De aarde draait om de zon
Galileo Galilei (1564 - 1642)
'Ik denk dat we in discussies over natuurlijke fenomenen niet met de Bijbel moeten beginnen, maar met experimenten en bewijzen.' (Galilei, Brief aan de Groothertogin)
Galileo Galilei bracht in de 17e eeuw een volledige omwenteling teweeg in ons beeld van de wereld en de kosmos. Net als Copernicus verdedigde hij de stelling dat de aarde om de zon draait en niet andersom, zoals tot dan toe werd aangenomen. Hij kwam als astronoom, wiskundige, natuurkundige, uitvinder en ontdekker niet alleen in conflict met de wetenschappelijke wereld maar ook met de kerk. Het zorgde voor talloze ruzies, zijn boeken werden verbrand en hij kreeg huisarrest. Nu wordt hij gezien als één van de grootste wetenschappers aller tijden.
Galileo before the Holy Office, 19e eeuws schilderij door Joseph-Nicolas Robert-Fleury
Galilei werd in 1564 in Pisa (Italie) geboren en was de oudste zoon van de componist Vincenzo Galilei. Eerst op zijn geboortegrond Pisa, later in Padua, werd hij hoogleraar wiskunde. Sinds 1610 was hij hofwiskundige en -filosoof van de groothertog van zijn geboorteland Toscane. Daar overleed hij in 1642, 78 jaar oud. Buiten Italië heeft hij nooit een stap gezet.
Intuïties onderzoeken met instrumenten
Niemand dan Galilei heeft meer bijgedragen aan de omwenteling in het denken over de natuur in de 17e eeuw. Bij Galilei begint veel dat voor de moderne natuurwetenschap kenmerkend is geworden. Tweeduizend jaar lang was de natuurkunde een bezigheid geweest van filosofen. De wereld werd in één grote interpreterende greep genomen op basis van onze dagelijkse ervaring en ons gezonde verstand. De samenhang tussen afzonderlijke verschijnselen bracht men vooral verbaal tot uitdrukking. Galilei is de eerste die zich consequent richt op partjes van de wereld. Hij komt deze partjes op het spoor met behulp van instrumenten en wil deze zo exact mogelijk uitdrukken. Wat hij aantreft is vaak contra-intuïtief.
Het best uitgewerkte voorbeeld van deze nieuwe benadering staat in Galilei's wetenschappelijke meesterwerk en laatste boek, de Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze (Gesprekken en wiskundige bewijzen over twee nieuwe wetenschappen). Hij schrijft het terwijl hij onder huisarrest stond en smokkelde het naar Nederland, waar het in 1638 werd uitgegeven. Hoe komt het eigenlijk, dat een voorwerp dat naar beneden valt, steeds sneller valt? Een simpele vraag. Aristoteles meende dat de snelheid van een val afhangt van de zwaarte van het vallende object. Hoe zwaarder het object, hoe sneller de val.
Galilei gaat het onderzoeken en merkt dat, wanneer een voorwerp verticaal naar beneden valt, het niet zomaar sneller en sneller valt zoals iedereen kan waarnemen, maar dat de snelheid steeds weer met gelijke porties aangroeit. Alles valt in wezen even snel. In de dagelijkse werkelijkheid is dat niet zo maar in een vacuüm wel. Een natuurwet dus die niet klopt met onze intuïtie en pas 'ontdekt' kan worden met de juiste instrumenten en berekeningen.
Op de achtergrond van deze vroege natuurwet staat Galilei's radicaal nieuwe gedachte dat een bewegend object de neiging heeft in die beweging te volharden; de zwaarte van het object maakt niets uit. Ook dat is anders dan we in werkelijkheid waarnemen. Een kar die ik wegduw komt al gauw nadat ik hem heb losgelaten tot stilstand. Alleen in een abstracte wereld van wiskundige logica waar alle storende omstandigheden uit zijn weggefilterd, blijft een voorwerp alsmaar doorbewegen. Dat de val niets te maken heeft met de zwaarte van het voorwerp op het moment dat we storende omstandigheden wegnemen, werd inzichtelijk gemaakt door de Appollo XV waar men op de maan een hamer en een veer liet vallen.
De consequenties van deze inzichten mochten er wezen. Bovenal boden ze het uitzicht op een nieuw, contra-intuïtief soort natuurwetenschap, met de wiskunde als taal en het experiment als toetssteen.
De aarde is niet het centrum van het heelal
Galilei's zijn nieuwe denken bracht hem tot de destijds radicale overtuiging dat de Aarde niet stilstaat maar als één van de planeten in om de Zon draait en bovendien in een etmaal om haar eigen as wentelt. Sinds Aristoteles dacht men dat de Aarde het middelpunt van het heelal was.
Ptolomeïsche wereldbeeld; de aarde in het midden.
Copernicus had die radicale gedachte ruim een halve eeuw eerder naar voren gebracht en astronomisch-technisch uitgewerkt. Vóór het begin van de 17e eeuw geloofde maar een tiental personen deze theorie; er waren immers talloze - later onjuist gebleken - bezwaren. Galilei was één van degenen die Copernicus geloofde, en met behulp van zijn nieuwe idee van beweging wist hij een hele reeks van de bezwaren tegen Copernicus te weerleggen. Hij deed dat in zijn andere meesterwerk, de Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (Dialoog over de twee grote wereldsystemen uit 1632). Het werk heeft de vorm van een dialoog tussen Ptolemaeus en Copernicus. Ptolemaeus was een astroloog uit de Griekse Oudheid die met Aristoteles meende dat de Aarde het middelpunt van ons zonnestelsel was, Copernicus beweerde dat dat de Zon moest zijn.
Heliocentrisch wereldbeeld: de zon in het midden
In het briljant geschreven pleidooi ten gunste van Copernicus maakte Galilei gloedvol gebruik van een reeks waarnemingen die hij in 1609 aan de sterrenhemel had gedaan met een toen geheel nieuw instrument, de telescoop.
Door zijn zelfgemaakt telescoop (die hij overigens niet zelf uitvond, dat deed een Nederlander een jaar eerder) keek hij bijvoorbeeld naar Jupiter. Hij zag dat Jupiter een aantal manen had die in een baan om hun planeet draaiden. Hoe kan Jupiter eigen manen hebben als alles om de aarde draait?
De Inquisitie
Ditzelfde boek, de Dialogo, leidde tot een geheel uit de hand gelopen conflict met de katholieke kerk. De kerk zette het op de 'index' de lijst verboden boeken. Galilei was zelf katholiek. Zijn campagne ten gunste van Copernicus was juist mede bedoeld om zijn moederkerk te beschermen!
Als de kerk een wetenschappelijk onhoudbaar standpunt bleef innemen, zou ze zich onsterfelijk blameren. Weliswaar is Galilei door de Inquisitie nooit gefolterd (wel verbaal met succes onder forse druk gezet om zijn Copernicaanse overtuiging af te zweren). Ook heeft hij nooit - zoals vaak beweerd - meteen na afloop van het proces eppur si muove gezegd (en toch beweegt ze, namelijk de Aarde), maar de verhoudingen waren flink verstoord.
Tussen Galilei en de kerk deed zich een vijftienjarige escalatie voor waaraan beide partijen met een opvallend gebrek aan behoedzaamheid hebben bijgedragen. Hoewel de paus in 1992 zijn excuses aanbood voor de behandeling van Galilei, heeft het de verhouding tussen de natuurwetenschap en een op de letterlijkheid van Gods woord gerichte religie meteen grondig bedorven.
Auteur van dit werk
Floris Cohen, hij is historicus en sinds 2006 bijzonder hoogleraar in de vergelijkende geschiedenis van de natuurwetenschappen aan de Universiteit Utrecht. In 2007 verscheen van hem De herschepping van de wereld.De moderne natuurwetenschap verklaard.