O Hipparchovu katalogu hvězd mají povědomí i četní laici, také díky popularizovaným kosmickým projektům, například dnes už historické evropské družice Hipparchos alias Hipparcos (High Precision Parallax Collecting Satellite) v letech 1989-1996. Není divu, že řada lidí se domnívá, že antický Hipparchův katalog stálic je něco samozřejmého, co znalci mají někde v knihovně, a co naše doba ve všech směrech překonává o mnoho řádů. Dnes opravdu měříme polohy a jasnosti hvězd nesrovnatelně přesněji i v nesrovnatelně větší kvantitě, ale ten Hipparchův katalog se už dávno nějak ztratil. Naše schopnosti porovnáváme s Ptolemaiem, v domnění, že ten Hipparchovo dílo uchoval a snad i rozvinul a zpřesnil. Jeho katalog stálic obsahuje polohy 1025 hvězd, rozdělených do 48 souhvězdí. Často předpokládáme víceméně kontinuální pokrok vědeckého poznání, což nás někdy zavádí. Epochy prudkého pokroku totiž bývají střídány nejen dobami úpadku vzdělanosti, ale také dobami spíše rozmělňujících školních kompendií, které se staly autoritami.
Co se vlastně našlo a jak se to našlo
Rozluštění kousíčku řeckého textu naštěstí způsobilo řetězovou reakci, také díky symbióze velice pokročilých a velice tradičních metod bádání. Podařilo se přečíst kousek jednoho palimpsestu. To jsou pergameny, často v celých kodexech, na kterých byl původní text seškrábán a zabílen, aby materiál mohl být znovu použit k psaní jiného spisu. Často z úplně jiného oboru nebo v jiném jazyce, protože jinak by se lidi žinýrovali starší text smazat. Většina dnes známých antických spisů se zachovala postupným opisováním a nové objevy pouze upřesňují správnost textu. Občas se však podaří objevit dosud neznámé dílo, nebo známé jen v tom smyslu, že jsme věděli o jeho existenci, ale neznali obsah. Kromě výjimečných náhod se nenajde založené někde v knihovně, ale třeba archeologicky na antických papyrech, většinou v Egyptě, neboť tam mají šanci se uchovat. Mezi četné zdroje textových objevů patří také palimpsesty, když se podaří přečíst jejich starší vrstvu.
V daném případě jde o svazek pergamenů zvaný latinsky Codex Climaci Rescriptus, přestože se jedná o syrský křesťanský spis, překlad řeckého (Mystického) Žebříku. Na 146 listů pergamenu by opsán v 10. nebo 11. století. Vědělo se, že jde o palimpsest, skrývající jiný řecký text, ale předpokládalo se, že také křesťanský. Kodex pochází z kláštera svaté Kateřiny na Sinaji, ten je osvědčeným zdrojem starých textů. (Už roku 1859 tam Constantin von Tischendorf našel a za romantických okolností získal biblický kodex zvaný pak Sinajský, tedy řecký opis většiny biblického textu pořízený ve 4. století, takže v době nálezu patřil k nejstarším známým.) Většina kodexu Climaci Rescriptus se po putování přes Egypt a Cambridge dostala do Muzea bible ve Washingtonu, část zůstala na Sinaji, kousky jsou uložené i jinde.
Při zkoumání kodexu roku 2012 našli britští badatelé ve starší vrstvě kratičké úseky, které mohly být astronomickým spisem. Nejprve si astronomické povahy původního textu povšimnul student Jamie Klair v Cambridgi, později jeho učitel Peter Williams ukázal, že jde o zápisy astronomických měření. To bylo překvapivé, avšak hlavní novinka teprve přijde.
Problém je, jak smazanou vrstvu odkrýt, navíc nedestruktivně. Badatelé v Kalifornii a v New Yorku uplatnili na palimpsest novou metodu: multispektrální fotografii a počítačové algoritmy ke zvýraznění písmen. Každá stránka pergamenu byla fotografovaná v 16 úzkých rozsazích vlnových délek, od blízkého okraje UV (365 nm) po blízkou infračervenou oblast (940 nm). Pak 4 snímky průchodu světla pergamenem při různých vlnových délkách. A nakonec 22 snímků fluorescence buzené světlem několika vlnových délek (v rozsahu 365 až 450 nm), pokaždé zachycované v několika různých pásmech spektra. Tak získali 42 souborů fotek celého kodexu, z nichž počítačově sestavili nejčitelnější verzi. Výsledky této techniky zpřístupnili roku 2017 (elektronická knihovna Early Manuscripts, projekt Lazarus), tím mohlo začít bádání nad obsahem.
Prvním výsledkem zkoumání bylo, že některé listy rukopisu (ff. 47-54 a f. 64) obsahují opis Arátova díla, který byl pořízen v 5. nebo 6. století. Datace byla stanovena podle stylu písma i radiokarbonově (předpokládám, že odběrem pojiva z vrstvy textu).
Nás však víc zajímá obsah antického spisu a jeho vztah k Hipparchovu katalogu stálic. K tomu objevitelé přizvali historiky vědy z Paříže, kteří fragmenty textu rozluštili a identifikovali. Výsledkem spolupráce je publikace (Gysembergh, Williams, Zingg) v Journal for the History of Astronomy, volně zpřístupněná 18. října 2022. Stručný referát o ní představil Marchant v Nature 27. 10. 2022. Kvalitní český referát o těchto článcích od Jana Vondráka přinesl 29. 12. 2022 server www.astro.cz, avšak referovat tady referát by bylo nesportovní. Přesné odkazy a linky jsou pod tímto článkem. Na závěr také ponechávám krátká představení zmiňovaných antických astronomů, spolu se stručným náčrtem vývoje antické astronomie.
Kousek textu z Hipparchova katalogu stálic
Abych nenapínal, tak napřed ocituji část abstraktu článku v Journal for the History of Astronomy:
„Tyto nové doklady jsou dosud nejpřesvědčivější a umožňují významný pokrok v rekonstrukci Hipparchova katalogu. Zejména potvrzují, že katalog byl původně sestaven v rovníkových souřadnicích. Potvrzují také, že Ptolemaiův hvězdný katalog nebyl založen pouze na údajích z Hipparchova katalogu. A konečně, dostupné číselné údaje odpovídají přesnosti v rozmezí 1° od skutečných souřadnic hvězd, což znamená, že Hipparchův katalog byl výrazně přesnější než katalog jeho nástupce Klaudia Ptolemaia.“
Nalezený text byl identifikován jako „Arátovy Fainomenai (Jevy na nebi) a související materiál“. Jak souvisí Arátovo dílo s Hipparchovým katalogem? Tohle je jednoduché: Hipparchos napsal k Arátově básni upřesňující astronomický komentář a v něm uvedl řadu údajů ze svého katalogu stálic. Článek v Journal for the History of Astronomy nabízí dokonce kus souvislého řeckého textu, je to část popisu souhvězdí Severní koruny:
Severní koruna, ležící na severní polokouli, se rozprostírá v délce 9°¼ od prvního stupně Štíra po 10°¼ ve stejném znamení zodiaku [tj. ve Štíru]. Na šířku se rozkládá na 6°¾ od 49° od severního pólu po 55°¾. V jejím rozsahu vede [vychází jako první] hvězda (β CrB) západně vedle jasné hvězdy (α CrB), která je ve Štíru 0,5°. Čtvrtá hvězda (ι CrB) na východ od jasné (α CrB) je poslední [vychází později] [. . .] 49° od severního pólu. Nejjižnější (δ CrB) je třetí, počítáno od té jasné (α CrB) směrem na východ, která je 55°¾ od severního pólu.
Text je místy špatně čitelný kvůli míře zachování písmen, zásadnější je však správně pochopit zápisy čísel, a především hodně specifický zápis souřadnic. Jsou totiž rovníkové (ekvatoreální), přestože určení „délky“ (rektascense) si pomáhá názvy znamení zodiaku idealizovaných po 30 stupních, jako se to někdy dělává v ekliptikálních (zodiakálních) souřadnicích. Málem jako třicítková soustava a dekadicky vyjádřený zbytek v rámci další třicítky, dalšího „znamení“, jehož název zastoupí první cifru. A určení deklinace („šířky“) je občas provedeno určením jejího doplňku do pravého úhlu, tedy vzdálenosti od severního pólu nebe. Dost specifické jsou i zápisy čísel s pomocí zlomků úhlových stupňů. Po paleografické diskuzi autoři navrhují drobné opravy. Nás však zajímá spíše astronomická relevance zachovaných údajů.
Za prvé: Hipparchos používal rovníkové souřadnice, o to byly dlouho spory, neboť pracoval se zvláštní terminologií; navíc Ptolamaios později zcela samozřejmě užívá ekliptikální souřadnice, možná pod babylonským vlivem, nebo proto, že stálice pro něj představují především síť souřadnic pro popis pohybu planet. Pracovat s pojmem znamení v rovníkových souřadnicích je možná Hipparchova specialita, možná je to však tradice už od Eudoxa.
Za druhé: Z uvedených souřadnic lze spočítat „epochu“ v astronomickém smyslu slova, tedy dobu, pro kterou platí. Souřadnice se totiž mění spolu s jarním bodem následkem precese, přibližně o 50 úhlových vteřin za rok. Výsledkem je epocha kolem roku 129 před n. l. (astronomicky je to rok -128), což odpovídá době, kdy Hipparchos pracoval. Také Ptolemaios uvádí (Almagest VII,2), že mezi Hipparchovým měřením polohy Regulia a začátkem vlády císaře Antonia Pia (137 n. l.) uplynulo přibližně 265 let.
Za třetí: Polohy hvězd jsou přesnější než údaje u Ptolemaia. Abychom to mohli tvrdit přesvědčivěji, na větším vzorku, musíme si trochu rozšířit zorné pole, což je kupodivu možné.
Širší pohled díky novému kontextu dávno známého spisu
Arátovo populární básnické dílo Jevy na nebi (Fainomena) bylo nejen často opisováno, ale bylo také přeloženo do latiny, dokonce i s doplňky Hipparchových oprav. Překlad vznikl v 8. století ve Francii, asi v opatství Corbie, leč překladatel nevynikal znalostí řečtiny, natož astronomie. Tomuto textu, tradičně zvanému Aratus Latinus, je nyní možné lépe porozumět právě díky objevu údajů z Hippachova katalogu v pojednávaném palimpsestu. Na tuto možnost upozornil už roku 2019 Gysembergh (mimochodem: v souboru studií, jejichž editory jsou Alena Hadravová a Petr Hadrava, přední čeští znalci a editoři starých astronomických spisů). V poněkud nejasném latinském textu bylo nyní možné spolehlivě identifikovat souřadnice některých hvězd v souhvězdích Malé medvědice, Velké medvědice a Draka. V Journal for the History of Astronomy najdeme přehledné tabulky.
Výsledkem je potvrzení výrazně lepší přesnosti Hipparchových údajů ve srovnání s Ptolemaiem. Máme dokonce odhad jednotlivých případů, kdy Ptolemaios, vesměs ke škodě věci, použil jiné zdroje, případně vlastní měření, a kdy asi čerpal jenom z Hipparcha, jehož údaj (i s jeho drobnou chybou) pouze přepočítal do ekliptikálních souřadnic a přičetl precesi. Tyto případy se od ostatních jasně odlišují výrazně menší chybou a celkové rozložení chyb ukazuje, že Almagest obsahuje spojení dvou různých souborů, citovaného a upravovaného. Gysemberg se pokusil také o statistický odhad počtu stálic v obou katalozích, vychází opět ve prospěch Hipparcha, i když zdaleka ne tak výrazně jako přesnost. Ani takto rozšířený vzorek však není dostatečný k tomu, abychom mohli z rozložení chyb v Hipparchově katalogu usuzovat na různé metody měření: zedním kvadrantem nebo pouhou dioptrou, tedy trubkou na stativu s montáží a úhloměrem (v antice vypadá jako dost dlouhý úzký dalekohled, což probouzí fantazii, pokud nevíme, o co jde).
Zajímavé je i to, že hranice souhvězdí v obou katalozích docela slušně odpovídají dnešním. Základem toho je samozřejmě babylonská tradice.
Prolínání epoch a autorů
Pokusme se teď rozplést nepříliš přehledné klubko dosud zmiňovaných astronomů, což je také příležitostí ke stručnému zamyšlení nad vývojem řecké astronomie.
Definitivní odkaz antické astronomické tradice představil Klaudius Ptolemaios. Je ovšem otázka, zda jde o vrchol antické astronomie, nebo spíše o kompendia, která sehrála významnou roli ve školách od římské doby po renesanci. Řada indicií se přimlouvá spíše za druhou možnost. Horší kvalitou jeho katalogu stálic oproti mnohem staršímu Hipparchovu jsme se zabývali. Z jiného soudku je problém s fixací geocentrismu. Ptolemaios sice podstatně zjednodušil Aristotelův systém epicyklů, dokonce tak, že jej (na rozdíl od Aristotelova konceptu) dostal do souladu s pozorovanými polohami planet, nicméně heliocentrický výklad odmítnul. (K antickému heliocentrismu viz články Byl Filoláos větší číslo než Pythagorás? , Ing. Archytás Krotónský, Hiketás ze Syrakus.)
Ptolemaios žil v letech asi 100 až 168 n. l. a působil v Alexandrii, jenže v době, kdy její sláva už dávno pohasla. Katolog stálic je součástí (VII a VIII. kniha) jeho hlavního díla Matematické uspořádání (Mathématiké syntaxis), resp. Velké uspořádání (Syntaxis megalé), arabským prostřednictvím pak latinsky zvaného Almagest. Je to školní souhrn geocentrické astronomie. Na jeho bázi vznikaly četné latinské učebnice astronomie, které sice bravurně vysvětlují například zatmění Měsíce, i s polostínem, ale zatížily astronomii balastem sfér a epicyklů. Ilustrativním příkladem je dílo z 13. století, jehož autorem je Iohannes Sacrobosco, viz Sféra – středověká učebnice astronomie latinsky a česky. Vedle tvrdé vědy Ptolemaios napsal také Tetrabiblion, tedy Čtyři knihy o astrologii, což je recepce babylonské tradice, přetlumočená do aristotelského konceptu příčin.
Ptolemaios chtěl Hipparchův katalog polepšit, leč dopadlo to opačně. Podobně tomu, jako když pro poloměr (resp. obvod) Země nepřevzal výtečné měření Eratosthenovo, ale nahradil je pozdějším zásadně podceňujícím údajem, asi od Poseidónia. Podobně tomu může být s mapami, s návazností mapy světa na Eratosthenovu. Už byla pryč doba, kdy nejnovější údaj automaticky znamenal údaj nejlepší.
Mnohem optimističtěji působí dějiny astronomie v případě Hipparcha, neboť v jeho době vrcholí vývoj, který započal už koncem řecké archaické doby. Hipprachos žil v letech asi 190 až 120 před n. l., působil na Rhodu a byl také v kontaktu s alexandrijskými učenci. Připisuje se mu řada astronomických a technických objevů, většina z nich je ovšem starší, nicméně Hipparchos je inovoval. Krom jiného byl považován za mistra trigonometrie. Připisuje se mu např. změření sklonu ekliptiky, leč to provedl nejspíš už Anaximandros (viz článek Jak si Anaximandros pohrál s gnómónem), i když ten si ještě s rolí této veličiny nad placatou zemí moc nevěděl rady. Nad Zemí tvaru koule to konečně dává smysl (dokonce i geocentricky), ale to asi věděl už Eudoxos. Hipparchos také změřil docela správnou hodnotu vzdálenosti Měsíce od Země, nejspíš lépe než před ním Eratosthenés. Pozorování novy roku 134 před n. l. jej přivedlo ke zpochybnění představy o věčnosti a neproměnnosti sféry stálic, dokonce se pokusil o změření vzdálenosti hvězd měřením jejich paralaxy při oběhu Země kolem Slunce, leč samozřejmě neuspěl, neboť to bylo tvrdým oříškem ještě v 19. století. (Aby to mohl změřit, musely by hvězdy být kousek za dráhou Pluta, a ne víc než deseti tisíckrát dál.) Proto se vrátil ke geocentrické astronomii.
Připisuje se mu i objev precese a odhad horní meze její periody, pokud to ovšem není už dílo Eudoxovo. Také upřesnil Eratosthenem nebo Eudoxem zavedený pojem hvězdná velikost ve smyslu zdánlivá jasnost. Tradičně se Hipparchovi připisuje katalog stálic s polohami 800 až 900 hvězd; teď to máme potvrzené, včetně toho, že jich bylo spíš víc a přesněji změřených. Hipparchos se nejspíš vymezoval vůči tradici epické astronomie, nicméně ji bral natolik vážně, že mu stálo za to v komentáři kriticky upravovat, doplňovat a zpřesňovat údaje v Arátově básnickém díle.
Vrcholnou postavou helénistické vědy byl taky Eratosthenés, 275 až 194 před n. l. Pocházel z lybijské Kyrény, ale působil v Alexandrii. Byl to všestranný učenec, matematik, geograf, kartograf, astronom… Zavedl pojmy zeměpisná šířka a délka v jejich dnešním významu, velice přesně změřil obvod Země, zpracoval mapu „obydleného světa“. Od něho pochází i vytyčení hypotetické námořní cesty ze Španělska na západ až do Indie. Zpracoval také katalog hvězd s uvedením poloh a jasností, s přílohami mýtů a legend o nich, ale zachoval se jen výtah (epitomé) z mnohem později přepracovaných verzí. Psal také básně.
Vrchol tradice epické (básnické) astronomie představuje už helénistický básník Arátos. Žil na jihovýchodě Malé Asie, v letech přibližně 310 až 240 před n. l. V Athénách byl žákem zakladatele stoické filosofické školy Zénóna z Kitia. Jeho dílo Jevy na nebi (Fainomena) je mnemotechnicky básnickým popisem hvězdného nebe a jeho pohybů, včetně mýtů, které se pojí k jednotlivým souhvězdím a jejich skupinám. Prostě základní poučení o postavení hvězd v souhvězdích, základních kružnicích, východech a západech, spojené s poezií hvězdného nebe. Na toto Arátovo dílo navazují ještě barokní hvězdné atlasy a poetické pasáže novodobých popularizací astronomie. Hojně parafrázuje stejnojmenný ryze vědecký Eudoxův spis a doplňuje jej poetikou ve stylu Epimenida z Knóssu (6. století před n. l., viz článek Epimenidés z Knóssu – muž boží, věštec, mytograf a astronom), jehož také cituje. Arátovo dílo pak komentoval Hipparchos a opravil řadu jeho chyb a nepřesností.
Nejstarším známým řeckým astronomem v linii trigonometrické astronomie, tedy měření přesných poloh hvězd, je Eudoxos, v letech 408 až 355 před n. l. Z chudých poměrů se dopracoval až k tomu, že založil observatoř v maloasijském Knidu (později známém spíš sochou Afrodíty); bylo to ještě v klasické době, před založením slavné Alexandrie. Jeho dílo Jevy na nebi (Fainomena) popisuje polohy stálic, z valné části na základě vlastních měření, a také pohyby hvězdného nebe. Krom toho je Eudoxos i hodně zajímavý filosof, prý odrodilý žák Archyta z Tarentu a Platóna. Ctí roli příjemnosti jako základní tenze života, a to nejen lidského.
(S ohledem na kontext referovaného objevu zatím pomíjíme linii kalendářní astronomie, zhruba od Kleostráta v 6. století před n. l. přes Metóna v 5. století před n. l. a dál. Zájemce o další zajímavosti odkazuji na výtečnou knihu Daniela Špeldy.)
Literatura
Jan Vondrák: Ztracený Hipparchův katalog hvězdného nebe byl patrně nalezen. On line na astro.cz, 29. 12. 2022.
Jo Marchant: First known map of night sky found hidden in medieval parchment. Nature, Vol 610, on line, 27 October 2022.
Gysembergh V., Williams P.J., Zingg E.: New evidence for Hipparchus’ Star Catalogue revealed by multispectral imaging. Journal for the History of Astronomy 2022, 53(4), pp. 383–393; on line, 18 October 2022.
V. Gysembergh: A Synoptic Study of the Number of Stars in the Constellations of Hipparchus’ Star Catalogue; in A. Hadravová, P. Hadrava and K. Lippincott (eds), The Stars in the Classical and Medieval Traditions. Prague: Scriptorium, 2019, pp. 19–20.
Arátos ze Solů: Jevy na nebi, přeložil Radislav Hošek. V: Hvězdy, hvězdáři, hvězdopravci, ed. Jan Kalivoda. Praha: Antická knihovna 1986, s. 39-57.
Daniel Špelda: Astronomie v antice. Ostrava: Montanex 2007.
Redakce neodolala a připojuje průvodní dopis, který spolu s článkem autor poslal. Nechtěně trefně vypovídá o tom, co je bádání, jak chápat původní originální článek.
Ahoj Josefe,
tak jsem pro tenhle tejden přestal s týráním studentstva stran Anitcké filosofie a vědy, vrátil se domů, naposledy přečetl nový článek, a radši ho posílám, aby se mi nezrpotivil.
To je totiž tak: Já chtěl udělat výtah z englickýho "Žurnálu pro dějiny astronomie" jedním vrzem pro sebe a pro školu, a současně tím přikrmit Osla. A to sem si dal, to sem si dal. Záměrně jsem vynechal část podrobností metody multispektrální fotografie a hlavně velkou většinu paleografických detailů, naopak to trochu doplnil o kontexty, které jsou čtenářům onoho Žurnálu samozřejmé, a bez kterých to má méně půvabu. Jenže: to sem si dal, to sem si dal. Pracnější článek jsem nedělal, takže po týhle zkušenosti vyjadřuju soucit se všemi, kteří článek rodí tejden. Bylo tam tisíc věcí ke kontrolám, jestli jsem něco nepomršil, snad né, ale to se uvidí, víc už to nepozpravuju, to by z toho ještě víc čouhala ukoptěnost a dloužilo by se to.
Srozumitelný to pro technicky myslící lidi snad docela je, třeba pro inženýry nebo dělostřelce, mnoho filosofie tam néni.
(PS. Za povšimnustí stoji i jízlivost autora utahujícího si z Josefovy záložní kvalifikace)
Diskuze:
