Une jeunesse entre Pise et Florence
Galileo Galilei naît le 15 février 1564 près de Pise. Il est l’aîné des sept enfants de Vincenzo Galilei, luthiste et théoricien de la musique, et de Giulia Ammannati. La famille appartient à la petite noblesse florentine et vit du commerce à Pise. Enfant, Galilée construit des maquettes des machines qu’il a aperçues.
Il reçoit une première éducation à Florence, puis au couvent de Vallombrosa. En 1579, son père le ramène à Florence à cause d’une maladie des yeux. Deux ans plus tard, il s’inscrit en médecine à l’université de Pise, sans y trouver d’intérêt. Dès 1583, Ostilio Ricci, un ami de la famille, l’initie aux mathématiques. Euclide l’enthousiasme et Galilée se tourne vers Archimède, Platon et Pythagore. Il rentre à Florence en 1585 sans diplôme.
Il reconstitue alors la balance hydrostatique d’Archimède, démontre des théorèmes sur le centre de gravité des solides et invente le pulsomètre. En 1588, l’Accademia Fiorentina l’invite à donner deux leçons sur l’Enfer de Dante. Grâce au mathématicien Guidobaldo Del Monte, il obtient en 1589 la chaire de mathématiques de Pise, pour 60 écus d’or par an. Il y rédige le De motu, son premier ouvrage de mécanique. Une tradition rapporte ses expériences sur la chute des corps à Pise. Aujourd’hui, de nombreux historiens en doutent et y voient une invention de son premier biographe, Vincenzo Viviani.
Les dix-huit années de Padoue
En 1592, Galilée part enseigner à l’université de Padoue, dans la république de Venise. Il y reste dix-huit ans. L’Inquisition y exerce peu de pouvoir et les artisans de l’arsenal de Venise lui offrent un savoir-faire technique précieux. Il enseigne la mécanique appliquée, les mathématiques, l’astronomie et l’architecture militaire. En public, il professe encore le système de Ptolémée. En privé, il a déjà adopté celui de Copernic.
Ses revenus restent modestes. Il donne des cours particuliers, loue des chambres et vend des instruments. En 1597, il améliore le compas de proportion, qui connaît un grand succès commercial. Il rencontre en 1599 Marina Gamba, avec qui il a trois enfants : Virginia, Livia et Vincenzo. Ses filles entreront plus tard au couvent à Arcetri.
L’année 1604 est féconde. Galilée découvre la loi du mouvement uniformément accéléré, observe une nova et montre que les projectiles suivent des trajectoires paraboliques. Il établit aussi qu’un canon pointé à 45° atteint sa portée maximale.
La lunette et le Messager céleste
En mai 1609, une lettre de son ancien élève Jacques Badovere lui confirme l’existence d’une longue-vue conçue en Hollande. Galilée construit son propre instrument et l’améliore. Le 21 août 1609, il présente une lunette au Sénat de Venise depuis le campanile de la place Saint-Marc. En récompense, il est confirmé à vie à son poste et ses gages sont doublés. Ses lunettes grossissent jusqu’à trente fois et donnent une image droite grâce à une lentille divergente en oculaire. Leur qualité reste cependant très variable. Galilée reconnaît lui-même en mars 1610 que, sur plus de soixante lunettes, quelques-unes seulement conviennent.
Il tourne l’instrument vers le ciel. Il observe sur la Lune un terminateur irrégulier et en déduit l’existence de montagnes. Le 7 janvier 1610, il remarque trois petites étoiles près de Jupiter, puis une quatrième. Ce sont les quatre satellites visibles de la planète. Il les nomme astres médicéens en l’honneur de Cosme II de Médicis. L’Allemand Simon Marius revendiquera ensuite la même découverte et leur donnera les noms de Io, Europe, Ganymède et Callisto, encore utilisés aujourd’hui.
Le 12 mars 1610, Galilée publie à Venise le Sidereus Nuncius (Le Messager céleste). Les 500 exemplaires sont épuisés en quelques jours. Il y décrit aussi la nature de la Voie lactée et les amas d’étoiles. En juillet 1610, il quitte Venise pour Florence, où le grand-duc lui crée le titre de Premier Mathématicien et Premier Philosophe. Il découvre ensuite les anneaux de Saturne, puis les phases de Vénus, qu’il juge favorables au système copernicien. Pour les taches solaires, il se dit le premier observateur, bien que Christoph Scheiner et Johannes Fabricius l’aient devancé. En 1611, il présente ses découvertes à Rome. Le Collège romain, par une lettre signée de Christophorus Clavius, confirme l’exactitude de ses observations, et l’Académie des Lyncéens l’admet parmi ses membres.
L’opposition des aristotéliciens et la censure de 1616
Les attaques commencent dès la parution du Sidereus Nuncius. Les adversaires de Galilée contestent d’abord ses observations, puis ses théories sur les corps flottants. Ils invoquent ensuite la Bible. Le dominicain Niccolo Lorini prêche contre la mobilité de la Terre en novembre 1612, et son confrère Tommaso Caccini attaque violemment Galilée à Santa Maria Novella. En décembre 1613, Galilée écrit à Benedetto Castelli une lettre sur les rapports entre science et religion. Il y affirme que l’Écriture n’a pas de juridiction sur les phénomènes physiques. Il développe cette idée dans une lettre à Christine de Lorraine, qui ne sera imprimée qu’en 1636.
Galilée ne dispose pas de preuve directe du mouvement de la Terre. Il croit la trouver dans les marées. Sa théorie, envoyée au cardinal Orsini en février 1616, n’explique qu’une marée par jour alors que l’on en observe deux. Une première preuve directe n’arrivera qu’en 1728, avec les observations de Bradley sur l’aberration de la lumière.
Le cardinal Bellarmin demande à Galilée de présenter l’héliocentrisme comme une hypothèse. Galilée refuse ce compromis. Le Saint-Office le convoque le 16 février 1616. Les 25 et 26 février, l’Inquisition et le pape Paul V ratifient la censure de la thèse copernicienne. Galilée n’est pas inquiété personnellement, mais il lui est notifié que cette thèse ne peut être défendue ni enseignée. Des rumeurs parlent d’une abjuration. Bellarmin lui remet le 26 mai 1616 un certificat qui dément ces bruits.
Les dernières œuvres et l’héritage
L’affaire affecte la santé de Galilée et réduit son activité pendant deux ans. En 1619, une querelle sur les comètes l’oppose au jésuite Orazio Grassi. Il y répond en 1623 par Il Saggiatore (L’Essayeur), œuvre polémique où il défend l’écriture mathématique du livre de l’Univers. Son ami le cardinal Maffeo Barberini, futur Urbain VIII, l’encourage. Galilée décrit aussi en 1638 les lois du pendule simple. Il meurt à Arcetri le 8 janvier 1642.
Ses apports se résument ainsi :
- le perfectionnement de la lunette et son usage astronomique ;
- la découverte des satellites de Jupiter, des phases de Vénus et des montagnes lunaires ;
- la loi du mouvement uniformément accéléré et l’étude de la chute des corps ;
- l’étude du pendule et de l’isochronisme des oscillations ;
- des travaux sur la résistance des matériaux et sur la mesure du temps.
Par ces travaux, Galilée pose les bases de la cinématique et de la dynamique. Depuis 1680, on le considère comme le fondateur de la physique, première des sciences exactes modernes.
