Fizik
Galileo teorik ve deneysel olarak Kepler ve Rene Decartes’ten bağımsız olarak hareket eden cisimler üzerinde çalışmalar yaptı. Bu çalışmalar ileride Newton tarafından klasik fizik adı altında geliştirilicektir. Galileo sarkaçlarla alakalı deneyler yaptı. Genel bir inanışa göre Pisa kulesindeki şamdanın sallanmasını kendi kalp atışını kullanarak izlemesiyle başlamıştır. Two New Sciences kitabında diğer deneylerinden bahsetmiştir. Galileo basit sarkaçların izokron oldukları iddiasında bulunmuştur. Bu salınımların büyüklüğe bağımsız olarak hep aynı süre zarfında gerçekleştiği anlamına gelmektedir. Christiaan Huygens’in bulunduğu keşfe gore bu çıkarım doğrudur. Galileo ayrıca sarkacın periyodunun, sarkacın uzunluğu’nun karesi ile doğru orantılı olduğunun farkına varmıştır. Galileo’nun oğlu Vincenzo, babasının 1642 yılındaki teorilerine dayanarak bir saat resmi çizmiştir. Bu saat hiçbir zaman yapılamadı çünkü çok büyük bir Verge escapement parçasına ihtiyaç duyuyordu, ve kötü bir kronometre olurdu.
Çok bilinmemekle birlikte, Galileo sesin frekansı olduğunun farkına varan ilk kişi olmuştur. Keskiyi farklı hızlarda sürterek, oluşan sesin yüksekliğini keskinin boşluklarıyla bağdaştırarak, frekansı ölçmüştür. 1638 yılında Galileo ışığın hızını ölçmek için deneysel bir yöntem ortaya atmıştır. Ellerinde ışığı kapatıcak kepenk sistemi ile donatılmış fener bulanan iki gözlemci, belli bir uzaklıktan birbirlerinin fenerlerini gözlerler, ilk gözlemcinin fenerini kapattığını gördüğü anda ikinci gözlemci fenerini kapatır, bu aralıkta geçen zaman iki gözlemci arasındaki zaman ile oranlanıp ışığın hızı bulunur şeklindeydi. Galileo bu deneyi bir buçuk kilometre mesafeden yaptığını fakat ışığın bir anlık görünüp görünmediğini gözlemleyemediğni belirtmiştir. Accademia del Cimento ‘daki bir grup öğrenci Galileo’nun ölümü ve 1667 arasında ışık deneyinin benzerini bir buçuk kilometrenin üzerinde bir mesafede gerçekliştirmişlerdir ve kifayetsiz sonuçlara ulaşmışlardır. Bugün biliyoruz ki ışığın hızı böyle bir yöntem için çok fazla hızlı kalmaktadır.
Galileo, Galile Değişmezliği’ni ilerletmiştir. Bu değişmeze göre fizik kanunları ne olursa olsun her sistem için aynıdır sabit hız ve düz bir hat üzerinde ilerler, cismin hızının ve yönünün bir önemi yoktur. Buna göre tam anlamıyla hareket ve sabit duruş söz konusu değildir. Bu prensip Newton’un hareket kurallarının ve Einstein’ın özel görecelik teorisinin yapı taşlarını oluşturmuştur.
Düşen Cisimler
Galileo’nun öğrencisi Vincenzo Viviani tarafından yazılan biyografide, Galileo Pisa kulesinden attığı farklı ağırlıklı fakat aynı maddeden oluşan topların aynı zamanda yere düştüğünü yazmıştı. Bu durum Aristo’nun düşünceleri ile ters düşmekteydi, o durumun ağırlıkla doğru orantılı olduğunu söylemişti. Bu deney hikâyesi birçok kez tekrar anlatılmıştır, fakat Galileo’nun deney hakkında hiç bahsetmemiştir ve birçok tarihçi bu deneyin hiç gerçekleşmediğini Galileo’nun aklından gerçekleştirdiği bir deney olduğunu düşünmektedir. Bir istisna olarak Drake, deneyin az çok Viviani’nin bahsettiği gibi gerçekleştiğini düşünmektedir. Bu deneyin asıl olarak 1956 yılında Simon Stevin tarafından adhering to the standards of the day. Delft’deki kilisenin kulesinde yapılmıştır. Ancak yaptığı deneylerde eğimli yüzey kullanmıştır buda hem zamanlamada hem de hava sürtümesinde azalmaya neden oluyordu.
1638 yılında Galileo’nun Discorsi de bulunan karakteri Salviati, Galileo’nın sözcüsü , kütleleri aynı olmayan cisimlerin havasız ortamda aynı hızda düşeceğini öne sürmüştür. Fakat bu fikir daha öncesinde Lucretius ve Simon Stevin tarafından öne sürülmüştür. Cristiana Banti sarkaçlar ile yaptığı deneyde ağırlıkların farklı olmasına rağmen hareketlerin birbirine benzer olduğunun farkına varmıştır.
Galileo düşen bir cismin ivmesinin düzenli olduğunu öne sürmüştür, tabi bu durum vakumlu bir alanda düşerken veya düşerkenki direnç orta düzeyde ya da yok sayıldığında geçerliydi. Ayrıca Galileo, ivme altındaki cisimlerin aldığı mesafenin hesaplanmasını sağlayacak bir kinematik yasa üretmiştir-alınan yolun ,zamanın karesi ile doğru orantılı olduğu( d ∝ t 2 ). Galileo’dan önce, 14. Yüzyılda Nicole Oresme, düzenli ivmede zamanın karesi formülünü üretmiştir ve 16. Yüzyılda Domingo de Soto homojen bir ortamda cisimlerin düzgün hızlarak düştülerini öne sürmüştür. Galileo zamanın karesi kuralını, o günün standartlarındaki matematik ve geometrik kurallarla açıklamıştır.
Ayrıca cisimlerin bir engel bulunmuyorsa hızlarını koruduğunun kanısına varmıştır, sonuç olarak Aristonun ortaya koyduğu “doğal olmayan hareket” “zorla oluşan hareket” gibi hipotezlerin hepsi “hareket halinde olan” ile ters düşmektedir ve anlamlarını kaybetmişlerdir. John Philoponus ve Jean Buridan tarafından atalet hakkına filozofik düşünceler ileri sürülmüştür. Galileo atalet hakkında şunları demistir; bir parçacık yatay bir yüzeyde hareket ettiğini hayal edin, sonrasıdan önceki sayfalarda açıkladığım gibi bu parçacık eğer düzlemin sonsuz ve sürtünmesiz olduğunu varsayarsak, aynı hızda konumda sonsuza kadar hareket edicektir” demister. Bu görüş sonrasında Newton yasalarına dahil oldu.
Matematik
Galileo matematiği deneysel fiziğe uygularken, gününün standart matematiksel metodlarını kullanmaktadır. Bu metodlar ters orantı ve karekök Fibonacci ve Archimedes’den miras kalmıştır.
Analizleri ve ispatları Öklid Elementlerinin beşinci kitabında geçen Eudoxian oran teorisine dayanıyordu. Bu teori sadece bir asır öncesinde ortaya çıkmıştı ve Tartaglia ve diğer dillere doğru olarak çevrilmişti. Teori Galileo’nun ölümüne kadar kabul görmüştür, sonrasında Descartes’in cebircel yöntemlerine yerini vermiştir.
Bu Galileo paradoks olarak anılan kavram özünde onunla alakalı değildir. O sonucu sonsuz sayıların karşılaştıralmayacağı yönünde vermişti. Artık bu yönerge işe yarar olarak görülmemektedir.
Yazıları
Galileo’nun bilimsel aygıtları tanımlayan erken yapıtları 1568’de yayınlanan ‘Küçük Denge’ (hava veya sudaki objelerin tartılması ile ilgili) ve 1606’da yayınlanan ‘Geometrik ve Askeri Pusulanın Kullanılması’ adlı yapıtları içermektedir.
Dinamik, hareket bilimi ve mekanik hakkındaki erken çalışmaları 1590’da Pisa’da basılan ‘Hareket Üzerine’ ve 1600 çevresinde Padua’da basılan ‘Mekanik’ idi. Hareket üzerine yaptığı çalışmalar Aristoteles-Arşimet sıvı dinamiğini kapsıyordu ve sıvının içindeki yerçekimsel düşüş hızının o objenin sıvıdan ne kadar ağır olduğuyla orantılı olduğunu açıkladı. Bir vakumda ise objeler ağırlıkları ile orantılı hızda düşmektelerdi. Ayrıca Philopon’un enerji dinamiğini de benimsiyordu (enerji kendini dağıtmakta ve bir vakumda serbest düşüşün baştaki hızlanmadan sonra ağırlıkla bağlantılı bir esas hızı vardır).
Galileo 1610’da yazdığı Sidereus Nuncius, ilk teleskopik gözlem kitabıdır. Bu kitapta aşağıdaki buluşlara yer verilmiştir:
-Galileo uyduları
-Ayın yüzeyinin pürüzlülüğü
-Gözle görülemeyen birçok yıldızın bulunması (özellikle Samanyolu’nun görüntüsünü oluşturanlar)
-Gezegenlerle yıldızların görünüşündeki farklar (gezegenler disk gibi görünürken yıldızlar büyütülmemiş ışık noktaları olarak gözüküyordu)
Galileo 1613’te güneş lekeleriyle ilgili bir yazı yazdı ve burada güneşin ve gökyüzünün bozulabileceğini savundu. Bu yazı ayrıca 1610’da yaptığı Venüs’ün evrelerinin teleskopik gözlemini ve Satürn’ün kafa karıştırıcı eklentilerini ve bunların yok oluşunu içeriyordu. 1615’te Galileo ‘Grandüşes Christina’ya Mektup’ adlı bir el yazması hazırladı (1636’ya kadar basılmamıştır). Bu mektup Castelli’ye yolladığının gözden geçirilmiş bir versiyonu olup Engizisyon tarafından Kopernikçiliği fiziksel ve dinsel bir gerçek olarak tanımladığı için kınanmıştır. 1616’da Engizisyon’un Kopernik’i savunmama emri üzerine Galileo Kopernik’in dünya teorisi hakkındaki ‘Gelgit Teorisi Üzerine”yi basmış ve bunu Kardinal Orsini’ye göndermiştir. 1619’da Galileo’nun öğrencisi Mario Guiducci Galileo’nun derslerinden birini yayınlayarak (Meteorlar Üzerine Söylem) Cizvitlerin meteor teorilerine saldırıda bulunmuştur.
1623’te Galileo Il Saggiatore’yi yayınlayarak Aristotelesçi teorilere saldırmış ve matematiksel formül ve deneyleri bilimsel fikirlerin oluşmasında kullanmayı desteklemiştir. Bu kitap çok başarılı olmuştur ve kilisenin yüksek basamaklarında bile saygı görmüştür. Bu başarıdan sonra Galileo ‘İki Ana Dünya Sistemi Üzerine Diyalog”u yayınlamış ve 1616’daki yasakları çiğnememeye dikkat etse de bu kitaptaki Kopernikçi ve güneşmerkezci teoriler Galileo’nun yargılanmasına ve kitabının yasaklanmasına neden olmuştur. Bu yasağa rağmen Galileo 1638’de Engizisyon’un yetki sınırları dışında olan Hollanda’da ‘İki Yeni Bilime Dair Söylem ve Matematiksel İspatlar’ kitabını yayınlamıştır.
Galileo’nun yayınlanmış yapıtlarının listesi
Galileo’nun ana yapıtları aşağıdakilerdir:
-Küçük Denge (1586)
-Hareket Üzerine (1590)
-Mekanik (1600 civarı)
-Sidereus Nuncius (1610)
-Süzülen Cisimler Üzerine Söylem (1612)
-Güneş Lekeleri Üzerine Mektuplar (1613)
-Grandüşes Christina’ya Mektup (1615, basım 1636)
-Gelgitler Üzerine Söylem (1616)
-Meteorlar Üzerine Söylem (1619)
-Il Saggiatore (1623)
-İki Ana Dünya Sistemi Üzerine Diyalog (1632)
-İki Yeni Bilime Dair Söylem ve Matematiksel İspatlar (1638)
