Galileo Galilei revolutioniert die Physik

Die Beobachtungen und Erkenntnisse Galileo Galileis und deren mathematische Analyse schufen die Basis für die Entwicklung der neuen Naturwissenschaften, die das mathematisch auswertbare Experiment einführten und noch Isaac Newton beeinflusste. Galileo Galilei wurde die ersten 17 Jahre seines Lebens von seinem Vater, einem mathematisch gebildeten Komponisten und Musiktheoretiker, unterrichtet. Von 1581 bis 1585 studierte er in Pisa Medizin, Mathematik und aristotelische Physik. Bereits ein Jahr nach seinem Studium konstruierte er eine hydrostatische Waage, nachdem er die Schriften des Archimedes studiert hatte. 1589 wurde Galileo Galilei auf den Lehrstuhl für Mathematik nach Pisa berufen.

Galileo Galilei entdeckt die Pendelgesetze

Er beschäftigte sich dort mit Studien zur traditionellen Bewegungslehre, mit den Problemen der Mechanik der „Einfachen Maschinen“ sowie mit der Statik des Archimedes. Galileo Galilei wandte dabei zum ersten Mal das Prinzip der virtuellen Verrückungen an, das zur Bestimmung des Gleichgewichts statischer Systeme dient. 1592 trat Galileo Galilei eine Professur für Mathematik in Padua an. Dort entdeckte er die Isochronie der Pendelschwingungen und leitete die Pendelgesetze ab.

Er fand heraus, dass die Dauer einer Pendelschwingung mit einer bestimmten Pendellänge unabhängig von der Bogenlänge oder Amplitude immer gleich lang ist. Es bestimmt also nur die Länge des Pendels die Schwingungsdauer. Galileo Galilei erkannte die Bedeutung dieser als Isochronie bezeichneten Erscheinung für die Messung der Zeit und beschäftigte sich sein ganzes Leben lang mit der Frage, wie man diese Entdeckung zum Bau einer Pendeluhr nutzen könnte.

Im luftleeren Raum fallen alle Gegenstände gleich schnell

Ab 1604 leitete Galilei Galileo in reinen Gedankenexperimenten das Gesetz des „Freien Falls“ ab. Er fand heraus, dass beim freien Fall eines Gegenstands die Erhöhung der Geschwindigkeit proportional zur Zeit erfolgt. Überlegungen zum Fallen ein und desselben Gegenstands in verschieden dichten Medien wie Luft, Wasser oder Quecksilber, hatten ihn davon überzeugt, dass im luftleeren Raum alle Gegenstände gleich schnell fallen.

Erst nach der geistigen Vorarbeit konstruierte der Naturforscher eine Fallrinne auf einer schiefen Ebene, um den Fall soweit zu verzögern, dass er mit den damaligen Messmethoden wie Sanduhr oder Pulsschlag noch bestimmbar war. Um 1608 war in Holland ein Fernrohr mit zwei Linsen entwickelt worden, das Galileo Galilei ein Jahr später nachbaute. Er war der erste Forscher, der ein Fernrohr für die Wissenschaft einsetzte und auf Himmelskörper richtete.

Galileo Galilei tritt für das heliozentrische Planetensystem ein

Er entdeckte dabei unter anderem die Oberflächenstruktur des Mondes, die vier Monde des Jupiters, die Phasen der Venus und die Sonnenflecken. Im September 1610 wurde Galileo Galilei als Hofmathematiker und Hofphilosoph nach Florenz berufen. Seit diesem Zeitpunkt trat er auch in der Öffentlichkeit für das heliozentrische Planetensystem des Nicolaus Kopernikus ein.

Außerdem forderte er eine Neuinterpretation der bislang zur Verteidigung der Geozentrik herangezogenen Stellen in der Bibel. Dadurch kam er zum ersten Mal in Konflikt mit der Inquisition der katholischen Kirche, die ihn ermahnte, seine irrtümlichen Auffassungen aufzugeben.

Die Physik ermöglicht neue Erkenntnisse in der Naturwissenschaft

Dennoch widmete sich Galileo Galilei weiterhin intensiv der Widerlegung der aristotelisch-scholastischen Physik, auf der das kirchliche Weltbild aufbaute. Galileo Galilei wurde, weil der die Lehre des heliozentrischen Planetensystems weiter verbreitet hatte, am 1. Oktober 1632 vor die Inquisition zitiert und verurteilt. Am 22. Juni 1633 schwor er nach wenigen Tagen Haft seinem Irrtum als treuer Katholik ab. Ende desselben Jahres wurde zu unbefristetem Hausarrest in seine eigene Villa nach Arcetri verbannt.

Dort verfasste Galileo Galilei sein bedeutendstes Werk „Discorsi“, das 1638 in Holland erschien. Es enthielt Unterredungen und mathematische Beweisführungen über die Wissenschaft der Mechanik und die Lehre von den örtlichen Bewegungen wie Fall und Wurf. 1637 erblindete der große Naturwissenschaftler. Galileis wichtigster Beitrag zur Naturwissenschaft der Neuzeit besteht in der neuen Auffassung von der Möglichkeit der Erkenntnisse durch die Physik. Galileo Galilei starb am 8. Januar 1642 in Arcetri bei Florenz.

Von Hans Klumbies


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