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Sein Vater wollte ursprünglich, daß
Galilei Kaufmann wird, doch änderte dieser seine Meinung und holte ihn
Heim nach Pisa, damit er dort Medizin studiert. Da sich sein Vater aber das
Studium nicht mehr leisten konnte, mußte Galilei, ohne einen Grad zu erlangen
von der Universität abgehen.
1582, an seinem 2. Universitätsjahr, entdeckte er, daß ein Pendel von bestimmter Länge mit konstanter Frequenz schwingt, ohne Rücksicht auf die Amplitude. 1585 widmete er sich dann in Florenz der Mathematik und Mechanik. Im Jahre 1589 wurde er Professor für Mathematik in Pisa und 1592 in Padua. In Padua, wo er 18 Jahre blieb, verbrachte er sein fruchtbarste Zeit. Hier schuf er die Grundlagen der modernen Dynamik.
1609 baute er ein Fernrohr nach, von dessen Erfindung er hörte (vermutlich Hans Lippershey, 1608 in Holland). Seine Entdeckungen und Beobachtungen (Sonnenflecken, 4 Jupitermonde, Phasen der Venus, Mondgebirge usw.) veröffentlichte er erstmals 1610 im "Sidereus nuncius" (Sternenbote).
Galilei hat wahrscheinlich mehr als irgendein anderer zur Entstehung der modernen
Naturwissenschaften beigetragen. Sein berühmter Konflikt mit der katholischen
Kirche war von zentraler Bedeutung für seine Philosphie, denn Galilei hat als
einer der ersten die Auffassung vertreten, der Mensch könne verstehen, was die
Welt bewegt, und er könne zu diesem Verständnis durch Beobachtung der wirklichen
Welt gelangen.
Durch persönliche Querelen machte er sich Feinde bei hohen Jesuiten und sah sich aus Prestigegründen in die Rolle des Verteidigers Kopernikus gedrängt, an dessen Theorien (Planeten umkreisen die Sonne) er von Anfang an glaubte, doch erst als er die erforderlichen Beweise entdeckte, begann er, öffentlich für sie einzutreten.
Durch Publikationen fand er bald breite Zustimmung außerhalb der Universitäten. Dies verärgerte die anderen Professoren, welche die katholische Kirche auf ihn hetzten. Diese entschloß sich aus Furcht zu repressiven Maßnahmen. Im Jahr 1616 erklärte sie die Kopernikanische Lehre für einen Irrtum und verlangte von Galilei dies ebenfalls zuzugeben. Galilei mußte sich fügen.
1623 wurde dann ein langjähriger Freund Galileis zum Papst ernannt. Sofort
bemühte sich Galilei um den Widerruf des Dekrets von 1616. Dies gelang ihm
nicht, aber er bekam die Erlaubnis, ein Buch über die Aristotelische und die
Kopernikanische Theorie zu schreiben. Er durfte aber nicht Partei ergreifen.
Das Buch, der "Dialog über die Weltsysteme" (Dialogo), wurde 1632
abgeschlossen und mit dem vollen Einverständnis der Zensur veröffentlicht.
Sofort nach Erscheinen feierte man es in ganz Europa als literarisches und
philosophisches Meisterwerk.
In diesem in italienischer Sprache veröffentlichten Buch diskutierten drei Gelehrte über das geozentrische und das heliozentrische System, wobei der Vertreter des ersteren, "Simplicio", nicht gerade gut abschnitt. Dem Papst wurde klar, daß die Menschen in dem Buch eine überzeugende Beweisführung für die Richtigkeit der Kopernikanischen Lehre sahen und bedauerte, seiner Veröffentlichung zugestimmt zu haben.
Er erklärte, daß Galilei trotz der offiziellen Billigung der Zensur gegen das Dekret von 1616 verstoßen habe und brachte ihn vor das Inquisitionsgericht, wo er 1633 wegen Ungehorsam angeklagt und verurteilt wurde. Er mußte abschwören und verbrachte seine letzten Lebensjahre unter Hausarrest.
Galilei blieb ein gläubiger Katholik, doch er hat sich nie in seiner Überzeugung beirren lassen, daß die Wissenschaft unabhängig sein müsse. Vier Jahre vor seinem Tod, noch immer unter Hausarrest, wurde das Manuskript seines zweiten wichtigen Buches zu einem Verleger in Holland geschmuggelt. Mehr als seine Verteidigung des Kopernikus ist dieses Buch "Discorsi" (Unterredungen) als die Geburtsstunde der modernen Physik anzusehen.
1637 erblindet Galilei vollständig und stirbt 1642 im Kreise seiner Schüler.