Barco de Galileo (experiment)

Archiu:Barco de Galileo.svg

L'experiment del barco de Galileo consistix en deixar caure una pedra des de lo alt del màstil d'un barco que es troba en moviment en velocitat uniforme.
[Cas A]: tal com va comprovar Galileo, la pedra cau al peu del màstil, arrastrada per la velocitat del barco.
[Case B]: supòsit incorrecte dels detractors de Galileo, que en ignorar l'arrastre del barco, afirmaven que la pedra cauria per darrere del màstil.

El barco de Galileo fa referència a dos experiments de física (un experiment mental i un experiment real), realisats per Galileo Galilei, físic i astrònom dels sigles XVI i XVII. Els experiments es varen crear per a argumentar l'idea de la Terra rotando al voltant del Sol, en contraposició a l'idea d'una Terra estàtica al voltant de la que girarien el Sol, els planetes i les estreles.

Un argument utilisat en aquell llavors era que si la Terra estiguera en moviment, es detectarien efectes en les trayectòrias dels proyectilés o dels cossos en caiguda lliure.

Experiment del màstil d'un barco

En 1616, en acabant de que Galileo ya estiguera preocupat per ser objecte de sospites de herejía per part de l'Inquisició, va rebre una carta de monsenyor Francesco Ingoli en arguments científics i teològics contra el copernicanismo. Com a part d'una extensa resposta de 1624, Galileo va descriure l'experiment de deixar caure una pedra des del màstil d'un barco en moviment i observar si impactava en la base del màstil o darrere d'ell. Vàries persones havien discutit l'experiment en térmens teòrics, i algunes afirmaven haver-ho realisat, en informes contradictoris sobre el resultat. Per eixemple, experiments reals o mentals similars a est havien segut discutits prèviament per Jean Buridan, Nicolás Oresme, Nicolás de Cusa, Cristóbal Clavio i Giordano Bruno.

Galileo li va dir a Ingoli (traduït per Stillman Drake):

He segut el doble de bon filòsof que eixos atres perque ells, en dir quin és l'efecte contrari, també han afegit la mentira d'haver-ho vist experimentalment; i yo he realisat l'experiment, davant el qual, el raonament físic m'havia persuadit de que l'efecte devia resultar com en realitat resulta.

Galileo també va analisar l'experiment en el seu «Diàlec sobre els dos màxims sistemes del món» (dia 2), pero sense afirmar que es portara a terme. Un experiment similar, analisat per Galileo i atres autors com Oresme, Clavio i Bruno, consistix en llançar un proyectil directament cap a dalt des de la superfície terrestre. Un argument comú entre aristotèlics i escolàstics era que, si la superfície terrestre es desplaçava cap a l'est, en este experiment el proyectil cauria a l'oest del punt de llançament, contràriament a lo observat.

Experiment mental de 1632

El llibre de Galileo de 1632 Diàlecs sobre els dos màxims sistemes del món va considerar (Segon Dia) tots els arguments comuns llavors vigents contra l'idea de que la Terra es mou. Un d'ells és que si la Terra girara sobre la seua eix, llavors tots nos estaríem movent cap a l'Est a mils de quilómetros per hora, per lo que una bala de canó llançada directament des d'una torre aterrisaria a l'Oest de la torre que s'hauria mogut certa distància cap a l'Est en el ínterin. De manera similar, l'argument era que una bala de canó disparada cap a l'Est aterrisaria més prop del canó que una disparada cap a l'Oest, perque el canó (que es mou cap a l'Est) alcançaria parcialment a la bala. Per a refutar tals arguments, el llibre observa que una persona en un barco en moviment uniforme no té sentit del moviment, i que per lo tant, una bala de canó llançada des de lo alt del màstil cauria directament al peu del propi màstil. Per a demostrar este punt, Salviati, el fictici defensor de Galileo, va propondre l'experiment descrit a continuació per a demostrar el clàssic principi de relativitat, segons el qual no existix observació interna (és dir, sense, per aixina dir-ho, mirar per la finestra) que permeta distinguir entre un sistema en moviment uniforme i un en repòs. Per lo tant, dos sistemes qualssevol que es moguen sense acceleració són equivalents, i el moviment no accelerat és relatiu. Casi tres sigles despuix, esta noció es va aplicar a les lleis de l'electricitat i el magnetisme (gràcies a les equacions de Maxwell) per obra d'Albert Einstein, lo que va conduir a la formulació de la teoria de la relativitat especial, una reformulación de l'argument de Galileo considerant les lleis de la gravitació i l'electromagnetisme, per llavors desconegudes.

La proposta

L'experiment de Salviati és el següent:

Tanca't en un amic en el camarote principal baix coberta d'un gran barco, i du en tu algunes mosques, palometes i atres menuts animals voladores. Tingues un bol gran en aigua i alguns peixos, i penja una botella que es buide gota a gota en un recipient ample situat davall. En el barco parat, observa atentament cóm els menuts animals volen en la mateixa velocitat cap a tots els costats del camarote. Els peixos naden indistintament en totes direccions; les gotes cauen en el recipient d'avall; i, en llançar-li alguna cosa al teu amic, no necessites llançar-ho en més força en una direcció que en una atra, sent les distàncies iguals, i botant en els peus junts, recorres espais iguals en totes direccions. Quan hages observat tot açò en atenció (encara que sense dubte, quan el barco està parat tot deu succeir de la mateixa manera), fes que el barco alvance a la velocitat que desiges, sempre que el moviment siga uniforme i no fluctue d'un costat a un atre. No descobriràs el menor canvi en cap dels efectes mencionats, ni podràs determinar en cap d'ells si la nau estava en moviment o parada. En botar, passaràs pel sol els mateixos espais que abans, i no realisaràs bots més grans cap a la popa que cap a la proa, encara que la nau es moga a gran velocitat, a pesar de que durant el temps...

Mentres estigues en l'aire, el sol baix tu anirà en direcció oposta al teu bot. En llançar alguna cosa al teu companyer, no necessitaràs més força per a fer-li-ho aplegar, ya siga que estiga en direcció a la proa o a la popa, estant tu situat enfronte. Les gotes cauran com abans en el barco sense dirigir-se a la popa, encara que mentres estiguen en l'aire, el barco recorre molts trecho. Els peixos en l'aigua nadaran cap a la part davantera de la seua pecera sense més esforç que cap a l'atrassera, i es dirigiran en la mateixa facilitat cap a l'esc colocat en qualsevol lloc de les vores de la pecera. Finalment, les palometes i les mosques continuaran els seus vols indiferentemente cap a tots costats, sense que jamai es concentren en la popa, com cansades de seguir el rumbo del barco, del que s'hauran separat durant llarcs intervals mantenint-se en l'aire. I si es produïx fum cremant incens, es vorà ascendir en forma de chicotet núvol, permaneixent queta i movent-se sense més cap a un costat que cap a l'atre. La causa de totes estes correspondències d'efectes és que el moviment del barco és comú a tots els objectes que conté, i també a l'aire. Per això vaig dir que devien estar baix coberta; puix si açò ocorreguera dalt, a l'aire lliure, que no seguiria el rumbo del barco, s'observarien diferències més o menys notables en alguns dels efectes observats.

Diàlec sobre els dos principals sistemes del món, traduït per Stillman Drake, University of Califòrnia Press, 1953, págs. 186-187 (Segon dia).