Galileo Galilei: zwaartekracht, lichtsnelheid en Inquisitie

Galileo Galilei heeft veel betekend voor de wetenschap. Bekend werk heeft hij verricht op het gebied van de zwaartekracht en de lichtsnelheid. Echter, niet alles werd hem in dank afgenomen door de Kerk. In dit artikel volgt meer over Galileo Galilei en zijn werk met betrekking tot de lichtsnelheid en zwaartekracht, alsook de vervolging door de Inquisitie, de Kerkelijke Rechtbank.

Galileo Galilei en de Lichtsnelheid

Honderden jaren geleden dachten de mensen dat de snelheid van het licht instantaan was. Instantaan betekent volgens onze van Dale ‘onmiddellijk’. In de context van de lichtsnelheid betekent het dat men vroeger dacht dat het licht overal tegelijkertijd aanwezig was. Het licht had dus geen snelheid maar was er gewoonweg. Ze dachten dit omdat bijvoorbeeld bij een artillerievuur de lichtflits meteen zichtbaar was in tegenstelling tot het geluid dat enige tijd nodig had voordat ze het hoorden. Galileo Galilei vond het niet erg waarschijnlijk dat de lichtsnelheid instantaan is. Hij stelde in 1638 experimenten voor om de snelheid van het licht te bepalen. Twee mensen stonden ongeveer 1,5 km van elkaar vandaan. Ze hadden beiden een met een doek bedekte lantaarn bij zich. Op het moment dat de eerste persoon de doek van de lantaarn trok en de tweede persoon zag dit moest hij hetzelfde doen. Een derde persoon mat de tijd tussen de eerste en de tweede lantaarn. Zelfs herhaaldelijke experimenten mislukten jammerlijk. Het enige wat men durfde te stellen was dat het licht zeker tienmaal zo snel was als het geluid.

Toentertijd beschikte men niet over de meetmiddelen zoals men die nu heeft. Alles moest men op gevoel doen. Nu heeft men supermoderne meetmiddelen om zelfs tot miljoenste van secondes te meten. Zo kun je natuurlijk de lichtsnelheid veel beter bepalen. Bij het experiment van Galilei heb je ook te maken met de reactietijd van de mens. Deze is ongeveer een halve seconde. Zo creëer je een grote onnauwkeurigheid. Deze dreunt gauw door bij de bepaling van de snelheid van het licht. Deze verplaatst zich zo snel, dat je nauwelijks zonder goede meetmiddelen een goede schatting kunt maken.

De snelheid van het licht is later wel goed vastgesteld. De snelheid van het licht in vacuüm is precies 299.792.458 meter per seconde. In 1983 werd de meter door het SI (Systeme International) gedefinieerd als:

• De meter is de lengte van het pad van het licht door een vacuüm met een tijdsinterval van 1/299.792458-ste van een seconde.

Als mensen verwijzen naar de lichtsnelheid bedoelen ze bovenstaande definitie: de snelheid van het licht door een vacuüm. De lichtsnelheid wordt meestal afgerond naar 300.000 kilometer per seconde.

Galileo Galilei en de zwaartekracht

Hoe meer Galileo met zijn collega's over Aristoteles praatte, hoe meer ruzie ze kregen. Aristoteles schreef namelijk dat een zwaar vallend lichaam altijd eerder beneden was dan een licht lichaam. Hij dacht dat de aarde heel hard trok aan zware voorwerpen en dat die dus zodoende sneller beneden waren. Galileo dacht dat ze allebei tegelijk beneden kwamen. Daarom ging Galileo met zijn collega's naar de Pisa toren. Hij liet tegelijk twee kanonskogels vallen van verschillend gewicht om te laten zien dat Aristoteles niet gelijk had. En Galileo had gelijk, de kanonskogels kwamen precies gelijk beneden. Zijn collega’s waren verbaasd.

Later werd bewezen, met meer precieze methoden, dat Galileo gelijk had. Aan ieder voorwerp wordt dus door de aarde even hard ‘getrokken’. De snelheid van de voorwerpen, als ze naar beneden vallen, hangt af van de wrijving. Een rond voorwerp heeft veel minder wrijving dan een hoekig voorwerp. Deze kunnen zich veel sneller door de lucht verplaatst, ze zijn veel meer gestroomlijnd. De lucht stroomt dus beter langs het ronde voorwerp, die ondervindt minder weerstand. Bij hoekige voorwerpen ontstaat er vaak turbulentie, waardoor de snelheid heel erg vermindert. Als je voorwerpen in vacuüm laat vallen, vallen ze dus allemaal met dezelfde valversnelling. In vacuüm heb je immers geen wrijving met de lucht. Deze valversnelling is 9,8 m/s².

De Formule:

• De formule van de valversnelling in vacuüm is: s= ½g×t².

De ‘g’ is de valversnelling, dit is een constante dus 9,8 m/s². Dat wil zeggen: Per seconde dat het voorwerp valt, neemt de snelheid van het voorwerp met 9,8 m/s toe. ½g kun je dus ook herschrijven als 0,5 × 9,8 = 4,9. De ‘s’ is de afgelegde weg, dus de weg die het voorwerp heeft afgelegd. De ‘t’ is de tijd waarin het voorwerp versneld.

Ook bij deze wet heeft Galileo Galilei weer belangrijk werk verricht. Zo zie je maar weer dat Galileo een groot natuurkundige is en zeer belangrijk is geweest voor de tegenwoordige natuurkundige kennis.

Galileo Galilei en de Inquisitie

Galileo Galilei stond in zijn tijd bekend als een ketter. Dit kwam doordat zijn ideeën in botsing waren met die van de kerk. In de 17de eeuw was de kerk buitengewoon machtig in Italië. Wat de Kerk zei, was de waarheid en mensen die had daar niet mee eens waren moesten worden gestraft, wanneer zij met hiermee de kerk tegen gingen. Zijn overtuiging was dat de theologie ernaar diende te streven de Bijbel te verklaren in overeenstemming met de vastgestelde feiten der natuurwetenschap.
Zijn acties en ideeën werden hem niet in dank afgenomen door de kerk. Hij schreef een brief om zichzelf te verdedigen. In die brief pleitte Galilei voor vrijheid van de wetenschap. Wetenschappers moesten hun gedachten en meningen vrij naar buiten kunnen brengen en experimenten kunnen uitvoeren om theorieën te bewijzen of te weerleggen. Zijn brief had geen succes.

Het werd een conflict met de kerk en op 23 februari 1616 werd het werk van Copernicus met enkele andere werken van dezelfde strekking verboden. Galileo werd flink op de vingers getikt door paus en moest zich schikken naar het door de kerk gehandhaafde Ptolemaeus stelsel. Galileo weigerde dit echter en schreef in 1630 ‘Dialoog over de beide wereldstelsels , van Ptolemaeus en Copernicus.’ Waarin hij duidelijk maakte dat iedereen die de juistheid van het Copernicus stelsel niet in zag een stommeling was. Hiermee had hij de kerkelijke wet overtreden. Galileo moest zich voor de inquisitie verantwoorden.

Het proces tegen Galileo Galilei duurde van 12 april tot 21 juni 1633. De beschuldiging van de kerk was: Gij hebt geloof gehecht aan een leer, die vals en met het Heilige Schrift in strijd is, namelijk: De zon is het centrum der wereld en begeeft zich niet van het oosten naar het westen en gij zegt de aarde beweegt zich en is niet het centrum van de wereld. Op 22 juni 1633 werd Galileo schuldig bevonden aan ketterij en werd verplicht zijn dwaling openlijk af te zweren. Hij kreeg een korte gevangenisstraf en mocht in december naar zijn landhuis in Arcetri terugkeren, hij werd daar streng gecontroleerd en mocht tot zijn dood in januari 1642 het terrein van zijn landhuis niet meer verlaten.