Johannes Kepler

27. prosince 1571 až 15. listopadu 1630
německý astronom a matematik

Představovat Johanna Keplera asi nemusíme, ale znáte podrobnosti jeho dobrodružného života? Jen pro představu: vyrůstal bez otce, kvůli náboženství musel odejít ze své země, krátkou dobu spolupracoval s Tychem Brahe a tak bychom mohli pokračovat dál.

Johannes Kepler se narodil předčasně (jeho matka byla v sedmém měsíci) 27. prosince ve 14 hodin 30 minut ve Weilu ve Württemberku ve zchudlé šlechtické rodině. Byl nejstarším ze sedmi sourozenců. Jeho táta Heinrich byl voják z povolání, násilník a alkoholik, s dobrodružnými sklony. Nebyl proto často doma, a tak největší vliv měla na malého Johannese jeho matka Kateřina.

Johannes Kepler.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Pavel Trnka. Under Creative Commons.

Keplerovo mládí

Kepler svou mámu považoval za mimořádně moudrou a vzdělanou ženu. Znala totiž planety a hvězdy, lidové moudrosti a léčitelské praktiky nejspíš od své tety, kterou upálili jako čarodějnici. Jednoho podzimního večera roku 1577 ho matka vzala za ruku a vyvedla jej na kopec za město, aby lépe viděl a dobře si zapamatoval obrovskou kometu, která se tehdy objevil na obloze. Pro malého chlapce to byl určitě velký zážitek, který možná předurčil jeho budoucí životní dráhu.

Kometa z roku 1577.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Když doma chyběl táta, musel malý Johannes pomáhat se zemědělskými pracemi. Johannes měl vvelmi slabou postavu, která nebyla na fyzickou práci příliš dobře vybavená, a proto ho poslali studovat. Studoval v klášterní škole v Adelbergu, pak od roku 1586 v semináři v Maulbronnu. Denní režim tu byl velmi přísný. Hlavně se studovalo Písmo svaté, latina, řečtina, později i matematika. Už tady vynikal mezi svými spolužáky a učitelé si ho chválili. Odtud přešel do Tübingenu, kde studoval teologii, matematiku a astronomii. Setkal se tu s profesorem Michaelem Maestlinem, která mu ukázal Koperníkovo dílo. Po dvou letech získal titul magistra.

Keplerův rodný dům.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Markus Hagenlocher. Under Creative Commons.

Mysterium Cosmographicum

V roce 1594 nastoupil Kepler na uvolněné místo učitele matematiky na evangelické škole v rakouském Grazu. Jeho každoroční povinností bylo i sestavení kalendáře a prorokování povětrnosti a politiky. Když přednášel svým studentům v Grazu o konjunkcích nejvzdálenějších planet, Saturnu a Jupiteru, jak přeskakují ve znameních zvěrokruhu. Nakreslil na tabuli kruh, rozdělil ho na dvanáct znamení zvěrokruhu, vyznačil místa konjunkcí, jak po sobě následují, a pospojoval je úsečkami. Zůstal překvapením stát.

Místa konjunkcí Saturnu a Jupiteru.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

Složitá síť úseček vytvořila uprostřed kresby prázdný kruh. Poloměr původního kruhu byl ve stejném poměru k nově vzniklému kruhu stejně jako poloměr sféry Saturnu k poloměru sféry Jupitera. Kepler z tohoto objevu usoudil, že by mezi jednotlivé planetární sféry mohl vepsat pravidelné mnohoúhelníky. Vnitřní sféře by byli opsány, vnější vepsány. Mezi sféru Saturnu a Jupitera zkoušel vložit rovnostranný trojúhelník, mezi Jupiter a Mars čtverec, mezi Mars a Zemi pravidelný pětiúhelník a tak postupně dál.

Brzy však jeho nápad ztroskotal. Kepler neopustil tento nápad a řekl si, že mezi trojrozměrné sféry bude lepší vepsat pravidelná tělesa. V té době bylo známo šest planet a existuje pouze pět pravidelných (tzv. Platónovských těles), která mohl vepsat. Mezi sféru Saturnu a Jupitera vložil krychli, mezi sféru Jupitera a Marsu čtyřstěn, mezi sféru Marsu a Země dvanáctistěn, mezi sféru Země a Venuše dvacetistěn a mezi sféru Venuše a Merkuru osmistěn. I když se později ukázalo, že jeho myšlenky nebyly správné, přesto byl přesvědčen o jednoduchosti a pořádku vesmíru.

Keplerova představa sluneční soustavy.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Tyto myšlenky sepsal v roce 1595 a o rok později je vydal pod názvem Mysterium Cosmographicum (Tajemství světa). Rozeslal je význačným astronomům své doby: Galilei Galileimu do Padovy, Limneovi do Jeny, Ursovi do Prahy a Tychonovi Brahe do Německa.

Johannes Kepler: Mysterium Cosmographicum

V této době založil rodinu, ale bohužel do neklidné doby. Kepler se hlásil k protestantům a v Rakousku v té době panovalo mezi protestanty a katolíky docela dusno. Věda stála mimo zájem společnosti, a tak se Kepler vrhal do sepisování almanachů, nabízel přednášky, z nichž mu kvůli nesrozumitelnosti a obtížnosti utíkali i nejlepší studenti. Mluvil příliš rychle, nechával se unést myšlenkami a nevnímal, že mu posluchači nerozumí. Kolem roku 1600 se situace zhoršila natolik, že mu hrozilo vězení a mučení. Jako vysvobození přišlo pozvání Tycha Brahe do Prahy.

Příjezd do Čech

Kepler se vydal do Prahy 6. ledna 1600. Cestování v 17. století nebyla ani jednoduchá ani levná záležitost. Kepler se snažil cestovat co nejlevněji, a proto se přidal jako společník k baronu Johannu Friedrichu Hoffmannovi z Günbühelu a Strechau, který se vracel z Rakouska do Prahy. Po příjezdu do Prahy u něho Kepler byl nějakou dobu jako host.

Ke konci ledna obdržel Kepler dopis od Tycha Brahe. V dopise ho Brahe srdečně zval na zámek do Benátek, kde v tu dobu pracoval. A také mu nabídl, aby přijel z Prahy stejným vozem, kterým pojede jeho starší syn rovněž Tycho. Po příjezdu do Benátek nebylo pro Keplera vůbec jednoduché komunikovat s o generaci starším Brahem. Dokonce bylo velmi obtížné od něho získat výsledky jeho pozorování. Jen tu a tam se mu při obědě nebo náhodném rozhovoru podařilo dozvědět se některou z potřebných hodnot.

Do Prahy se Kepler s manželkou přestěhoval až v říjnu téhož roku. Císař se po hrozící morové epidemii také vrátil do Prahy a přál si mít Tycha Brahe u sebe. Tycho získal od císaře dům v Praze na Hradčanech, kam se po stavebních úpravách přestěhoval společně s Keplerovou rodinou až na začátku roku 1601. Jako první úkol dostal Kepler pozorovat Mars, u kterého se objevily největší odchylky od předpovězené dráhy.

Spolupráce Keplera a Brahe neměla dlouhého trvání. Brahe po krátké nemoci v říjnu 1601 zemřel. Už dva dny po jeho smrti dostal Kepler od císaře Rudolfa nabídku místa císařského matematika a astronoma (a také astrologa) – Protomathematicus regni bohemiae. Bylo to přání Tycha Brahe, který Keplera vyzdvihl před své syny i ostatní spolupracovníky. Společně s místem mu připadly i Tychovy nedokončené práce. Krásný plat mu byl vyplácen jen zřídka nebo necelý, takže ani v Praze nebyl jeho soukromý život bez chyby. Během dvanáctiletého pobytu se mu tu narodila v roce 1602 dcera Zuzana, v roce 1604 syn Friedrich a v roce 1607 syn Ludwig.

Dům v Karlově ulici, kde Kepler bydlel.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.

Optická část astronomie

Ještě než se pustil do zkoumání dráhy Marsu, vydal spis Ad vitellionem paralipomena quibus astronomie pars optica tradidur (Optická část astronomie), kde mimo jiné píše o tom, že se osvětlení zmenšuje přímoúměrně se čtvercem vzdáleností, položil tu základy teorie o lomu světla (o pár měsíců později zákon lomu objevil Willebrord Snellius), zkoumal vidění – dráhu paprsku v oku a prostorové vidění, objevil dírkovou komoru, kterou přirovnal k oku a zkoumal kuželosečky, především elipsu. Pojmenoval její dva význačné body jako ohniska – focus.

Ilustrace oka z knihy Optická část astronomie.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Kepler měl čas bádat, přemýšlet, pracovat, i když třeba v roce 1606 musel odejít z Prahy kvůli morové epidemii. Pobýval v moravském Kunštátě u svého přítele. Stále pokračoval v práci na dráze Marsu. I když všemožně prokládal dráhou Marsu kružnice, jeho snahy nevedly k cíli. Jeden takový pohyb po kružnici (s proměnlivou rychlostí) velmi dobře odpovídal pozorování Tycha Brahe. Vyplývalo z něho, že průvodiče opisují stejné plochy za stejný čas.

Objevil zákon, který byl později označen jako druhý Keplerův zákon. Nicméně drobné odchylky od pozorování tu stále byly. Hloubavý Johannes dál zdokonaloval a piloval svou teorii, až přišel k elipse se Sluncem v jednom ohnisku. Oba zákony byly publikovány v roce 1609 v Astronomia nova (Nová astronomie).

Jeho dílo vzbudilo velký ohlas, zároveň se totiž objevil i dalekohled, s jehož pomocí bylo možné Keplerovo tvrzení dobře ověřit (ještě Brahe pozoroval vesmír jen vlastníma očima – a byl považován za nejlepšího pozorovatele vůbec).

Titulní list Nové astronomie.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

15. března 1610 zastavil Jan Matouš Wacker z Wackenfelsu, císařský rada a zpravodaj vysokého císařského konzistoria, naproti Karlovu mostu v dnešní Karlově ulici číslo 4, kde bydle Kepler se svou rodinou. Oznámil mu světovou novinku – Galileo Galilei objevil pomocí dvou čoček neslýchané věci na obloze. Objevil prý dokonce nové, neznámé planety. Kepler pak u císaře nahlédl do Galileiho spisu Nuncius sidereus (Hvězdný posel), kde autor píše o podivuhodných věcech, které objevil pomocí přístroje zvaného perspicillum.

Kepler vydal jako reakci na Hvězdného posla tři spisy, všechny v krátkém období roku 1610: Dissertatio cum nuncio sidereo nuper ad mortales misso a Galileo, Mathematico Patavino, Pragae (Rozprava s hvězdným poslem, kterého teď mezi smrtelníky vyslal Galileo Galilei, padovský matematik), Dioptrika a Narratio de observatis a se quatuor Iovis satellitibus erronibus (Výklad o pozorování čtyř Jupiterových průvodců). Jde o popis pozorování, které sám Kepler provedl na konci srpna a v září roku 1610 pomocí přístroje, který mu zapůjčil arcibiskup Arnošt z Kolína nad Rýnem.

Dioptrika obsahuje mimo rozšíření poznatků z Optické části astronomie i teorii dalekohledu a to nejen toho, co zkonstruoval Galilei, ale i úplně nového typu, který používá jen spojných čoček.

Praha se pro královského matematika stávala čím dál méně snesitelnější. Přidala se ještě smrt manželky Barbary Müllerové a šestiletého syna. V Praze propukla občanská válka. A o pár měsíců později císař Rudolf II. abdikoval. Kepler musel odjet, i když velmi nerad.

Zpátky v Německu

V roce 1612 se usadil v Linci jako učitel na gymnáziu, zůstal tu až do roku 1626 a podruhé se tu oženil se Zuzanou Reuttingerovou, které bylo pouhých 24 let. Kepler byl v Linci pod ochranou císaře Matyáše. V letech 1618 až 1621 vydal Epitome astronomiae Copernicanae (Nárys koperníkovské astronomie), v němž potvrdil Koperníkovo heliocentrické přesvědčení.

Johannes Kepler v roce 1620.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Po 17 letech práce uveřejnil i třetí zákon v díle De Harmonice Mundi (Harmonie světa), kde vycházel z prací Mikuláše Koperníka a Tycha Brahe. Po celých 100 let byla jeho soustava tří zákonů dokonalá, až Isaac Newton k nim připojil zákon všeobecné gravitace.

Ovšem jeho osobní život nebyl harmonický ani vzdáleně. Mezi lety 1615 až 1621 bojoval dlouhou bitvu s inkvizicí a církví vůbec. Jeho matka byla obviněna z čarodějnictví, stejné obvinění bylo dokonce vzneseno i proti Keplerovi. Matka se zachránila, ale rok po ukončení procesu zemřela. Kepler byl vyloučen z luteránské církve.

Stránka z Rudolfínských tabulek.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Z Lince se Kepler vydal do Ulmu, aby tu v roce 1627 vydal poslední důležité dílo, založené na pozorování Tycha Brahe – Tabulae Rudolphinae (Rudolﬁnské tabulky). Tento název si přál i Brahe, aby jím vzdal poctu svému císaři. Kniha je v zásadě soupisem postavení planet a hvězd, ale obsahuje také úvod a především chronologickou historii světa. Nechybí dokonce ani mapa světa.

Johannes Kepler: Tabulae Rudolphinae

U hraběte Valdštejna

Kepler v roce 1628 nastoupil do Valdštejnových služeb a přistěhoval se 26. července 1628 do Zaháně i s celou rodinou. Cítil se tu odstrčený od vědeckého života. Korespondence s Ulmem, Frankfurtem i Norimberkem vázla. Dokonce ani neměl představu o tom, jak probíhá tisk Rudolfínských tabulek.

Ani v Linzi a Ulmu neměl klidný život, i tady placení výplaty vázlo. Ferdinand II. mu poukázal u Wallensteina dlužných 12 000 zlatých. A tak se Kepler odstěhoval pod Wallensteinovou ochranou do Saganu, ale vyplacené částky se stejně nedočkal. Aby si ji konečně vymohl, vypravil se do Regensburgu na sněm. Vyčerpaný po dlouhé cestě koňmo ulehl a 15. listopadu 1630 zemřel na zápal plic. Jeho ostatky byly uloženy na svatopetrském hřbitově v Regensburgu (Řeznu) až za městem, protože jako protestant nemohl být pohřben uvnitř městských zdí. Řádila třicetiletá válka a z jeho hrobu se brzy stalo bitevní pole. Sám si sestavil nápis na hrob:

MENSUS ERAM COELOS, NUNC TERRAE METIOR UMBRAS;

MENS COELESTIS ERAT, CORPORIS UMBRA JACET.

V překladu “Nebesa měříval jsem druhdy, teď jáma měří mne; Tělo když tlí a trouchniví, Prasvětlo své zří duch.“

Keplerovy rukopisy koupila nakonec ruská carevna Kateřina II. a nyní jsou uloženy v Sankt–Petěrburgu. Kepler nikdy příliš nelpěl na dané podobě svého jména. Sám se v průběhu života podepisoval jako Keppler, Kheppler, Keplerus i jinak. Na druhé straně byl ovšem až puntičkářský v určování okamžiku svého narození.