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TORIma Akademie — Astronom / Mathematiker

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Johannes Kepler (27. Dezember 1571 – 15. November 1630) war ein deutscher Astronom, Mathematiker, Astrologe, Naturphilosoph und Musiktheoretiker. Er ist ein Schlüssel…

Johannes Kepler (27. Dezember 1571 – 15. November 1630) war ein angesehener deutscher Universalgelehrter, der für seine Beiträge als Astronom, Mathematiker, Astrologe, Naturphilosoph und Musiktheoretiker bekannt war. Er gilt als Schlüsselfigur der wissenschaftlichen Revolution des 17. Jahrhunderts und wird vor allem für seine bahnbrechenden Gesetze der Planetenbewegung und seine bahnbrechenden Werke gefeiert, darunter Astronomia nova, Harmonice Mundi und Epitome Astronomiae Copernicanae. Der umfangreiche Umfang und der tiefgreifende Einfluss von Keplers Bemühungen machen ihn zu einer Grundfigur der modernen Astronomie, der wissenschaftlichen Methode, der Naturwissenschaft und des zeitgenössischen wissenschaftlichen Denkens. Darüber hinaus wurde er aufgrund seines Romans „Somnium“ zum „Vater der Science-Fiction“ ernannt.

Johannes Kepler (27. Dezember 1571 – 15. November 1630) war ein deutscher Astronom, Mathematiker, Astrologe, Naturphilosoph und Musiktheoretiker. Er ist eine Schlüsselfigur der wissenschaftlichen Revolution des 17. Jahrhunderts und vor allem für seine Gesetze der Planetenbewegung und seine Bücher Astronomia nova, Harmonice Mundi und Epitome Astronomiae Copernicanae bekannt. Die Vielfalt und Wirkung seines Werkes machten Kepler zu einem der Begründer und Väter der modernen Astronomie, der wissenschaftlichen Methode, der Naturwissenschaft und der modernen Wissenschaft. Er wurde für seinen Roman Somnium als „Vater der Science-Fiction“ beschrieben.

Kepler begann seine Karriere als Mathematiklehrer an einem Priesterseminar in Graz, wo er eine Verbindung mit Fürst Hans Ulrich von Eggenberg aufbaute. Anschließend diente er als Assistent des renommierten Astronomen Tycho Brahe in Prag und stieg schließlich in die prestigeträchtige Position des kaiserlichen Mathematikers für Kaiser Rudolf II. und seine Nachfolger Matthias und Ferdinand II. auf. Zu seinen beruflichen Verpflichtungen gehörten auch das Unterrichten von Mathematik in Linz und die Tätigkeit als Berater von General Wallenstein.

Keplers Ära war durch eine undeutliche Grenze zwischen Astronomie und Astrologie gekennzeichnet, dennoch gab es eine ausgeprägte Abgrenzung zwischen der Astronomie, die damals als mathematische Disziplin innerhalb der freien Künste galt, und der Physik, einem Zweig der Naturphilosophie. Kepler integrierte religiöse Argumente und Überlegungen in seine wissenschaftliche Arbeit, angetrieben von der tiefen Überzeugung, dass das Göttliche den Kosmos nach einem verständlichen Plan orchestriert hatte, der der menschlichen Vernunft zugänglich war. Er konzipierte seinen neuartigen astronomischen Rahmen als „Himmelsphysik“, einen „Ausflug in die Metaphysik des Aristoteles“ und eine „Ergänzung zu Aristoteles‘ ‚Über die Himmel‘“ und transformierte damit die alte Tradition der physikalischen Kosmologie durch die Integration der Astronomie in eine universelle mathematische Physik. Darüber hinaus leistete Kepler grundlegende Beiträge zur Optik und erlangte Anerkennung als Vater der modernen Optik, insbesondere durch seine Abhandlung Astronomiae pars optica. Er entwickelte auch ein verbessertes Brechungsteleskop, das sogenannte Kepler-Teleskop, das zum Vorläufer des modernen Brechungsteleskops wurde und eine Verbesserung gegenüber dem Entwurf von Galileo Galilei darstellte, dessen Entdeckungen Kepler anerkannte. Er schlug außerdem die Kepler-Vermutung vor. Keplers Werk beeinflusste Persönlichkeiten wie Isaac Newton maßgeblich und legte den entscheidenden Grundstein für die Theorie der universellen Gravitation.

Frühes Leben

Kindheit (1571–1590)

Keplers Eltern wurden am 27. Dezember 1571 in der Freien Reichsstadt Weil der Stadt (heute Teil der Region Stuttgart im deutschen Bundesland Baden-Württemberg) geboren und waren Lutheraner. Es wird allerdings vermutet, dass er katholisch getauft war, da evangelische Taufen in Weil zu dieser Zeit verboten waren. Sein Großvater, Sebald Kepler, hatte zuvor das Amt des Oberbürgermeisters der Stadt inne. Zum Zeitpunkt der Geburt von Johannes hatte sich die finanzielle Lage der Familie Kepler verschlechtert. Sein Vater, Heinrich Kepler, lebte als Söldner in prekären Verhältnissen und verließ die Familie, als Johannes fünf Jahre alt war. Es wird angenommen, dass er im Achtzigjährigen Krieg in den Niederlanden ums Leben kam, als er trotz seines protestantischen Glaubens für die katholische spanische Armee kämpfte. Seine Mutter, Katharina Guldenmann, die Tochter eines Gastwirts, praktizierte als Heilerin und Kräuterkundlerin. Johannes hatte sechs Geschwister, von denen zwei Brüder und eine Schwester das Erwachsenenalter erreichten. Er wurde zu früh geboren und berichtete, dass er während seiner gesamten Kindheit Schwäche und Krankheit erlebt habe. Dennoch beeindruckte er Reisende im Gasthaus seines Großvaters häufig mit seiner außergewöhnlichen mathematischen Begabung.

Kepler entwickelte schon früh eine anhaltende Leidenschaft für die Astronomie. Im Alter von sechs Jahren beobachtete er den Großen Kometen von 1577 und erzählte, dass seine Mutter „von [seiner] Mutter an einen hohen Ort gebracht wurde, um ihn zu betrachten“. Im Jahr 1580, im Alter von neun Jahren, wurde er Zeuge einer Mondfinsternis und bemerkte, dass er sich daran erinnere, dass er „nach draußen gerufen“ worden sei, um sie zu beobachten, und dass der Mond „ganz rot erschien“. Trotz dieser frühen Faszination führten die Pocken in seiner Kindheit zu Sehstörungen und verkrüppelten Händen, was in der Folge seine Fähigkeit zur beobachtenden Astronomie einschränkte.

Johannes Keplers frühe Ausbildung begann am Gymnasium in Weil, bis seine Familie 1577 nach Leonberg im protestantischen Württemberg übersiedelte. Anschließend besuchte er ein Jahr lang die Deutsche Volksschule in Leonberg und anschließend das Lateinische Gymnasium, wo Unterricht und Texte ausschließlich in lateinischer Sprache erfolgten. Seine Ausbildung setzte er an zwei klösterlichen Einrichtungen fort: ab 1584 in Adelberg und ab 1586 am Priesterseminar Maulbronn. Im September 1589 immatrikulierte sich Kepler am Tübinger Stift, einem Seminar der Universität Tübingen, das sich der Ausbildung lutherischer Pfarrer für Württemberg widmete. Während seiner Zeit dort studierte er Philosophie bei Vitus Müller und Theologie bei Jacob Heerbrand, einem ehemaligen Schüler Philipp Melanchthons in Wittenberg, der auch Michael Maestlin betreute, bevor Maestlin 1590 Kanzler in Tübingen wurde. Kepler zeichnete sich als außergewöhnlicher Mathematiker aus und erlangte einen Ruf als kompetenter Astrologe, der häufig Horoskope für seine Kollegen erstellte. Unter der Anleitung von Michael Maestlin, der von 1583 bis 1631 Tübinger Professor für Mathematik war, eignete sich Kepler Kenntnisse sowohl des ptolemäischen als auch des kopernikanischen Modells der Planetenbewegung an und übernahm in dieser Zeit das letztere. In einer studentischen Disputation plädierte er sowohl aus theoretischer als auch aus theologischer Sicht für den Heliozentrismus und bekräftigte die Rolle der Sonne als primäre Antriebskraft des Universums. Trotz seines Wunsches, lutherischer Pfarrer zu werden, wurde ihm die Ordination verweigert, da seine Ansichten im Widerspruch zur Konkordienformel, dem lutherischen Glaubensbekenntnis von 1577, standen. Gegen Ende seiner akademischen Laufbahn erhielt Kepler eine Empfehlung für eine Stelle als Mathematik- und Astronomielehrer an der protestantischen Schule in Graz, Steiermark, Innerösterreich. Er nahm diese Ernennung im April 1594 im Alter von 22 Jahren an.

Grazer Zeit (1594–1600)

Während seiner Amtszeit in Graz von 1594 bis 1600 erstellte Kepler zahlreiche offizielle Kalender und Prognosen, die seinen Ruf als Astrologe festigten. Während er Vorbehalte gegenüber der Astrologie hegte und häufig konventionelle astrologische Praktiken kritisierte, blieb Kepler zutiefst davon überzeugt, dass der Kosmos und die menschliche Existenz eng miteinander verbunden sind. Etwa ein Jahr nach seiner Ankunft in Graz veröffentlichte er einige seiner studentischen Konzepte im Mysterium Cosmographicum (1596).

Im Dezember 1595 lernte Kepler Barbara Müller kennen, eine 23-jährige Witwe, die zuvor zweimal verheiratet war und eine kleine Tochter namens Regina Lorenz hatte; Anschließend begann er eine Brautwerbung. Müller war Erbin der Güter ihres verstorbenen Mannes und Tochter eines wohlhabenden Mühlenbesitzers. Ihr Vater Jobst lehnte die Heirat zunächst ab, da er Keplers finanzielle Lage trotz seines ererbten Adels für ungeeignet hielt. Jobsts Widerstand ließ nach, nachdem Kepler seine Arbeit an Mysterium beendet hatte. Das Engagement löste sich jedoch beinahe auf, als Kepler abwesend war, um die Publikationslogistik zu verwalten. Letztendlich zwangen protestantische Funktionäre, die das Spiel ermöglicht hatten, die Familie Müller, ihre Vereinbarung einzuhalten. Barbara und Johannes heirateten am 27. April 1597.

In den ersten Jahren ihrer Ehe bekamen die Kepler zwei Kinder, Heinrich und Susanna, die beide im Säuglingsalter starben. Anschließend bekamen sie 1602 eine Tochter, Susanna; ein Sohn, Friedrich, im Jahr 1604; und ein weiterer Sohn, Ludwig, im Jahr 1607.

Weitere Forschungsbemühungen

Im Anschluss an die Veröffentlichung von Mysterium und mit Unterstützung der Grazer Schulinspektoren initiierte Kepler ein umfangreiches Forschungsprogramm mit dem Ziel, sein früheres Werk zu erweitern und zu verfeinern. Dieses Programm umfasste Pläne für vier weitere Bände: einer befasst sich mit den statischen Elementen des Universums, insbesondere der Sonne und den Fixsternen; ein anderer konzentriert sich auf Planetenkörper und ihre Flugbahnen; ein dritter untersucht die physikalischen Eigenschaften von Planeten und die Entstehung geographischer Formationen, mit besonderem Schwerpunkt auf der Erde; und ein abschließender Band, der die Einflüsse des Himmels auf die Erde untersucht, einschließlich atmosphärischer Optik, Meteorologie und Astrologie.

Er holte auch die Meinung zahlreicher Astronomen ein, die sein Werk Mysterium erhalten hatten, darunter Reimarus Ursus (Nicolaus Reimers Bär), der kaiserliche Mathematiker von Rudolf II. und ein erbitterter Konkurrent von Tycho Brahe. Ursus antwortete nicht direkt; Stattdessen veröffentlichte er Keplers kostenlosen Brief erneut, um seinen Prioritätsanspruch bezüglich des tychonischen Systems gegen Tycho geltend zu machen. Trotz dieser umstrittenen Interaktion begann Tycho selbst einen Briefwechsel mit Kepler und begann mit einer strengen, aber gültigen Kritik an Keplers astronomischem Modell. Neben verschiedenen Einwänden beanstandete Tycho insbesondere die Abhängigkeit von ungenauen numerischen Daten aus Kopernikus. Ihr Briefwechsel deckte ein breites Spektrum astronomischer Herausforderungen ab und konzentrierte sich insbesondere auf Mondphänomene und die theologischen Implikationen der kopernikanischen Theorie. Ohne Zugang zu den wesentlich präziseren Beobachtungsdaten von Tychos Observatorium war Kepler jedoch nicht in der Lage, viele dieser komplexen Probleme zu lösen.

Anschließend richtete Kepler seinen Fokus wieder auf die Chronologie und das Konzept der „Harmonie“, das die numerologischen Zusammenhänge zwischen Musik, Mathematik, dem physikalischen Universum und ihren astrologischen Auswirkungen umfasste. Er postulierte, dass die Erde eine Seele besitze – eine Eigenschaft, die er später nutzte, um den Einfluss der Sonne auf die Planetenbewegung aufzuklären – und entwickelte einen theoretischen Rahmen, der astrologische Konfigurationen und astronomische Entfernungen mit meteorologischen Mustern und anderen terrestrischen Ereignissen verknüpfte. Dennoch spürte er 1599 erneut, dass seine Forschung durch die Ungenauigkeit der vorhandenen Daten eingeschränkt wurde, was mit einem eskalierenden religiösen Konflikt zusammenfiel, der seine dauerhafte Position in Graz gefährdete.

Vertreibung aus Graz

Graz, eine überwiegend protestantische und weitgehend lutherische Stadt, wurde von einem katholischen habsburgischen Herrscher über Innerösterreich regiert. Im Jahr 1578 hatte Herzog Karl II. den Protestanten durch die Befriedung von Bruck bedeutende Zugeständnisse gemacht. Karl starb 1590 und hinterließ seinen 12-jährigen Sohn und Nachfolger Ferdinand II. Ferdinand erhielt seine Ausbildung am Jesuitenkolleg und an der Universität Ingolstadt und übernahm 1596 die volle Herrschaft über Innerösterreich. 1598 reiste er nach Italien und kehrte mit dem festen Willen zurück, den authentischen katholischen Glauben wiederherzustellen und die Häresie auszurotten. Kepler brachte im Juni desselben Jahres in einem Brief an einen Freund seine Befürchtungen über die bevorstehende Zukunft zum Ausdruck. Wie Ferdinands Biograf Robert L. Bireley feststellte, erwiesen sich Keplers Bedenken mit der Intensivierung der Gegenreformation als begründet.

Im September 1598 erließ Ferdinand ein Edikt, das die Ausweisung aller protestantischen Prediger und Lehrer aus dem Gebiet anordnete. Obwohl Kepler eine Ausnahme von diesem Dekret erhielt, blieb er besorgt und begann, nach alternativen Möglichkeiten zu suchen. Als Kepler von Tycho Brahes Ernennung zum kaiserlichen Mathematiker in Prag erfuhr, nahm er die Kommunikation mit ihm wieder auf. Im Dezember 1599 richtete Tycho eine Einladung an Kepler. Am 4. Februar 1600 traf Kepler Tycho Brahe und seine Assistenten Franz Tengnagel und Longomontanus in Benátky nad Jizerou (35 km von Prag entfernt), dem Standort von Tychos entstehender Sternwarte. Die folgenden zwei Monate verbrachte er als Gast und analysierte einen Teil von Tychos Marsbeobachtungen; Tycho, der zunächst seine Daten schützte, war dennoch von Keplers theoretischen Erkenntnissen beeindruckt und gewährte ihm bald besseren Zugang. Kepler beabsichtigte, seine Theorie aus dem Mysterium Cosmographicum mithilfe der Marsdaten zu validieren, schätzte jedoch, dass das Unterfangen bis zu zwei Jahre dauern würde, da es ihm nicht gestattet war, die Daten einfach für den persönlichen Gebrauch zu duplizieren. Mit Unterstützung von Johannes Jessenius versuchte Kepler, mit Tycho einen formelleren Arbeitsvertrag auszuhandeln; Die Diskussionen scheiterten jedoch nach einem hitzigen Streit und Kepler reiste am 6. April nach Prag ab. Anschließend versöhnten sich Kepler und Tycho und erzielten schließlich einen Konsens über die Vergütung und die Lebensbedingungen. Im Juni kehrte Kepler nach Graz zurück, um seine Familie zurückzuholen.

Aufgrund der in Graz vorherrschenden Umstände konnte Kepler nicht sofort zu Brahe zurückkehren. Daher strebte er eine Anstellung als Mathematiker bei Herzog Ferdinand an, in der Hoffnung, seine astronomischen Forschungen fortsetzen zu können. Zu diesem Zweck verfasste Kepler einen Ferdinand gewidmeten Aufsatz, in dem er eine kraftbasierte Theorie der Mondbewegung aufstellte und erklärte: „In Terra inest virtus, quae Lunam ciet“ („Es gibt eine Kraft in der Erde, die den Mond in Bewegung setzt“). Dieser Aufsatz sicherte ihm zwar keinen Platz an Ferdinands Hof, er skizzierte jedoch eine neuartige Methode zur Messung von Mondfinsternissen, die Kepler während der am 10. Juli in Graz beobachteten Sonnenfinsternis anwendete. Diese Beobachtungen flossen anschließend in seine Untersuchungen zu den Prinzipien der Optik ein, die schließlich zur Veröffentlichung von Astronomiae Pars Optica führten. Ein späteres Dekret vom 17. Juli ordnete an, dass alle Einwohner entweder ihren protestantischen Glauben aufgeben oder die Provinz verlassen sollten. Dieses Edikt sah keine Ausnahme für Kepler vor und veranlasste ihn, seine Frau und seine Stieftochter, am 30. September 1600 von Graz nach Prag zu ziehen.

Wissenschaftliche Karriere

Prag (1600–1612)

Bei seiner Ankunft und Niederlassung in Prag erhielt Kepler die direkte Schirmherrschaft von Tycho Brahe, der ihn mit der Analyse von Planetenbeobachtungen und der Abfassung einer Abhandlung gegen Brahes verstorbenen Rivalen Ursus beauftragte. Im September sicherte Brahe Kepler außerdem einen Auftrag als Mitarbeiter bei einem bedeutenden neuen Vorhaben, das dem Kaiser vorgeschlagen wurde: der Schaffung der Rudolfinischen Tafeln, die die Prutenischen Tafeln von Erasmus Reinhold ersetzen sollten. Nach Brahes unerwartetem Tod am 24. Oktober 1601 wurde Kepler zu seinem Nachfolger als kaiserlicher Mathematiker ernannt und übernahm die Verantwortung für die Vollendung von Brahes unvollendeten Projekten. Die folgenden elf Jahre in dieser kaiserlichen Rolle erwiesen sich als die fruchtbarste Zeit in Keplers Leben.

Kaiserlicher Berater

Als kaiserlicher Mathematiker bestand Keplers wichtigste Aufgabe darin, Kaiser Rudolf II. astrologischen Rat zu geben. Während Kepler den Bemühungen zeitgenössischer Astrologen, die Zukunft oder bestimmte göttliche Ereignisse präzise vorherzusagen, skeptisch gegenüberstand, hatte er seit seiner Studienzeit in Tübingen stets angesehene, detaillierte Horoskope für seine Freunde, Familie und Gönner erstellt. Über die Erstellung von Horoskopen für Verbündete und ausländische Würdenträger hinaus bat der Kaiser in Zeiten politischer Instabilität häufig um Keplers Rat. Rudolf II. zeigte großes Interesse an den intellektuellen Bestrebungen vieler Hofgelehrter, darunter zahlreicher Alchemisten, und verfolgte aufmerksam Keplers Beiträge zur physikalischen Astronomie.

Obwohl die offiziell anerkannten religiösen Lehren in Prag Katholizismus und Utraquismus waren, gewährte ihm Keplers Ernennung zum kaiserlichen Hof die Freiheit, seinen lutherischen Glauben ungehindert auszuüben. Der Kaiser stellte Keplers Familie angeblich ein beträchtliches Einkommen zur Verfügung; Allerdings machte die anhaltende Belastung der überfüllten kaiserlichen Schatzkammer die tatsächliche Beschaffung ausreichender Mittel zur Erfüllung finanzieller Verpflichtungen zu einer ständigen Herausforderung. Teilweise auf diese finanziellen Schwierigkeiten zurückzuführen war Keplers häusliches Leben mit Barbara voller Unannehmlichkeiten, gekennzeichnet durch häufige Meinungsverschiedenheiten und Krankheitsphasen. Dennoch erleichterte das Hofleben Keplers Interaktionen mit zahlreichen angesehenen Gelehrten, darunter Johannes Matthäus Wackher von Wackhenfels, Jost Bürgi, David Fabricius, Martin Bachazek und Johannes Brengger, was seine astronomischen Forschungen erheblich voranbrachte.

Supernova von 1604

Im Oktober 1604 wurde ein strahlender neuer Abendstern mit der Bezeichnung SN 1604 sichtbar. Kepler stand Berichten zunächst skeptisch gegenüber und begann mit systematischen Beobachtungen erst, nachdem er das Phänomen persönlich beobachtet hatte. Aus astrologischer Sicht kündigte das Ende des Jahres 1603 den Beginn eines feurigen Trigons an, was den Beginn eines etwa 800-jährigen Zyklus großer Konjunktionen bedeutete. Astrologen haben die beiden vorangegangenen Zyklen historisch mit dem Aufstieg Karls des Großen (ungefähr 800 Jahre zuvor) und der Geburt Christi (ungefähr 1600 Jahre zuvor) in Verbindung gebracht und somit Ereignisse von tiefgreifender Bedeutung vorhergesehen, insbesondere solche, die den Kaiser betrafen.

In diesem Rahmen dokumentierte Kepler, der als kaiserlicher Mathematiker und Astrologe des Kaisers fungierte, den neuen Stern zwei Jahre später in seiner Abhandlung De Stella Nova. In diesem Werk untersuchte er akribisch die astronomischen Eigenschaften des Sterns und nahm gleichzeitig eine kritische Haltung gegenüber den damals vorherrschenden astrologischen Interpretationen ein. Kepler beobachtete seine abnehmende Leuchtkraft, stellte Theorien zu seiner Entstehung auf und nutzte das Fehlen einer beobachtbaren Parallaxe, um seine Position außerhalb der Planetenbahnen im Bereich der Fixsterne zu behaupten. Diese Behauptung stellte die etablierte Lehre von der Unveränderlichkeit des Himmels erheblich in Frage – ein aristotelisches Konzept, das die Vollkommenheit und Unveränderlichkeit der Himmelssphären postuliert. Das Auftauchen eines neuartigen Sterns deutete von Natur aus auf die Veränderlichkeit des Himmels hin. Darüber hinaus fügte Kepler einen Abschnitt hinzu, in dem er die jüngsten chronologischen Forschungen des polnischen Historikers Laurentius Suslyga besprach. Er errechnete, dass der Stern von Bethlehem – den Kepler als Analogie zum zeitgenössischen neuen Stern ansah – unter der Annahme, dass Suslygas Hypothese, dass die akzeptierten Zeitpläne vier Jahre im Rückstand seien, zutreffend sei, mit der ersten großen Konjunktion des vorangegangenen 800-Jahres-Zyklus zusammengefallen wäre.

In den folgenden Jahren versuchte Kepler erfolglos, eine Zusammenarbeit mit dem italienischen Astronomen Giovanni Antonio Magini zu initiieren, auf die er sich gleichzeitig konzentrierte chronologische Studien, insbesondere die genaue Datierung von Ereignissen im Leben Jesu. Ungefähr im Jahr 1611 verbreitete Kepler ein Manuskript, das später posthum als Somnium [Der Traum] veröffentlicht wurde. Ein Hauptziel von Somnium bestand darin, die Praxis der Astronomie aus der Sicht eines außerirdischen Planeten zu beschreiben und so die Machbarkeit eines nicht-geozentrischen kosmologischen Modells zu demonstrieren. Dieses Manuskript, das später nach mehreren Eigentumsübertragungen verschwand, stellte eine fantasievolle Reise zum Mond dar und fungierte als eine Mischung aus Allegorie, Autobiographie und einem wissenschaftlichen Diskurs über interplanetare Reisen, die oft als früher Vorläufer der Science-Fiction angesehen werden. Jahrzehnte später löste eine falsch dargestellte Wiedergabe der Erzählung möglicherweise den Hexenprozess gegen seine Mutter aus, da die Mutter des Erzählers in der Geschichte ein dämonisches Wesen konsultiert, um sich Kenntnisse über Methoden der Raumfahrt anzueignen. Nach ihrem endgültigen Freispruch fügte Kepler der Erzählung 223 Fußnoten hinzu – ein Band, der die Länge des Originaltextes deutlich übertraf –, der sowohl die allegorischen Dimensionen als auch die wesentlichen wissenschaftlichen Erkenntnisse, insbesondere in Bezug auf die Mondgeographie, erläuterte, die in das Werk eingebettet waren.

Späteres Leben

Herausforderungen

Während Keplers Amtszeit in Prag erlebte das Heilige Römische Reich eskalierende religiöse und politische Spannungen, die sich zwischen Protestanten und Katholiken sowie innerhalb der Habsburger-Dynastie in Bezug auf die Nachfolge manifestierten. Das Umfeld in Prag, einem vielfältigen städtischen Zentrum, wurde zunehmend herausfordernder, was Kepler dazu veranlasste, über einen Umzug nach Württemberg nachzudenken, das er als seine Heimatregion betrachtete. Im Jahr 1609 beantragte er offiziell bei Herzog Johann Friedrich eine akademische Anstellung an der Universität Tübingen. Obwohl der Herzog die Bitte ablehnte, überreichte er als Geste des guten Willens ein Geschenk. Kepler antwortete und brachte seine Haltung zu den theologischen Lehren zum Ausdruck, die zuvor Schwierigkeiten bereitet hatten. Der Herzog antwortete jedoch nicht auf diese Mitteilung. Zwei Jahre später wiederholte Kepler sein Anliegen, das dann an das Theologische Konsistorium in Stuttgart weitergeleitet wurde. Am 25. April 1611 lehnte dieses Gremium Keplers Antrag unter Berufung auf seine calvinistischen Neigungen ab, insbesondere seine Vorbehalte gegenüber der Konkordienformel und seine Behauptung, dass Calvinisten ungeachtet doktrinärer Unterschiede als „Brüder in Christus“ anerkannt werden sollten.

Im Jahr 1611 verschlechterte sich Kaiser Rudolfs Gesundheitszustand, was zu seiner erzwungenen Abdankung als König von Böhmen durch seinen Bruder Matthias führte. Beide Fraktionen baten Kepler um seinen astrologischen Rat, eine Gelegenheit, die er nutzte, um diplomatische politische Ratschläge zu geben, die weitgehend auf spezifische Sterninterpretationen verzichteten und stattdessen allgemeine Warnungen vor übereilten Handlungen aussprachen. Dennoch zeigte sich, dass Keplers Zukunftsaussichten am Hofe von Matthias stark eingeschränkt waren.

Im selben Jahr erkrankte Keplers Frau Barbara an Ungarischem Fleckfieber und erlitt Krampfanfälle. Während ihrer Genesung erkrankten alle drei ihrer Kinder an Pocken, was zum Tod des sechsjährigen Friedrich führte. Parallel zu seinen Annäherungsversuchen an Württemberg führte Kepler Gespräche mit der Universität Padua, die nach Galileis Weggang versuchte, ihn auf die Mathematikprofessur zu berufen. Kepler legte jedoch Wert darauf, dass seine Familie in deutschen Hoheitsgebieten leben sollte, und reiste stattdessen nach Österreich, um sich eine Stelle als Lehrer und Bezirksmathematiker in Linz zu sichern. Tragischerweise erlitt Barbara einen Rückfall und verstarb kurz nach Keplers Rückkehr.

Kepler verschob seinen Umzug nach Linz und blieb bis zu Rudolfs Tod Anfang 1612 in Prag. Während dieser Zeit hinderten ihn politische Instabilität, religiöse Unstimmigkeiten und persönliche Unglücke, darunter ein Rechtsstreit um den Nachlass seiner Frau, daran, Forschungen durchzuführen. Infolgedessen erstellte er ein chronologisches Manuskript, Eclogae Chronicae, das sich auf seine Korrespondenz und frühere wissenschaftliche Bemühungen stützte. Nach seinem Aufstieg zum Kaiser des Heiligen Römischen Reiches bestätigte Matthias Keplers Ernennung und Vergütung zum kaiserlichen Mathematiker erneut und genehmigte gleichzeitig seinen Umzug nach Linz.

Linz (1612–1626)

Bei seiner Ankunft in Linz übernahm Kepler die Funktionen des Bezirksmathematikers und Lehrers an der Bezirksschule und wahrte gleichzeitig seine Ernennung zum Hofmathematiker des Kaisers. Seine anfängliche Hauptverantwortung umfasste die Fertigstellung der Rudolphine Tables; Zahlreiche andere Verpflichtungen lenkten jedoch von seinem Fokus ab und verzögerten ihre Veröffentlichung bis 1627.

Exkommunikation

In Linz kamen Keplers frühere Konflikte mit der lutherischen Orthodoxie wieder zum Vorschein. Trotz des begrenzten Einflusses der Gegenreformation auf Oberösterreich zu dieser Zeit, wo ein katholischer Herrscher eine überwiegend lutherische Bevölkerung regierte, die ihren Glauben praktizieren durfte, verweigerte der örtliche lutherische Pfarrer Daniel Hitzler die Kepler-Gemeinschaft. Diese Weigerung resultierte aus Keplers Widerwillen, die Konkordienformel vollständig zu unterstützen, insbesondere aus seinem Widerspruch zur Doktrin der Allgegenwart oder der sakramentalen Vereinigung, die die tatsächliche Präsenz des Leibes und Blutes Christi in der Eucharistie postuliert. Kepler legte gegen diesen Ausschluss offiziell Berufung beim Stuttgarter Konsistorium ein und löste damit einen umfangreichen Briefwechsel aus, an dem mehrere Theologen, darunter Matthias Hafenreffer, beteiligt waren. Obwohl Hafenreffer ein persönlicher Freund gewesen war, schloss er sich in dieser Angelegenheit letztendlich den theologischen Autoritäten an. Infolgedessen wurde Keplers endgültige Exkommunikation im Jahr 1619 ausgesprochen.

Ehe mit Susanna Reuttinger

Im Juli 1612 traf Kepler auf Matthias Bernegger, einen angesehenen humanistischen Gelehrten und Astronomen, der ihn aufgrund seines Rufs aufgesucht hatte. Anschließend entwickelte sich zwischen den beiden eine enge Freundschaft, die fast zwei Jahrzehnte lang einen ausführlichen Briefwechsel pflegte, obwohl sie sich nie wieder trafen. Max Caspar bezeichnete Bernegger als „den besten und treuesten Freund, den er je gefunden hat“. In einem frühen Brief an Bernegger im Oktober 1613 informierte Kepler seinen Freund über seine bevorstehende Heirat und nannte das Datum „den Tag der Mondfinsternis, an dem sich der astronomische Geist verbirgt, da ich mich über den Festtag freuen möchte.“

Keplers zweite Hochzeit fand am 30. Oktober 1613 mit Susanna Reuttinger statt, die aus der nahegelegenen Stadt Eferding stammte. Nach dem Tod seiner ersten Frau Barbara hatte Kepler über einen Zeitraum von zwei Jahren elf potenzielle Partner bewertet – ein Auswahlverfahren, das später als „Eheproblem“ formalisiert wurde. Er entschied sich schließlich für Reuttinger, die als fünfte Kandidatin in Frage kam, und erklärte, dass sie „mich mit Liebe, bescheidener Loyalität, Sparsamkeit im Haushalt, Fleiß und der Liebe, die sie den Stiefkindern entgegenbrachte, überzeugte“. Diese Verbindung ermöglichte es Kepler, seine Kinder von Wels, wo sie bei einem Verwandten gewohnt hatten, nach Linz umzusiedeln. Von ihren Kindern starben die ersten drei – Margareta Regina, Katharina und Sebald – im Kindesalter. Drei weitere – Cordula (geb. 1621), Fridmar (geb. 1623) und Hildebert (geb. 1625) – überlebten jedoch das Erwachsenenalter. Biographen bezeichnen diese Ehe im Allgemeinen als wesentlich glücklicher als seine erste.

Prozess gegen Keplers Mutter wegen Hexerei

Im Dezember 1615 wurde Kepler von seiner Familie in Württemberg darüber informiert, dass seine Mutter Katharina Anfang des Jahres der Hexerei beschuldigt worden war. Katharina wohnte in der protestantischen Stadt Leonberg. Der ursprüngliche Vorwurf stammte von Ursula Reinbold, die behauptete, Katharina habe sich ein Getränk verabreicht, das ihre Krankheit verursacht habe. Als der Fall an Berühmtheit gewann, kamen weitere Gerüchte und Anschuldigungen auf, die Katharinas Familie dazu veranlassten, eine Verleumdungsklage gegen die Ankläger einzuleiten. Kepler verpflichtete sich, seine Mutter zu verteidigen, indem er sie durch offizielle Depeschen an die Leonberger Behörden und persönliche Besuche unterstützte. Das Gerichtsverfahren erstreckte sich über mehrere Jahre, in denen Katharina von 1620 bis 1621 inhaftiert war. Die abschließende Phase des Prozesses fand im herzoglichen Tübingen statt, wo beschlossen wurde, sie unter Androhung von Folter zu verhören. Sie weigerte sich standhaft, ein Geständnis abzulegen und bekräftigte ihren Glauben daran, dass Gott die Wahrheit offenbaren würde. Infolgedessen wurde sie freigesprochen und entlassen und erlangte ihre Freilassung am 4. Oktober 1621. Sie verstarb etwa sechs Monate später. Diese Klage gegen Keplers Mutter, die kurz nach seiner ersten Exkommunikation begann, wurde von einigen als ein umfassenderer Angriff der lutherischen Behörden auf Kepler selbst interpretiert.

Auswirkungen des Krieges

Während dieser Zeit sah sich Kepler zusätzlichen Herausforderungen gegenüber. Im Jahr 1618 löste der böhmische Aufstand gegen die habsburgische Herrschaft den Konflikt aus, der zum Dreißigjährigen Krieg eskalierte. Ferdinand II., der im August 1619 den Kaiserthron bestieg, sicherte sich die Treue des bayerischen Herzogs Maximilian gegen die böhmischen Streitkräfte. Im Juli 1620 war die bayerische Armee auf dem Weg nach Böhmen in Linz vorgerückt. Diese Entwicklung stellte eine erhebliche Bedrohung für die protestantische Bevölkerung von Linz dar, darunter auch für Kepler, dessen Sympathien sich mit den Böhmen deckten, die damals unter der Führung des protestantischen Friedrich standen, der zum König von Böhmen ausgerufen worden war. Kepler hatte öffentlich seine Bewunderung für Friedrichs Schwiegervater, Jakob VI. und I., König von England und Schottland, zum Ausdruck gebracht, den er als entscheidenden Befürworter des Friedens ansah. Im September 1620 verließ er Linz und ging nach Württemberg, um seiner Mutter zu helfen. Aufgrund der Ungewissheit über seine mögliche Rückkehr zog er jedoch mit seiner Familie um. Im November dieses Jahres erlitten die böhmischen Streitkräfte in der Schlacht am Weißen Berg eine entscheidende Niederlage, die dazu führte, dass Friedrich (bekannt als „Winterkönig“) ins Exil floh. Nach der Befreiung seiner Mutter im November 1621 kehrte Kepler nach Linz zurück. Im Dezember wurde er von Kaiser Ferdinand offiziell wieder als Hofmathematiker eingesetzt. Obwohl protestantische Geistliche und Pädagogen 1622 aus Oberösterreich vertrieben wurden, erhielt Kepler aufgrund seiner kaiserlichen Verdienste eine Ausnahmegenehmigung. Er blieb weitere vier Jahre in Linz und vollendete in dieser Zeit die Rudolphinischen Tafeln.

Veröffentlichte Werke

Während seines Aufenthalts in Linz verfasste und veröffentlichte Kepler mehrere bedeutende Werke. Seine erste Veröffentlichung war eine Abhandlung über das Geburtsjahr Jesu. Dieses Werk erschien erstmals 1613 in deutscher Sprache, im darauffolgenden Jahr erschien eine erweiterte lateinische Ausgabe mit dem Titel De vero anno. Im Jahr 1613 beschäftigte sich Kepler auch mit einer anderen chronologischen Angelegenheit, als der Kaiser ihn nach Regensburg berief, um an Kalenderberatungen teilzunehmen. Der heute weit verbreitete gregorianische Kalender wurde 1582 von Papst Gregor XIII. eingeführt und anschließend in weiten Teilen des katholischen Europas übernommen. Zu den wichtigsten Änderungen gegenüber dem ersetzten Julianischen Kalender gehörten die Abschaffung von drei Schaltjahren alle vier Jahrhunderte, um eine engere Angleichung an das Sonnenjahr zu erreichen, und die Einfügung von zehn Tagen, um die seit der Einführung des Julianischen Kalenders angesammelte „Abweichung“ zu korrigieren, was dazu führte, dass Freitag, der 15. Oktober 1582, unmittelbar auf Donnerstag, der 4. Oktober 1582, folgte. Protestantische Behörden verurteilten den neuen Kalender und betrachteten ihn bestenfalls als einen Versuch, die päpstliche Autorität in protestantischen Gebieten wiederherzustellen. und im schlimmsten Fall als teuflische Erfindung. Kepler befürwortete den Gregorianischen Kalender aufgrund seiner praktischen und astronomischen Vorzüge; Die Reform wurde jedoch nicht allgemein akzeptiert, und ihre weitverbreitete Einführung in ganz Deutschland erfolgte erst im Jahr 1700.

Keplers spätere Arbeit konzentrierte sich auf die Messung. Als Kepler 1613 Wein für seinen Haushalt beschaffte, beobachtete er direkt die herkömmliche Methode zur Bestimmung des Fassvolumens, bei der ein Messstab diagonal von der Öffnung zum Fassboden eingeführt wurde. Diese Beobachtung war Anlass für seine analytische Untersuchung der Volumina verschiedener Behältergeometrien. Da es in Augsburg keinen Drucker gab, der bereit war, einen lateinischen Text zu veröffentlichen, veranlasste Kepler, dass Johannes Plank von Erfurt nach Linz übersiedelte. Anschließend druckte Plank 1615 Nova stereometria doliorum vinariorum und markierte damit das erste in Linz veröffentlichte Buch, das von Kepler persönlich finanziert wurde. Im darauffolgenden Jahr erschien eine gekürzte deutsche Ausgabe. Keplers nächste bedeutende Veröffentlichung war sein Epitome Astronomia Copernicae, eine umfassende Zusammenfassung der kopernikanischen Theorie, die 1618 in zwei Bänden erschien. Im folgenden Jahr erschien in Augsburg Keplers Abhandlung über Kometen, De cometis libelli tres. Dieser Band umfasste umfangreiche Beobachtungsdaten, detaillierte Berechnungen und astrologische Interpretationen.

Im Jahr 1619 wurde auch Keplers Harmonice Mundi veröffentlicht. Diese Abhandlung, die himmlische Harmonien mit musikalischen Prinzipien in Verbindung brachte, durchlief eine lange Entwicklungsphase, wobei Kepler erstmals 1599 einen Entwurf entwarf. Der Tod seiner kleinen Tochter Katharina im Jahr 1618 veranlasste den trauernden Kepler, die Arbeit an seinen astronomischen Tafeln, die Ruhe erforderten, vorübergehend einzustellen und sich stattdessen auf das Konzept der Harmonie zu konzentrieren. Im selben Jahr formulierte er das sogenannte Keplersche Gesetz, das einen Zusammenhang zwischen der Umlaufzeit eines Planeten und seiner mittleren Entfernung von der Sonne herstellt. Diese bedeutende Entdeckung wurde ursprünglich in der Harmonice zum Ausdruck gebracht.

Während Kepler 1617 mit der Zusammenstellung der Tabellen beschäftigt war, stieß er auf Napiers Abhandlung über Logarithmen, die ursprünglich 1614 veröffentlicht wurde. Er erkannte den Nutzen der Methode für die Rationalisierung der umfangreichen Berechnungen, die für die Tabellen erforderlich waren, äußerte jedoch seine Unzufriedenheit darüber, dass Napier nur die Technik ohne die zugrunde liegende Ableitung bereitgestellt hatte. Folglich entwickelte Kepler das Konzept unabhängig von grundlegenden arithmetischen Prinzipien und leitete anschließend seine eigenen logarithmischen Tabellen ab. Ein wesentlicher Vorteil dieser Tabellen war ihre direkte Anwendbarkeit auf ganze Zahlen und nicht nur auf trigonometrische Funktionen beschränkt. Dieses Werk wurde 1624 als Chilias logarithmorum ad totidem numeros rotundos veröffentlicht. Gleichzeitig stellte er die Rudolphinischen Tafeln fertig. Vor dem Druck waren Verhandlungen mit der Familie Brahe notwendig, gefolgt von Herausforderungen hinsichtlich der Finanzierung und der Auswahl eines Druckers. Kepler bevorzugte Ulm, da es die für das Projekt am besten geeigneten technischen Ressourcen bot; Der Kaiser ordnete jedoch die Veröffentlichung in Österreich an und bezeichnete damit effektiv Linz. Kepler unternahm daraufhin Reisen nach Wien und Nürnberg, um entsprechende Ausrüstung, Schriften, Papier und Fachkräfte zu beschaffen. Dennoch erlebte Linz, bevor der Druckvorgang vollständig eingeleitet wurde, von Juni bis August 1626 eine Belagerung im Zuge des Bauernkrieges. Obwohl Kepler unverletzt blieb, wurden sein Wohnsitz und die am Rande der Stadt gelegenen Druckereien durch einen Brand zerstört. Da die Fertigstellung der Druckerei in Linz unmöglich war, beantragte und erhielt Kepler die kaiserliche Erlaubnis, nach Ulm umzuziehen. Die Genehmigung wurde erteilt und er reiste im November nach Ulm ab und ließ seine Frau und seine Familie in Regensburg zurück.

Ulm und Sagan (1626–1630)

Kepler hatte zuvor einen geeigneten Drucker in Ulm ausfindig gemacht, und da sein Manuskript durch den Brand unbeschädigt blieb, begann der Druck der Tabellen umgehend und endete im September 1627. Zu diesem Zeitpunkt suchte Kepler nach einer festen beruflichen Anstellung. Der anhaltende Konflikt hatte sich für das Imperium positiv entwickelt. Der Bauernaufstand war niedergeschlagen worden, und die kaiserlichen Kommandeure Wallenstein und Tilly hatten die protestantischen Streitkräfte erfolgreich besiegt, insbesondere die dänische Armee unter König Christian IV., der auf protestantischer Seite interveniert hatte. Anschließend reiste Kepler nach Prag, um dem Kaiser seine Tafeln zu überreichen. Er hegte Bedenken hinsichtlich seiner Aufnahme und rechnete damit, dass der Aufstieg des katholischen Einflusses seine Stellung erschweren könnte. Dennoch wurde er vom Kaiser herzlich empfangen, der großes Interesse an den Tafeln bekundete.

Gleichzeitig war Wallenstein auch in Prag anwesend, nachdem ihm kürzlich das Herzogtum Sagan in Schlesien verliehen worden war. Die beiden Personen hatten zuvor miteinander kommuniziert, wobei Kepler über einen Vermittler ein Horoskop zur Verfügung gestellt hatte, obwohl sie sich nicht persönlich getroffen hatten. Wallenstein führte Verhandlungen mit dem Kaiser und lud Kepler anschließend ein, in Sagan zu wohnen. Kepler reiste nach Linz, um seine Angelegenheiten zu erledigen, und reiste dann mit seiner Familie weiter nach Sagan, wo er am 20. Juli 1628 eintraf. Kepler erlebte in dieser norddeutschen Stadt, die von einem unbekannten Dialekt geprägt war, ein Gefühl der Isolation. Im März 1629 korrespondierte er mit Bernegger und erklärte:

Die Isolation an diesem abgelegenen Ort, weit entfernt von großen städtischen Zentren, verursachte erhebliche Probleme, die durch den langsamen und kostspieligen Postdienst noch verstärkt wurden.

Im Dezember 1629 gründete Kepler erfolgreich eine Druckerei, die anschließend seine Ephemeriden über den Zeitraum von 1621 bis 1639 veröffentlichte.

Keplers Umzug nach Sagan milderte seine finanziellen Schwierigkeiten nicht. Wallenstein leistete über sein Gehalt hinaus nur minimale Unterstützung, und Kepler trug die Druckkosten für die Ephemeriden selbst. Erhebliche ausstehende Zahlungen für seine früheren Arbeiten waren noch immer von der kaiserlichen Schatzkammer geschuldet. Infolgedessen reiste Kepler am 8. Oktober 1630 nach Regensburg ab, mit der Absicht, zumindest einen Teil dieser Gelder zurückzubekommen. Doch kurz nach seiner Ankunft in Regensburg erkrankte er und sein Zustand verschlechterte sich zunehmend. Kepler verstarb am 15. November 1630, etwas mehr als einen Monat nach seiner Ankunft in der Stadt. Seine Beerdigung fand auf einem protestantischen Kirchhof in Regensburg statt, der später im Krieg zerstört wurde.

Christentum

Keplers Überzeugung, dass Gott den Kosmos mit einer inhärenten Ordnung geschaffen hat, war der Antrieb für seine Bemühungen, die grundlegenden Gesetze der natürlichen Welt zu identifizieren und zu verstehen, insbesondere innerhalb der Astronomie. Die Aussage „Ich denke lediglich Gottes Gedanken nach Ihm“ wird oft ihm zugeschrieben, obwohl sie wahrscheinlich eine komprimierte Interpretation seiner ursprünglichen Schriften darstellt:

Diese Naturgesetze sind für den menschlichen Intellekt verständlich; Gott wollte, dass die Menschheit sie erkennt, indem er uns nach seinem Bild erschuf und uns dadurch ermöglichte, an seinen göttlichen Gedanken teilzuhaben.

Kepler setzte sich für interkonfessionelle Toleranz innerhalb des Christentums ein und betonte insbesondere, dass Katholiken und Lutheraner die Gemeinschaft teilen sollten. Er brachte diese Perspektive zum Ausdruck, indem er sagte: „Christus der Herr war und ist weder Lutheraner, noch Calvinist, noch Papist.“

Astronomie

Mysterium Cosmographicum

Keplers erste bedeutende astronomische Abhandlung war das 1596 veröffentlichte Mysterium Cosmographicum (Das kosmographische Mysterium). Während seines Unterrichts in Graz am 19. Juli 1595 erlebte Kepler Berichten zufolge eine Offenbarung während einer Demonstration der periodischen Konjunktion von Saturn und Jupiter im Tierkreis. Er postulierte, dass regelmäßige Polygone einen eingeschriebenen und einen umschriebenen Kreis in festen Verhältnissen abgrenzen, was seiner Theorie nach die geometrische Grundlage des Universums bilden könnte. Nach erfolglosen Versuchen, eine singuläre Polygonanordnung zu identifizieren, die mit etablierten astronomischen Beobachtungen übereinstimmt (auch durch Einbeziehung zusätzlicher Planeten), begann Kepler mit der Untersuchung dreidimensionaler Polyeder. Er entdeckte, dass jeder der fünf platonischen Körper sowohl in kugelförmige Kugeln eingeschrieben als auch von diesen umschrieben sein kann. Durch die Verschachtelung dieser Festkörper, die jeweils in einer Kugel eingeschlossen sind, würden sechs verschiedene Schichten entstehen, die mit den sechs damals bekannten Planeten korrelieren: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter und Saturn. Durch eine bewusste Anordnung dieser Körper – Oktaeder, Ikosaeder, Dodekaeder, Tetraeder und Würfel – stellte Kepler fest, dass die Kugeln in Abständen positioniert werden könnten, die die relativen Abmessungen der Flugbahn jedes Planeten widerspiegeln, unter der Annahme, dass Planeten die Sonne umkreisen. Darüber hinaus hat Kepler eine Formel abgeleitet, die die Größe der Umlaufbahn jedes Planeten mit seiner Umlaufperiode verknüpft: Bei Planeten, die sich von inneren zu äußeren Positionen bewegen, ist das Verhältnis der Zunahme der Umlaufperiode doppelt so groß wie der Unterschied im Umlaufradius.

Kepler glaubte, dass das Mysterium Gottes geometrischen Plan für den Kosmos enthüllte. Ein wesentlicher Teil seines Eintretens für das kopernikanische System entsprang seinen theologischen Überzeugungen über das Zusammenspiel zwischen dem physischen und dem spirituellen Bereich; Er nahm das Universum als ein göttliches Bild wahr, wobei die Sonne den Vater darstellte, die Sternensphäre den Sohn symbolisierte und der dazwischenliegende Raum den Heiligen Geist verkörperte. Sein erstes Manuskript von Mysterium enthielt ein umfassendes Kapitel, in dem versucht wurde, den Heliozentrismus mit biblischen Texten in Einklang zu bringen, die scheinbar den Geozentrismus befürworteten. Mit Unterstützung seines Mentors Michael Maestlin sicherte sich Kepler die Genehmigung des Tübinger Universitätssenats zur Veröffentlichung seines Manuskripts, abhängig von der Entfernung der Bibelexegese und der Aufnahme einer einfacheren, verständlicheren Erklärung des kopernikanischen Systems neben seinen neuartigen Konzepten. Mysterium wurde Ende 1596 veröffentlicht. Kepler erhielt seine Exemplare und begann Anfang 1597, sie an namhafte Astronomen und Gönner zu verteilen. Obwohl es keine große Leserschaft erreichte, festigte das Werk Keplers Ansehen als äußerst kompetenter Astronom. Die aufwändige Widmung, die an einflussreiche Mäzene und diejenigen gerichtet war, die seine Ernennung in Graz beaufsichtigten, diente auch als wichtiger Einstiegspunkt in das vorherrschende Mäzenatensystem.

Im Jahr 1621 veröffentlichte Kepler eine erweiterte zweite Ausgabe von Mysterium, die 50 % länger als die ursprüngliche Version war und detaillierte Fußnoten enthielt, in denen die Korrekturen und Verbesserungen dargelegt wurden, die in den 25 Jahren seit der Erstveröffentlichung vorgenommen wurden. Das Mysterium gilt als entscheidender erster Beitrag zur Modernisierung der Theorie des Kopernikus, wie er in seinem Werk De revolutionibus orbium coelestium dargelegt wird. Obwohl Kopernikus in seinem Werk ein heliozentrisches System fördern wollte, verwendete er ptolemäische Mechanismen, insbesondere Epizykel und exzentrische Kreise, um Schwankungen in der Umlaufgeschwindigkeit der Planeten zu erklären. Darüber hinaus behielt er den Mittelpunkt der Erdumlaufbahn und nicht den der Sonne als Bezugspunkt bei, angeblich „als Hilfe bei der Berechnung und um den Leser nicht durch eine zu große Abweichung von Ptolemäus zu verwirren“. Trotz gewisser Einschränkungen in ihrer Primärhypothese profitiert die moderne Astronomie erheblich vom Mysterium Cosmographicum, da es „den ersten Schritt zur Säuberung des kopernikanischen Systems von den Überresten der ptolemäischen Theorie darstellt, die noch daran hängen“. Kepler hielt konsequent an seiner Fünf-Körper-Theorie fest, was durch die Veröffentlichung der zweiten Auflage von Mysterium im Jahr 1621 bewiesen wurde, die seine Überzeugung von der Genauigkeit des Modells bekräftigte. Er räumte zwar Diskrepanzen zwischen Beobachtungsdaten und den Prognosen seines Modells ein, hielt diese Abweichungen jedoch für unzureichend, um die zugrunde liegende Theorie zu entkräften.

Astronomia Nova

Der umfangreiche Forschungsverlauf, der in Astronomia Nova (Eine neue Astronomie) gipfelte und die ersten beiden Gesetze der Planetenbewegung umfasste, begann mit einer Untersuchung der Umlaufbahn des Mars, die unter Tychos Anleitung durchgeführt wurde. Im Rahmen dieser bahnbrechenden Arbeit entwickelte Kepler das bahnbrechende Konzept einer Planetenumlaufbahn als einer von physikalischen Kräften beeinflussten räumlichen Flugbahn und unterschied es damit von der früheren Vorstellung einer Planetenkugel als fester Kugelschale. Dieser konzeptionelle Fortschritt führte zu der Erkenntnis, dass astronomische Phänomene physikalischen Gesetzen unterliegen. Kepler berechnete sorgfältig zahlreiche Annäherungen an die Umlaufbahn des Mars und berechnete sie neu. Dabei verwendete er eine Äquante – ein mathematisches Instrument, das Kopernikus zuvor aus seinem System entfernt hatte. Dieser iterative Prozess führte schließlich zu einem Modell, das weitgehend mit Tychos Beobachtungen übereinstimmte, typischerweise innerhalb einer Abweichung von zwei Bogenminuten, was dem durchschnittlichen Messfehler entspricht. Allerdings blieb er mit dem komplizierten und etwas ungenauen Ergebnis unzufrieden; An bestimmten Stellen wich das Modell um bis zu acht Bogenminuten von den empirischen Daten ab. Aufgrund der Unzulänglichkeit herkömmlicher Techniken der mathematischen Astronomie versuchte Kepler anschließend, anhand der verfügbaren Daten eine eiförmige Umlaufbahn auszurichten.

Aus Keplers theologischer Perspektive des Kosmos diente die Sonne, die Gott den Vater symbolisiert, als primäre Antriebskraftquelle im Sonnensystem. Als physikalische Grundlage zog Kepler Parallelen zu William Gilberts Theorie der magnetischen Seele der Erde, die in De Magnete (1600) detailliert beschrieben wird, und integrierte Erkenntnisse aus seiner eigenen optischen Forschung. Kepler stellte die Hypothese auf, dass die Antriebskraft oder die Antriebsart, die von der Sonne ausgeht, mit zunehmender Entfernung abnimmt, was dazu führt, dass die Planetenbewegung schneller ist, wenn sie näher an der Sonne sind, und langsamer, wenn sie weiter von der Sonne entfernt ist. Die Anwendung eines physikalischen Modells zur Ableitung von Orbitalbahnen stellte einen bedeutenden wissenschaftlichen Fortschritt dar. Anstatt lediglich eine Kreisbahn anzunehmen, versuchte Kepler, die zugrunde liegende Ursache zu ermitteln, ein Unterfangen, das er vor seiner Entdeckung des Flächengesetzes unternahm. Diese anfängliche Annahme könnte eine mathematische Korrelation impliziert haben, die in der Lage war, die astronomische Regelmäßigkeit wiederherzustellen. Er nutzte Messungen des Aphels und Perihels sowohl für die Erde als auch für den Mars und formulierte eine Beziehung, bei der die Geschwindigkeit eines Planeten umgekehrt proportional zu seiner Entfernung von der Sonne ist. Um diesen Zusammenhang über den gesamten Umlaufzyklus hinweg zu bestätigen, waren umfangreiche Berechnungen erforderlich. Folglich drückte Kepler Ende 1602 dieses Verhältnis geometrisch neu aus als: Planeten überstreichen in gleichen Zeiten gleiche Flächen, was sein zweites Gesetz der Planetenbewegung darstellt.

Kepler begann anschließend mit der umfassenden Berechnung der Umlaufbahn des Mars, wobei er zunächst das geometrische Geschwindigkeitsgesetz anwendete und eine eiförmige, eiförmige Flugbahn postulierte. Nach etwa 40 erfolglosen Versuchen kam er Ende 1604 schließlich auf die Idee einer elliptischen Umlaufbahn, eine Lösung, die er zuvor als zu simpel abgetan hatte, als dass frühere Astronomen sie hätten übersehen können. Nachdem Kepler bestätigt hatte, dass eine elliptische Umlaufbahn die Marsdaten genau beschreibt (bekannt als Stellvertretende Hypothese), folgerte er umgehend, dass alle Planeten sich in Ellipsen bewegen, wobei die Sonne in einem Brennpunkt steht, und formulierte damit sein erstes Gesetz der Planetenbewegung. Da es ihm an Rechenassistenten mangelte, weitete er diese mathematische Analyse nicht über den Mars hinaus aus. Ende des Jahres stellte er das Manuskript für Astronomia nova fertig, dessen Veröffentlichung sich jedoch aufgrund von Rechtsstreitigkeiten über die Nutzung von Tychos Beobachtungen, die Eigentum seiner Erben waren, bis 1609 verzögerte.

Inbegriff der kopernikanischen Astronomie

Nach der Fertigstellung von Astronomia Nova hatte Kepler vor, ein astronomisches Lehrbuch zu verfassen, das die Grundprinzipien der heliozentrischen Astronomie umfasst. Kepler widmete mehrere Jahre darauf die Entwicklung dessen, was später Epitome Astronomiae Copernicanae (Inbegriff der kopernikanischen Astronomie) werden sollte. Trotz seines Titels, der lediglich auf den Heliozentrismus anspielt, erläutert das Epitome in erster Linie Keplers eigenes astronomisches System und nicht Kopernikus' Werk. Das Epitome umfasste alle drei Gesetze der Planetenbewegung und versuchte, Himmelsbewegungen durch physikalische Ursachen zu erklären. Während es die ersten beiden Gesetze der Planetenbewegung (ursprünglich in der Astronomia nova auf den Mars angewendet) ausdrücklich auf alle Planeten, den Mond und die Medici-Satelliten des Jupiter ausdehnte, ging es nicht näher auf die Ableitung elliptischer Umlaufbahnen aus Beobachtungsdaten ein.

Ursprünglich als Einführungstext für Anfänger konzipiert, wollte Kepler sein Epitome in der Art und Weise strukturieren, wie er es getan hatte Mentor Michael Maestlin, der ein angesehenes Werk veröffentlicht hatte, in dem er Laien die Grundlagen der geozentrischen Astronomie erklärte. Kepler vollendete den ersten von drei Bänden, bestehend aus den Büchern I–III, bis 1615, indem er Maestlins Frage-und-Antwort-Format übernahm, und er wurde 1617 gedruckt. Das Verbot kopernikanischer Texte durch die katholische Kirche und der Beginn des Dreißigjährigen Krieges führten jedoch zu Verzögerungen bei der Veröffentlichung der beiden folgenden Bände. In dieser Zwischenzeit und um das Verbot zu umgehen, richtete Kepler die Zielgruppe des Epitome von Anfängern auf erfahrene Astronomen und Mathematiker um, da die Argumente immer ausgefeilter wurden und ein fortgeschrittenes mathematisches Verständnis erforderten. Der zweite Band, bestehend aus Buch IV, wurde 1620 veröffentlicht, gefolgt vom dritten Band, der die Bücher V–VII umfasst, im Jahr 1621.

Rudolphine-Tabellen

In den Jahren nach der Fertigstellung von Astronomia Nova konzentrierten sich Keplers primäre Forschungsbemühungen auf die Erstellung der Rudolfinischen Tafeln und einer umfassenden Sammlung von Ephemeriden (präzise Vorhersagen von Planeten- und Sternpositionen), die aus diesen Tafeln abgeleitet wurden, obwohl keines der beiden Projekte viele Jahre lang abgeschlossen wurde.

Kepler stellte die Rudolfinischen Tafeln schließlich 1999 fertig 1623, ein Werk, das damals als sein Hauptwerk galt. Aufgrund der Veröffentlichungsbestimmungen des Kaisers und der laufenden Verhandlungen mit dem Erben von Tycho Brahe wurde der Druck jedoch auf 1627 verschoben.

Astrologie

Ähnlich wie Ptolemäus betrachtete Kepler die Astrologie als eine ergänzende Disziplin zur Astronomie und maß beiden das gleiche Interesse und den gleichen Wert zu. In den darauffolgenden Jahren unterschieden sich diese beiden Themen jedoch erheblich, was dazu führte, dass die astrologische Praxis unter professionellen Astronomen eingestellt wurde.

Sir Oliver Lodge bemerkte, dass Kepler zu seiner Zeit eine gewisse Verachtung für die Astrologie an den Tag legte, und bemerkte, dass er „ständig die Astrologie angriff und mit Sarkasmus überschüttete, aber es war das Einzige, wofür die Leute ihn bezahlten, und davon lebte er gewissermaßen.“ Dennoch unternahm Kepler erhebliche Anstrengungen, um die Astrologie wieder auf eine solidere philosophische Grundlage zu stellen, und verfasste zahlreiche astrologische Kalender, über 800 Geburtsanzeigen und mehrere Abhandlungen, die sich speziell mit dem Thema Astrologie befassten.

De Fundamentis

In seinem Streben nach der Position eines kaiserlichen Astronomen verfasste Kepler De Fundamentis (1601), dessen vollständiger Titel „On Giving Astrology Sounder Foundations“ lautet und als prägnantes Vorwort zu einem seiner jährlichen Almanache diente.

In dieser Abhandlung erläuterte Kepler die Einflüsse von Sonne, Mond und Planeten und führte ihre Wirkung auf das Licht und ihren Einfluss auf den Humor zurück. Er ging davon aus, dass die Erde eine Seele besitzt, die über ein geometrisches Gespür verfügt. Obwohl diese Weltseele empfindungsfähig ist, fehlt ihr das Bewusstsein, da sie durch die geometrische Konvergenz der Himmelsstrahlen stimuliert wird. Analog zu einem Hirten, der die Melodie einer Flöte genießt, ohne die Musiktheorie zu verstehen, reagiert die Erde unbewusst auf Himmelswinkel und -aspekte. Sonnenfinsternisse gelten als bedeutende Vorzeichen, da die tierischen Fähigkeiten der Erde durch das plötzliche Ausbleiben des Lichts tiefgreifend gestört werden und eine emotionale Störung auftritt, die eine Zeit lang anhält.

Kepler stellte die Hypothese auf, dass die Erde wie lebende Organismen „Säftezyklen“ aufweist, und führte als Beispiel die Beobachtung von Seeleuten an, dass „die höchsten Gezeiten des Meeres … nach neunzehn Jahren etwa an denselben Tagen im Jahr wiederkehren“. Dieses Phänomen könnte mit dem 18,6-jährigen Präzessionszyklus des Mondknotens korrelieren. Kepler plädierte für die Identifizierung solcher Zyklen durch umfangreiche Langzeitbeobachtungsdatensammlungen und stellte fest, dass „diese Beobachtung bisher noch nicht gemacht wurde“.

Tertius Interveniens

Nach der Supernova von 1604 führten Kepler und Helisaeus Roeslin eine Reihe veröffentlichter Polemiken über die Bedeutung der Astrologie. Gleichzeitig veröffentlichte der Arzt Philip Feselius eine Veröffentlichung, in der er die Astrologie völlig ablehnte und insbesondere Roeslins Beiträge kritisierte.

Als Reaktion auf das, was er sowohl als Exzesse der astrologischen Praxis als auch als übermäßig eifrige Ablehnung empfand, verfasste Kepler Tertius Interveniens (1610). Dieses Werk, das nominell als neutrales Schlichtungsverfahren zwischen den streitenden Gelehrten (sein Titel bedeutet „Eingriffe Dritter“) und ihrem gemeinsamen Auftraggeber präsentiert wurde, brachte auch Keplers umfassende Perspektiven auf den Nutzen der Astrologie zum Ausdruck. Diese Ansichten beinhalteten vorgeschlagene Mechanismen für die Interaktion zwischen Planetenkörpern und einzelnen Seelen. Während Kepler die meisten konventionellen astrologischen Regeln und Methoden als „übelriechenden Mist“ charakterisierte, an dem „eine fleißige Henne“ kratzen könnte, behauptete er, dass ein fleißiger wissenschaftlicher Astrologe „einen gelegentlichen Kornsamen, ja sogar eine Perle oder einen Goldklumpen“ aufdecken könne.

Musik

Harmonice Mundi

Kepler vertrat die Überzeugung, dass „geometrische Prinzipien dem Schöpfer das Vorbild für die Verzierung der gesamten Welt lieferten“. In Harmonice Mundi (1619) versuchte er, die Proportionen der natürlichen Welt, insbesondere ihre astronomischen und astrologischen Dimensionen, durch den Rahmen der Musik zu verdeutlichen. Das Kernkonzept dieser „Harmonien“ war die Musica universalis oder „Musik der Sphären“, ein Thema, mit dem sich bereits Pythagoras, Ptolemaios und andere Vorgänger befassten. Bemerkenswerterweise geriet Kepler kurz nach der Veröffentlichung von Harmonice Mundi in einen Prioritätsstreit mit Robert Fludd, der kürzlich seine eigene Harmonietheorie veröffentlicht hatte.

Kepler begann seine Untersuchung mit der Untersuchung regelmäßiger Polygone und Körper, einschließlich der geometrischen Figuren, die später als Keplers Körper identifiziert wurden. Anschließend erweiterte er diese harmonische Analyse auf Musik, Meteorologie und Astrologie und postulierte, dass Harmonie aus den Tönen entsteht, die von den Seelen der Himmelskörper erzeugt werden, und in der Astrologie aus der Interaktion zwischen diesen Tönen und menschlichen Seelen. Der abschließende Abschnitt der Arbeit (Buch V) befasste sich mit Planetenbewegungen und konzentrierte sich insbesondere auf die Beziehungen zwischen Umlaufgeschwindigkeit und Umlaufbahnentfernung von der Sonne. Obwohl andere Astronomen ähnliche Beziehungen genutzt hatten, analysierte Kepler sie mithilfe der Daten von Tycho Brahe und seiner eigenen astronomischen Theorien mit deutlich größerer Präzision und schrieb ihnen eine neuartige physikalische Bedeutung zu.

Unter seinen zahlreichen Beiträgen formulierte Kepler das, was heute als das dritte Gesetz der Planetenbewegung anerkannt ist. Durch umfangreiche Experimente kam er ungefähr zu dem Schluss, dass „die Quadrate der Periodenzeiten zueinander wie die Kuben der mittleren Abstände sind.“ Als Datum dieser Entdeckung gab er zwar den 8. März 1618 an, lieferte jedoch keine spezifische Methodik für deren Ableitung. Dennoch blieben die umfassenderen Auswirkungen dieses rein kinematischen Gesetzes auf die Planetendynamik bis in die 1660er Jahre unbeachtet. In Verbindung mit Christiaan Huygens‘ kürzlich aufgestelltem Gesetz der Zentrifugalkraft ermöglichte dieses Prinzip Isaac Newton, Edmund Halley und möglicherweise Christopher Wren und Robert Hooke, unabhängig voneinander festzustellen, dass die hypothetische Anziehungskraft zwischen der Sonne und ihren Planeten proportional zum umgekehrten Quadrat ihres Abstands abnahm. Dieser Befund widersprach dem vorherrschenden Lehrsatz der schulischen Physik, der besagte, dass die Anziehungskraft der Schwerkraft unabhängig vom Abstand zwischen interagierenden Körpern eine konstante Stärke beibehält. Diese konstante Kraftannahme wurde von Kepler, von Galileo in seinem fehlerhaften universellen Gesetz des gleichmäßig beschleunigten Gravitationsfalls und von Galileos Schüler Borrelli in seinem 1666 erschienenen Werk über Himmelsmechanik vertreten.

Optik

Astronomiae Pars Optica

Während er Tychos vollständige Marsbeobachtungen akribisch analysierte und mit der mühsamen Zusammenstellung der Rudolphinischen Tafeln begann, nahm Kepler gleichzeitig seine Untersuchung der Prinzipien der Optik wieder auf und baute dabei auf seinem Mondaufsatz aus dem Jahr 1600 auf. Sowohl Mond- als auch Sonnenfinsternisse zeigten verwirrende Phänomene, darunter anomale Schattendimensionen, den charakteristischen roten Farbton totaler Mondfinsternisse und die berichtete ungewöhnliche Leuchtkraft, die totale Sonnenfinsternisse umgibt. Darüber hinaus stellte die atmosphärische Brechung relevante Herausforderungen für alle astronomischen Beobachtungen dar. Für den Großteil des Jahres 1603 stellte Kepler andere Forschungen ein, um sich auf die optische Theorie zu konzentrieren. Das daraus resultierende Manuskript, das dem Kaiser am 1. Januar 1604 vorgelegt wurde, wurde anschließend als Astronomiae Pars Optica (Der optische Teil der Astronomie) veröffentlicht. In dieser Arbeit erläuterte Kepler das Gesetz des umgekehrten Quadrats, das die Lichtintensität bestimmt, die Mechanik der Reflexion sowohl von planaren als auch von gekrümmten Spiegeln und die Grundprinzipien von Lochkameras. Er erforschte auch die astronomischen Auswirkungen der Optik, einschließlich der Parallaxe und der wahrgenommenen Größe von Himmelsobjekten. Seine optischen Untersuchungen erstreckten sich auch auf das menschliche Auge, was dazu führte, dass Neurowissenschaftler allgemein davon ausgingen, dass er als erster erkannte, dass die Linse des Auges invertierte und umgekehrte Bilder auf die Netzhaut projiziert. Kepler betrachtete die Auflösung dieser Wahrnehmungsumkehr nicht als zentral für die Optik, obwohl er postulierte, dass das Bild anschließend „in den Hohlräumen des Gehirns“ durch die „Aktivität der Seele“ korrigiert wurde.

Gegenwärtig wird Astronomiae Pars Optica weithin als grundlegender Text für die moderne Optik anerkannt, trotz der bemerkenswerten Auslassung des Brechungsgesetzes. In Bezug auf das aufstrebende Gebiet der projektiven Geometrie führte Kepler in dieser Veröffentlichung das Konzept der kontinuierlichen Transformation einer mathematischen Einheit ein. Er ging davon aus, dass sich die geometrische Konfiguration kontinuierlich von einer Form in eine andere umwandeln oder degenerieren würde, wenn ein Brennpunkt eines Kegelschnitts die Linie durchqueren würde, die seine Brennpunkte verbindet. Folglich geht eine Ellipse in eine Parabel über, wenn sich ein Brennpunkt der Unendlichkeit nähert, und ein Kreis entsteht, wenn die beiden Brennpunkte einer Ellipse verschmelzen. In ähnlicher Weise führt die Verschmelzung der Brennpunkte einer Hyperbel dazu, dass die Hyperbel in ein Paar gerader Linien degeneriert. Darüber hinaus stellte er die Hypothese auf, dass eine gerade Linie, wenn sie sich ins Unendliche erstreckt, an einem einzigen Punkt im Unendlichen mit sich selbst zusammenlaufen würde und dadurch Eigenschaften aufweisen würde, die einem riesigen Kreis ähneln.

Dioptrice

Anfang 1610 nutzte Galileo Galilei sein fortschrittliches neues Teleskop, um vier Satelliten zu identifizieren, die den Jupiter umkreisen. Nach der Veröffentlichung seiner Erkenntnisse in Sidereus Nuncius (Sternenbote) bat Galilei um Keplers Einschätzung, teilweise um die Richtigkeit seiner Beobachtungen zu erhöhen. Keplers begeisterte Reaktion war ein prägnantes veröffentlichtes Werk mit dem Titel Dissertatio cum Nuncio Sidereo (Gespräch mit dem Sternenboten). In diesem Text bestätigte er Galileis Beobachtungen und stellte verschiedene Hypothesen zur Bedeutung und Auswirkungen von Galileos Entdeckungen und Teleskopmethoden in der Astronomie, Optik, Kosmologie und Astrologie vor. Später in diesem Jahr untermauerte Kepler Galileos Arbeit weiter, indem er seine eigenen Teleskopbeobachtungen dieser Monde in Narratio de Jovis Satellitibus veröffentlichte. Dennoch hat Galilei zu Keplers Bedauern die Astronomia Nova nie öffentlich thematisiert (wenn überhaupt).

Kepler leitete gleichzeitig eine theoretische und experimentelle Untersuchung von Teleskoplinsen ein, wobei er ein von Herzog Ernst von Köln geliehenes Teleskop einsetzte. Das Manuskript, das diese Untersuchungen detailliert beschreibt, wurde im September 1610 fertiggestellt und anschließend 1611 unter dem Titel Dioptrice veröffentlicht. In dieser Veröffentlichung erläuterte Kepler die theoretischen Grundlagen von doppelt konvexen Sammel- und doppelt konkaven Zerstreuungslinsen und erläuterte deren Kombination zum Bau eines galiläischen Teleskops. Er führte auch Konzepte wie reale versus virtuelle Bilder, aufrechte versus umgekehrte Bilder und den Einfluss der Brennweite auf Vergrößerung und Verkleinerung ein. Darüber hinaus skizzierte er ein verbessertes Teleskopdesign – derzeit als astronomisches oder Kepler-Teleskop bekannt – das zwei konvexe Linsen verwendet, um eine größere Vergrößerung als Galileos ursprüngliche Konfiguration aus konvexen und konkaven Linsen zu erreichen.

Mathematik und Physik

Im Jahr 1611 verfasste Kepler als Neujahrsgeschenk eine prägnante Broschüre für seinen Freund und gelegentlichen Gönner, Baron Wackher von Wackhenfels, mit dem Titel Strena Seu de Nive Sexangula (Ein Neujahrsgeschenk aus sechseckigem Schnee). Diese Abhandlung präsentierte die erste Beschreibung der in Schneeflocken beobachteten hexagonalen Symmetrie. Als Erweiterung dieser Diskussion schlug Kepler eine hypothetische atomistische physikalische Grundlage für diese Symmetrie vor und formulierte damit das, was später als Kepler-Vermutung bekannt wurde – eine Aussage über die effizienteste Konfiguration für die Kugelpackung. Diese bedeutende mathematische Herausforderung, die für das Verständnis kristalliner Feststoffe von praktischer Relevanz ist, wurde 2017 von Thomas Hales offiziell gelöst.

Im Jahr 1613 verfasste Kepler die einflussreiche mathematische Abhandlung Nova stereometria doliorum vinariorum, die 1615 veröffentlicht wurde und sich auf die Volumenmessung von Behältern wie Weinfässern konzentrierte. Seine Beiträge erstreckten sich auch auf die Weiterentwicklung von Infinitesimalmethoden und der numerischen Analyse, einschließlich iterativer Approximationen, Infinitesimalrechnungen und der aufkommenden Anwendung von Logarithmen und transzendentalen Gleichungen. Keplers Untersuchungen zur Berechnung geometrischer Volumina und zur Bestimmung der optimalen Form für Weinfässer stellten entscheidende Fortschritte auf dem Weg zur späteren Entwicklung der Analysis dar. Die Simpson-Regel, eine in der Integralrechnung verwendete Näherungstechnik, wird im Deutschen als Keplersche Fassregel bezeichnet.

Legacy

Rezeption von Keplers astronomischen Theorien

Keplers Gesetze der Planetenbewegung fanden nicht sofort Anerkennung. Prominente Persönlichkeiten, darunter Galileo und René Descartes, ignorierten Keplers Astronomia nova völlig. Zahlreiche Astronomen, darunter Keplers Lehrer Michael Maestlin, äußerten Widerstand gegen seine Integration der Physik in die astronomische Theorie. Einige Gelehrte nahmen modifizierte Standpunkte ein; Beispielsweise erkannte Ismaël Bullialdus elliptische Umlaufbahnen an, ersetzte jedoch das Flächengesetz von Kepler durch eine gleichmäßige Bewegung relativ zum leeren Fokus der Ellipse. Umgekehrt verwendete Seth Ward eine elliptische Umlaufbahn, bei der Bewegungen durch einen Äquanten definiert wurden.

Zahlreiche Astronomen testeten Keplers Theorie und ihre nachfolgenden Modifikationen rigoros anhand empirischer astronomischer Beobachtungen. Entscheidend ist, dass zwei Transite von Venus und Merkur über die Sonnenscheibe hochempfindliche Bestätigungspunkte für die Theorie lieferten, insbesondere unter Bedingungen, unter denen diese Planeten normalerweise nicht beobachtbar waren. In Bezug auf den Merkurtransit im Jahr 1631 hatte Kepler erhebliche Unsicherheit über die Bahnparameter des Merkur geäußert und den Beobachtern geraten, ihre Suche auf den Tag vor und nach dem vorhergesagten Datum auszudehnen. Pierre Gassendi beobachtete den Transit jedoch genau zum vorhergesagten Datum und bestätigte damit Keplers Vorhersage und markierte die erste Beobachtung eines Merkurtransits. Dennoch erwies sich Gassendis anschließender Versuch, den Venustransit nur einen Monat später zu beobachten, als erfolglos, vor allem aufgrund von Ungenauigkeiten in den Rudolphinischen Tafeln. Gassendi war sich nicht bewusst, dass der Transit von den meisten Teilen Europas, einschließlich Paris, nicht sichtbar sein würde. Im Gegensatz dazu verfeinerte Jeremiah Horrocks, der 1639 den Venustransit beobachtete, die Parameter des Kepler-Modells anhand seiner eigenen Beobachtungen, sagte das Ereignis genau voraus und konstruierte dann spezielle Geräte für seine Beobachtung. Horrocks blieb ein unerschütterlicher Befürworter des Keplerschen Modells.

Keplers Epitome of Copernican Astronomy erfreute sich unter Astronomen in ganz Europa großer Beliebtheit und wurde nach seinem Tod zum wichtigsten Medium für die Verbreitung seiner astronomischen Konzepte. Zwischen 1630 und 1650 diente diese Abhandlung als das am häufigsten genutzte Lehrbuch der Astronomie und führte viele erfolgreich zu den Prinzipien der Ellipsen-Astronomie. Dennoch haben nur wenige Gelehrte Keplers spezifische Vorstellungen über die physikalischen Grundlagen der Himmelsbewegungen übernommen. Im späten 17. Jahrhundert begannen mehrere Theorien der physikalischen Astronomie, die sich von Keplers Werk inspirieren ließen – insbesondere die von Giovanni Alfonso Borelli und Robert Hooke entwickelten –, neben dem kartesischen Konzept der Trägheit auch Anziehungskräfte (obwohl sie sich von Keplers quasi-spirituellen „Motivarten“ unterschieden) einzubeziehen. In seinem bahnbrechenden Werk Principia Mathematica (1687) leitete Isaac Newton Keplers Gesetze der Planetenbewegung mathematisch aus einer kraftbasierten Theorie der universellen Gravitation ab, eine komplexe mathematische Herausforderung, die später als „Lösung des Kepler-Problems“ bezeichnet wurde.

Die Geschichte der Wissenschaft

Über seine entscheidenden Beiträge zur historischen Entwicklung der Astronomie und Naturphilosophie hinaus kommt Kepler eine erhebliche Bedeutung in der Philosophie und Geschichtsschreibung der Wissenschaft zu. Kepler und seine Bewegungsgesetze waren von zentraler Bedeutung für frühe historische Darstellungen der Astronomie, etwa in der Histoire des mathématiques von Jean-Étienne Montucla aus dem Jahr 1758 und in der Histoire de l'astronomie moderne von Jean-Baptiste Delambre aus dem Jahr 1821. Diese und andere Geschichten, die aus der Perspektive der Aufklärung formuliert wurden, begegneten Keplers metaphysischen und religiösen Argumenten typischerweise mit Skepsis und Missbilligung. Umgekehrt betrachteten spätere Naturphilosophen der Romantik genau diese Elemente oft als grundlegend für seine wissenschaftlichen Leistungen. William Whewell charakterisierte Kepler in seiner einflussreichen Geschichte der induktiven Wissenschaften (1837) als den Inbegriff des induktiven wissenschaftlichen Genies; Anschließend präsentierte Whewell in seiner Philosophie der induktiven Wissenschaften (1840) Kepler als die Verkörperung der fortschrittlichsten wissenschaftlichen Methoden. In ähnlicher Weise identifizierte Ernst Friedrich Apelt – der erste Gelehrte, der Keplers Manuskripte nach ihrem Erwerb durch Katharina die Große umfassend untersuchte – Kepler als eine entscheidende Figur in der „Revolution der Wissenschaften“. Apelt, der Keplers Mathematik, ästhetische Sensibilität, physikalische Theorien und Theologie als integrale Bestandteile eines einheitlichen intellektuellen Systems ansah, erstellte die erste umfassende Analyse von Keplers Leben und Werk.

Nach Apelts grundlegender Arbeit stellte Alexandre Koyrés Kepler-Forschung den nächsten bedeutenden Meilenstein in der historischen Interpretation von Keplers Kosmologie und ihrem dauerhaften Einfluss dar. In den 1930er und 1940er Jahren konzipierte Koyré zusammen mit anderen wegweisenden professionellen Wissenschaftshistorikern die „Wissenschaftliche Revolution“ als das zentrale transformative Ereignis in der Geschichte der Wissenschaft und positionierte Kepler als und wohl *die* Schlüsselfigur dieser Revolution. Koyré betonte insbesondere Keplers theoretische Beiträge und nicht seine empirischen Bemühungen als zentral für den intellektuellen Wandel von antiken zu modernen Weltanschauungen. Seit den 1960er Jahren hat sich der Umfang der Kepler gewidmeten Geschichtswissenschaft erheblich erweitert und umfasst detaillierte Untersuchungen zu seiner Astrologie und Meteorologie, seinen geometrischen Methoden, der tiefgreifenden Rolle seiner religiösen Überzeugungen in seinem Werk, seinen literarischen und rhetorischen Strategien, seiner Auseinandersetzung mit den breiteren kulturellen und philosophischen Strömungen seiner Zeit und sogar seinen eigenen Beiträgen als Wissenschaftshistoriker.

Prominente Wissenschaftsphilosophen – darunter Charles Sanders Peirce, Norwood Russell Hanson, Stephen Toulmin und Karl Popper – haben sich stets auf Keplers Beiträge gestützt; Sein Oeuvre bietet neben zahlreichen anderen philosophischen Ideen anschauliche Beispiele für Konzepte wie Inkommensurabilität, analoges Denken und Falsifikation. Darüber hinaus nutzte der Physiker Wolfgang Pauli Keplers Streit um die Priorität mit Robert Fludd, um die Auswirkungen der analytischen Psychologie auf wissenschaftliche Untersuchungen zu untersuchen.

Veröffentlichte Ausgaben und Übersetzungen

Mehrere moderne Übersetzungen von Keplers Werken entstanden im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert, während die systematische Veröffentlichung seiner gesamten Werke 1937 begann und im frühen 21. Jahrhundert kurz vor dem Abschluss steht.

Christian Frisch (1807–1881) stellte zwischen 1858 und 1858 eine achtbändige Ausgabe mit dem Titel Kepleri Opera omnia zusammen 1871, zeitgleich mit dem 300. Geburtstag von Kepler. Diese Ausgabe enthielt ausschließlich Keplers lateinische Originaltexte zusammen mit einem lateinischen Kommentar.

Walther von Dyck (1856–1934) begann 1914 mit Plänen für eine neue Ausgabe. Er sammelte akribisch Kopien von Keplers unbearbeiteten Manuskripten und nutzte internationale diplomatische Kanäle, um sich die Ausleihe von in Leningrad aufbewahrten Dokumenten der sowjetischen Behörden zur fotografischen Reproduktion zu sichern. Diese neu erworbenen Manuskripte enthielten mehrere Werke Keplers, die Frisch zuvor nicht zugänglich waren. Dycks fotografische Reproduktionen dienen weiterhin als Grundlage für zeitgenössische Ausgaben von Keplers unveröffentlichten Manuskripten.

Im Jahr 1923 veröffentlichte Max Caspar (1880–1956) seine deutsche Übersetzung von Keplers Mysterium Cosmographicum Sowohl Dycks als auch Caspars Auseinandersetzung mit Keplers Werk wurde maßgeblich durch den Mathematiker Alexander von Brill geprägt (1842–1935). Anschließend kam Caspar als Mitarbeiter zu Dyck, übernahm 1934 die Leitung des Projekts und gründete im darauffolgenden Jahr die Kepler-Kommission. Mit der Unterstützung von Martha List (1908–1992) und Franz Hammer (1898–1969) setzte Caspar die redaktionellen Bemühungen während des Zweiten Weltkriegs fort. Darüber hinaus verfasste Max Caspar eine 1948 veröffentlichte Kepler-Biographie. Zu den späteren Vorsitzenden der Kommission gehörten Volker Bialas (1976–2003), Ulrich Grigull (1984–1999) und Roland Bulirsch (1998–2014).

Kulturelle Bedeutung und Eponymie

Kepler gilt in der Bevölkerung als Symbol der wissenschaftlichen Moderne und als Visionär seiner Zeit. Der Wissenschaftspopularist Carl Sagan charakterisierte ihn als „den ersten Astrophysiker und den letzten wissenschaftlichen Astrologen“. Diskussionen über Keplers Rolle innerhalb der wissenschaftlichen Revolution haben zu unterschiedlichen philosophischen und populären Interpretationen geführt. Unter diesen sticht Arthur Koestlers 1959 erschienenes Werk The Sleepwalkers: A History of Man's Changing Vision of the Universe als besonders einflussreich hervor, in dem er Kepler als den eindeutigen Helden – moralisch, theologisch und intellektuell – dieser transformativen Periode darstellt.

John Banvilles von der Kritik gefeierter historischer Roman Kepler (1981) befasste sich bereits zuvor mit zahlreichen Themen in Koestlers Sachbuchbericht und in der Wissenschaftsphilosophie untersucht. Umgekehrt wurde in der Sachveröffentlichung Heavenly Intrigue aus dem Jahr 2004 die Theorie aufgestellt, dass Kepler Tycho Brahe ermordet habe, um an seine astronomischen Daten zu gelangen. Allerdings exhumierte ein niederländisch-tschechisches Team Tycho Brahe im Jahr 2010 und führte Analysen seiner Knochen, Zähne und seines Bartes auf Quecksilbergehalt durch. Die Ergebnisse schlossen eine Quecksilbervergiftung als Ursache für Brahes Tod endgültig aus.

Im Jahr 2002 gab Österreich eine 10-Euro-Sammlermünze aus Silber zum Gedenken an Johannes Kepler heraus. Auf der Rückseite der Münze ist ein Porträt Keplers zu sehen, das seine Lehrzeit in Graz und Umgebung würdigt. Keplers persönliche Bekanntschaft mit Fürst Hans Ulrich von Eggenberg beeinflusste wahrscheinlich die Gestaltung des Schlosses Eggenberg, das als Motiv auf der Vorderseite der Münze dient. Vor ihm auf der Münze ist das komplizierte Modell verschachtelter Kugeln und Polyeder zu sehen, das aus seinem Werk Mysterium Cosmographicum

abgeleitet ist. Der deutsche Komponist Paul Hindemith schuf eine Oper über Kepler mit dem Titel Die Harmonie der Welt (1957); Während seiner umfangreichen Entwicklung komponierte er gleichzeitig eine gleichnamige Symphonie, die sich auf die für die Oper formulierten musikalischen Konzepte stützte. Hindemiths künstlerische Bemühungen inspirierten später John Rodgers und Willie Ruff von der Yale University zur Entwicklung einer Synthesizer-Komposition, die auf Keplers Methodik zur musikalischen Darstellung der Planetenbewegung basierte. Darüber hinaus komponierte Philip Glass eine Oper mit dem Titel Kepler (2009), die sich um Keplers Leben dreht und ein Libretto in Deutsch und Latein von Martina Winkel enthält.

Direkt den wissenschaftlichen Beiträgen Keplers zugeschrieben werden Keplers Gesetze der Planetenbewegung; Keplers Supernova SN 1604, die er akribisch beobachtete und dokumentierte; die Kepler-Poinsot-Polyeder, eine Sammlung geometrischer Konstruktionen, von denen er zwei beschrieb; und die Kepler-Vermutung bezüglich der Kugelpackung. Darüber hinaus tragen verschiedene geografische und astronomische Merkmale sowie Bildungseinrichtungen seinen Namen, darunter zahlreiche Straßen und Plätze der Stadt, mehrere akademische Einrichtungen, ein Asteroid, ein Mondkrater und ein Marskrater.

Bis zum 16. Juni 2023 hat das Kepler-Weltraumteleskop 530.506 Sterne katalogisiert und 2.778 bestätigte Exoplaneten identifiziert, von denen eine beträchtliche Anzahl als Hommage an das Teleskop benannt ist Kepler selbst.

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