Muž, který odhalil tajemství sluneční soustavy

OD NAŠEHO DOPISOVATELE V NĚMECKU

V ŠESTNÁCTÉM století Evropané pohlíželi na komety s bázní. A tak když se jednou na noční obloze objevila proslulá kometa dánského astronoma Tycha de Brahe, Katarina Keplerová vzbudila svého šestiletého syna Johannese, aby mu ji ukázala. O více než dvacet let později Tycho de Brahe zemřel, a vznikla otázka, koho místo něj císař Rudolf II. jmenuje jako svého dvorního matematika. Stal se jím tehdy 29letý Johannes Kepler, a toto postavení si udržel až do konce svého života.

Matematika není jediná věda, díky které se Kepler těšil velké vážnosti. Vynikl také v oblasti optiky a astronomie. Byl to člověk malé postavy, ale měl úžasnou inteligenci a silnou vůli. Ani pod velkých tlakem nebyl ochoten konvertovat na katolicismus, ačkoli kvůli tomu zažíval diskriminaci.

Matematický génius

Johannes Kepler se narodil v roce 1571 v malém městě Weil der Stadt na úpatí pohoří Schwarzwald. Jeho rodina byla chudá, nicméně díky místní šlechtě dostal mladý Johannes dobré vzdělání. Studoval teologii na univerzitě v Tübingenu a chtěl se stát luteránským knězem. Jeho geniální matematické nadání však neuniklo pozornosti. Když v roce 1594 zemřel učitel matematiky na luteránské střední škole v rakouském městě Štýrský Hradec (Graz), Kepler nastoupil na jeho místo. V té době publikoval své první velké dílo, které mělo název Kosmografické mystérium.

Astronom Tycho de Brahe strávil mnoho let pečlivým pozorováním a zaznamenáváním pohybu planet. Když si přečetl Kosmografické mystérium, Keplerovy znalosti matematiky a astronomie na něj velmi zapůsobily. Proto jej pozval do Benátek nad Jizerou, které leží nedaleko Prahy. Kepler jeho pozvání přijal, když kvůli náboženské nesnášenlivosti musel Štýrský Hradec opustit. A jak již bylo uvedeno, po smrti Braheho nastoupil na jeho místo. Na císařském dvoře tedy pečlivého pozorovatele vystřídal matematický génius.

Mezník v oblasti optiky

K tomu, aby Kepler mohl mít plný užitek z Brahových pozorování planet, potřeboval lépe pochopit lom světla. K jakému lomu světla, které odrážejí jiné planety, dochází v zemské atmosféře? Svá vysvětlení Kepler zveřejnil v díle Dodatky k Vitelliovi, Výklad optické stránky astronomie, ve kterém rozpracoval poznatky středověkého učence Vitellia. Keplerova kniha byla mezníkem v oboru optiky. Byl také první, kdo vysvětlil, jak funguje oko.

Keplerovým hlavním zájmem však nebyla optika, ale astronomie. Starověcí astronomové byli přesvědčeni, že nebe je dutá koule, na jejímž vnitřním povrchu jsou jako zářící diamanty přilepeny hvězdy. Ptolemaios pokládal zemi za střed vesmíru, kdežto Koperník byl přesvědčen, že planety obíhají kolem nehybného Slunce. Brahe se domníval, že ostatní planety obíhají kolem Slunce, a to zase obíhá kolem Země. Na rozdíl od Země byly ostatní planety pokládány za nebeská tělesa, a tudíž za dokonalé. A tak jedinou přijatelnou formou pohybu byl dokonalý kruh, po kterém se každá z planet pohybovala konstantní rychlostí. Tyto názory převládaly v době, kdy se Kepler stal dvorním matematikem.

Počátky moderní astronomie

Kepler, který měl k dispozici Braheho tabulky zachycující polohy planet, studoval pohyby kosmických těles a vyvozoval z toho závěry. Kromě matematické geniality měl mimořádně silnou vůli a neukojitelnou zvědavost. Jeho obrovské pracovní nasazení dokládá celkem 7 200 výpočtů, jež vypracoval při studiu tabulek zabývajících se polohou Marsu.

Mars byl totiž první planetou, která Keplera zaujala. Při velmi pečlivém studiu tabulek pohybu této planety zjistil, že Mars sice obíhá kolem Slunce, ale ne po kruhové dráze. Jediný tvar oběžné dráhy, jenž odpovídal jeho pozorováním, byla elipsa, v jejímž jednom ohnisku je Slunce. Kepler však cítil, že klíčem k odhalení tajemství nebes není Mars, ale Země. Podle profesora Maxe Caspara „Kepler díky tvůrčímu přístupu dospěl ke geniálnímu řešení“. Tabulky o pohybu planet použil neobvyklým způsobem — pomocí nich zkoumal pohyb Země, jako by se na ni díval z Marsu. Vypočítal, že rychlost pohybu Země se mění nepřímo úměrně k její vzdálenosti od Slunce.

Kepler nyní pochopil, že Slunce tvoří nejen střed sluneční soustavy, ale také působí jako magnet, který se otáčí kolem vlastní osy a ovlivňuje pohyb ostatních planet. Max Caspar píše: „Byla to velkolepá nová koncepce, která dala směr [Keplerovu] dalšímu výzkumu a přivedla jej k objevení zákonů planetárního pohybu.“ Planety byly pro Keplera hmotná tělesa, která jsou harmonicky řízena jednotnou soustavou zákonů. Uvědomil si, že to, co poznal o Marsu a Zemi, musí platit pro všechny ostatní planety. Dospěl proto k závěru, že každá planeta obíhá kolem Slunce po eliptické dráze, a to rychlostí, která se mění podle vzdálenosti planety od Slunce.

Keplerovy zákony pohybu planet

V roce 1609 Kepler publikoval dílo Nová astronomie, které je pokládáno za první učebnici moderní astronomie a za jednu z nejvýznamnějších knih, jaké kdy byly na toto téma napsány. Obsahovalo první dva Keplerovy zákony pohybu planet. Třetí zákon publikoval v díle Harmonie světa, jež vyšlo v roce 1619, kdy pobýval v Linci. Tyto tři zákony vymezují základní zásady pohybu planet — tvar oběžné dráhy planet kolem Slunce, rychlost jejich pohybu a vztah mezi vzdáleností planety od Slunce a dobou, kterou potřebuje k jednomu oběhu.

Jak reagovali Keplerovi kolegové? Význam tohoto objevu nepochopili, a někteří byli dokonce zděšeni. Možná se jim člověk nemůže tak úplně divit. Kepler totiž své dílo zahalil do závoje latinské prózy, který byl téměř stejně neproniknutelný jako oblaka kolem Venuše. Čas však pracoval pro Keplera. Výsledky jeho bádání použil asi o 70 let později Isaac Newton jako základ pro své zákony pohybu a gravitace. Dnes je Kepler pokládán za jednoho z největších vědců všech dob — za vědce, který oprostil astronomii od středověkých názorů a dal jí novodobé pojetí.

Evropu zachvátila náboženská válka

V tom měsíci, kdy Kepler formuloval svůj třetí zákon, propukla v Evropě třicetiletá válka. Během tohoto období (1618–1648), kdy Evropa byla decimována drancováním a náboženským vražděním, Německo ztratilo třetinu obyvatel. Časté byly hony na čarodějnice, a mezi obviněnými byla také Keplerova matka, která jen o vlásek unikla popravě. Říká se, že před válkou Kepler dostával plat u dvora nepravidelně, ale během války jej prakticky nedostával vůbec.

Kepler byl celý svůj život luterán, a tak byl často vystaven náboženskému pronásledování a předsudkům. Když odmítl konvertovat na katolickou víru, byl nucen opustit Štýrský Hradec. To znamenalo ztrátu majetku a velké těžkosti. S nátlakem, aby změnil své náboženství, se setkal i v Benátkách nad Jizerou. Kepler však nedokázal přijmout uctívání obrazů, soch a svatých. Takové praktiky byly podle něj Ďáblovým dílem. Kvůli neshodám se spoluvěřícími, kteří věřili, že Bůh je všudypřítomný, nesměl v Linci slavit společně s ostatními Pánovu večeři. (Viz strany 20 a 21 v tomto časopise.) Kepler byl přesvědčen o tom, že stejný soulad, jaký panuje mezi planetami, by měl být mezi lidmi, a proto mu náboženská nesnášenlivost byla odporná. Pevně se držel svých náboženských názorů a byl ochoten kvůli tomu i trpět. Napsal: „Nikdy bych nevěřil, že utrpení, které musím spolu s mnoha svými bratry snášet kvůli náboženství a kvůli Kristově slávě, když zažívám bezpráví a ponižování, ztrátu svého domu, polí, přátel a domova, může přinášet takové uspokojení.“ (Johannes Kepler od Ernsta Zinnera)

V roce 1627 Kepler vydal Rudolfínské tabulky, které pokládal za své největší astronomické dílo. Na rozdíl od předchozích knih, tato byla přijata s velkou slávou a brzy se pro astronomy a navigátory stala nepostradatelnou pomůckou. Kepler zemřel v listopadu 1630 v německém městě Řezno (Regensburg). Jeden z jeho kolegů velmi obdivoval Keplerovo „dobře podložené poznání a velké bohatství vědomostí o těch nejhlubších tajemstvích“. Taková slova ocenění si muž, který odhalil tajemství sluneční soustavy, jistě zaslouží.

[Praporek na straně 26]

Dnes je Kepler pokládán za jednoho z největších vědců všech dob — za vědce, který oprostil astronomii od středověkých názorů a dal jí novodobé pojetí

[Praporek na straně 27]

Kepler byl přesvědčen o tom, že stejný soulad, jaký panuje mezi planetami, by měl být mezi lidmi, a proto mu náboženská nesnášenlivost byla odporná

[Rámeček na straně 27]

Keplerovy názory na astrologii a teologii

Johannes Kepler získal skvělou pověst díky svým objevům na poli astronomie. V náboženské oblasti však byl ovlivněn tehdejšími názory. To bylo důvodem, proč sepsal řadu pojednání také o astrologii. Na druhou stranu je nutno dodat, že odmítal „mnohé z toho, co bylo pokládáno za vliv hvězd“.

Kepler také pevně věřil v nauku o Trojici. „O jedné věci byl naprosto přesvědčen — že jak znázornění křesťanské Trojice symbolizované geometrickými kruhy, tak i viditelný, stvořený svět jsou přesným obrazem tohoto božského tajemství (Bůh Otec::uprostřed, Syn Kristus:: kruh kolem a Svatý Duch::prostor mezi nimi).“ (Encyclopædia Britannica)

Jak se naproti tomu k nauce o Trojici vyjádřil sir Isaac Newton? Odmítal ji. Základním důvodem bylo to, že když si chtěl vyznání víry a výroky církevních koncilů ověřit, nenašel pro ně žádný podklad v Písmu. Byl pevně přesvědčen, že Jehova je nejvyšší Svrchovaný Bůh a že podle toho, co říká Bible, je Ježíš Kristus nižší než jeho Otec.a (1. Korinťanům 15:28)

[Poznámka pod čarou]

[Nákres a obrázky na straně 24 až 26]

(Úplný, upravený text — viz publikaci)

Keplerovy zákony pohybu planet

Keplerovy zákony pohybu planet jsou pokládány za počátek moderní astronomie. Lze je shrnout následovně:

1 Všechny planety se pohybují po eliptických drahách kolem Slunce, které leží v jednom z ohnisek

← Slunce ←

↓ ↑

↓ ↑

planeta ● ↑

→ → →

2 Všechny planety se pohybují rychleji, když jsou blíže Slunci. Bez ohledu na to, jak je planeta vzdálena od Slunce, její spojnice se Sluncem opíše za stejnou dobu stejnou plochu

Planeta se pohybuje rychleji

Planeta se pohybuje pomaleji

A ● B

↓ ↑

↓ Slunce

A

↓

↓

● B

A

→

→

● B

Jestliže doba, kterou planeta potřebuje k tomu, aby se dostala z bodu A do bodu B, je ve všech případech stejná, pak je stejná i plocha vybarvených částí

3 Doba potřebná k tomu, aby planeta ukončila oběžnou dráhu kolem Slunce, je označována jako oběžná perioda. Druhá mocnina period libovolných dvou planet je úměrná třetí mocnině jejich průměrné vzdálenosti od Slunce

[Tabulka]

Planeta Merkur

Vzdálenost od Slunceb 0.387

Perioda v letech 0.241

Perioda² 0.058c

Vzdálenost³ 0.058d

Planeta Venuše

Vzdálenost od Slunce 0.723

Perioda v letech 0.615

Perioda² 0.378

Vzdálenost³ 0.378

Planeta Země

Vzdálenost od Slunce 1

Perioda v letech 1

Perioda² 1

Vzdálenost³ 1

Planeta Mars

Vzdálenost od Slunce 1.524

Perioda v letech 1.881

Perioda² 3.538

Vzdálenost³ 3.540

Planeta Jupiter

Vzdálenost od Slunce 5.203

Perioda v letech 11.862

Perioda² 140.707

Vzdálenost³ 140.851

Planeta Saturn

Vzdálenost od Slunce 9.539

Perioda v letech 29.458

Perioda² 867.774

Vzdálenost³ 867.977

[Poznámka pod čarou]

[Obrázek na straně 24]

Jupiter

[Obrázek na straně 24]

Koperník

[Obrázek na straně 24]

Brahe

[Obrázek na straně 24 a 25]

Kepler

[Obrázek na straně 25]

Newton

[Obrázek na straně 25]

Venuše

[Obrázek na straně 26]

Neptun

[Obrázek na straně 26]

Keplerův dalekohled a knihy

[Obrázek na straně 27]

Saturn

[Podpisek]

S laskavým svolením NASA/JPL/Caltech/USGS

[Podpisky obrázku na straně 24]

Koperník a Brahe: Brown Brothers; Kepler: Erich Lessing/Art Resource, NY; Jupiter: s laskavým svolením NASA/JPL/Caltech/USGS; planeta: JPL

[Podpisky obrázku na straně 25]

Venuše: s laskavým svolením NASA/JPL/Caltech; planeta: JPL

[Podpisky obrázku na straně 26]

Dalekohled: Erich Lessing/Art Resource, NY; Neptun: JPL; Mars: NASA/JPL; Země: NASA photo