Poselství Galileova dalekohledu

Valné shromáždění OSN vyhlásilo na podnět Mezinárodní astronomické unie a se souhlasem a doporučením UNESCO rok 2009 Mezinárodním rokem astronomie. Cílem takových „mezinárodních roků“ je vždy upozornit na celosvětový význam zvolené problematiky a stimulovat tak její další rozvoj. Dnešní svět má nepochybně mnoho palčivějších problémů, než jsou problémy astronomické, a lidé sledují cesty směřující k jejich řešení bezprostředněji než výzkumem vesmíru. Vztahy mezi různými obory lidské činnosti jsou však velmi složité a často zdánlivě bezvýznamný pokrok v jednom oboru může mít nečekané a velmi významné důsledky v oboru jiném. Motivace k tomu, že Mezinárodním rokem astronomie byl zvolen právě rok 2009, byly podpořeny čtyřsetletým výročím prvních astronomických pozorování pomocí dalekohledu. Jistě bychom ve vývoji astronomie našli i jiné, neméně důležité mezníky. Už jen samotný rok 1609 se do historie astronomie zapsal také vydáním zásadní Keplerovy práce Astronomia nova (Nová astronomie), který znamenal obrat ve studiu pohybu nebeských těles a předznamenal následující rozvoj mechaniky nejen v astronomii, ale i ve fyzice a technice. Přesto však je zahájení teleskopických pozorování vesmíru velmi dobrým příkladem vzájemných vztahů mezi zdánlivě odtažitou vědeckou činností a jejími praktickými východisky i důsledky. Připomeňme si proto historické okolnosti tohoto mezníku ve vývoji vědy.

Samotný vynález dalekohledu lze nejlépe připsat holandskému výrobci brýlí německého původu Hansi Lipperheyovi (?–1619) z Middelburgu. Jeho žádost o patentování dalekohledu ze září 1608 je nejstarším dochovaným záznamem dosvědčujícím existenci dalekohledu zkonstruovaného ze skleněných čoček. K vynálezu dalekohledu se hlásili i další Holanďané – Jacob Metius z Alkmaaru a Zacharias Jansen z Middelburgu.

V literatuře lze však nalézt i mnohem starší zmínky o optických experimentech a možnostech zkonstruovat optický přístroj zobrazující vzdálené předměty jako blízké. Čočky broušené z křišťálu byly užívány jako lupy již v antice. Teoretické základy optiky jsou popsány ve spisech Eukleida a Ptolemaia. Významný pokrok přinesla Alhazenova Kniha o optice (Kitab al manazir). Tento arabský učenec (Abu Ali Ibn al-Haitham, narozený v irácké Basře kolem roku 965 a působící až do své smrti kolem roku 1040 v Káhiře) se zabýval studiem odrazu světla na nerovinných zrcadlech i zákonitostmi lomu světla, atmosférickou refrakcí a stavbou oka. V Evropě na Alhazena navazovali po teoretické stránce Robert Grosse teste (1175–1253), Roger Bacon (asi 1214–1292) a v druhé polovině 13. století rovněž slezský učenec Erazmus Ciolek Witelo, působící i v Praze ve službách Přemysla Otakara II. Witelo napsal v roce 1270 spis Perspectiva, ze kterého vycházel ve svých studiích optiky i Johannes Kepler (1571–1630). Z Alhazenových zkušeností čerpali od konce 13. století také evropští, především italští výrobci čoček a brýlí. Zmínky o zvětšeném zobrazování předmětů pomocí soustavy čoček se nacházejí v denících Leonarda da Vinciho (1452–1519) nebo ve spise Homocentrica sive de stellis (Soustřednost sfér neboli o hvězdách, 1538) veronského lékaře Girolama Fracastora (1478–1553). Kolem roku 1550 se zmínky o pozorovacích optických přístrojích vyskytují i u anglických učenců Roberta Recodea (1510–1558) a Leonarda Diggese (1520–1563). Giambattista della Porta (1538–1615) z Neapole ve své práci Magia naturalis (Přírodní magie), prvně vydané roku 1558, popisuje dalekohled sestavený z konvexní a konkávní čočky, jež byly vyrobeny z krystalu. Na rozdíl od těchto buď jen teoretických úvah, nebo improvizovaných pokusů považovaných jejich autory spíš za zajímavé hříčky, si Hans Lipperhey uvědomil praktický dopad a význam svého vynálezu především pro námořníky, vojáky nebo lovce a systematicky se věnoval jeho výrobě i šíření.

V létě 1609 se zprávy o dalekohledu dostaly i ke Galileu Galileimu (1564–1642) do Padovy. Okamžitě začal experimentovat s čočkami z kvalitního skla vyráběného v Muranu a v krátké době mohl poskytnout Benátské republice dalekohled kvalitnější, než jaký jí ve stejnou dobu nabízel Hans Lipperhey. Galileo postupně sestavil několik dalekohledů s rostoucím zvětšením a od podzimu roku 1609 je také používal k svým pozorováním nebeských těles (viz též Vesmír 79, 137, 2000/3; 83, 146, 2004/3 a články v příloze Vesmíru 2004/3 „Mikroskopie dnes“). Právě tato Galileiho pozorování, která popsal ve svém spise Sidereus nuncius (Hvězdný posel), vydaném již v březnu roku 1610, otevřela novou etapu v rozvoji astronomie a jsou hlavním důvodem vyhlášení jubilejního roku 2009 rokem astronomie.

Galileo Galilei však ve skutečnosti nebyl prvním pozorovatelem nebeských těles pomocí dalekohledu. Již v létě téhož roku použil Thomas Harriot (1560–1621) v Anglii Lipperheyův dalekohled k pozorování Měsíce. Podobně jako Galileo také Simon Marius (1573–1624) v Německu konstruoval (již od podzimu 1608) podle zpráv o Lipperheyově dalekohledu svůj přístroj a údajně s ním od prosince roku 1609 (ovšem podle juliánského kalendáře, tedy později než odpovídající Galileova pozorování z gregoriánského ledna 1610) pozoroval Jupiterovy měsíce. V roce 1614 publikoval svoje pojednání nazvané Mundus Iovialis (Svět Jupitera), které obsahovalo první tabulky pohybu Jupiterových měsíců, neuvádí však jejich pozorování před rokem 1613. Vzhledem k tomu, že Simon Marius již dříve neoprávněně vydal jeden Galileiho rukopis, je původnost jeho pozorování nejistá. Věhlas, který Galileo získal svými objevy, přitahoval i jiné závistivce a pomlouvače, mezi nimi i českého studenta Martina Horkého, který ve svém spise použitelnost dalekohledu k pozorování nebeských těles zpochybňoval. Bez ohledu na časovou prioritu však Galileo v každém případě přesahoval své současníky kvalitou svých pozorování a schopností vyvodit z nich odpovídající závěry (tato skutečnost bývá připisována i jeho malířskému školení v mládí, které mu umožňovalo například plasticky vnímat stíny měsíčního reliéfu).

Dejme však slovo Galileimu samému a ocitujme několik ukázek z připravovaného překladu jeho Hvězdného posla, v nichž popisuje svůj dalekohled a pozorování:

„Skoro před deseti měsíci k našim uším dolehla zpráva, že jakýsi Holanďan zhotovil dalekohled, díky němuž je možné zřetelně si prohlížet viditelné předměty, jako by byly blízké, třebaže jsou od pozorovatelova oka daleko vzdáleny. O tomto skutečně pozoruhodném výrobku kolovaly mnohé názory, kterým jedni důvěřovali, druzí je zatracovali. Po několika dnech mi to vznešený Francouz Jacques Badovere z Paříže dopisem potvrdil, což způsobilo, že jsem se plně začal věnovat hledání podstaty a vymýšlení prostředků, pomocí nichž bych došel k vynálezu podobného přístroje. K tomu jsem dospěl krátce poté na základě teorie refrakce. Nejprve jsem si připravil olověný tubus, na jehož konce jsem připevnil dvě skleněné čočky; obě byly z jedné strany rovné, z druhé pak jedna byla sféricky konvexní a druhá konkávní. Když jsem pak přiložil oko ke konkávní čočce, uviděl jsem, že všechny předměty jsou velmi veliké a blízké: jevily se třikrát bližší a devětkrát větší, ¹⁾ než když se na ně hledělo přirozeným zrakem. Pak jsem si vypracoval další zpřesnění, které poskytlo předměty více než šedesátkrát větší. Nakonec jsem nešetřil žádné práce, žádných nákladů, abych si postavil přístroj tak vynikající, že se jím pozorované věci jevily téměř tisíckrát větší a více než třicetkrát bližší, než kdyby se pozorovaly pouze přirozeným způsobem. Bude zcela nadbytečné vypočítávat, kolik a jaké jsou výhody tohoto přístroje jak v pozemských věcech, tak na moři. Pozemské záležitosti jsem však nechal stranou a věnoval se pozorování nebe.“

Po popisu samotné konstrukce dalekohledu uvedl Galilei i první výsledky svých pozorování. Na prvním místě se věnoval Měsíci:

„Nezapomenu také na jednu věc, které jsem si s údivem povšiml: Střed Měsíce zaujímá jakási prohlubeň, která je větší než všechny ostatní a má přesně kruhový tvar. Pozoroval jsem ji v dobách blízkých oběma čtvrtím, a jak jen to bylo možné, znázornil jsem ji na dvou výše otištěných obrázcích. ²⁾ Co se týče stínu a světla, poskytuje týž vzhled, jaký by na Zemi tvořilo území podobné Čechám, kdyby bylo ze všech stran obklopeno nejvyššími horami, rozmístěnými po obvodu do přesné kružnice. Na Měsíci je totiž obstoupena tak vysokými hřbety, že předtím, než rozhraní světla a stínu dorazí přesně k průměru obrázku, jeví se okraje prohlubně v sousedství temné části Měsíce jako osvětlené rozptýleným slunečním světlem. Ve shodě s povahou ostatních skvrn je tomu tak, že její stinná část pohlíží na Slunce, osvětlená pak se nachází směrem k temné oblasti Měsíce.“

Dále pak Galilei popsal svá pozorování hvězd, hvězdokup a Mléčné dráhy, v níž rozlišil nesmírné množství drobných hvězdiček. Za hlavní ovšem považoval svůj objev čtyř Jupiterových měsíců (dnes nazývaných Íó, Ganymédés, Kallistó a Európé), které pojmenoval Medicejské hvězdy. Po vydání Hvězdného posla oznámil Galileo Galilei další své objevy – fáze Venuše a prstenec Saturna. Již tyto první objevy podstatně posunuly představy o stavbě vesmíru a ovlivnily další výzkum nejen v astronomii, ale i v ostatních přírodních vědách.