، میخ دیگری بود که بر گور کمال آسمانی ارسطویی کوبیده شد.
تمام این واقعیت ها ضد ارسطویی بود و در پیشتیبانی از مدل کوپرنیکی به کار می آمد اما گالیله که از سرنوشت برونو کاملاً آگاه بود، بسیار مراقب بود که به طور علنی از مدل کوپرنیک جانبداری نکند. او ترجیح می داد که واقعیت ها را ارائه کند و بگذارد که مشاهدات، خود بیانگر حقیقت باشند. او مطمئن بود که دیر یا زود حتی کلیسای رم ناچار است نتایج این مشاهدات را بپذیرد. گالیله در اولین اقدام در این جهت، در مارس سال 1611، به عنوان سفیر علمی دولت توسکانی برای دیداری به رم رفت. این دیدار که تا ماه ژوئیه به طول انجامید، با توجه به ظواهر امر، نوعی پیروزی بود. پاپ پل پنجم نه تنها گالیله را به حضور پذیرفت بلکه اجازه داد که او مطالب خود را در حالی که ایستاده است و بدون زانو زدن بیان کند. کاردینال بلارمینه با تلسکوپ گالیله مشاهداتی کرد و از کمیته فرعی کشیشان فاضل خواست تا ادعای گالیله در مورد این دستگاه را بررسی کنند. اعضای ژزوئیت این کمیته به نتایج زیر رسیدند:
1. کهکشان راه شیری از تعداد بی شمار ستارگان تشکیل شده است.
2. زحل شکل بیضوی عجیبی همراه با برآمدگی هایی در هر دو طرف دارد.
3. سطح ماه صاف نیست.
4. زهره اهلّه ای دارد.
5. مشتری چهار قمر دارد.
این مطالب رسمی بود، اما به معانی ضمنی این مشاهدات اشاره ای نشد.
گالیله هنگام اقامت در رم به عضویت مؤسسه ای درآمد که می توان آن را اولین مرکز علمی دنیا دانست. این مؤسسه را که آکادمی لینسه نام داشت، چهار آریستوکرات جوان در سال 1603 تأسیس کرده بودند. نام «تلسکوپ» اولین بار در ضیافت آکادمی «سیاه گوش ها» (Lynxes) به افتخار گالیله برای این دستگاه بزرگ کننده انتخاب شد. گالیله در زمان اقامت خود در رم، لکه های خورشید را نشان داد. او برای این منظور از روش معیار نمایش تصویر خورشید از درون تلسکوپ بر روی پرده سفید استفاده کرد. اما به نظر می رسد که او در آن زمان اهمیت کشف لکه های خورشید را هنوز درک نکرده بود. او در ماه ژوئن مانند قهرمانی به فلورانس بازگشت. استقبالی که در رم از او شده بود برای دولت توسکانی افتخارآمیز بود. در ضمن، گالیله فکر می کرد که کار او به نوعی رسماً تأیید شده است.
از این به بعد هر شرح مختصر دیگری درباره زندگی گالیله به طور اجتناب ناپذیری تحت تأثیر رویارویی او با مقامات رم است. اما اشتباه است اگر این ماجرا را تمام داستان زندگی او بدانیم و بد نیست که در اینجا به بخشی از کار او که در تابستان سال 1611 انجام داد اشاره کنیم. این کار گستره علایق گالیله و راه روشنی را که او در به کارگیری روش علمی داشت به صورت برجسته ای نمایان می کند. در جریان گفتگوی گالیله با چند تن از استادان دانشگاه پیزا درباره چگالش، یکی از همکاران او این عقیده را مطرح کرد که باید یخ را شکل چگال آب دانست زیرا یخ، منجمد و آب مایع است. از نظر گالیله چون یخ در آب شناور است از آب سبک تر (دارای چگالی کمتر) و بنابراین شکل رقیق شده آب است.(6) آن استاد با نظر گالیله مخالفت کرد و گفت که یخ از آن جهت در آب شناور است که سطح پهن و صافی دارد و در نتیجه نمی تواند در آب غوطه ور شود. گالیله در مخالفت با این استدلال گفت که اگر یخ را در پایین سطح آب نگه داریم و سپس رها کنیم، سطح پهن و صاف یخ مانع از صعودش به سطح آب نخواهد شد. سپس بحث در این باره در گرفت که آیا ممکن است چند جسم جامد که از ماده یکسانی ساخته شده اند (و در نتیجه چگالی یکسانی دارند) صرفاً به خاطر داشتن شکل های متفاوت درون آب غوطه ور بمانند یا به سطح آب بروند؟ پیامد این موضوع آن بود که گالیله مخالف اصلی خود را در این بحث به مبارزه طلبید (این بحث هیجان زیادی در محافل گسترده پیزا ایجاد کرد). او قصد داشت به وسیله آزمایش نشان دهد که آیا اجسام دارای ترکیب یکسان ولی با اَشکال مختلف اگر در ابتدا در آب غوطه ور باشند با توجه به شکلشان بالا می آیند یا در آب غوطه ور می مانند. رقیب گالیله در روز انجام آزمایش علنی آفتابی نشد.
نکته مهم، درستی استدلال گالیله نبود (البته استدلال او درست بود) چیزی که اهمیت داشت اراده او به سنجش استدلال از طریق آزمایش های حساب شده و دفاع از نتایج آزمایش ها در معرض عموم بود، کاری که در سال 1611هنوز نوآوری محسوب می شد. به این خاطر است که بسیاری او را در خور نام «اولین دانشمند» می دانند؛ در عین حال همین موضوع بود که سرانجام گالیله را که در اوایل همان سال با استقبال گرم رم روبه رو شده بود با کلیسا درگیر کرد.

کفرآمیز شناختن ایده های کوپرنیکی گالیله

گالیله هنوز در انتشار آثار خود بسیار محتاط بود اما پس از پیروزی در رم به طرزی آشکارتر درباره ایده های کوپرنیک صحبت می کرد. گفته های گالیله درباره این موضوع هر چه بوده باشد، احساس باطنی او درباره مدل کوپرنیک به روشنی در نامه ای که به دوشس بزرگ، کریستینا، نوشت آمده است (این نامه در واقع در سال 1614 نوشته شد): «عقیده من این است که خورشید در مرکز اجرام سماوی کروی قرار دارد و مکانش را تغییر نمی دهد و زمین هم به دور خود و هم به دور خورشید می گردد.» هیچ چیز نمی تواند روشن تر از این باشد. اما کریستینا نگران بود که این عقیده با آموزه های انجیل همخوانی نداشته باشد. گالیله نوشت: «در مناقشات درباره پدیده های طبیعی، نباید از مرجعیت عبارات کتاب مقدس استفاده کرد، بلکه باید از آزمایش حسی و اثبات های ضروری شروع کرد.»
احتیاط عمومی او تنها یک بار در سال 1613 نقض شد. در این زمان او کتاب کوچکی درباره لکه های خورشید نوشت (این کتاب را آکادمی لینسه منتشرکرد). این کار دو جنبه ناگوار داشت. اول آنکه اعضای آکادمی در مقدمه کتاب، با سخاوت بیش از حد، اعتبار کشف لکه های خورشید را به گالیله نسبت داده بودند. این موضوع موجب کشمکش شدیدی با اخترشناس ژزوئیت، کریستوفر شاینر، شد (احتمالاً او حق داشت). او ادعا کرد که پیش از گالیله این پدیده ها را کشف کرده است (در واقع یک انگلیسی به نام توماس هریوت و یک هلندی به نام یوهان فابریسیوس زودتر از هر دوی آنها به این کشف نائل شده بودند). دوم اینکه گالیله در ضمیمه کتاب، اولین و آخرین موضع صریح منتشر شده و بی پرده خود را در پشتیبانی از ایده های کوپرنیک اعلام کرد. او از مورد ماه و مشتری برای حمایت از این دیدگاه استفاده کرد. پس از این اظهارنظر، انتقاد از گالیله و تفسیرهای منتشر نشده او در پشتیبانی از ایده های کوپرنیک آغاز شد. گالیله با اعتماد به نفس نسبت به موقعیت خود و با اطمینان از حمایت دوستانش در رم پس از فراغت از بیماری در سال 1615، در حالی که به سالگرد پنجاه و دومین سال زندگی اش نزدیک می شد، اجازه خواست تا در آخر سال از رم دیدار و موضوع را روشن کند. این اقدام برخلاف توصیه صریح سفیر توسکانی در رم بود. او گفته بود که احساسات برخی محافل در جریان سفر قبلی گالیله به رم در سال 1611 که ظاهراً موفقیت آمیز بوده است ( از دیدگاه مخالفین او زیاده از حد موفقیت آمیز) علیه او برانگیخته شده است. او اشاره کرده بود که دیداری دیگر وضع را بدتر خواهد کرد. گالیله به رغم این هشدارها در 11 دسامبر سال 1615 میهمان رسمی همین سفیر در منزل او در رم شد.
حضور گالیله در رم به رغم انتظار او موجب افزایش بحران شد. در پی توصیه بلارمینه (که 73 سال داشت ولی هنوز قدرت پشت پرده تخت سنت پیتر بود)، پاپ پل پنجم هیئتی برای تصمیم گیری درباره کفرآمیز بودن ایده های کوپرنیک تشکیل داد. بنابر نظر رسمی اعضای این هیئت ایده جهان خورشید مرکز «جنون آمیز، بی معنا و رسماً کفر است». آنها اضافه کردند که ایده حرکت زمین از میان فضا «دست کم لغزش در ایمان است».
رویدادهای پس از آن، تا آنجا که مربوط به گالیله می شود، موضوع مناقشه ای بین مورخان بوده است زیرا در سوابق موجود ابهاماتی به چشم می خورد. اما استیلمن دریک (Stillman Drake) از دانشگاه تورنتوی کانادا تحقیقی در این زمینه انجام داده است که به نظر می رسد محتمل ترین شرح رویدادهای فوریه سال 1616در پرتو رویدادهای پس از آن است. در 24 فوریه، پل پنجم به بلارمینه به عنوان نماینده مخصوص پاپ دستور داد تا به گالیله بگوید که نباید به هیچ کدام از دو ایده ای که هیئت درباره آن قضاوت کرده است «وفادار باشد یا از آن دفاع کند». به عبارت دیگر پسندیده نیست که گالیله به نظریه کپرنیک اعتقاد داشته باشد و همچنین نباید از آن دفاع کند، حتی از جنبه به عبارتی وکیل مدافع شیطان. اما دستورات پاپ از این فراتر رفت. اگر و تنها اگر گالیله از این دستور سرپیچی کند، دادگاه تفتیش عقاید (بازوی قضایی مشهور پاپ برای مبارزه با کفر) با حضور محضر دار و شاهدان رسماً به او اخطار خواهد کرد که نباید به ایده های کوپرنیک «معتقد باشد، از آنها دفاع کند و یا آنها را تدریس کند.» تفاوت اساسی آن بود که اگر اخطار رسمی در کار نبود، گالیله مجاز بود که ایده های کوپرنیک را به دانشجویان خود تدریس کند و یا درباره آنها بنویسد، مشروط بر اینکه قید کند که اینها مطالب کفرآمیزی هستند و او یعنی گالیله از آنها جانبداری نمی کند.
بلارمینه در 26 فوریه گالیله را به حضور پذیرفت تا تصمیم پاپ را به او ابلاغ کند. متأسفانه نمایندگان تفتیش عقاید، شاهدان و دیگران در همان اتاق حضور داشتند و حاضر بودند تا با بروز کوچک ترین نشان تردید از سوی گالیله وارد بحث شوند و با گفته های بلارمینه همراهی کنند. بلارمینه، گالیله را در آستانه در ملاقات کرد و آهسته به او گفت که هر چه پیش آمد او باید کوتاه بیاید و اعتراض نکند. گالیله که خوب می دانست چه کسانی در اتاق حضور دارند به دقت به هشدار پاپ گوش فرا داد و مخالفت آشکاری نکرد. در این هنگام اعضای دادگاه تفتیش عقاید که مهیای به دام انداختن گالیله بودند وارد ماجرا شدند و هشدار دوم و مهم پاپ را با اشاره به مسئله تدریس مطرح کردند. بلارمینه که خشمگین شده بود (یا دست کم برای پنهان کردن اقدامات خود به خشم تظاهر می کرد) به سرعت و پیش از آنکه سندی به امضا برسد گالیله را به بیرون از اتاق کشاند. اما حضور او مانع از آن نشد که دادگاه تفتیش عقاید تعدادی «صورت جلسه» بی امضا، محضری نشده و بدون شاهد را در سابقه اسناد رسمی ثبت نکند. شایعات در این زمینه به سرعت پخش شد. بنابراین شایعات، دادگاه تفتیش عقاید به نحوی گالیله را تنبیه کرده است و او به علت ارتکاب (دست کم) نوعی جرم، مقصر شناخته شده است و باید به اجبار منکر عقاید قبلی خود شود و در برابر دادگاه تفتیش عقاید توبه کند.
روشن است که بلارمینه وضع حقیقی را به پل پنجم گزارش داده بود زیرا در 11 مارس، گالیله دیداری طولانی و دوستانه با پاپ داشت. پاپ مخصوصاً به او گفته بود که تا زمانی که وی زنده است لزومی ندارد که او نسبت به پست خود نگرانی داشته باشد. نگرانی گالیله فروکش نکرد و او موضوع را با بلارمینه در میان گذاشت. بلارمینه اظهارنامه ای به قید سوگند نوشت مبنی بر اینکه گالیله نه منکر صحبت های خود شده، نه توبه کرده و نه به علت دیدگاه های خود تنبیه شده است. او تنها از فرمان عمومی پاپ که تمامی اعضای مذهب کاتولیک را شامل می شود باخبر شده است. گالیله با اطمینان از دفع موقتی خطر به توسکانی بازگشت.
اگر چه سال های بعدی زندگی گالیله با بیماری توأم بود (او به جز مشکل درد مفاصل از بواسیر رنج می برد که اغلب از کار بازش می داشت) و کار کتاب حماسی اش به کندی پیش می رفت ولی او به کارهای علمی خود در دهه های پنجم و ششم زندگی اش ادامه داد. از جمله این کارها تلاش برای استفاده از حرکت منظم و قابل پیش بینی قمرهای مشتری به عنوان ساعت کیهانی بود. به این وسیله دریانوردان می توانستند طول جغرافیایی موقعیت خود را تعیین کنند (این ایده از نظر اصولی جالب بود ولی مشاهدات دقیق از روی سکان کشتی که پیوسته بالا و پایین می رفت عملی نبود). گالیله همچنین کار مهمی در زمینه مغناطیس انجام داد. اما همه این کارها در پس زمینه تغییرات زندگی شخصی او انجام شد. گالیله با تشخیص افزایش سن خود در سال 1617 به ویلای زیبایی معروف به بلوسگوئاردو نقل مکان کرد که در حد یک قصر بود و در روی تپه ای در غرب فلورانس قرار داشت. این عزیمت به خاطر ورود دخترهای او، ویرجینیای 16 ساله و لیویای 15 ساله به صومعه آرچتری (Arcetri) در مجاورت آنجا بود. این دو عضو فرقه کلر تهی دست شدند. آنها به خاطر اعتقاد عمیق مذهبی وارد این صومعه نشده بودند بلکه گالیله فکر می کرد که این تنها راه برای تأمین آتیه امن دو دختر نامشروعش خواهد بود زیرا هیچ مرد محترمی بدون جهیزیه قابل ملاحظه با آنها ازدواج نمی کرد. گالیله هم در نظر نداشت که بار دیگر خود را با مسئله جهیزیه درگیر کند. ویرجینیا پس از پیوستن به این فرقه نام ماریا چلسته را برگزید و لیویا به نام آرکانجلیا معروف شد. گالیله هم از نظر جغرافیایی و هم از نظر احساساتی به دخترهای خود نزدیک ماند و اغلب از آنها در صومعه دیدار می کرد. نامه های باقی مانده از گالیله به ماریا چلسته تصویر روشنی از سال های آخر زندگی او ارائه می دهد.
گالیله به تدریج کار علمی خود را در مکان جدید آغاز می کرد که درگیر مشاجره دیگری شد. در سال 1618، سه ستاره دنباله دار رؤیت شد و زمانی که گروهی از ژزوئیت ها (از جمله شاینر) شرح خیال بافانه ای از اهمیت این ستاره های دنباله دار منتشر کردند، گالیله با عبارات کوبنده ای به آنها پاسخ داد. او در این پاسخ با لحن نیش دار گفت که ظاهراً این افراد فکر می کنند که «فلسفه کتابی تخیلی از یک نویسنده است، مانند کتاب ایلیاد» و سپس ادامه داد:
کتاب «جهان» قابل درک نخواهد بود مگر آنکه انسان سعی کند زبان و الفبای تشکیل دهنده آن را فرا گیرد. این زبان، ریاضیات و الفبای آن مثلث، دایره و شکل های هندسی دیگر است. انسان بدون دانستن این مبانی نمی تواند کلمه ای از آن را درک کند. بدون آشنایی با این مبانی انسان در راهی پر پیچ و خم و تاریک سرگردان خواهد ماند.
او به نکته درستی اشاره می کرد که در واقع وجه تمایز علم واقعی است. متأسفانه در این مورد توضیح گالیله درباره ستاره دنباله دار نادرست بود و اینجا جای آن نیست که به تشریح جزئیات بپردازیم. گالیله با این ادعا که ژزوئیت ها افسانه می بافند در حالی که او با واقعیت سرو کار دارد، مشکلات بیشتری در رم برای خود فراهم کرد.
در اوایل دهه 1620، زمانی که نتیجه جنگ های سی ساله موقتاً به سود کاتولیک ها جابه جا شد، وضع سیاسی ایتالیا در جهتی تغییر کرد که گالیله را به طور شگرفی تحت تأثیر قرار داد. در سال 1621 سه نفر از کسانی که در رویارویی او با رم درگیر شده بودند فوت کردند. اینها عبارت بودند از کوزیموی دوم، حامی او در توسکانی (در اوان سی سالگی)، پاپ پل پنجم و مهم ترین رابط او با رم، کاردینال بلارمینه (چند هفته پیش از هفتاد و نه سالگی). با مرگ کوزیموی دوم، اداره امور جاری توسکانی در اختیار همسر و مادر او قرار گرفت که به عنوان نایبان سلطنت از سوی فردیناند دوم 11 ساله حکمرانی می کردند. گالیله هنوز مورد توجه دربار بود اما این واقعیت که نوجوانی به سلطنت برسد، نفوذ توسکانی را در سیاست ایتالیا به طور جدی تضعیف کرد و موجب شد که امکانات دولت توسکانی برای حمایت از هر کس که مورد بی مهری رم قرار گرفت کاهش یابد. با مرگ بلارمینه، گالیله شخصی را که شاهد رویدادهای اساسی سال 1616 بود و روابط دوستانه ای با او داشت از دست داد، گرچه هنوز اظهارنظر کتبی بلارمینه را در اختیار داشت. اما گویا مرگ پل پنجم در ابتدا خبر خوشی برای علم بود. جانشین او گریگوری پانزدهم بسیار پیر و جانشینی موقتی بود. او در سال 1623 زمانی که به نظر می آمد که اوضاع به نفع گالیله تغییر می کند در گذشت.
گالیله درست پیش از در گذشت گریگوری اجازه رسمی رم را برای انتشار کتاب جدید خود به نام کاوشگر (The Assayer) دریافت کرد. این کتاب با کار او درباره ستاره دنباله دار آغاز می شد و با گسترش به زمینه های دیگر و بیان روشنی از روش علمی پایان می یافت. نقل قول مشهوری که در بالا آمد، «جهان به زبان ریاضیات نوشته شده است»، از همین کتاب است. گالیله تلاش می کرد تا دوستان جدیدی در بین مقامات ذی نفوذ پیدا کند. یکی از آنها فرانچسکو باربرینی از اعضای یکی از قدرتمند ترین خانواده های رم بود.(7) او دکترای خود را در سال 1623 از دانشگاه پیزا گرفت. گالیله در ژوئن همان سال نامه ای از کاردینال مافئو باربرینی، عموی فرانچسکو، دریافت کرد (مردی که پیش از آن تمجیدهای فراوانی به صورت نوشته از دستاوردهای گالیله می کرد) که در آن کاردینال از کمک های گالیله به برادرزاده خود تشکر کرده بود. سبک نوشتاری نامه، بسیار دوستانه بود. او در این نامه نوشت که خانواده باربرینی «حاضرند برای همیشه در خدمت شما باشند» دو هفته پس از نوشتن این نامه گریگوری پانزدهم فوت کرد. جانشین منتخب او، کاردینال مافئو باربرینی بود که نام اوربان هشتم را بر خود نهاد و فرانچسکو را به عنوان کاردینال برگزید. اعضای آکادمی لینسه فرصت یافتند که درست پیش از انتشار کتاب کاوشگر آن را به پاپ اوربان هشتم هدیه و جلد کتاب را با سه زنبور نشان خانوادگی باربرینی ها آذین کنند. پاپ از این عمل بسیار خشنود شد و خواست که متن کتاب با صدای بلند برای او خوانده شود و در آنجا که گالیله به ژزوئیت ها کنایه می زد با صدای بلند قهقهه می زد.
گالیله در بهار سال 1624 برای دیدار از باربرینی ها به رم سفر کرد. او شش بار به حضور پاپ شرفیاب شد و پاپ یک مدال طلا و افتخارات دیگری به او داد (از جمله یک مستمری مادام العمر برای پسرش وینچنزیو). پاپ همچنین نامه ای به فردیناند دوم نوشت و از گالیله تا حد افراط تمجید کرد. اما بزرگ ترین تمجید از گالیله، اجازه پاپ برای نوشتن کتابی درباره دو مدل جهان (یا آن طور که در آن زمان نامیده می شد، نظام های جهانی) یعنی مدل بطلمیوس و مدل کوپرنیک بود. تنها شرط صدور این اجازه این بود که گالیله بی طرفی خود را بدون جانبداری از نظام کوپرنیک حفظ و براهین خود را به استدلال های اخترشناسی و ریاضی محدود کند. به او نیز اجازه داده شد که بدون دفاع از مدل کوپرنیک آن را تدریس کند.
گالیله از مدت ها پیش رؤیای نوشتن چنین کتابی را در سر می پروراند ( و مخفیانه به نوشتن آن مشغول بود) اما نگارش کتاب تقریباً به اندازه رؤیای او به درازا کشید. علاوه بر ادامه وضع بیمار گونه و سستی فزاینده، کارهای علمی دیگر نیز موجب انحراف توجه او می شد. یکی از این موارد توسعه میکروسکوپ بود. گالیله از اولین افرادی بود که میکروسکوپ مرکب و مفیدی با دو عدسی ساخت. عدسی ها از هر دو طرف محدب بودند (به زبان ساده «عدسی شکل» بودند نه آنکه یک روی آنها محدب و روی دیگر صاف باشد). مشکلی که اختراع میکروسکوپ را به تأخیر انداخت تراش دادن عدسی بود. کار پیشگام گالیله در زمینه کار با میکروسکوپ به بهترین وجه، مهارت او را در کارهای عملی نشان می دهد (به همین دلیل گر چه گالیله اغلب از مشکل دسترسی به شیشه های مناسب برای عدسی های خودش گله می کرد اما تلسکوپ های او در تمام عمرش از بهترین های دنیا بود). اولین نمونه های مصوّر جزئیات فیزیکی حشرات که گالیله با استفاده از میکروسکوپ نقاشی کرده بود در سال 1625 در رم منتشر شد. گر چه مدتی طول کشید تا دستگاه شناخته شود و توسعه کاربرد همه جانبه آن تحقق پذیرد. نقش گالیله، در این اختراع اغلب در پرتو دستاوردهای دیگر او نادیده گرفته شده است.

گالیله کتاب «گفتگو درباره دو نظام عمده جهانی» را منتشر می کند

نگارش کتاب گالیله تحت عنوان گفتگو درباره دو نظام عمده جهانی (که معمولاً به عنوان گفتگو از آن نام برده می شود) در نوامبر سال 1629 پایان یافت. کتاب همانطور که از عنوانش پیداست به صورت گفتگویی خیالی بین دو شخص نگاشته شده است. سالویاتی از مدل کوپرنیک و سیمپلیچیو از مدل بطلمیوس جانبداری می کند. طرح این نوع گفتگو قدیمی است و به زمان یونان باستان باز می گردد. این طرح روش اصولی مناسبی برای عرضه ایده های غیرمعمول (در این حالت کفرآمیز) بدون تأیید آنها است. اما گالیله کاملاً از این رسم دیرینه استفاده نکرد. نام سالویاتی از نام یک شخص واقعی با نام فیلیپو سالویاتی گرفته شده است که دوست نزدیک گالیله بود و در سال 1614 درگذشت. گالیله با انتخاب این اسم برای بیان نظرات کوپرنیکی در مسیری گام برمی داشت که او را به شکل خطرناکی موافق با آن جهان بینی نشان می داد. شخص واقعی دیگری نیز به نام سیمپلیچیو (در واقع سیمپلیچیوس) وجود داشت. این شخصیت، یونانی و متعلق به عهد باستان بود که تفسیری درباره کار ارسطو نوشته بود. به این ترتیب، این نام مناسبی برای فرد حامی بطلمیوس (و ارسطو) در کتاب گفتگو بود. این امکان هم وجود دارد که انتخاب نام مذکور متضمن این اظهار است که تنها شخصی ساده لوح می تواند تصور کند که نظام بطلمیوس درست است. «صدای» سومی نیز در کتاب در نقش ساگردو وجود داشت. نام این شخص از نام یکی از دوستان قدیمی گالیله، جیووانی فرانچسکو ساگردو گرفته شده است که در سال 1620 فوت کرده بود. او ظاهراً نقش مفسر بی طرفی را ایفا می کرد که به بحث سالویاتی و سیمپلیچیو گوش می دهد و نکته هایی را مطرح می کند. اما او در جریان بحث، به طور فزاینده ای به طرفداری از سالویاتی علیه سیمپلیچیو متمایل می شود.
با این حال در ابتدا همه چیز در این کتاب نسبتاً خوب به نظر آمد. کتاب برای کسب مهررسمی تصویب جهت انتشار باید از مرحله ممیزی رم عبور می کرد. شخصی که واتیکان برای ممیزی کتاب انتخاب کرد، پدر نیکولو ریکاردیِ دومینیک بود که بر حسب اتفاق، کتاب کاوشگر را نیز بدون تشخیص نیاز به اعمال تغییرات تأیید کرده بود. گالیله متن کتاب را در ماه مه سال 1630 در رم به ریکاردی تحویل داد. اما او مجبور شد در ماه ژوئن به منزل خود بازگردد زیرا بیماری طاعون در جنوب ایتالیا شیوع پیدا کرده بود و شهر فلورانس را تهدید و راه های ارتباطی را مختل می کرد. کتاب تحت شرایط خاص اجازه انتشار پیدا کرد. ریکاردی می خواست که پیشگفتار و پی گفتار جدیدی به کتاب اضافه کند مبنی بر اینکه موضع کوپرنیک تنها به صورت یک فرضیه عرضه شده است. ریکاردی روی هم رفته از متن کتاب راضی بود و به گالیله اجازه بازگشت داد ولی اضافه کرد که او و همکارانش تغییراتی در متن خواهند داد و آن را به گالیله خواهند داد تا تغییرات را در متن اعمال کند. زمانی که این تصحیحات به فلورانس رسید، ریکاردی در نامه پیوست تصحیحات، این جمله را افزود: «نویسنده می تواند با حفظ تغییرات، جملات را دستکاری و یا زیباسازی کند». برداشت گالیله از این جمله صورت ظاهر آن بود، برداشتی که بر اساس اتفاقات بعدی اشتباه بزرگ او بود.
علاوه بر مسئله طاعون، مشکلات دیگری نیز در انتشار کتاب تأثیر گذاشت. کتاب باید توسط آکادمی لینسه در رم به چاپ می رسید. اما مرگ شاهزاده فردریکو چزی، رئیس لینسه، در اوت سال 1630 تمام امور آکادمی را آشفته کرده بود (او پول لازم برای فعالیت های آکادمی را تأمین می کرد). در نتیجه کلیسا موافقت کرد که کتاب در فلورانس چاپ شود. چاپ گفتگو بیشتر به علت مشکلات ناشی از طاعون که به طور گسترده ای پخش شده و فعالیت های عادی را مختل کرده بود تا ژوئن سال 1631 به تعویق افتاد و نسخه های کامل آن در مارس سال 1632 در فلورانس در معرض فروش قرار گرفت. چند نسخه از کتاب فوراً به رم فرستاده شد. اولین کسی که آن را دریافت کرد، کاردینال فرانچسکو باربرینی، برادر زاده پاپ بود. او نامه ای به گالیله نوشت و گفت که تا چه اندازه از خواندن کتاب مسرور شده است. اما دیگران از خواندن این کتاب به آن اندازه مسرور نشدند.
گالیله در کتاب گفتگو یک بار دیگر بحث لکه های خورشید را مطرح کرد. او یک بار دیگر نتوانست از کنایه زدن به شاینر خودداری کند و این ژزوئیت پیر و همکاران او را خشمگین نکند. سپس موضوع افزوده ها در میان بود که اداره ممیزی برای او فرستاده بود. گالیله پیشگفتار درخواستی را با حرف دیگری چاپ کرده بود که به روشنی نشان می داد که پیشگفتار درخواستی را با حروف دیگری چاپ کرده بود که به روشنی نشان می داد که پیشگفتار مذکور حاکی از دیدگاه های او نیست. کلمات آخر پیشگفتار که قرار بود نظام کوپرنیک را به عنوان یک نظام فرضی رد کند (این کلمات خود پاپ بود که ریکاردی به گالیله گزارش داده بود) از زبان سیمپلیچیو ایراد می شد. اگر انصاف را در نظر داشته باشیم هیچ شخصیت دیگری در کتاب وجود نداشت که بتواند این کلمات را ادا کند زیرا ساگردو سرانجام از سالویاتی جانبداری می کرد. اما به پاپ تلقین شده بود که گالیله این صحنه سازی را از روی قصد انجام داده است تا سربسته بگوید که پاپ مانند سیمپلیچیو آدم ساده لوحی است. این موضوع پاپ را خشمگین کرد. او بعداً درباره گالیله گفته بود «او از اینکه مرا دست بیندازد واهمه نداشت».(8) در نتیجه هیئتی از سوی پاپ برای رسیدگی به این مسئله تشکیل شد. ژزوئیت ها پس از کاوش در میان سوابق نوشتاری با هدف دستیابی به مدرکی علیه گالیله به مدرکی برخوردند که گواه محکوم کننده ای به نظر می آمد. این همان صورت جلسه بدون امضای سال 1616 بود که در آن گفته شده بود: به گالیله دستور داده شده است که نباید به جهان بینی کوپرنیک «اعتقاد داشته باشد، از آن دفاع کند و یا آن را تدریس کند.» این گواه قاطع، اوربان هشتم را وادار کرد که گالیله را به جرم ارتداد برای محاکمه به رم فراخواند. گناه گالیله آن بود که کتابی را که از ممیزی گذشته و اجازه آن داده شده است منتشر کرده است! پاپ همچنین سعی کرد که جلوی پخش کتاب را بگیرد اما چون کتاب در فلورانس به چاپ رسیده بود دیگر دیر شده بود و امکان جلوگیری از توزیع آن وجود نداشت.

گالیله پس از تهدید به شکنجه، توبه می کند

گالیله با عذرخواهی به علت پیری و بیماری (او دوباره بیمار شده بود) درخواست کرد که مسافرتش به تعویق افتد. او هم مانند دوست قدیمی خود پائولو سارپی (که در سال 1623 درگذشته بود)، معنای دعوت به رم را می دانست. او سعی کرد برای محدود کردن دست تفتیش عقاید، از کمک سیاسی دولت توسکانی استفاده کند. گر چه فردیناند دوم رسماً وظایف خود را به عنوان دوک بزرگ در سال 1629 در 19 سالگی به عهده گرفته بود ولی جوانی و عدم تجربه او موجب شد که توسکانی نتواند به همان نحو مؤثری که دولت ونیز از سارپی حمایت کرده بود، از گالیله حمایت کند. سرانجام زمانی که گالیله در 13 فوریه سال 1633 به رم رسید، در قیاس با وضع معمول بیشتر دعوت شدگان تفتیش عقاید با استقبال مناسبی مواجه شد. او سه هفته اخیر را در مرز توسکانی و در وضعیت قرنطینه (به خاطر اختلال گسترده ارتباطات بر اثر طاعون) به سر برده بود، اما زمانی که به رم رسید به او اجازه داده شد که در سفارت توسکانی اقامت کند. حتی زمانی که محاکمه در ماه آوریل شروع شد او را به یک دخمه نینداختند بلکه چند اتاق در اختیار او قرار دادند (دست کم او می توانست وضع راحتی داشته باشد به جز مشکل درد مفاصل که به موجب آن شب ها پی در پی در خواب از شدت درد فریاد می کشید). جریان محاکمه بارها تشریح شده است و در اینجا ضرورتی ندارد که به جزئیات آن بپردازیم. روند محاکمه حاکی از آن بود که دادستان ها مطالب کمی برای گفتن دارند، در حدی که در میان «جنایت های» مفروض گالیله به این مطلب اشاره شد که او به زبان ایتالیایی و نه به لاتین می نویسد تا مردم عادی بتوانند حرف های او را بفهمند. دیگر آنکه او در نوشته های خود از ویلیام گیلبرت تمجید کرده است، شخصی که یک «کافر گمراه، ستیزه جو و مدافع سفسطه باز کوپرنیک بود.» اما موضوع اساسی آن بود که آیا گالیله از فرمان پاپ دایر بر عدم تدریس نظام کوپرنیکی سرپیچی کرده است یا نه. گالیله در مقابل صورت جلسه بی امضای ژزوئیت ها به تاریخ سال 1616 که از نظر دادگاه برگ برنده ای به حساب می آمد، صورت جلسه امضاشده کاردینال بلارمینه را نشان داد که در آن گفته شده بود که «گالیله نباید از جهان بینی کوپرنیک دفاع کند» و به آن «معتقد باشد» به جز آن، او هیچ گونه محدودیتی بیش از آنچه درباره پیروان مذهب کاتولیک معمول است ندارد. اما هیچ کس نمی توانست از دستگاه تفتیش عقاید رهایی یابد و زمانی که محاکمه نمایشی کامل شروع شد، تنها حکم قابل تصور، اعلام گناهکار بودن گالیله و تنبیه او برای عبرت دیگران بود. از دیدگاه تفتیش عقاید، مسئله آن بود که اتهام واهی کفر را به اندازه کفر واقعی، در حد جنایتی جدی تلقی کنند. اگر گالیله بی گناه بود متهم کنندگان او گناهکار بودند، متهم کنندگانی که جزء مقامات ارشد کلیسای کاتولیک بودند. گالیله باید توبه می کرد.
کاردینال باربرینی که در تمام جلسات نقش حامی منافع عالی گالیله را ایفا می کرد، تمام قدرت خود را به کار گرفت تا گالیله را متقاعد کند که حتی اگر بی گناه باشد، باید توبه کند و گرنه شکنجه گرها وارد ماجرا می شوند. سرانجام گالیله متوجه موقعیت خود شد و اعلامیه مشهورش را بیان کرد. او اظهار کرد که به نظام کوپرنیک اعتقاد ندارد و اعتراف کرد که به علت غرور بی جا نسبت به مهارت خود (تنها برای تدریس) این اشتباه بزرگ را مرتکب شده و در ارائه نظام کوپرنیک در آن کتاب زیاده روی کرده است. او گفت: من «به اشتباهات خود پشت می کنم، آنها را نفرین می کنم و از آنها بیزارم.» او 69 سال داشت، از درد طولانی مدت مفاصل رنج می برد و از شکنجه می هراسید. گواهی نیست که او کلمات مشهور خود « با این حال زمین حرکت می کند» را ادا کرده باشد. اگر او این کار را کرده بود و اگر حرف های او را می شنیدند، یقیناً یا بر چوبه دار می رفت و یا در آتش می سوخت (احتمالاً هر دو). ژزوئیت ها علناً فاتح شده بودند و تنها کاری که باقی مانده بود اعلام محکومیت گالیله به حبس ابد بود. در واقع تنها هفت نفر از ده کاردینال عضو شورای تفتیش عقاید این حکم را امضا کردند. سه نفر از جمله باربرینی آن را رد کردند.
گالیله دوران محکومیت خود را طی کرد اما شرایط محکومیتش با توجهی که باربرینی به او داشت به تدریج آسان تر شد. او ابتدا در سفارت توسکانی در رم تحت نظر قرار گرفت. سپس مدتی را تحت مراقبت اسقف اعظم سیینا (یکی از حامیان گالیله) سپری کرد و سرانجام از اوایل سال 1634 در منزل خود در آرچتری تحت مراقبت قرار گرفت. دختر گالیله، ماریا چلسته پس از بازگشت گالیله برای بار آخر به منزل خود (به او اجازه داده نشد که آرچتری را حتی برای ملاقات با پزشکان خود در فلورانس ترک کند اما می توانست در مراسم مذهبی شرکت کند) در 2 آوریل سال 1634 در گذشت (خواهر وی آرکانجلا بیشتر از گالیله عمر کرد و در 14 ژوئن سال 1659 در گذشت.)

گالیله کتاب «دو علم جدید» را منتشر می کند

گالیله در انزوای بلوسگوئاردو(9) بزرگ ترین کتاب خود را با عنوان بحث ها و اثبات ریاضی مربوط به دو علم جدید (Discourses and Mathematical Demonstration Concerning Two New Sciences) که معمولاً تحت عنوان دو علم جدید از آن یاد می شود به پایان رساند. این کتاب حاصل یک عمر تحقیقات او در زمینه مکانیک، لختی و آونگ (علم چیزهای متحرک)، استحکام اجسام (علم چیزهای ایستا) بود و روش علمی را به دقت توضیح می داد. دو علم جدید با تحلیل علمی موضوعاتی که پیش از آن در اختیار فلاسفه بود، اولین کتاب علمی درسی جدید بود و با دقت توضیح می داد که جهان بر پایه قوانینی استوار است که ذهن انسان توان درک آن را دارد و به موجب نیروهایی در حرکت است که آثار آن را می توان با کمک ریاضیات محاسبه کرد. این کتاب به صورت قاچاق از ایتالیا خارج شد و در سال 1638، لویی الزویر (Louis Elzevir) در لیدن هلند آن را به چاپ رساند. این کتاب تأثیر عظیمی بر توسعه علم در اروپا در دهه های بعدی داشت و اثر آن بیش از کتاب گفتگو بود که در سطح وسیعی ترجمه و منتشر شد. این تأثیر عظیم در همه اروپا غیر از ایتالیا مشاهده می شد. پیامد محکومیت آرای گالیله توسط کلیسای ایتالیا آن بود که از دهه 1630 به بعد، ایتالیا که آغاز دوران شکوفایی رنسانس را به خود دیده بود، در بررسی طرز کار جهان عقب ماند.

درگذشت گالیله

گالیله هنگام انتشار کتاب دو علم جدید بینایی خود را از دست داده بود. حتی پس از این رویداد، ایده چرخ دنگ برای ساعت آونگی به فکر او رسید و آن را برای پسر خود وینچنزیو تشریح کرد. وینچنزیو این ساعت را عملاً پس از فوت گالیله ساخت. ساعت های مشابهی در قرن هفدهم در پی کار مستقل کریستیان هویگنس در اروپا توسعه یافت. از سال 1638 به بعد، گالیله وینچنزیو ویویانی را به عنوان دستیار برگزید. او در نقش کاتب در خدمت گالیله بود و بعداً اولین زندگی نامه گالیله را نوشت. او عامل اشاعه بسیاری از افسانه هایی بود که امروز از دیدگاه عموم مردم زندگی اربابش را رنگ آمیزی می کنند. گالیله در شب 8 یا 9 ژانویه سال 1642، چند هفته پیش از هفتاد و هشت سالگی در خواب و در آرامش درگذشت. درست دو سال پیش از آن، در سال 1640، پیر گاسندی فرانسوی (1655-1592) آزمایش روشنگر خود را برای آزمودن ماهیت لختی انجام داده بود. او برای این کار کشتی کوچکی (سریع ترین وسیله ترابری آن زمان) از نیروی دریایی فرانسه قرض گرفت. کشتی پاروزنان به دریای آرام مدیترانه برده شد. سپس گلوله هایی از دکل کشتی به پایین انداخته شد. همه گلوله ها به پایه دکل افتاد و هیچ یک در حال حرکت کشتی در مکانی دورتر از پایه دکل سقوط نکرد.
گاسندی به شدت تحت تأثیر نوشته های گالیله قرار گرفته بود و این مثال، بیانگر انقلابی در بررسی جهان بود که گالیله بیش از هر کس دیگر در راه اندازی آن سهم داشت. مبنای این تحول، انجام آزمایش برای آزمودن فرضیه ها، کثیف کردن دست ها برای انجام این آزمایش ها به جای قدم زدن و بحث کردن درباره ایده ها در قالب عباراتی صرفاً فلسفی بود. از این دیدگاه به جاست به یکی از موارد اشتباه گالیله اشاره کنیم. این اشتباه دقیقاً از آن جا ناشی می شد که گالیله با تکیه بر آزمایش های قبلی به روش فلسفی استنباط کرد، زیرا در آن زمان هنوز روش عملی برای آزمودن فرضیه نهایی با آزمایش وجود نداشت. گالیله با غلطاندن گلوله ها از سطح شیب دار و حرکت آنها از سطح شیب دار دیگری رو به بالا متوجه شد که اگر اصطکاک وجود نداشته باشد گلوله تا همان ارتفاعی که در ابتدا از آن پایین آمده بود بالا می رود، بی آنکه اندازه شیب سطح شیب دار تأثیری داشته باشد. این آزمایش یک دستاورد اساسی بود زیرا دست کم، او اولین دانشمندی بود که این ایده را درک کرد که آزمایش های ما، باز نماییِ ناقص دنیای آرمانی علم ناب است. اصطکاک همیشه در دنیای واقعی وجود دارد ولی این واقعیت دانشمندان را از آن باز نمی دارد که ابتدا رفتار جسم را در حالت بدون اصطکاک بررسی کنند و سپس با مدل های دقیق تر عامل اصطکاک را در نظر بگیرند. پس از گالیله این ویژگی معیاری برای رویکرد علمی شد: شکستن سیستم های پیچیده به اجزای ساده تر که از قواعد آرمانی پیروی می کنند و هر جا که لازم باشد پذیرش این موضوع که خطاهایی در پیش گویی این مدل ها وجود دارد که علت آن پیچیدگی هایی است که مدل های مذکور قادر به توضیحش نیستند. درست همین پیچیدگی ها (مانند مقاومت هوا) موجب شد تا گالیله متوجه شود که در آزمایش برج کج پیزا چه چیزی باعث تفاوت جزئی در به زمین رسیدن دو گلوله می شود.
اما گالیله به حقیقت عمیق تری در آزمایش های سطح شیب دار پی برد. او آزمایش را به این ترتیب گسترش داد که ببیند چه روی خواهد داد اگر شیب سطح شیب دار دوم به تدریج کاهش یابد. هر چه سطح شیب دار دوم شیب کمتری داشته باشد، گلوله مسافت زیادتری را می پیماید تا دوباره به ارتفاع اولیه خود بازگردد و اگر سطح شیب دار دوم صاف باشد و از اصطکاک صرف نظر شود گلوله برای همیشه به حرکت به سوی افق ادامه خواهد داد.
گالیله متوجه شد که اجسام در حال حرکت، گرایشی طبیعی به ادامه حرکت دارند مگر آنکه اصطکاک یا نیروی مکانیکی دیگری بر این حرکت تأثیر گذارد. این موضوع جزء محوری علم مکانیک است که با کار نیوتون به شکوفایی کامل رسید. اما کمبودی در کار گالیله وجود داشت. او می دانست که زمین کروی است. بنابراین یک حرکت افقی (حرکت به سوی افق) در واقع به این معنا است که جسم مسیری دایره ای شکل را حول سطح کروی می پیماید. گالیله نتیجه گیری کرد که اگر هیچ نیرویی در کار نباشد، حرکت لختی باید اساساً به حرکتی دایره ای شکل منجر شود. به نظر او این ایده می تواند توضیح دهد که چرا سیاره ها در مدارهایی به دور خورشید باقی می مانند. این رنه دکارت، چهره کلیدی بین گالیله و نیوتون بود که برای اولین بار به ماهیت حرکت لختی پی برد و اعلام کرد که هر جسم در حال حرکت، در نتیجه لختی گرایش دارد تا به حرکت خود روی خط راست ادامه دهد مگر آنکه نیرویی روی این حرکت تأثیر بگذارد. گالیله پایه های علم را بنیان نهاد و راه را به دیگران نشان داد.

پی نوشت ها :

1- عنوان متن اولیه کتاب، درباره حرکت بود اما این متن شباهت کمی با کتابی دارد که گالیله چند سال بعد تحت همین عنوان منتشر کرد.
*- اَرَش یک واحد قدیمی طول در اروپا و در حدود 45 تا 56 سانتی متر است.م
2- بلارمینه در سال 1605 یکی از گزینه های تصدی مقام پاپی بود، اما او نامزدی این مقام را رد کرد و ترجیح داد که در پشت پرده خدمت کند.
3- ترجمه از رستون
4- شاید گالیله سعی کرده باشد که پشتوانه ای برای خود فراهم کند و همه امکانات را باز نگه دارد زیرا تفسیر او درباره ستاره جدیدی، پاره ای از مخالفت ها را در پادوا برانگیخت. او از مدیچی ها خواست که پست او را در این شهر تمدید کند.
5- اهمیت کریستینا را می توان بر مبنای این واقعیت قضاوت کرد که او عنوان دوشس بزرگ را حتی پس از آنکه کوزیموی دوم ازدواج کرد حفظ کرد (زن او آرچ دوشس نام گرفت). پس از درگذشت کوزیمو در سال 1621، کریستینا و همسر کوزیمو تا زمانی که پسر کوزیمو، فردیناند دوم، به سن بلوغ برسد نیابت سلطنت را به عهده داشتند.
6- علت سبک تر بودن یخ از آب به خودی خود داستان جالبی است و بعداً درباره آن صحبت خواهیم کرد.
7- قدرتمند بودند ولی در عین حال زیاد دوست داشتنی نبودند. نسل های بعدی رمی ها به شوخی می گفتند که چیزی را که مهاجمین وحشی نتوانستند از بین ببرند، شال فاخر باربرینی ها بود.
8- به نقل از رستون
9- زیاد هم در انزوا نبود؛ توماس هابز و جان میلتون در میان افراد مشهوری بودند که در سال های آخر عمر گالیله از او دیدار کردند.

منبع :گریبین، جان؛ (1389)، تاریخ علم غرب 1543-2001 از آغاز روشنگری تا دوران معاصر، تهران: انتشارات فاطمی، چاپ اول.