Johannes Kepler (1571 - 1630)
autorka: Lenka Ládková
Rodištěm Keplerovým je městečko Weil nedaleko Stuttgartu, tehdy svobodné říšské město, dnes lokalita značně stranou hlavního ruchu, úředně zvaná Weil der Stadt.
Keplerové jsou podle všeho velmi stará německá rodina. Údajně byl jedním z astronomových předků Friedrich Kepler, kterého císař Zikmund pasoval o letnicích r. 1433 v Římě na rytíře. Z rodiny je znám především norimberský knihař Sebald Kepler, který donucen nouzí rezignoval na urozený stav a dal se na řemeslo. Jím počínaje jsou astronomovi předci řemeslníky. Johannesův praděd, rovněž Sebald se někdy kolem r. 1520 přistěhoval z rodného Norimberka do Weilu a tam se usadil. Jeho synové si získali ve městě uznání, dokonce i funkce v městské radě. Jeden z nich, Sebald stejně jako jeho otec, se stal purkmistrem.
Čtvrté z purkmistrových dětí, syn Heinrich, se stal otcem příštího astronoma.
Jako prvorozenec, po pouhých sedmi měsících manželství, se narodil synek Johannes. Nedonošený, slabý, náchylný k nemocem. Narodil se 27. 12. 1571 (podle Juliánského kalendáře).
Otec byl hrubý a alkoholik, nakonec se stal žoldnéřem. Všechna tíha starosti o rodinu ležela na Kateřině Keplerové. Neměla sice žádné hlubší vzdělání, ale byla inteligentní. Byla to kořenářka znalá lidové moudrosti a léčitelských praktik. Na svého prvorozeného syna, na jeho myšlení a zájmy, měla pronikavý vliv.
Tělesně slabý chlapec se pro fyzickou práci očividně nehodil. Učitel doporučil, aby studoval teologii. Třináctiletý chlapec vstoupil do klášterní školy v Adelbergu, pak od sklonku r. 1586 následovalo studium na vyšším semináři v Maulbronnu. R. 1589 se dostal na univerzitu v Tubingenu. Dříve než uchazeč začal vlastní univerzitní teologické studium, musel setrvat po dva roky na fakultě svobodných umění, kde se přednášela etika, dialektika a rétorika, z jazyků řečtina a hebrejština, ale také astronomie a fyzika.
10. 8. 1591 složil s velkým úspěchem magisterské zkoušky.
Rozhodnutí o tom, jakým směrem se soustředí jeho zatím všestranně se rozvíjející nadání, podnítil Michael Mostlin, profesor matematiky a astronomie. Mostlin byl skvělým znalcem Koperníkova díla a jeho rozhodným přívržencem.
Kepler patřil mezi nejbližší a nejvěrnější Mostlinovy žáky a to, co mu profesor prozradil o Koperníkově systému, bylo pro něj zjevením. Byl novým náhledem na vesmírné uspořádání zcela získán. Kepler pochopil, že Koperníkův výklad uspořádání vesmíru má obrovské přednosti, a od první chvíle se považoval za Koperníkova stoupence.
Brzy přerušil, i když ne z vlastní vůle, teologické studie. Byl povolán do Štýrského Hradce jako profesor matematiky.
Jako profesor vyučoval zejména v nejvyšší třídě štýrskohradského evangelického gymnázia, jedině tam se v učebním programu počítalo s matematikou a astronomií. Zároveň ho však pověřili funkcí zemského matematika s povinností vydávat na každý běžný rok astronomicko-astrologický kalendář.
Keplerovo mládí zpočátku vzbuzovalo nedůvěru představených školy, vyžádali si, aby s ním zpočátku bylo počítáno pouze na zkoušku. Ale brzy s ním i s jeho osobními vlastnostmi byli spokojeni.
Tamnějšímu pobytu vděčí Kepler za to, že o něm a jeho příštím celoživotním zaměření bylo rozhodnuto. Zde totiž, když svým posluchačům vysvětloval, jak se místa konjunkcí tehdy nejvzdálenějších známých planet, Saturnu a Jupitera, přesouvají ve zvířetníkových znameních, připadl na myšlenku, která dala základ jeho první samostatné astronomické práci, "Kosmografickému mystériu".
Kepler vydal své "Mystérium" s Mostlinovou pomocí a pod záštitou tubingenské univerzity. Spis vyšel r. 1596 a jeho název je "Předchůdce kosmografických disertací, obsahující kosmografické mystérium o obdivuhodné proporci nebeských sfér" (Prodromus dissertationum cosmographicarum, continens mysterium cosmographicum de admirabili proportione orbium coelestium, Tubingen 1596).
Ve čtvrtek 3. února 1600 se na zámku v Benátkách nad Jizerou Kepler poprvé setkal tváří v tvář s Tychonem Brahe. Tehdy započala přímá osobní spolupráce nejlepšího pozorovatele dané epochy s jejím nejlepším teoretikem.
Keplerovo postavení v Benátkách nad Jizerou na jaře r. 1600 nebylo příliš uspokojivé. Základním kritickým bodem celého spolupůsobení s Tychonem byl vzájemný právní vztah obou astronomů. V Keplerově vidění tu platil nebo měl platit vztah zaměstnance a zaměstnavatele se vším, co s sebou tato kategorie přináší. Hlavně plat, protože Kepler byl úplně bez peněz.
Po čtyřech měsících, v nichž se odehrálo několik srážek, se Kepler v červnu r. 1600 vracel do Štýrského Hradce. Ovšem představení na protestantském gymnáziu si bezvýhradně začali klást podmínku, aby zanechal matematiky a astronomie a plně se soustředil na studium medicíny. 7.srpna byl Kepler jako protestant, když odmítl konverzi, jednoznačně a neodkladně vypovězen.
Jeho jedinou reálnou nadějí byl Tycho. Tycho jednal s císařem, že Kepler bude na císařovu žádost zproštěn smlouvy se štýrskými stavy a že jako Tychonův asistent dostane z císařské pokladny ročně ještě o 100 zl. víc, než dostával ve Štýrsku. Kepler neměl možnost jiné volby. Císař si přál, aby mu Tycho byl trvale co nejblíž, a požádal jej o přesídlení do Prahy. Ten přijal. Kepler se tak spolu s Tychonem ocitl v Praze.
Ačkoliv spolu tito dva vědci spolupracovali, jejich názory se velmi často dost podstatně lišily. Základním problémem byl rozpor mezi geocentrickým systémem, který s různými výhradami zastával Tycho, a systémem heliocentrickým, jehož zastáncem byl Kepler. Přesto jejich spolupráce přinesla celou řadu malých, leč významných objevů.
Počátkem září 1601 byla zorganizována audience Tychona Keplera u císaře Rudolfa. Ten nabídl Keplerovi místo císařského matematika s podmínkou, že spolu s Tychonem vypracuje nové planetární tabulky. Tycho pak dostal od císaře svolení nazvat je tabulkami Rudolfínskými.
Tycho de Brahe však 24.10. 1601 náhle zemřel, ve věku necelých 55 let. Pohřben byl o 10 dní později v Týnském chrámu, hl. kostele Starého Města.
Kepler se s titulem císařského matematika stal Brahovým výsadním a jediným nástupcem. Připadlo mu 1000 zl ročně. Je celkem samozřejmé, že opustil své dosavadní sídlo v Curtiově domě, kde do té doby žil spolu s Brahovou rodinou a našel si sám svůj byt. Bylo to v blízkosti dnešního Faustova domu. Kepler sám určuje místo - na Dobytčím trhu v blízkosti emauzského kláštera.
Kepler se snažil získat v Čechách nové přátele a nové ochránce. Jeho spisek "O pevnějších základech astrologie", "De fundamentis astrologiae certioribus", publikovaný r. 1601, je připsán Petru Vokovi.
Jen od r. 1600 do r. 1611 vyšlo Keplerovi tiskem víc než 30 spisů. Z toho aspoň tři "Optická část astronomie" (1604), "Nová astronomie" (1609) a "Dioptrika" (1611) představují pro moderní fyzikální vědy zcela fundamentální díla. Jsou to spisy značně rozsáhlé. Kromě toho psal řady dopisů, které jen zřídka pojednávají o věcech běžného zařizování a drobných starostech. Je to z drtivé většiny odborná korespondence s podrobným projednáváním problémů. Korespondence se zachovala jen částečně. Jenom sám grafický výkon bez myšlenkovitého opisu celé té spousty textu by při dnešní pracovní době byl pro středně zručného písaře na stroji úkol asi na půl roku práce.
Keplerovi také připadl úkol převzít poslední redakci Tychonova spisu "Astronomiae instauratae progymnasmata".
Dalším významným Keplerovým spisem jsou "Pevnější základy astrologie", které jsou vlastně Keplerovým oficiálním rozloučením s tradiční astrologií. Byly psány vlastně jako jakási astrologická předpověď na rok 1602, ale byly koncipovány jinak. Kepler v nich chtěl skoncovat "s tím starým arabským uměním". Jeho výklad možných vlivů nebeských těles na Zemi je tu pojat co možná nejvíc fyzikálně.
Optická část astronomie je spis obsahující celou řadu objevů. Především je tu výklad principu temné komory, dnes častěji nazývané dírková komora, které Kepler užíval k pozorování. Dál se Kepler zabývá nejen přesným rozlišením mezi odrazem a lomem světla, tedy reflexí a refrakcí, ale pokouší se i o formulaci zákona lomu světla. Jen o vlásek unikl Keplerovi tento úspěch, jehož krátce potom (v zimě r. 1620 - 1621) dosáhl v Leydenu Holanďan Willebrord Snellius, když se zamýšlel nad Keplerovým optickým dílem a experimentálně je prověřoval. Kepler zde také poprvé v historii přesně vyložil optickou funkci lidského oka. Správně poznal funkci oční čočky a její schopnosti zaostřovat i funkci sítnice, analogickou úloze stínítka v dírkové komoře. Zná oční nerv a tuší jeho činnost. Přesně vysvětluje podstatu krátkozrakosti a dalekozrakosti.
Od podzimu r. 1604 bydlel Kepler v univerzitní koleji krále Václava na Ovocném trhu.
Pokud jde o planetární soustavu, kritický bod, v němž Kepler nalezl klíč k řešení, je v otázce přesného postavení Slunce vzhledem k planetám. Na rozdíl od všech svých předchůdců si Kepler vybudoval představu, že síla, která pohybuje planetami, musí vycházet ze Slunce. Tak jako Slunce je zdrojem světla, je i zdrojem pohybu planet. Z toho přesvědčení Keplerovi vyplývalo, že Slunce nemůže být vzhledem k drahám planet umístěno v nějakém nahodilém bodě, ale je v bodě geometricky významném. Kepler tuší, že magnetická nebo nějaká jiná jí podobná síla vychází ze Slunce a pohání planety. Z dřívějška bylo zřejmé, že jednotlivé planety obíhají kolem Slunce tím pomaleji, čím větší rozměr má jejich dráha.
Nevěřil tomu, že by Země měla mít oproti ostatním planetám nějakou výjimku. Všechny planety musí mít právě tak jako Země svou vlastní rovinu oběhu kolem Slunce. A protože ve slunečním tělese sídlí síla, která všechny planety pohání, musí se všechny tyto roviny protínat v jednom společném bodě, a tím je střed Slunce. To je další výchozí teze Keplerových úvah o planetární soustavě.
Už v prosinci r. 1601 mohl napsat učiteli Mostlinovi, že úseky, které planety urazí na své dráze jsou nepřímo úměrné vzdálenosti od Slunce, v níž planeta právě je. Z tohoto potom vychází zákon ploch - tento zákon se dnes běžně označuje jako 2. Keplerův zákon pohybu planet. Do textů jeho "Komentářů o pohybu Marsu" se dostaly 2 formulace, které je možné parafrázovat:
a) Rychlost planety se mění v nepřímé závislosti na její vzdálenosti od Slunce.
b) Rychlost planety se mění tak, že úsečka spojující Slunce a planetu opisuje za stejný čas stejné plochy.
Nejprve stále předpokládal kruhovou dráhu planety s nerovnoměrným pohybem. Teď si uvědomil, že všechna pozorování planet jsou zatížena tím, že se do všech nevyhnutelně promítá obraz pohybu Země. Musí tedy přesně prostudovat pohyb naší planety, aby jej mohl z údajů o polohách planet vyloučit. Celý třetí díl "Komentářů", který jedná jen o tomto problému, dostal výstižný název "Studium druhé nerovnosti, tedy pohybu Slunce či Země, čili klíč k hlouběji pronikající astronomii". Nezbylo než být důsledný a vzdát se kruhového tvaru planetární dráhy. V tradici astronomie, která dvě tisíciletí nepřipustila nic jiného než kruh, to byla nehorázná troufalost.
Jakmile se však zřekl kruhu, vyvstala otázka, kterou dráhu má vlastně zkoumat. Fyzikální úvahy jej přivedly k eliptickému tvaru dráhy, ovšem brzy dokázal, že tato dráha vždy nevyhovuje.
Kepler se od počátku své vědecké dráhy přednostně zabýval zkoumáním planety Mars. Proto i při hledání tvaru oběžné dráhy planet se zaměřil na zkoumání dráhy Marsu. Někdy po velikonocích r. 1605 se Kepler definitivně přesvědčil, že dráha Marsu je eliptická a Slunce že je umístěno v jednom ze dvou ohnisek této elipsy. Zbytek "Komentářů" pak dopsal velmi rychle.
Tak se konečně zrodil Keplerův první zákon o pohybu planet. Dnes jej běžná učebnice astronomie formuluje asi takto: "Planety se pohybují v elipsách, v jejichž společném ohnisku je Slunce."
Celé dílo je značně rozsáhlé, má celkem 70 kapitol, rozvržených do pěti dílů. Vyšlo až r. 1609 pod velmi vznosným názvem:"Nová astronomie, založená na studiu příčin, čili nebeská fyzika, podávaná v komentářích o pohybu planety Marsu", kterou na základě pozorování urozeného pána Tychona Brahe, z rozkazu a na náklad Rudolfa II., císaře římského atd., vypracoval za několikaletého vytrvalého studia v Praze Johannes Kepler, matematik svatého císařského veličenstva. Se zvláštním privilegiem téhož císařského veličenstva, roku 1609 Dionýsiovy éry".
V roce 1610 přišel Galileo Galilei mezi vědce s ohromným vynálezem - dalekohledem. Není to sice jeho původní vynález, ale byl první, kdo pomocí něj pozoroval hvězdnou oblohu. Své objevy, které pak pomocí dalekohledu učinil (povrch Měsíce, hvězdy Mléčné dráhy, Saturnův prstenec...), uveřejnil v knize Hvězdný posel.
Kepler na tento spis reagoval třemi pracemi. První z Keplerových spisů nese název "Dissertatio cum nuncio sidereonuper ad mortales misso a Galilaeo, Mathematico Patavino, Pragae 1610", "Rozprava s hvězdným poslem, kterého teď mezi smrtelníky vyslal Galileo Galilei, padovský matematik". Vlastní Rozprava je psána jako otevřený dopis Galileimu. Mezi řádky ukazuje, že sám Kepler byl Hvězdným poslem nejen překvapen,ale i poněkud zaskočen.
Kepler sám měl možnost pozorovat poprvé oblohu dalekohledem v r. 1610. O celém postupu pozorování dalekohledem Kepler narychlo sepsal podrobnou zprávu. Vyšla pod názvem "Výklad o pozorování čtyř Jupiterových průvodců" ("Narratio de observatis a se quatuor Iovis satellitibus erronibus")
V létě r. 1610 vydal další spis (tedy druhou reakci na Hvězdného posla) "Dioptriku" ("Dioptrice"). Označení předmětu pochází od Keplera a udrželo se dodnes. Znamená tu část optiky, která se zabývá lomem světla. "Dioptrika" vyniká značnou stručností a přísnou matematickou stavbou. Objevuje se tu i úplná teorie dalekohledu, a to nejen toho, který zkonstruoval Galilei, ale i dalekohledu značně jiného typu, který používá jen spojených čoček a který jednou provždy nese Keplerovo jméno. Keplerův dalekohled má, na rozdíl od Galileiho, jen jednu podstatnou nevýhodu, která však v astronomii nevadí. Zobrazuje totiž předměty jako převrácené, hlavou dolů.
Na Keplerovo a Galileiho dílo, pokud šlo o teorii pohybu těles, navázal Issac Newton.
Existenční potíže Keplera přinutily, že v r. 1611 sháněl místo na některé univerzitě ve Wurttembersku, především myslel na Tubingen. Ovšem tam ho odmítli pro pochybnou čistotu jeho augšpurského vyznání.
Tak se Kepler nabídl, že přijme místo zemského matematika hornorakouských stavů se sídlem v Linci. Přijat byl 11. 6. 1611.
V červenci zemřela Keplerovi manželka. Do Lince tedy odjel sám.
Po delším zdráhání se podruhé oženil. Svatba se slavila 30. října 1613 a nevěstě Zuzaně Reuttingerové bylo teprve 24 let, byla tedy mladší než jeho nevlastní dcera. Nové manželství však bylo šťastné.
Vznikla řada příležitostných spisů, začala vycházet "Učebnice (Epitome) koperníkovské astronomie" a do pěti knih se rozrostl rukopis "Harmonie světa".
15. 5. 1618 nalezl Kepler skoro jakoby zázrakem konečně harmonický zákon, třetí Keplerův zákon pohybu planet (Dnešní formulace: Druhé mocniny oběžných dob planet jsou v témže poměru jako třetí mocniny velkých poloos jejich drah.), který dává odpověď na otázku, jaký je vztah mezi velikostí drah a oběhem planet, kterou si položil už v počátcích práce na "Kosmografickém mystériu".
V roce 1616 postihla Keplera další rodinná tragedie. Jeho matka byla doma ve Wurttembersku obžalována z čarodějnictví. Ubohou starou kořenářku obvinili, že několik lidí uřkla a přivolala na ně nemoc, teď byla v žaláři a hrozilo jí mučení a upálení. Kepler vyvinul nadlidské úsilí, studoval právnické kličky a zajížděl do Wurttemberska intervenovat a přímo jednat se soudem, nakonec sám převzal obhajobu své matky. 4 roky byla vězněna a týrána. Pak konečně její syn vyhrál proces o její život a sám směl v říjnu r. 1621 ze žaláře na svobodu vyvést zničenou, zlomenou a těžce nemocnou stařenku, která do půl roku na to zemřela.
V Praze mezi tím proběhlo stavovské povstání.
Kepler se soustředil na dokončení "Rudolfínských tabulek" a vydal je v Ulmu. Tabulky vyšly v roce 1627. Kepler tak splnil všechny závazky vůči císaři.
R. 1627 přijel do Prahy předat císaři hotové a vytištěné "Rudolfínské tabulky". Ferdinand II., týž, který ho kdysi vypověděl ze Štýrského Hradce, pravděpodobně pod dojmem velkých vojenských a politických úspěchů posledních měsíců se ke Keplerovi choval překvapivě velkoryse. Za věnování tabulek mu přiřkl sumu 4000 zl. na úhradu všech výloh. Možná, že mu nabízeli i profesuru na pražské univerzitě, ovšem pod podmínkou, pro Keplera zcela nepřijatelnou: měl konvertovat ke katolicismu.
V této době začíná pracovat pro Valdštejna. Valdštejn Keplera dávno znal, právě tak jako Kepler dávno znal Valdštejna. Kepler totiž sestavil pro Valdštejna horoskop.
První verze horoskopu pochází z r. 1608. Tehdy si mladý český šlechtic, tenkrát teprve pětadvacetiletý, dovolil vyžádat si od slavného pražského císařského matematika sestavení horoskopu a astrologickou předpověď pro celý život. Předpověď je skutečně překvapivá. Nejen tím, že se v mnohém splnila, ale především svou otevřeností. Mluví sice o velké bystrosti a chytrosti klienta, ale zaměřené k zneužívání proti křesťanským zvyklostem, mluví o pýše, pohrdání druhými a bezvěrectví. Podle osmého domu v horoskopu, který astrologové považují za dům smrti, Kepler usuzoval, že jeho klient bude nedobrosrdečný, bez bratrské a manželské lásky, nebude na nikoho brát ohledy, bude oddán jen sobě a svým zálibám, bude krutý, lstivý, bezohledný a svárlivý. Z 11 a 12 domu mělo podle nepříznivého postavení Měsíce vyplývat, že klienta budou podezírat a opovrhovat jím a že ho budou považovat za samotářskou stvůru. Přesto předpověď (nebo právě proto) slibovala klientovi vysokou kariéru a v stáří zmoudření. Valdštejn v tento horoskop bezmezně věřil.
Podivuhodné je, že Kepler přes Valdštejnovo naléhání odmítal vypracovat podrobný horoskop na dobu po r. 1634. Důvod byl asi v tom, že na březen r. 1634 připadalo takové seskupení planet, které vzhledem k Valdštejnovu horoskopu mělo být nanejvýš nepříznivé. Valdštejn byl skutečně zavražděn v Chebu 25.2.1634.
Kepler vstoupil s konečnou platností do Valdštejnových služeb na konci dubna r. 1628. Podle Valdštejnovy vůle se usadil v Zaháni. Odlehlost Zaháně sice poskytovala klid a bezpečí, v Keplerovi však zřejmě rostla trpkost z poznání, že sem byl vlastně uklizen. Na podzim r. 1630 se rozhodl k cestě do Řezna. Tam dorazil 2.11. Protože v typicky podzimním počasí jel na koni, zřejmě velmi prostydl. Nemoc se přihlásila takřka hned po příjezdu do Řezna. V poledne 15. 11. 1630 Kepler podlehl zápalu plic. Byl pohřben na hřbitově svatého Petra, vně hradeb města, protože nebylo zvykem pochovávat protestanty ve městě. Hrob brzy nato zanikl.
Rodina zůstala ve velké bídě. Jedině Valdštejn vyplatil Keplerově vdově dlužný zbytek platu. I cesty do Prahy a Lince, k nimž se paní Zuzana odhodlala, vyšly naprázdno. Jediné, co získala, byla obligace znějící na dlužných 12 694 zl., kterou jí vystavila 27.8. 1633 dvorní spisovna. Tento dluh nebyl nikdy zaplacen. Zuzana Keplerová zemřela ve velké nouzi v r. 1636.
R. 1634 (po Keplerově smrti) vyšel další spis "Sen čili posmrtné dílo o měsíční astronomii", ("Somnium seu opus posthumum de astronomia lunari").
"Sen" pojednává o pomyslné cestě na Měsíc. Je to však dílo vědce, který chce popsat poměry na Měsíci. Naprosto bez chyby zde zůstává popis jevů na obloze, které bude pozorovatel na Měsíci sledovat. Pozorovatel na Měsíci bude mít stejně jako pozorovatel na Zemi pocit, že stojí na tělese nehybně spočívajícím uprostřed nebeské klenby, která se kolem Měsíce otáčí. Je-li prokazatelně tento pocit klamný, je nutně klamný i na Zemi. A co důležitějšího - pozorovatel na Měsíci na vlastní oči uvidí, jak se Země skutečně otáčí kolem své osy.
Obrovskou písemnou pozůstalost po svém otci prodal Ludwig Kepler známému astronomovi Heveliovi do Gdaňska. Keplerovy rukopisy shodou šťastných okolností přečkaly požár, který zničil skoro celou Heveliovu knihovnu. Heveliův zeť prodal celou Keplerovu pozůstalost do Lipska profesoru matematiky Hanschovi. Když Hansch zchudl, začal po kusech prodávat i Keplerův odkaz. V roce 1773 zakoupila tuto rukopisnou pozůstalost carevna Kateřina II. pro petrohradskou akademii věd. Od založení Pulkovské hvězdárny ve 30. letech 19. stol. byly Keplerovy rukopisy v pulkovské knihovně, od 2.sv. války jsou uloženy v archívu AV SSSR v Leningradě (dnešní Akademii věd Ruské federace v Peterburgu).
I Keplerovo dílo bylo po jeho smrti podrobeno přísné cenzuře a z valné části zakázáno.
(c) 1997 Intellectronics