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Johannes Kepler

TORIma Académie — Astronome / Mathématicien

Johannes Kepler

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Johannes Kepler (27 décembre 1571 – 15 novembre 1630) était un astronome, mathématicien, astrologue, philosophe naturel et théoricien de la musique allemand. Il est une clé…

Johannes Kepler (27 décembre 1571 – 15 novembre 1630) était un éminent mathématicien allemand, reconnu pour ses contributions en tant qu'astronome, mathématicien, astrologue, philosophe naturel et théoricien de la musique. Il est une figure centrale de la révolution scientifique du XVIIe siècle, principalement célébré pour ses lois révolutionnaires sur le mouvement planétaire et ses œuvres phares, notamment Astronomia nova, Harmonice Mundi et Epitome Astronomiae Copernicanae. La vaste portée et la profonde influence des efforts de Kepler le positionnent comme une figure fondatrice de l'astronomie moderne, de la méthode scientifique, des sciences naturelles et de la pensée scientifique contemporaine. De plus, son roman Somnium lui a valu d'être désigné comme le « père de la science-fiction ».

Johannes Kepler (27 décembre 1571 – 15 novembre 1630) était un astronome, mathématicien, astrologue, philosophe naturel et théoricien de la musique allemand. Il est une figure clé de la révolution scientifique du XVIIe siècle, surtout connu pour ses lois du mouvement planétaire et ses livres Astronomia nova, Harmonice Mundi et Epitome Astronomiae Copernicanae. La variété et l'impact de son travail ont fait de Kepler l'un des fondateurs et pères de l'astronomie moderne, de la méthode scientifique, des sciences naturelles et de la science moderne. Il a été décrit comme le « père de la science-fiction » pour son roman Somnium.

Kepler a commencé sa carrière en tant que professeur de mathématiques dans un séminaire de Graz, où il a établi une association avec le prince Hans Ulrich von Eggenberg. Par la suite, il fut l'assistant du célèbre astronome Tycho Brahe à Prague, accédant finalement au poste prestigieux de mathématicien impérial de l'empereur Rodolphe II et de ses successeurs, Matthias et Ferdinand II. Ses engagements professionnels comprenaient également l'enseignement des mathématiques à Linz et le rôle de conseiller du général Wallenstein.

L'époque de Kepler était caractérisée par une frontière indistincte entre l'astronomie et l'astrologie, mais une démarcation prononcée existait entre l'astronomie, alors considérée comme une discipline mathématique au sein des arts libéraux, et la physique, une branche de la philosophie naturelle. Kepler a intégré des arguments et des raisonnements religieux dans son travail scientifique, animé par la profonde conviction que le divin avait orchestré le cosmos selon un dessein intelligible, accessible par la raison humaine. Il a conceptualisé son nouveau cadre astronomique comme une « physique céleste », une « excursion dans la Métaphysique d'Aristote » et un « supplément à Sur les cieux » d'Aristote, transformant ainsi l'ancienne tradition de la cosmologie physique en intégrant l'astronomie dans une physique mathématique universelle. De plus, Kepler a apporté des contributions fondamentales à l'optique, gagnant la reconnaissance comme le père de l'optique moderne, notamment grâce à son traité Astronomiae pars optica. Il a également innové avec un télescope réfringent amélioré, connu sous le nom de télescope képlérien, qui est devenu le précurseur du télescope réfringent moderne et a représenté une amélioration par rapport à la conception de Galileo Galilei, dont Kepler a reconnu les découvertes. Il a en outre proposé la conjecture de Kepler. Le travail de Kepler a considérablement influencé des personnalités telles qu'Isaac Newton, posant les bases cruciales de la théorie de la gravitation universelle.

Petite vie

Enfance (1571-1590)

Né le 27 décembre 1571 dans la ville impériale libre de Weil der Stadt (qui fait actuellement partie de la région de Stuttgart dans le Land allemand du Bade-Wurtemberg), les parents de Kepler étaient luthériens. On suppose cependant qu'il a été baptisé catholique, car les baptêmes protestants étaient alors interdits à Weil. Son grand-père, Sebald Kepler, avait auparavant occupé le poste de lord-maire de la ville. Au moment de la naissance de Johannes, la situation financière de la famille Kepler avait diminué. Son père, Heinrich Kepler, menait une vie précaire en tant que mercenaire et abandonna la famille lorsque Johannes avait cinq ans. On pense qu'il a péri pendant la guerre de quatre-vingts ans aux Pays-Bas, combattant pour l'armée catholique espagnole malgré sa foi protestante. Sa mère, Katharina Guldenmann, fille d'un aubergiste, exerçait la profession de guérisseuse et d'herboriste. Johannes avait six frères et sœurs, dont deux frères et une sœur qui ont survécu jusqu'à l'âge adulte. Né prématurément, il a déclaré avoir souffert de faiblesse et de maladie tout au long de son enfance. Néanmoins, il impressionnait fréquemment les voyageurs de l'auberge de son grand-père par ses aptitudes mathématiques exceptionnelles.

Kepler a développé une passion précoce et durable pour l'astronomie. À l'âge de six ans, il observa la Grande Comète de 1577, racontant que sa mère « fut emmenée par [sa] mère en hauteur pour l'observer ». En 1580, à l'âge de neuf ans, il fut témoin d'une éclipse lunaire, notant qu'il se souvenait avoir été « appelé à l'extérieur » pour l'observer et que la Lune « paraissait assez rouge ». Malgré cette fascination précoce, la variole infantile a entraîné une déficience visuelle et des mains paralysées, ce qui a par la suite limité sa capacité d'observation en astronomie.

La première éducation de Johannes Kepler a commencé au lycée de Weil jusqu'en 1577, date à laquelle sa famille a déménagé à Leonberg dans le Wurtemberg protestant. Il fréquente ensuite l'école élémentaire allemande de Leonberg pendant un an, puis le lycée latin, où l'enseignement et les textes sont exclusivement en latin. Son éducation se poursuit dans deux institutions monastiques : à Adelberg à partir de 1584 et au séminaire de Maulbronn à partir de 1586. En septembre 1589, Kepler s'inscrit au Tübinger Stift, un séminaire de l'Université de Tübingen dédié à la formation des pasteurs luthériens du Wurtemberg. Pendant son séjour là-bas, il a étudié la philosophie auprès de Vitus Müller et la théologie auprès de Jacob Heerbrand, ancien élève de Philipp Melanchthon à Wittenberg, qui a également encadré Michael Maestlin avant que Maestlin ne devienne chancelier à Tübingen en 1590. Kepler s'est distingué comme un mathématicien exceptionnel et a acquis une renommée en tant qu'astrologue compétent, préparant fréquemment des horoscopes pour ses pairs. Sous la tutelle de Michael Maestlin, professeur de mathématiques à Tübingen de 1583 à 1631, Kepler acquiert des connaissances à la fois sur les modèles ptolémaïque et copernicien du mouvement planétaire, adoptant ce dernier au cours de cette période. Lors d'un débat étudiant, il a plaidé en faveur de l'héliocentrisme d'un point de vue à la fois théorique et théologique, affirmant le rôle du Soleil comme principale force motrice de l'univers. Malgré son aspiration à devenir ministre luthérien, l'ordination lui a été refusée en raison de ses opinions contradictoires avec la Formule de Concorde, la déclaration de foi luthérienne établie en 1577. Vers la fin de sa carrière universitaire, Kepler a reçu une recommandation pour un poste d'enseignant de mathématiques et d'astronomie à l'école protestante de Graz, en Styrie, en Autriche intérieure. Il accepta cette nomination en avril 1594, à l'âge de 22 ans.

Période de Graz (1594-1600)

Pendant son mandat à Graz de 1594 à 1600, Kepler a produit de nombreux calendriers et pronostics officiels, qui ont solidifié sa réputation d'astrologue. Tout en émettant des réserves sur l'astrologie et en critiquant souvent les pratiques astrologiques conventionnelles, Kepler maintenait une profonde conviction quant au lien intrinsèque entre le cosmos et l'existence humaine. Environ un an après son arrivée à Graz, il publia certains de ses concepts d'étudiant dans le Mysterium Cosmographicum (1596).

En décembre 1595, Kepler rencontra Barbara Müller, une veuve de 23 ans qui s'était mariée deux fois auparavant et qui avait une jeune fille nommée Regina Lorenz ; il a ensuite commencé à faire la cour. Müller était l'héritière des domaines de son mari décédé et la fille d'un riche propriétaire de moulin. Son père, Jobst, s'est d'abord opposé au mariage, jugeant la situation financière de Kepler inadaptée malgré sa noblesse héritée. L'opposition de Jobst s'est calmée après que Kepler ait terminé son travail sur Mysterium. Cependant, l’engagement a failli se dissoudre lorsque Kepler était absent pour gérer la logistique de la publication. Finalement, les responsables protestants, qui avaient facilité le mariage, ont contraint la famille Müller à respecter leur accord. Barbara et Johannes se sont mariés le 27 avril 1597.

Au cours des premières années de leur mariage, les Kepler ont eu deux enfants, Heinrich et Susanna, qui ont tous deux succombé en bas âge. Par la suite, ils eurent une fille, Susanna, en 1602 ; un fils, Friedrich, en 1604 ; et un autre fils, Ludwig, en 1607.

Autres efforts de recherche

Suite à la publication de Mysterium, et avec l'approbation des inspecteurs scolaires de Graz, Kepler a lancé un vaste programme de recherche visant à élargir et à affiner ses travaux antérieurs. Ce programme comprenait quatre volumes supplémentaires : un traitant des éléments statiques de l'univers, en particulier le Soleil et les étoiles fixes ; un autre axé sur les corps planétaires et leurs trajectoires ; un troisième explorant les caractéristiques physiques des planètes et la genèse des formations géographiques, avec un accent particulier sur la Terre ; et un dernier volume examinant les influences célestes sur Terre, notamment l'optique atmosphérique, la météorologie et l'astrologie.

Il a également sollicité l'avis de nombreux astronomes qui avaient reçu son travail, Mysterium, dont Reimarus Ursus (Nicolas Reimers Bär), le mathématicien impérial de Rodolphe II et un féroce concurrent de Tycho Brahe. Ursus ne répondit pas directement ; au lieu de cela, il a republié la lettre élogieuse de Kepler pour faire valoir sa revendication prioritaire concernant le système Tychonic contre Tycho. Malgré cette interaction controversée, Tycho lui-même a initié une correspondance avec Kepler, en commençant par une critique rigoureuse mais valable du modèle astronomique de Kepler. Parmi diverses objections, Tycho a spécifiquement contesté le recours à des données numériques imprécises dérivées de Copernic. Leur échange épistolaire a porté sur un large éventail de défis astronomiques, en se concentrant particulièrement sur les phénomènes lunaires et les implications théologiques de la théorie copernicienne. Cependant, sans accès aux données d'observation beaucoup plus précises de l'observatoire de Tycho, Kepler n'a pas pu résoudre bon nombre de ces problèmes complexes.

Par la suite, Kepler a réorienté son attention vers la chronologie et le concept d'« harmonie », qui englobait les liens numérologiques entre la musique, les mathématiques, l'univers physique et leurs ramifications astrologiques. Postulant que la Terre possédait une âme – une caractéristique qu'il emploiera plus tard pour élucider l'influence du Soleil sur le mouvement planétaire – il a conçu un cadre théorique reliant les configurations astrologiques et les distances astronomiques aux modèles météorologiques et autres événements terrestres. Néanmoins, en 1599, il percevait une fois de plus que ses recherches étaient limitées par l'imprécision des données existantes, coïncidant avec l'escalade des conflits religieux qui mettaient en péril sa position actuelle à Graz.

Expulsion de Graz

Graz, une ville à prédominance protestante et en grande partie luthérienne, était gouvernée par un dirigeant catholique Habsbourg de l'Autriche intérieure. En 1578, le duc Charles II avait accordé d'importantes concessions aux protestants grâce à la pacification de Bruck. Charles décède en 1590, laissant son fils et successeur de 12 ans, Ferdinand II. Ferdinand a fait ses études au Collège des Jésuites et à l'Université d'Ingolstadt, assumant la pleine gouvernance de l'Autriche intérieure en 1596. En 1598, il se rendit en Italie et revint avec un engagement résolu à rétablir la foi catholique authentique et à éradiquer l'hérésie. Kepler, en juin de la même année, a fait part de ses appréhensions quant à l'avenir imminent dans une lettre à un ami. Comme l'a noté le biographe de Ferdinand, Robert L. Bireley, les inquiétudes de Kepler se sont révélées fondées à mesure que la Contre-Réforme s'intensifiait.

En septembre 1598, Ferdinand publia un édit exigeant l'expulsion de tous les prédicateurs et enseignants protestants du territoire. Bien que Kepler ait reçu une exemption de ce décret, il est resté inquiet et a commencé à chercher d'autres opportunités. En apprenant la nomination de Tycho Brahe au poste de mathématicien impérial à Prague, Kepler rétablit la communication avec lui. En décembre 1599, Tycho lança une invitation à Kepler. Le 4 février 1600, Kepler rencontra Tycho Brahe et ses assistants, Franz Tengnagel et Longomontanus, à Benátky nad Jizerou (situé à 35 km de Prague), le site de l'observatoire naissant de Tycho. Pendant les deux mois suivants, il résida en tant qu'invité, analysant une partie des observations martiennes de Tycho ; Tycho, initialement protecteur de ses données, fut néanmoins impressionné par les idées théoriques de Kepler et lui accorda bientôt un plus grand accès. Kepler avait l'intention de valider sa théorie du Mysterium Cosmographicum en utilisant les données de Mars, mais estimait que l'effort prendrait jusqu'à deux ans, car il n'était pas autorisé à simplement dupliquer les données pour un usage personnel. Avec l'aide de Johannes Jessenius, Kepler a tenté de négocier un contrat de travail plus formel avec Tycho ; cependant, les discussions se sont effondrées à la suite d'un conflit houleux et Kepler est parti pour Prague le 6 avril. Kepler et Tycho se sont ensuite réconciliés, parvenant finalement à un consensus sur la rémunération et les conditions de vie, et en juin, Kepler est retourné à Graz pour récupérer sa famille.

En raison des circonstances qui prévalaient à Graz, Kepler n'a pas pu rejoindre immédiatement Brahe. Par conséquent, il a poursuivi une nomination comme mathématicien auprès du duc Ferdinand, dans l'espoir de poursuivre ses recherches astronomiques. À cette fin, Kepler est l'auteur d'un essai dédié à Ferdinand, dans lequel il propose une théorie du mouvement lunaire basée sur la force, déclarant : « In Terra inest virtus, quae Lunam ciet » (« Il y a une force dans la terre qui fait bouger la lune »). Bien que cet essai ne lui ait pas assuré un poste à la cour de Ferdinand, il a décrit une nouvelle méthodologie pour mesurer les éclipses lunaires, que Kepler a appliquée lors de l'éclipse observée à Graz le 10 juillet. Ces observations ont ensuite éclairé ses recherches sur les principes de l'optique, conduisant finalement à la publication de Astronomiae Pars Optica. Un décret ultérieur, publié le 17 juillet, exigeait que tous les habitants renoncent à leur foi protestante ou quittent la province. Cet édit n'offrait aucune exemption à Kepler, ce qui l'incita, lui, sa femme et sa belle-fille, à déménager de Graz à Prague le 30 septembre 1600.

Carrière scientifique

Prague (1600-1612)

À son arrivée et à son établissement à Prague, Kepler reçut le patronage direct de Tycho Brahe, qui le chargea de l'analyse des observations planétaires et de la composition d'un traité contre le rival décédé de Brahe, Ursus. En septembre, Brahe obtint en outre à Kepler une commission en tant que collaborateur sur une nouvelle entreprise importante proposée à l'empereur : la création des Tables Rudolphine, destinées à remplacer les Tables pruténiques d'Erasmus Reinhold. Après la disparition inattendue de Brahé le 24 octobre 1601, Kepler fut nommé son successeur en tant que mathématicien impérial, assumant la responsabilité d'achever les projets inachevés de Brahé. Les onze années suivantes dans ce rôle impérial se sont avérées être la période la plus fructueuse de la vie de Kepler.

Conseiller Impérial

En tant que mathématicien impérial, la principale tâche de Kepler consistait à fournir des conseils astrologiques à l'empereur Rodolphe II. Alors que Kepler nourrissait du scepticisme quant aux efforts des astrologues contemporains pour prévoir avec précision l'avenir ou deviner des événements spécifiques, il avait, depuis ses années d'étudiant à Tübingen, produit systématiquement des horoscopes détaillés et appréciés pour ses amis, sa famille et ses clients. En plus d'élaborer des horoscopes pour les alliés et les dignitaires étrangers, l'empereur sollicitait fréquemment les conseils de Kepler pendant les périodes d'instabilité politique. Rudolf II a démontré un vif intérêt pour les activités intellectuelles de nombreux érudits de la cour, y compris de nombreux alchimistes, et a suivi de près les contributions de Kepler à l'astronomie physique.

Bien que les doctrines religieuses officiellement sanctionnées à Prague soient le catholicisme et l'utraquisme, la nomination de Kepler à la cour impériale lui a donné la liberté de pratiquer sa foi luthérienne sans entrave. L'empereur a apparemment alloué un revenu substantiel à la famille de Kepler ; cependant, la pression persistante sur le trésor impérial, déjà surchargé, faisait de l'obtention de fonds suffisants pour honorer les engagements financiers un défi perpétuel. En partie attribuable à ces difficultés financières, la vie domestique de Kepler avec Barbara était pleine de désagréments, caractérisée par de fréquents désaccords et des périodes de maladie. Néanmoins, la vie à la cour a facilité les interactions de Kepler avec de nombreux érudits éminents, dont Johannes Matthäus Wackher von Wackhenfels, Jost Bürgi, David Fabricius, Martin Bachazek et Johannes Brengger, ce qui a considérablement fait progresser ses recherches astronomiques.

Supernova de 1604

En octobre 1604, une nouvelle étoile brillante du soir, désignée SN 1604, est devenue visible. Initialement sceptique quant aux rapports, Kepler n'a commencé des observations systématiques qu'après avoir personnellement été témoin du phénomène. D'un point de vue astrologique, la fin de 1603 annonçait le début d'un trigone de feu, signifiant le début d'un cycle d'environ 800 ans de grandes conjonctions. Les astrologues ont historiquement corrélé les deux cycles précédents avec l'ascension de Charlemagne (environ 800 ans auparavant) et la nativité du Christ (environ 1 600 ans auparavant), anticipant ainsi des événements d'une profonde signification, en particulier ceux relatifs à l'empereur.

Dans ce cadre, Kepler, mathématicien impérial et astrologue de l'empereur, a documenté la nouvelle étoile deux ans plus tard dans son traité, De Stella Nova. Dans cet ouvrage, il a minutieusement examiné les caractéristiques astronomiques de l'étoile, tout en adoptant une position critique à l'égard des interprétations astrologiques dominantes de l'époque. Kepler a observé sa luminosité décroissante, a avancé des théories sur sa genèse et a exploité l'absence de parallaxe observable pour affirmer sa localisation au-delà des orbites planétaires, dans le domaine des étoiles fixes. Cette affirmation remettait en question de manière significative la doctrine établie de l'immuabilité céleste, un concept aristotélicien postulant la perfection et l'immuabilité des sphères célestes. L’émergence d’une nouvelle étoile suggérait intrinsèquement la variabilité du ciel. En outre, Kepler a annexé une section traitant des récentes recherches chronologiques menées par l'historien polonais Laurentius Suslyga. Il a calculé que, en supposant que l'hypothèse de Suslyga selon laquelle les délais acceptés étaient en retard de quatre ans était exacte, l'étoile de Bethléem - que Kepler considérait comme analogue à la nouvelle étoile contemporaine - aurait coïncidé avec la grande conjonction initiale du cycle précédent de 800 ans. de Jésus. Vers 1611, Kepler diffusa un manuscrit qui sera plus tard publié à titre posthume sous le titre Somnium [Le Rêve]. L'un des principaux objectifs de Somnium était de délimiter la pratique de l'astronomie du point de vue d'une planète extraterrestre, démontrant ainsi la viabilité d'un modèle cosmologique non géocentrique. Ce manuscrit, qui a ensuite disparu après de multiples transferts de propriété, décrivait un voyage imaginatif vers la Lune, fonctionnant comme un mélange d'allégorie, d'autobiographie et de discours scientifique sur les voyages interplanétaires, souvent reconnu comme l'un des premiers précurseurs de la science-fiction. Des décennies plus tard, une interprétation déformée du récit a potentiellement incité au procès de sorcellerie contre sa mère, étant donné que la mère du narrateur dans l'histoire consulte une entité démoniaque pour acquérir des connaissances sur les méthodes spatiales. Après son éventuel acquittement, Kepler a ajouté 223 notes de bas de page au récit – un volume dépassant largement la longueur du texte original – qui élucidaient à la fois les dimensions allégoriques et les connaissances scientifiques substantielles, en particulier concernant la géographie lunaire, intégrées dans l'ouvrage.

Vie plus tard

Défis

Pendant le mandat de Kepler à Prague, le Saint Empire romain germanique a connu une escalade des tensions religieuses et politiques, se manifestant entre protestants et catholiques, ainsi qu'au sein de la dynastie des Habsbourg concernant la succession. L'environnement de Prague, un centre urbain diversifié, est devenu de plus en plus difficile, ce qui a incité Kepler à envisager de déménager dans le Wurtemberg, qu'il considérait comme sa région natale. En 1609, il demanda officiellement au duc Johann Frederick une nomination universitaire à l'Université de Tübingen. Bien que le duc ait décliné la demande, il a transmis un cadeau en signe de bonne volonté. Kepler a répondu, articulant sa position sur les doctrines théologiques qui présentaient auparavant des difficultés. Le duc ne répondit cependant pas à cette communication. Deux ans plus tard, Kepler réitéra sa demande, qui fut ensuite transmise au consistoire théologique de Stuttgart. Le 25 avril 1611, cet organisme rejeta la candidature de Kepler, citant ses penchants calvinistes, en particulier ses réserves concernant la Formule de Concorde et son affirmation selon laquelle les calvinistes, malgré les différences doctrinales, devraient être reconnus comme « frères en Christ ».

En 1611, la santé de l'empereur Rodolphe était en déclin, ce qui conduisit à son abdication forcée comme roi de Bohême par son frère Matthias. Les deux factions ont sollicité les conseils astrologiques de Kepler, une occasion qu'il a utilisée pour offrir des conseils politiques diplomatiques, largement dépourvus d'interprétations stellaires spécifiques, fournissant plutôt des remontrances générales contre des actions précipitées. Néanmoins, il est devenu évident que les perspectives d'avenir de Kepler au sein de la cour de Matthias étaient très limitées.

La même année, l'épouse de Kepler, Barbara, a contracté la fièvre pourprée hongroise, provoquant des convulsions. Au cours de sa convalescence, leurs trois enfants sont tombés malades de la variole, entraînant la mort de Friedrich, six ans. Parallèlement à ses ouvertures vers le Wurtemberg, Kepler engage des discussions avec l'Université de Padoue qui, après le départ de Galilée, cherche à le nommer à la chaire de mathématiques. Cependant, Kepler, donnant la priorité à la résidence de sa famille sur les territoires allemands, a choisi de se rendre en Autriche pour obtenir un poste d'enseignant et de mathématicien de district à Linz. Tragiquement, Barbara a subi une rechute et est décédée peu de temps après le retour de Kepler.

Kepler a reporté son déménagement à Linz, restant à Prague jusqu'à la disparition de Rudolf au début de 1612. Au cours de cette période, l'instabilité politique, les discordes religieuses et les malheurs personnels, y compris un différend juridique concernant la succession de sa femme, l'ont empêché de mener des recherches. Par conséquent, il a compilé un manuscrit chronologique, Eclogae Chronicae, en s'appuyant sur sa correspondance et ses travaux universitaires antérieurs. Après son ascension comme empereur du Saint-Empire, Matthias a ensuite reconfirmé la nomination et la rémunération de Kepler en tant que mathématicien impérial, tout en autorisant également son déménagement à Linz.

Linz (1612-1626)

À son arrivée à Linz, Kepler a assumé les fonctions de mathématicien de district et d'enseignant à l'école de district, tout en conservant sa nomination de mathématicien de la cour de l'empereur. Sa principale responsabilité initiale impliquait l'achèvement des tables Rudolphine ; cependant, de nombreux autres engagements détournèrent son attention, retardant leur publication jusqu'en 1627.

Excommunication

À Linz, les conflits antérieurs de Kepler avec l'orthodoxie luthérienne ont réapparu. Malgré l'influence limitée de la Contre-Réforme sur la Haute-Autriche à cette époque, où un dirigeant catholique gouvernait une population majoritairement luthérienne autorisée à pratiquer sa foi, le pasteur luthérien local, Daniel Hitzler, a refusé la communion de Kepler. Ce refus provenait de la réticence de Kepler à approuver pleinement la Formule de Concorde, en particulier sa divergence avec la doctrine de l'ubiquité, ou union sacramentelle, qui postule la présence réelle du corps et du sang du Christ dans l'Eucharistie. Kepler a formellement fait appel de cette exclusion auprès du Consistoire de Stuttgart, entamant une longue correspondance impliquant plusieurs théologiens, dont Matthias Hafenreffer. Bien que Hafenreffer ait été un ami personnel, il s’est finalement aligné sur les autorités théologiques sur cette question. En conséquence, l'excommunication de Kepler fut définitivement prononcée en 1619.

Mariage avec Susanna Reuttinger

En juillet 1612, Kepler rencontra Matthias Bernegger, un éminent érudit humaniste et astronome qui l'avait recherché en raison de sa réputation. Les deux hommes ont ensuite développé une amitié étroite, entretenant une correspondance approfondie pendant près de deux décennies, même s'ils ne se sont jamais revus. Max Caspar a décrit Bernegger comme « le meilleur et le plus fidèle ami qu'il ait jamais trouvé ». Dans une première lettre à Bernegger en octobre 1613, Kepler informa son ami de son mariage imminent, précisant la date comme « le jour de l'éclipse de lune, où l'esprit astronomique se cache, car je veux me réjouir du jour de la fête. »

Le deuxième mariage de Kepler eut lieu le 30 octobre 1613 avec Susanna Reuttinger, originaire de la ville voisine d'Eferding. Après le décès de sa première épouse, Barbara, Kepler avait évalué onze partenaires potentiels sur une période de deux ans – un processus de sélection formalisé plus tard sous le nom de « problème du mariage ». Il a finalement choisi Reuttinger, qui était la cinquième candidate considérée, déclarant qu'elle "m'a conquis par l'amour, l'humble loyauté, l'économie du ménage, la diligence et l'amour qu'elle a donné aux beaux-enfants". Cette union a permis à Kepler de déménager ses enfants de Wels, où ils résidaient avec un parent, à Linz. Parmi leurs enfants, les trois premiers – Margareta Regina, Katharina et Sebald – sont morts pendant leur enfance. Cependant, trois autres — Cordula (née en 1621), Fridmar (née en 1623) et Hildebert (née en 1625) — ont survécu jusqu'à l'âge adulte. Les biographes qualifient généralement ce mariage de considérablement plus heureux que le premier.

Procès de la mère de Kepler pour sorcellerie

En décembre 1615, Kepler fut informé par sa famille du Wurtemberg que sa mère, Katharina, avait été accusée de sorcellerie plus tôt cette année-là. Katharina résidait dans la ville protestante de Leonberg. L'accusation initiale provenait d'Ursula Reinbold, qui affirmait que Katharina lui avait administré une boisson qui lui avait causé une maladie. Au fur et à mesure que l'affaire gagnait en notoriété, de nouvelles rumeurs et accusations sont apparues, incitant la famille de Katharina à engager une action en justice en diffamation contre les accusateurs. Kepler s'est engagé à défendre sa mère, en lui apportant son soutien par des dépêches officielles auprès des autorités de Leonberg et par des visites personnelles. La procédure judiciaire s'étendit sur plusieurs années, au cours desquelles Katharina fut incarcérée de 1620 à 1621. La phase finale du procès eut lieu à Tübingen, sous l'autorité ducale, où il fut décidé qu'elle serait interrogée sous la menace de la torture. Elle a fermement refusé de se confesser, affirmant sa foi que Dieu révélerait la vérité. Par conséquent, elle fut absoute et libérée, et fut libérée le 4 octobre 1621. Elle décéda environ six mois plus tard. Cette action en justice contre la mère de Kepler, qui a débuté peu de temps après son excommunication initiale, a été interprétée par certains comme une attaque plus large des autorités luthériennes visant Kepler lui-même.

Impact de la guerre

Au cours de cette période, Kepler a rencontré des défis supplémentaires. En 1618, la révolte de Bohême contre la domination des Habsbourg déclencha le conflit qui allait dégénérer en guerre de Trente Ans. Ferdinand II, qui accéda au trône impérial en août 1619, obtint l'allégeance de Maximilien, duc de Bavière, contre les forces de Bohême. En juillet 1620, l'armée bavaroise avait avancé vers Linz en route vers la Bohême. Cette évolution représentait une menace importante pour la population protestante de Linz, y compris Kepler, dont les sympathies s'alignaient sur les Bohémiens, alors sous la direction du protestant Frédéric, qui avait été proclamé roi de Bohême. Kepler avait publiquement exprimé son admiration pour le beau-père de Frédéric, Jacques VI et moi, roi d'Angleterre et d'Écosse, qu'il considérait comme un partisan crucial de la paix. En septembre 1620, il quitta Linz pour le Wurtemberg pour aider sa mère, déménageant sa famille en raison de l'incertitude quant à son retour potentiel. En novembre de cette année-là, les forces bohémiennes subirent une défaite décisive lors de la bataille de White Mountain, ce qui conduisit Frédéric (connu sous le nom de « Roi de l'Hiver ») à s'enfuir en exil. Après la libération de sa mère en novembre 1621, Kepler retourna à Linz. En décembre, l'empereur Ferdinand le réintègre officiellement comme mathématicien de la cour. Bien que le clergé et les éducateurs protestants aient été expulsés de Haute-Autriche en 1622, Kepler reçut une exemption en raison de son service impérial. Il a continué à résider à Linz pendant quatre années supplémentaires, au cours desquelles il a complété les Tables Rudolphine.

Œuvres publiées

Pendant son séjour à Linz, Kepler a écrit et publié plusieurs ouvrages importants. Sa première publication était un traité concernant l'année de naissance de Jésus. Cet ouvrage parut pour la première fois en allemand en 1613, avec une édition latine augmentée, intitulée De vero anno, publiée l'année suivante. En 1613, Kepler s'occupa également d'une autre question chronologique lorsque l'empereur le convoqua à Ratisbonne pour participer aux délibérations du calendrier. Le calendrier grégorien, aujourd'hui largement adopté, a été institué par le pape Grégoire XIII en 1582 et adopté par la suite dans une grande partie de l'Europe catholique. Les principales modifications par rapport au calendrier julien remplacé comprenaient l'élimination de trois années bissextiles tous les quatre siècles pour parvenir à un alignement plus étroit avec l'année solaire, et l'insertion de dix jours pour rectifier la « dérive » accumulée depuis la création du calendrier julien, ce qui a abouti au vendredi 15 octobre 1582, immédiatement après le jeudi 4 octobre 1582. Les autorités protestantes ont condamné le nouveau calendrier, le considérant, au mieux, comme un effort pour réaffirmer l'autorité papale dans le protestantisme. territoires et, au pire, comme un dispositif diabolique. Kepler a plaidé en faveur du calendrier grégorien sur la base de ses mérites pratiques et astronomiques ; cependant, la réforme n'a pas été universellement acceptée et son adoption généralisée dans toute l'Allemagne n'a eu lieu qu'en 1700.

Les travaux ultérieurs de Kepler se sont concentrés sur la mesure. En 1613, alors qu'il achetait du vin pour sa maison, Kepler observa directement la méthode conventionnelle de détermination du volume du fût, qui consistait à insérer une règle de mesure en diagonale depuis l'ouverture jusqu'à la base du tonneau. Cette observation a incité son enquête analytique sur les volumes de diverses géométries de conteneurs. En raison de l'indisponibilité d'un imprimeur à Augsbourg disposé à publier un texte latin, Kepler a organisé le déménagement de Johannes Plank d'Erfurt à Linz. Plank a ensuite imprimé Nova stéréometria doliorum vinariorum en 1615, marquant le livre inaugural publié à Linz, financé personnellement par Kepler. Une édition allemande condensée a été publiée l'année suivante. La prochaine publication importante de Kepler fut son Epitome Astronomia Copernicae, un synopsis complet de la théorie copernicienne, publié en deux volumes en 1618. L'année suivante vit la publication du traité de Kepler sur les comètes, De cometis libelli tres, à Augsbourg. Ce volume comprenait de nombreuses données d'observation, des calculs détaillés et des interprétations astrologiques.

En 1619, Harmonice Mundi de Kepler fut également publié. Ce traité, qui mettait en corrélation les harmonies célestes avec les principes musicaux, a connu une longue période de développement, Kepler en concevant initialement une ébauche en 1599. La mort de sa jeune fille Katharina en 1618 a conduit Kepler en deuil à suspendre temporairement le travail sur ses tables astronomiques, qui exigeaient la tranquillité, et à se concentrer plutôt sur le concept d'harmonie. La même année, il formule ce qui est aujourd'hui reconnu comme la troisième loi de Kepler, qui établit une relation entre la période orbitale d'une planète et sa distance moyenne au soleil. Cette découverte importante a été initialement articulée dans Harmonice.

Alors qu'il était engagé dans la compilation des tableaux en 1617, Kepler a découvert le traité de Napier sur les logarithmes, initialement publié en 1614. Il a reconnu l'utilité de la méthode pour rationaliser les calculs approfondis nécessaires aux tableaux, mais a exprimé son mécontentement quant au fait que Napier n'ait fourni que la technique sans sa dérivation sous-jacente. Par conséquent, Kepler a développé indépendamment le concept à partir de principes arithmétiques fondamentaux et a ensuite dérivé ses propres tables logarithmiques. Un avantage clé de ces tableaux était leur applicabilité directe aux nombres entiers, plutôt que de se limiter uniquement aux fonctions trigonométriques. Cet ouvrage fut publié sous le titre Chilias logarithmorum ad totidem numeros rotundos en 1624. Parallèlement, il finalisa les Tables de Rudolphine. Avant l'impression, des négociations avec la famille Brahe ont été nécessaires, suivies de défis concernant le financement et la sélection d'un imprimeur. Kepler a préféré Ulm, car elle offrait les ressources techniques les plus adaptées au projet ; cependant, l'empereur a ordonné la publication en Autriche, désignant ainsi Linz. Par conséquent, Kepler entreprit des voyages à Vienne et à Nuremberg pour se procurer l'équipement, les polices de caractères, le papier et la main-d'œuvre qualifiée appropriés. Néanmoins, avant que le processus d'impression ne soit pleinement lancé, Linz connut un siège de juin à août 1626 au milieu de la guerre des paysans. Bien que Kepler soit resté indemne, sa résidence et l'imprimerie, située à la périphérie de la ville, ont été consumées par le feu. L'achèvement de l'impression à Linz étant rendu impossible, Kepler demanda et obtint l'autorisation impériale de déménager à Ulm. L'autorisation fut accordée et il partit pour Ulm en novembre, laissant sa femme et sa famille à Ratisbonne.

Ulm et Sagan (1626-1630)

Kepler avait préalablement identifié un imprimeur approprié à Ulm, et comme son manuscrit n'avait pas été endommagé par l'incendie, l'impression des Tables commença rapidement, pour se terminer en septembre 1627. À ce stade, Kepler chercha un rendez-vous professionnel stable. Le conflit en cours avait progressé favorablement pour l'Empire. Le soulèvement paysan avait été réprimé et les commandants impériaux Wallenstein et Tilly avaient réussi à vaincre les forces protestantes, notamment l'armée danoise dirigée par le roi Christian IV, qui était intervenue du côté protestant. Kepler se rend ensuite à Prague pour présenter ses Tables à l'empereur. Il nourrissait des appréhensions quant à son accueil, anticipant que la montée de l'influence catholique pourrait compliquer sa position. Néanmoins, il fut chaleureusement accueilli par l'empereur, qui exprima un intérêt considérable pour les Tables.

Parallèlement, Wallenstein était également présent à Prague, ayant récemment reçu le duché de Sagan en Silésie. Les deux individus avaient déjà communiqué, Kepler fournissant un horoscope via un intermédiaire, bien qu'ils ne se soient pas rencontrés en personne. Wallenstein s'engagea dans des négociations avec l'empereur et invita par la suite Kepler à résider à Sagan. Kepler se rendit à Linz pour conclure ses affaires, puis se rendit avec sa famille à Sagan, où il arriva le 20 juillet 1628. Kepler éprouva un sentiment d'isolement dans cette ville du nord de l'Allemagne, caractérisée par un dialecte inconnu. En mars 1629, il correspondit avec Bernegger, déclarant :

L'isolement vécu dans cet endroit isolé, éloigné des grands centres urbains, a causé une détresse importante, exacerbée par le service postal lent et coûteux.

En décembre 1629, Kepler créa avec succès une imprimerie, qui publia par la suite ses Éphémérides couvrant la période de 1621 à 1639.

Le déménagement de Kepler à Sagan n'a pas atténué ses difficultés financières. Wallenstein a fourni un soutien minimal au-delà de son salaire, et Kepler a supporté lui-même les frais d'impression des Éphémérides. D'importants arriérés de paiements pour ses travaux antérieurs étaient encore dus par le trésor impérial. En conséquence, le 8 octobre 1630, Kepler partit pour Ratisbonne avec l'intention de récupérer au moins une partie de ces fonds. Cependant, peu de temps après son arrivée à Ratisbonne, il tomba malade et son état se détériora progressivement. Kepler décède le 15 novembre 1630, un peu plus d'un mois après son arrivée dans la ville. Son enterrement a eu lieu dans un cimetière protestant de Ratisbonne, qui a ensuite été détruit pendant la guerre.

Christianisme

La conviction de Kepler selon laquelle Dieu a conçu le cosmos avec un ordre inhérent a motivé ses efforts pour identifier et comprendre les lois fondamentales régissant le monde naturel, en particulier dans le domaine de l'astronomie. La déclaration « Je pense simplement aux pensées de Dieu après Lui » lui est souvent attribuée, bien qu'elle représente probablement une interprétation condensée de ses écrits originaux :

Ces lois naturelles sont compréhensibles à l'intellect humain ; Dieu voulait que l'humanité les discerne en nous créant à son image, nous permettant ainsi de participer à ses pensées divines.

Kepler a défendu la tolérance interconfessionnelle au sein du christianisme, affirmant notamment que les catholiques et les luthériens devraient partager la communion. Il a articulé cette perspective en déclarant : « Le Christ Seigneur n'était ni n'est ni luthérien, ni calviniste, ni papiste. »

Astronomie

Mysterium Cosmographicum

Le premier traité astronomique important de Kepler était le Mysterium Cosmographicum (Le mystère cosmographique), publié en 1596. Alors qu'il enseignait à Graz le 19 juillet 1595, Kepler aurait eu une révélation lors d'une démonstration de la conjonction périodique de Saturne et de Jupiter dans le zodiaque. Il a postulé que les polygones réguliers délimitent un cercle inscrit et un cercle circonscrit selon des rapports fixes, ce qui, selon lui, pourrait constituer le fondement géométrique de l'univers. Après des tentatives infructueuses pour identifier un arrangement polygonal singulier cohérent avec les observations astronomiques établies (même en incorporant des planètes supplémentaires), Kepler a commencé à étudier les polyèdres tridimensionnels. Il découvrit que chacun des cinq solides platoniciens pouvait être à la fois inscrit et circonscrit par des orbes sphériques. L'imbrication de ces solides, chacun enfermé dans une sphère, générerait six couches distinctes, en corrélation avec les six planètes alors connues : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter et Saturne. Grâce à un ordre délibéré de ces solides – octaèdre, icosaèdre, dodécaèdre, tétraèdre et cube – Kepler a déterminé que les sphères pouvaient être positionnées à des intervalles reflétant les dimensions relatives de la trajectoire de chaque planète, en supposant que les planètes tournent autour du Soleil. De plus, Kepler a dérivé une formule liant la taille de l'orbe de chaque planète à sa période orbitale : pour les planètes se déplaçant d'une position intérieure à une position extérieure, le rapport d'augmentation de la période orbitale est le double de la différence de rayon de l'orbe.

Kepler croyait que le Mysterium dévoilait le plan géométrique de Dieu pour le cosmos. Une partie importante de son plaidoyer en faveur du système copernicien provenait de ses croyances théologiques concernant l'interaction entre les domaines physique et spirituel ; il percevait l'univers comme une image divine, où le Soleil représentait le Père, la sphère stellaire symbolisait le Fils et l'espace intermédiaire incarnait le Saint-Esprit. Son manuscrit initial de Mysterium comprenait un chapitre complet qui cherchait à réconcilier l'héliocentrisme avec les textes bibliques apparemment approuvant le géocentrisme. Aidé par son mentor Michael Maestlin, Kepler a obtenu l'approbation du sénat de l'université de Tübingen pour publier son manuscrit, sous réserve de la suppression de l'exégèse biblique et de l'inclusion d'une explication plus simple et accessible du système copernicien, aux côtés de ses nouveaux concepts. Mysterium a été publié à la fin de 1596. Kepler a reçu ses exemplaires et a commencé à les distribuer à des astronomes et à des mécènes notables au début de 1597. Bien qu'il n'ait pas atteint un large public, l'ouvrage a consolidé la position de Kepler en tant qu'astronome hautement compétent. La dédicace élaborée, adressée aux mécènes influents et à ceux qui ont supervisé sa nomination à Graz, a également servi de point d'entrée essentiel dans le système de favoritisme en vigueur.

En 1621, Kepler a publié une deuxième édition augmentée de Mysterium, qui était 50 % plus longue que la version initiale et comprenait des notes de bas de page détaillées décrivant les corrections et améliorations apportées au cours des 25 années écoulées depuis sa publication originale. Le Mysterium est reconnu comme une contribution initiale essentielle à la modernisation de la théorie de Copernic, telle que présentée dans son De revolutionibus orbium coelestium. Bien que Copernic ait cherché à promouvoir un système héliocentrique dans son travail, il a utilisé des mécanismes ptolémaïques, en particulier des épicycles et des cercles excentriques, pour tenir compte des variations de la vitesse orbitale des planètes. De plus, il a maintenu le centre de l'orbite terrestre, plutôt que celui du Soleil, comme point de référence, apparemment « pour aider au calcul et afin de ne pas embrouiller le lecteur en s'écartant trop de Ptolémée ». Malgré certaines limites dans son hypothèse principale, l'astronomie moderne bénéficie de manière significative du Mysterium Cosmographicum, car il a marqué « la première étape vers le nettoyage du système copernicien des restes de la théorie ptolémaïque qui s'y accrochent encore ». Kepler a constamment soutenu sa théorie des cinq solides, comme en témoigne la publication en 1621 de la deuxième édition de Mysterium, qui a réaffirmé sa conviction dans l'exactitude du modèle. Tout en reconnaissant les écarts entre les données d'observation et les projections de son modèle, il considérait ces variations insuffisantes pour invalider la théorie sous-jacente.

Astronomia Nova

Le vaste parcours de recherche qui a abouti à Astronomia Nova (Une nouvelle astronomie), englobant les deux premières lois du mouvement planétaire, a commencé par un examen de l'orbite de Mars, mené sous la direction de Tycho. Dans le cadre de ce travail fondateur, Kepler a été le pionnier du concept révolutionnaire d'orbite planétaire en tant que trajectoire spatiale influencée par des forces physiques, le distinguant de la compréhension antérieure d'un orbe planétaire comme une coque sphérique fixe. Cette avancée conceptuelle a conduit à la reconnaissance que les phénomènes astronomiques sont régis par des lois physiques. Kepler a méticuleusement calculé et recalculé de nombreuses approximations de l'orbite de Mars, en utilisant un équant, un instrument mathématique que Copernic avait auparavant écarté de son système. Ce processus itératif a finalement produit un modèle qui correspondait largement aux observations de Tycho, généralement dans une marge de deux minutes d'arc, qui représentait l'erreur de mesure moyenne. Cependant, il restait insatisfait du résultat complexe et quelque peu imprécis ; à des moments précis, le modèle s'écartait des données empiriques jusqu'à huit minutes d'arc. Suite à l'insuffisance des techniques d'astronomie mathématique conventionnelles, Kepler s'est ensuite efforcé d'aligner une trajectoire orbitale ovoïde avec les données disponibles.

Du point de vue théologique du cosmos de Kepler, le Soleil, symbolisant Dieu le Père, a servi de principale source de force motrice au sein du système solaire. Pour une base physique, Kepler a établi des parallèles avec la théorie de William Gilbert sur l'âme magnétique de la Terre, détaillée dans De Magnete (1600), et a intégré les enseignements de ses propres recherches optiques. Kepler a émis l'hypothèse que la force motrice, ou espèce motrice, émanant du Soleil diminuait avec l'augmentation de la distance, influençant ainsi le mouvement planétaire pour qu'il soit plus rapide lorsqu'il est plus proche et plus lent lorsqu'il s'éloigne du Soleil. L'application d'un modèle physique pour déduire des trajectoires orbitales a représenté une avancée scientifique significative. Plutôt que de simplement supposer une orbite circulaire, Kepler a cherché à en déterminer la cause sous-jacente, une entreprise entreprise avant sa découverte de la loi de l'aire. Cette hypothèse initiale pouvait impliquer une corrélation mathématique capable de rétablir la régularité astronomique. En utilisant des mesures de l'aphélie et du périhélie pour la Terre et pour Mars, il a formulé une relation dans laquelle la vitesse d'une planète est inversement proportionnelle à sa distance au Soleil. La confirmation de cette relation sur l’ensemble du cycle orbital a nécessité des calculs approfondis ; par conséquent, à la fin de 1602, Kepler réexprima géométriquement cette proportion comme suit : les planètes balayent des zones égales en des temps égaux, ce qui constitue sa deuxième loi du mouvement planétaire.

Kepler s'est ensuite lancé dans le calcul complet de l'orbite de Mars, en utilisant initialement la loi de la vitesse géométrique et en postulant une trajectoire ovoïde en forme d'œuf. Après environ 40 tentatives infructueuses, il conçut finalement l'idée d'une orbite elliptique à la fin de 1604, une solution qu'il avait auparavant rejetée comme étant trop simpliste pour que les astronomes précédents l'aient négligée. Après avoir confirmé qu'une orbite elliptique décrivait avec précision les données martiennes (connue sous le nom d'hypothèse vicariante), Kepler en a rapidement déduit que toutes les planètes se déplacent selon des ellipses, avec le Soleil au centre, formulant ainsi sa première loi du mouvement planétaire. Faute d’assistants informatiques, il n’a pas étendu cette analyse mathématique au-delà de Mars. À la fin de cette année-là, il acheva le manuscrit de Astronomia nova, bien que sa publication fut retardée jusqu'en 1609 en raison de litiges juridiques concernant l'utilisation des observations de Tycho, qui étaient la propriété de ses héritiers.

Incarnation de l'astronomie copernicienne

Après l'achèvement de Astronomia Nova, Kepler avait l'intention de rédiger un manuel d'astronomie englobant les principes fondamentaux de l'astronomie héliocentrique. Kepler a consacré plusieurs années suivantes au développement de ce qui allait devenir Epitome Astronomiae Copernicanae (Quintessence de l'astronomie copernicienne). Malgré son titre, qui fait simplement allusion à l'héliocentrisme, l'Epitome élucide principalement le système astronomique de Kepler plutôt que l'œuvre de Copernic. L'Epitome incorporait les trois lois du mouvement planétaire et cherchait à expliquer les mouvements célestes par la causalité physique. Bien qu'il étende explicitement les deux premières lois du mouvement planétaire (initialement appliquées à Mars dans Astronomia nova) à toutes les planètes, à la Lune et aux satellites médicéens de Jupiter, il ne détaille pas la dérivation des orbites elliptiques à partir de données d'observation.

Initialement conçu comme un texte d'introduction pour les novices, Kepler visait à structurer son Epitome à la manière de son mentor, Michael. Maestlin, qui avait publié un ouvrage respecté expliquant les principes fondamentaux de l'astronomie géocentrique aux non-spécialistes. Kepler a terminé le premier des trois volumes, comprenant les livres I à III, en 1615, en adoptant le format de questions et réponses de Maestlin, et il a été imprimé en 1617. Cependant, l'interdiction par l'Église catholique des textes coperniciens et le début de la guerre de Trente Ans ont entraîné des retards dans la publication des deux volumes suivants. Pendant cette période, et pour contourner l'interdiction, Kepler a réorienté le public cible de Epitome, des débutants aux astronomes et mathématiciens experts, à mesure que les arguments devenaient de plus en plus sophistiqués et nécessitaient une compréhension mathématique avancée. Le deuxième volume, composé du livre IV, a été publié en 1620, suivi du troisième volume, englobant les livres V à VII, en 1621.

Tables Rudolphine

Dans les années qui ont suivi l'achèvement d'Astronomia Nova, les principaux efforts de recherche de Kepler se sont concentrés sur la préparation des Tables de Rudolphine et d'une collection complète d'éphémérides (prédictions précises des positions planétaires et stellaires) dérivées de ces tables, bien qu'aucun des deux projets n'ait été achevé avant de nombreuses années.

Kepler a finalement finalisé les Tables de Rudolphine en 1623, une œuvre considérée à l'époque comme son œuvre maîtresse. Néanmoins, en raison des stipulations de publication de l'empereur et des négociations en cours avec l'héritier de Tycho Brahe, son impression fut reportée jusqu'en 1627.

Astrologie

Semblable à Ptolémée, Kepler considérait l'astrologie comme une discipline complémentaire à l'astronomie, attribuant un intérêt et une valeur égales aux deux. Cependant, au cours des années suivantes, ces deux sujets ont divergé considérablement, conduisant à la cessation de la pratique de l'astrologie parmi les astronomes professionnels. Sir Oliver Lodge a observé que Kepler faisait preuve d'un certain dédain pour l'astrologie à son époque, notant qu'il "attaquait et lançait continuellement des sarcasmes à l'astrologie, mais c'était la seule chose pour laquelle les gens le payaient, et d'une certaine façon, il vivait". Malgré cela, Kepler a consacré des efforts substantiels à rétablir l'astrologie sur une base philosophique plus solide, en produisant de nombreux calendriers astrologiques, plus de 800 nativités et plusieurs traités abordant spécifiquement le sujet de l'astrologie.

De Fundamentis

Dans sa quête du poste d'astronome impérial, Kepler est l'auteur de De Fundamentis (1601), dont le titre complet se traduit par « Donner des fondations plus solides à l'astrologie », servant d'avant-propos concis à l'un de ses almanachs annuels.

Dans ce traité, Kepler a élucidé les influences du Soleil, de la Lune et des planètes, attribuant leurs effets à la lumière et leur impact sur les humeurs. Il postulait que la Terre possède une âme dotée d'une sensibilité géométrique. Cette âme du monde, bien que sensible, manque de conscience, étant stimulée par la convergence géométrique des rayons célestes. Semblable à un berger appréciant la mélodie d'une flûte sans comprendre la théorie musicale, la Terre réagit inconsciemment aux angles et aux aspects célestes. Les éclipses sont considérées comme des présages significatifs car la faculté animale de la Terre est profondément perturbée par la cessation brusque de la lumière, subissant une perturbation émotionnelle qui persiste pendant un certain temps.

Kepler a émis l'hypothèse que la Terre, comme les organismes vivants, présente des "cycles d'humeurs", citant comme illustration l'observation des marins selon laquelle "on dit que les marées les plus hautes de la mer... reviennent après dix-neuf ans à peu près aux mêmes jours de l'année". Ce phénomène peut être en corrélation avec le cycle de précession des nœuds lunaires de 18,6 ans. Kepler a préconisé l'identification de tels cycles grâce à une vaste collecte de données d'observation à long terme, notant que "jusqu'à présent, cette observation n'a pas été faite".

Tertius Interveniens

Après la supernova de 1604, Kepler et Helisaeus Roeslin se sont engagés dans une série de polémiques publiées concernant l'importance de l'astrologie. Parallèlement, le médecin Philip Feselius a publié une publication qui répudiait entièrement l'astrologie, critiquant spécifiquement les contributions de Roeslin.

En réponse à ce qu'il percevait à la fois comme les excès de la pratique astrologique et son rejet trop zélé, Kepler a écrit Tertius Interveniens (1610). Cet ouvrage, théoriquement présenté comme un arbitrage neutre entre les savants en conflit (son titre signifiant « Interventions de tiers ») et leur patron commun, articulait également les perspectives globales de Kepler sur l'utilité de l'astrologie. Ces points de vue incluaient des mécanismes proposés pour l'interaction entre les corps planétaires et les âmes individuelles. Alors que Kepler qualifiait la plupart des règles et méthodologies astrologiques conventionnelles de « fumier nauséabond » sur lequel « une poule travailleuse » pourrait gratter, il affirmait qu'un astrologue scientifique assidu pouvait découvrir « une graine occasionnelle, voire même une perle ou une pépite d'or ».

Musique

Harmonice Mundi

Kepler était convaincu que « les principes géométriques ont fourni au Créateur le modèle pour orner le monde entier ». Dans Harmonice Mundi (1619), il s'efforce d'élucider les proportions du monde naturel, en particulier ses dimensions astronomiques et astrologiques, à travers le cadre de la musique. Le concept central de ces « harmonies » était la musica universalis, ou « musique des sphères », un sujet déjà exploré par Pythagore, Ptolémée et d'autres prédécesseurs. Notamment, peu de temps après la publication de Harmonice Mundi, Kepler a été impliqué dans un différend de priorité avec Robert Fludd, qui avait récemment publié sa propre théorie de l'harmonie.

Kepler a commencé son enquête en examinant des polygones réguliers et des solides, y compris les figures géométriques identifiées par la suite comme les solides de Kepler. Il a ensuite élargi cette analyse harmonique pour englober la musique, la météorologie et l'astrologie, postulant que l'harmonie provenait des tons générés par les âmes des corps célestes et, en astrologie, de l'interaction entre ces tons et les âmes humaines. La dernière section de l'ouvrage (Livre V) traitait des mouvements planétaires, en se concentrant spécifiquement sur les relations entre la vitesse orbitale et la distance orbitale du Soleil. Bien que des relations similaires aient été utilisées par d'autres astronomes, Kepler, s'appuyant sur les données de Tycho Brahe et ses propres théories astronomiques, les a analysées avec une précision nettement plus grande et leur a attribué une nouvelle importance physique.

Parmi ses nombreuses contributions, Kepler a formulé ce qui est désormais reconnu comme la troisième loi du mouvement planétaire. Grâce à des expérimentations approfondies, il a déterminé approximativement que « Les carrés des temps périodiques sont les uns par rapport aux autres comme les cubes des distances moyennes ». Bien qu'il ait enregistré la date de cette découverte au 8 mars 1618, il n'a fourni aucune méthodologie spécifique pour son origine. Néanmoins, les implications plus larges de cette loi purement cinématique pour la dynamique planétaire sont restées méconnues jusque dans les années 1660. En conjonction avec la loi de la force centrifuge récemment établie par Christiaan Huygens, ce principe a permis à Isaac Newton, Edmund Halley et potentiellement à Christopher Wren et Robert Hooke d'établir de manière indépendante que l'attraction gravitationnelle hypothétique entre le Soleil et ses planètes diminuait proportionnellement à l'inverse du carré de leur distance de séparation. Cette découverte contredisait le principe dominant de la physique scolaire, selon lequel l’attraction gravitationnelle maintenait une force constante quelle que soit la distance entre les corps en interaction. Cette hypothèse de force constante était soutenue par Kepler, par Galilée dans sa loi universelle erronée de la chute gravitationnelle uniformément accélérée, et par Borrelli, l'élève de Galilée, dans son ouvrage de 1666 sur la mécanique céleste.

Optique

Astronomiae Pars Optica

Tout en analysant méticuleusement les observations complètes de Tycho sur Mars et en commençant la compilation ardue des Tables de Rudolphine, Kepler a simultanément repris son enquête sur les principes de l'optique, en s'appuyant sur son essai lunaire de 1600. Les éclipses lunaires et solaires ont présenté des phénomènes déroutants, notamment des dimensions d'ombre anormales, la teinte rouge distinctive des éclipses lunaires totales et la luminosité inhabituelle signalée entourant les éclipses solaires totales. De plus, la réfraction atmosphérique posait des défis importants pour toutes les observations astronomiques. Pendant la majeure partie de 1603, Kepler suspendit ses autres recherches pour se concentrer sur la théorie optique. Le manuscrit qui en résulta, soumis à l'empereur le 1er janvier 1604, fut ensuite publié sous le titre Astronomiae Pars Optica (La partie optique de l'astronomie). Dans ce travail, Kepler a élucidé la loi du carré inverse régissant l'intensité lumineuse, la mécanique de la réflexion par les miroirs plans et incurvés et les principes fondamentaux des caméras sténopé. Il a également exploré les ramifications astronomiques de l'optique, notamment la parallaxe et la taille perçue des objets célestes. Ses recherches optiques se sont étendues à l'œil humain, ce qui a conduit les neuroscientifiques à le considérer comme le premier à identifier que le cristallin projette des images inversées et inversées sur la rétine. Kepler ne considérait pas la résolution de cette inversion perceptuelle comme étant centrale en optique, bien qu'il postule que l'image était ensuite rectifiée « dans les creux du cerveau » grâce à « l'activité de l'âme ».

Actuellement, Astronomiae Pars Optica est largement reconnu comme un texte fondateur de l'optique moderne, malgré l'omission notable de la loi de la réfraction. Concernant le domaine naissant de la géométrie projective, Kepler a introduit le concept de transformation continue d'une entité mathématique dans cette publication. Il a postulé que si le foyer d'une section conique traversait la ligne reliant ses foyers, la configuration géométrique se transformerait ou dégénérerait continuellement d'une forme à une autre. Par conséquent, une ellipse se transforme en parabole lorsqu’un foyer s’approche de l’infini, et un cercle apparaît lorsque les deux foyers d’une ellipse fusionnent. De même, la fusion des foyers d’une hyperbole entraîne la dégénérescence de l’hyperbole en une paire de lignes droites. De plus, il a émis l'hypothèse qu'une ligne droite, lorsqu'elle s'étendait à l'infini, convergerait avec elle-même en un point singulier à l'infini, présentant ainsi des caractéristiques proches d'un vaste cercle.

Dioptrice

Au début de l'année 1610, Galileo Galilei a utilisé son nouveau télescope avancé pour identifier quatre satellites en orbite autour de Jupiter. Suite à la publication de ses découvertes dans Sidereus Nuncius (Messager étoilé), Galilée a sollicité l'évaluation de Kepler, en partie pour améliorer la véracité de ses observations. La réponse enthousiaste de Kepler fut la publication d'un ouvrage concis intitulé Dissertatio cum Nuncio Sidereo (Conversation avec le Messager étoilé). Dans ce texte, il a confirmé les observations de Galilée et présenté diverses hypothèses concernant la signification et les ramifications des découvertes et des méthodologies télescopiques de Galilée dans les domaines de l'astronomie, de l'optique, de la cosmologie et de l'astrologie. Plus tard cette année-là, Kepler a étayé davantage le travail de Galilée en publiant ses propres observations télescopiques de ces lunes dans Narratio de Jovis Satellitibus. Néanmoins, au grand regret de Kepler, Galilée n'a jamais abordé publiquement (voire pas du tout) Astronomia Nova.

Kepler a lancé simultanément une enquête théorique et expérimentale sur les lentilles télescopiques, en utilisant un télescope prêté par le duc Ernest de Cologne. Le manuscrit détaillant ces recherches a été finalisé en septembre 1610 et ensuite publié sous le titre Dioptrice en 1611. Dans cette publication, Kepler a élucidé les fondements théoriques des lentilles convergentes doublement convexes et divergentes doublement concaves, expliquant leur combinaison pour construire un télescope galiléen. Il a également introduit des concepts tels que les images réelles par rapport aux images virtuelles, les images verticales par rapport aux images inversées et l'influence de la distance focale sur le grossissement et la réduction. En outre, il a décrit une conception de télescope améliorée, actuellement reconnue sous le nom de télescope astronomique ou télescope képlérien, qui utilise deux lentilles convexes pour obtenir un grossissement plus grand que la configuration originale de lentilles convexes et concaves de Galilée.

Mathématiques et physique

En 1611, en guise d'offrande du Nouvel An, Kepler rédige un pamphlet concis pour son ami et mécène occasionnel, le baron Wackher von Wackhenfels, intitulé Strena Seu de Nive Sexangula (Un cadeau du Nouvel An de neige hexagonale). Ce traité présentait la description inaugurale de la symétrie hexagonale observée dans les flocons de neige. En élargissant cette discussion, Kepler a proposé un fondement physique atomistique hypothétique pour cette symétrie, formulant ainsi ce qui est devenu plus tard connu sous le nom de conjecture de Kepler, une proposition concernant la configuration la plus efficace pour l'emballage des sphères. Ce défi mathématique important, qui revêt une importance pratique pour la compréhension des solides cristallins, a été formellement résolu par Thomas Hales en 2017.

En 1613, Kepler a composé le traité mathématique influent Nova stéréometria doliorum vinariorum, publié en 1615, qui se concentrait sur la mesure des volumes pour les récipients comme les fûts de vin. Ses contributions se sont également étendues à l'avancement des méthodes infinitésimales et de l'analyse numérique, englobant les approximations itératives, les infinitésimales et l'application naissante des logarithmes et des équations transcendantales. Les recherches de Kepler sur le calcul des volumes géométriques et la détermination de la forme optimale des fûts de vin représentaient des avancées cruciales vers le développement éventuel du calcul. La règle de Simpson, une technique d'approximation utilisée dans le calcul intégral, est reconnue en allemand sous le nom de Keplersche Fassregel (règle du tonneau de Kepler).

Héritage

Réception des théories astronomiques de Kepler

Les lois de Kepler sur le mouvement planétaire n'ont pas été immédiatement acceptées. Des personnalités éminentes, dont Galilée et René Descartes, ont totalement ignoré Astronomia nova de Kepler. De nombreux astronomes, parmi lesquels Michael Maestlin, instructeur de Kepler, ont exprimé leur opposition à son intégration de la physique dans la théorie astronomique. Certains chercheurs ont adopté des positions modifiées ; par exemple, Ismaël Bullialdus a reconnu les orbites elliptiques mais a remplacé la loi de l'aire de Kepler par un mouvement uniforme par rapport au foyer vide de l'ellipse. À l'inverse, Seth Ward a utilisé une orbite elliptique où les mouvements étaient définis par un équant.

De nombreux astronomes ont rigoureusement testé la théorie de Kepler et ses modifications ultérieures par rapport à des observations astronomiques empiriques. Surtout, deux transits de Vénus et Mercure à travers le disque solaire ont fourni des points de validation très sensibles pour la théorie, en particulier dans des conditions où ces planètes n'étaient généralement pas observables. Concernant le transit de Mercure en 1631, Kepler avait exprimé une incertitude considérable quant aux paramètres orbitaux de Mercure, conseillant aux observateurs d'étendre leurs recherches au jour précédant et suivant la date prévue. Pierre Gassendi a cependant réussi à observer le transit précisément à la date prévue, confirmant ainsi la prévision de Kepler et marquant l'observation inaugurale d'un transit de Mercure. Néanmoins, la tentative ultérieure de Gassendi d'observer le transit de Vénus à peine un mois plus tard s'est avérée infructueuse, principalement en raison d'inexactitudes dans les tables de Rudolphine. Gassendi ignorait que le transit ne serait pas visible depuis la majeure partie de l’Europe, y compris Paris. En revanche, Jeremiah Horrocks, qui a observé le transit de Vénus en 1639, a affiné les paramètres du modèle képlérien en utilisant ses propres observations, a prédit avec précision l'événement, puis a construit un appareil spécialisé pour son observation. Horrocks est resté un partisan inébranlable du modèle képlérien.

L'Epitome of Copernic Astronomy de Kepler a gagné un large lectorat parmi les astronomes de toute l'Europe et, après sa mort, est devenu le principal canal de diffusion de ses concepts astronomiques. Entre 1630 et 1650, ce traité a été le manuel d'astronomie le plus utilisé, convertissant avec succès de nombreuses personnes aux principes de l'astronomie basée sur les ellipses. Malgré cela, peu d’érudits ont adopté les idées spécifiques de Kepler concernant les fondements physiques des mouvements célestes. À la fin du XVIIe siècle, plusieurs théories en astronomie physique, s'inspirant des travaux de Kepler, notamment celles avancées par Giovanni Alfonso Borelli et Robert Hooke, ont commencé à incorporer des forces attractives (bien que distinctes des « espèces motrices » quasi spirituelles de Kepler) aux côtés du concept cartésien d'inertie. Dans son ouvrage fondateur, Principia Mathematica (1687), Isaac Newton a dérivé mathématiquement les lois de Kepler sur le mouvement planétaire à partir d'une théorie de la gravitation universelle basée sur la force, un défi mathématique complexe appelé par la suite « résoudre le problème de Kepler ».

L'histoire des sciences

Au-delà de ses contributions cruciales à l'évolution historique de l'astronomie et de la philosophie naturelle, Kepler revêt une importance considérable dans la philosophie et l'historiographie des sciences. Kepler et ses lois du mouvement étaient au cœur des premiers récits historiques de l'astronomie, tels que l'Histoire des mathématiques de Jean-Étienne Montucla de 1758 et l'Histoire de l'astronomie moderne de Jean-Baptiste Delambre de 1821. Ces histoires et d'autres, formulées dans la perspective des Lumières, abordaient généralement les arguments métaphysiques et religieux de Kepler avec scepticisme et désapprobation. À l’inverse, les philosophes naturels de l’ère romantique ultérieure considéraient souvent ces mêmes éléments comme fondamentaux pour ses réalisations scientifiques. William Whewell, dans son influent Histoire des sciences inductives (1837), a caractérisé Kepler comme le génie scientifique inductif par excellence ; par la suite, dans sa Philosophie des sciences inductives (1840), Whewell présenta Kepler comme l'incarnation des méthodologies scientifiques les plus avancées. De même, Ernst Friedrich Apelt, le premier érudit à entreprendre une étude approfondie des manuscrits de Kepler après leur acquisition par Catherine la Grande, a identifié Kepler comme une figure cruciale de la « Révolution des sciences ». Apelt, qui percevait les mathématiques, les sensibilités esthétiques, les théories physiques et la théologie de Kepler comme des composantes intégrantes d'un système intellectuel unifié, a produit la première analyse complète de la vie et de l'œuvre de Kepler.

Après le travail fondateur d'Apelt, l'étude d'Alexandre Koyré sur Kepler a représenté la prochaine étape importante dans l'interprétation historique de la cosmologie de Kepler et de son influence durable. Au cours des années 1930 et 1940, Koyré, avec d'autres historiens professionnels des sciences pionniers, a conceptualisé la « Révolution scientifique » comme l'événement transformateur central de l'histoire des sciences, positionnant Kepler comme une figure centrale, et sans doute *la*, de cette révolution. Koyré a notamment souligné les contributions théoriques de Kepler, plutôt que ses efforts empiriques, comme étant au cœur du passage intellectuel des visions du monde anciennes aux visions modernes. Depuis les années 1960, le volume d'études historiques consacré à Kepler s'est considérablement élargi, englobant des enquêtes détaillées sur son astrologie et sa météorologie, ses méthodologies géométriques, le rôle profond de ses convictions religieuses dans son œuvre, ses stratégies littéraires et rhétoriques, son engagement dans les courants culturels et philosophiques plus larges de son époque, et même ses propres contributions en tant qu'historien des sciences.

D'éminents philosophes des sciences, notamment Charles Sanders Peirce, Norwood Russell Hanson, Stephen Toulmin et Karl Popper, se sont toujours appuyés sur les contributions de Kepler ; son œuvre fournit des exemples illustratifs de concepts tels que l'incommensurabilité, le raisonnement analogique et la falsification, parmi de nombreuses autres idées philosophiques. De plus, le physicien Wolfgang Pauli a exploité le conflit de priorité entre Kepler et Robert Fludd pour étudier les ramifications de la psychologie analytique dans la recherche scientifique.

Éditions publiées et traductions

Plusieurs traductions modernes des œuvres de Kepler ont vu le jour à la fin du XIXe et au début du XXe siècle, tandis que la publication systématique de ses œuvres complètes a commencé en 1937 et est en voie d'achèvement au début du XXIe siècle.

Christian Frisch (1807-1881) a compilé une édition en huit volumes, intitulée Kepleri Opera omnia, entre 1858 et 1871, coïncidant avec le tricentenaire de la naissance de Kepler. Cette édition présentait exclusivement les textes latins originaux de Kepler accompagnés d'un commentaire latin.

Walther von Dyck (1856-1934) a lancé des plans pour une nouvelle édition en 1914. Il a méticuleusement rassemblé des copies des manuscrits inédits de Kepler, tirant parti des voies diplomatiques internationales pour obtenir le prêt des documents détenus à Leningrad auprès des autorités soviétiques pour la reproduction photographique. Ces manuscrits nouvellement acquis comprenaient plusieurs œuvres de Kepler auparavant inaccessibles à Frisch. Les reproductions photographiques de Dyck continuent de servir de matériau de base pour les éditions contemporaines des manuscrits inédits de Kepler.

En 1923, Max Caspar (1880-1956) a publié sa traduction allemande du Mysterium Cosmographicum de Kepler. L'engagement de Dyck et Caspar dans le travail de Kepler a été considérablement façonné par le mathématicien Alexander von Brill. (1842-1935). Caspar rejoignit ensuite Dyck en tant que collaborateur, assumant la direction du projet en 1934 et créant la Kepler-Kommission l'année suivante. Avec l'aide de Martha List (1908-1992) et de Franz Hammer (1898-1969), Caspar a poursuivi ses efforts éditoriaux tout au long de la Seconde Guerre mondiale. De plus, Max Caspar est l'auteur d'une biographie de Kepler, publiée en 1948. Les présidents ultérieurs de la commission comprenaient Volker Bialas (1976-2003), Ulrich Grigull (1984-1999) et Roland Bulirsch (1998-2014).

Importance culturelle et éponymie

Kepler est devenu populairement perçu comme un emblème de la modernité scientifique et un visionnaire en avance sur son époque. Le vulgarisateur scientifique Carl Sagan l'a qualifié de « premier astrophysicien et dernier astrologue scientifique ». Les discussions concernant le rôle de Kepler au sein de la révolution scientifique ont généré diverses interprétations philosophiques et populaires. Parmi ceux-ci, l'ouvrage d'Arthur Koestler de 1959, Les somnambules : une histoire de la vision changeante de l'homme sur l'univers, se démarque comme étant particulièrement influent, décrivant Kepler comme le héros sans équivoque - moralement, théologiquement et intellectuellement - de cette période de transformation.

Le roman historique acclamé par la critique de John Banville, Kepler (1981), approfondit de nombreux thèmes précédemment explorés dans Le récit non-fictionnel de Koestler et dans le cadre de la philosophie des sciences. À l'inverse, la publication non-fictionnelle de 2004, Heavenly Intrigue, a avancé la théorie selon laquelle Kepler aurait assassiné Tycho Brahe pour acquérir ses données astronomiques. Cependant, une équipe néerlando-tchèque a exhumé Tycho Brahe en 2010, effectuant des analyses de ses os, de ses dents et de sa barbe pour détecter la teneur en mercure. Les résultats ont définitivement exclu qu'un empoisonnement au mercure soit la cause du décès de Brahe.

En 2002, l'Autriche a émis une pièce de collection en argent de 10 euros à la mémoire de Johannes Kepler. Le revers de la pièce présente un portrait de Kepler, reconnaissant sa période d'enseignement à Graz et ses environs. La connaissance personnelle de Kepler avec le prince Hans Ulrich von Eggenberg a probablement influencé la conception du château d'Eggenberg, qui sert de motif sur l'avers de la pièce. Devant lui sur la pièce se trouve le modèle complexe de sphères et de polyèdres imbriqués dérivé de son œuvre, Mysterium Cosmographicum.

Le compositeur allemand Paul Hindemith a créé un opéra sur Kepler, intitulé Die Harmonie der Welt (1957) ; au cours de son vaste développement, il composa simultanément une symphonie du même nom, en s'appuyant sur les concepts musicaux formulés pour l'opéra. L'effort artistique de Hindemith a ensuite inspiré John Rodgers et Willie Ruff de l'Université de Yale à développer une composition pour synthétiseur, basée sur la méthodologie de Kepler pour représenter musicalement le mouvement planétaire. De plus, Philip Glass a composé un opéra intitulé Kepler (2009), centré sur la vie de Kepler, avec un livret en allemand et en latin de Martina Winkel.

Les lois de Kepler sur le mouvement planétaire sont directement attribuées aux contributions scientifiques de Kepler ; la Supernova SN 1604 de Kepler, qu'il a méticuleusement observée et documentée ; les polyèdres Kepler-Poinsot, une collection de constructions géométriques, dont il a décrit deux ; et la conjecture de Kepler concernant l'emballage des sphères. En outre, divers éléments géographiques et astronomiques, ainsi que des établissements d'enseignement, portent son nom, notamment de nombreuses rues et places de la ville, plusieurs établissements universitaires, un astéroïde, un cratère lunaire et un cratère martien.

Au 16 juin 2023, le télescope spatial Kepler avait catalogué 530 506 étoiles et identifié 2 778 exoplanètes confirmées, dont un nombre important sont nommées en hommage au télescope et Kepler lui-même.

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