Johannes Kepler a elaborat legile mişcării planetare şi a pus bazele mecanicii cereşti. El este personalitatea centrală a revoluţiei din astronomie care a avut loc la începutul secolului al XVII-lea, când teoria heliocentrică avansată de Copernicus cu o jumătate de secol în urmă a fost susţinută de descoperirile şi argumentaţia lui Galilei.

Deşi era un om profund evlavios şi dornic să-l preamărească pe Dumnezeu în astronomie, fiind în plus şi un luteran care a trăit în perioada Reformei şi a Contrareformei, ataşamentul său mistic faţă de armonie a fost contrabalansat de devotamentul faţă de observaţia ştiinţifică.

Astfel, Kepler a renunţat la ipotezele neproductive şi şi-a canalizat eforturile în direcţia descoperirii legilor matematice. „I-am confirmat veridicitatea", scria el despre sistemul solar aşa cum îl vedea, „şi îi admir frumuseţea cu o neţărmurită şi răscolitoare încântare."

Johannes Kepler s-a născut în Weil, un oraş din fostul stat german Wurtemburg, la 27 decembrie 1571. Tatăl lui a fost un soldat cu o personalitate excentrică; în schimb, Kepler avea să fie un copil bolnăvicios şi un adult ipohondru. A urmat cursurile Universităţii din Tubingen, unde a fost studentul lui Michael Mastlin, un adept convins al sistemului copernician.

Iniţial, Kepler voia să devină teolog, dar după ce a absolvit în 1591, a acceptat un post de profesor la Graz, un oraş din statul Styria din cadrul Imperiului Austriac. Nu s-a remarcat în mod special prin calităţile sale de profesor de matematică şi morală şi a avut puţini elevi. Şi-a petrecut timpul liber alcătuind horoscoape - credea în astrologie, dar fără fervoare - şi studiind astronomia.

În 1597 Kepler a publicat lucrarea „Mysterium Cosmographicum”, în care împărtăşea viziunea coperniciană a universului heliocentric. De remarcat că Johannes Kepler a adaptat ideile pitagoreice la noţiunea de univers centrat în jurul soarelui, recunoscând statutul ontologic pe care grecii antici îl acordau matematicii. („Totul se reduce la numere", se crede că ar fi spus Pitagora.)

Kepler a încercat să demonstreze că orbitele celor şase planete cunoscute erau definite prin cinci corpuri solide geometrice pe care le descoperiseră grecii antici. De exemplu, în interiorul sferei celeste a lui Saturn se afla un cub, în interiorul sferei lui Mercur, un octaedru. Nu este deci surprinzător faptul că Galilei, căruia Kepler i-a trimis cartea, i-a răspuns pe un ton amical, dar ponderat.

În 1600, pentru a evita posibilele persecuţii pe care le-ar fi avut de suferit ca luteran în timpul Contrareformei, Kepler s-a mutat de la Graz la Praga. Acolo a lucrat pentru o scurtă perioadă de timp ca asistent al marelui astronom Tycho Brahe. De bună seamă că relaţia dintre cei doi bărbaţi a fost dificilă, deoarece Brahe spera ca măsurătorile astronomice pe care le adunase muncind o viaţă întreagă - şi pe care şi le păzea cu străşnicie - să-i confirme propriul sistem al universului.

Totuşi, după moartea lui Brahe, survenită în cursul anului următor, Kepler a moştenit acest volum considerabil de observaţii, inclusiv unele date remarcabile despre Marte. Folosind informaţiile respective şi împărtăşind respectul lui Brahe pentru rigurozitate, Kepler a realizat cele mai importante descoperiri ale sale în următorii opt ani.

Desprinderea lui Kepler de astronomia tradiţională a fost marcată de invocarea conceptului de forţă şi de formularea unor legi menite să explice mişcarea planetelor. Până la Copernicus (inclusiv el) astronomia nu operase cu un asemenea concept şi în esenţă se ocupase de prezicerea sosirilor şi plecărilor planetelor.

Observând că orbita lui Marte nu se potriveşte nici cu schema ptolemeică, nici cu cea copemiciană, Kepler a renunţat în cele din urmă la un concept împărtăşit de ambele scheme: certitudinea filozofică transmisă din antichitate, potrivit căreia orbitele erau perfect circulare. În acelaşi timp, el a renunţat la supoziţia că planetele se deplasează cu viteze uniforme.

Din informaţiile pe care le deţinea reieşea că toate planetele se mişcă mai repede atunci când se apropie de soare, şi mai lent pe măsură ce se îndepărtează de astrul central. Prin încercări repetate, el a descoperit legea care guvernează această mişcare. O linie imaginară, vectorul rază, care uneşte Soarele cu planeta, „mătură" arii egale în intervale de timp egale. Aceasta este cea de-a doua lege a lui Kepler.

După ce a descoperit a doua lege din structura copemiciană, mai rămânea de clarificat adevărata formă a orbitelor planetare. În cele din urmă, Kepler a ajuns să-şi dea seama de avantajele elipsei, o formă geometrică pe care o cunoscuseră şi anticii. Ea confirma predicţiile cu o mare precizie şi a devenit prima lege a lui Kepler: orbitele planetelor sunt eliptice, cu soarele plasat într-unul dintre focare.

Primele două legi ale lui Kepler au fost formulate în „Astronomia Nova”, publicată în 1609. La fel ca şi Galilei, deşi nu descoperise legea universală a gravitaţiei, se apropiase foarte mult de aceasta. Era conştient de forţa care acţionează între corpurile planetare şi care este direct proporţională cu masa acestora, dar a sugerat că ar fi de natură magnetică. Totuşi, semnificaţia esenţială a lucrării „Astronomia Nova” rezidă în reorientarea scopului şi a metodelor din astronomie. Geometria celestă a fost subordonată unei noi fizici cereşti, care funcţiona după legi ce puteau fi descoperite şi înţelese.

În 1619, când a fost publicată lucrarea „Harmonice mundi” („Armonia lumii"), Kepler o considera capodopera sa. Plină de ilustraţii şi de exemple muzicale (fiecărei planete îi fusese atribuită o gamă de sunete), „Harmonice mundi” este pe alocuri o lucrare delirantă în care Kepler susţine că noţiunile de matematică oferă un mijloc de cunoaştere a universului, iar omenirea poate împărtăşi cu Dumnezeu această viziune asupra lumii.

Chiar dacă este de multe ori mistică, lucrarea include o descoperire ştiinţifică fundamentală: a treia lege a lui Kepler privind mişcarea planetelor - pătratul timpului necesar unei planete să înconjure complet soarele este proporţional cu cubul distanţei sale medii faţă de soare. Aceasta permite calcularea distanţelor dintre planete şi Soare în diferite poziţii ale acestora pe orbite.

În afara lucrărilor de astronomie, Kepler a elaborat importante tratate de optică. Cartea sa „Epitome astronomiae” („Astronomia coperniciană în rezumat") a fost publicată între anii 1619 şi 1621, şi în scurt timp avea să fie inclusă pe lista cărţilor interzise de Biserica Catolică. În 1627, el a publicat o clasificare a stelelor cunoscute, aşa-numitele „Tabele Rudolfine”, bazate pe observaţiile lui Tycho Brahe. Tabelele au fost folosite după aceea timp de secole.

După toate probabilităţile, Kepler nu a dus o viaţă uşoară în Europa din timpul Contrareformei. În urma publicării observaţiilor lui Tycho a intrat în conflict cu rudele astronomului, şi salariul nu i-a fost plătit întotdeauna la timp. Soţia şi copilul i-au murit în 1611, iar anul următor, patronul său, împăratul Rudolf, a abdicat în urma unei revolte şi l-a lăsat fără slujbă pe astronomul său.

Kepler s-a mutat în scurt timp la Linz, unde a lucrat ca matematician, şi în jurul lui 1625 a plecat la Ulm, din nou pentru a scăpa de persecuţiile religioase. Revenind la Praga în 1627, el a fost primit cu onoruri şi angajat ca astrolog al ducatului de Sagan. În această perioadă s-ar putea ca Johannes Kepler să fi căzut pradă scepticismului, astfel că, în cele din urmă, a plecat să-şi caute o nouă slujbă. A murit în Bavaria la 15 noiembrie 1630.

Kepler este o personalitate centrală şi în acelaşi timp contradictorie a istoriei ştiinţei. A fost un credincios devotat şi, în acest sens, scria: „Eu iau religia în serios, nu mă joc cu ea". Cu toate acestea, opera sa a avut ca rezultat subminarea autorităţii seculare a Bisericii, fie ea catolică sau protestantă.

„Kepler a fost unul dintre acei puţini oameni care s-au dovedit pur şi simplu incapabili să facă altceva decât să-şi apere cu străşnicie convingerile în toate domeniile", scria Albert Einstein, elogiindu-l pe omul care s-a eliberat de „tradiţiile intelectuale în care s-a născut. Aceasta a însemnat nu numai tradiţia religioasă, bazată pe autoritatea Bisericii, dar şi conceptele generale privind natura şi caracterul limitat al acţiunii din cadrul universului şi al sferei umane, precum şi ideile de importanţă relativă ale gândirii şi experienţei în domeniul ştiinţelor."