Johannes Kepler (Keplero)

Il padre era un soldato di ventura che lasciò la famiglia quando Johannes aveva cinque anni, per cui visse un’infanzia povera, con il nonno e la madre che gestivano una locanda, servendo spesso anche a tavola.

Frequentò le scuole locali e quindi un Seminario, intendendo intraprendere la carriera religiosa, poi l’Università di Tübingen, allora come oggi un baluardo della teologia luterana.

Profondamente religioso, credeva che Dio avesse costruito l’universo secondo un progetto matematico (un’idea pitagorica e poi platonica) e che quindi la matematica offrisse il modo di arrivare alla verità ultima sull’universo. Spesso viene presentato come irrazionalista, ma la sua visione della conoscenza del mondo si rivela invece come profondamente razionale.

A Tübingen studiò matematica e astronomia da uno dei principali astronomi del tempo, Michael Maestlin. Si insegnava ovviamente il sistema tolemaico, nelle versioni più recenti, e l’atteggiamento degli astronomi, in prevalenza matematici, era di calcolare, usando circonferenze, le traiettorie dei pianeti lasciando ai filosofi naturali il discutere se i modelli matematici corrispondessero o no al mondo reale. Nel suo primo lavoro del 1596 Keplero invece propose di considerare le vere traiettorie dei pianeti non le curve usate per descriverle.

Studiò anche greco ed ebraico, per leggere le Scritture, e tutte le lezioni si tenevano in latino. Alla fine del primo anno ebbe il massimo giudizio in tutte le discipline eccetto che in matematica. Maestlin infatti, rendendosi conto del suo valore eccezionale, voleva da lui il massimo e ben presto iniziò ad introdurlo anche al nuovo sistema eliocentrico copernicano che Keplero immediatamente accettò come vero.

Per questo ed anche per altre sue idee religiose poco ortodosse, secondo i rigidi schemi luterani di Tübingen, Maestlin lo convinse ad abbandonare i progetti per l’ordinazione e ad accettare un posto di insegnante di matematica a Graz (attuale Austria).

In effetti l’intolleranza religiosa stava crescendo e Keplero fu anche scomunicato nel 1612, la qual cosa gli diede grande dolore, ma nonostante la sua posizione sociale elevata, di Matematico Imperiale, non riuscì mai ad ottenere la revoca. D’altra parte, pur vivendo nella cattolica Praga, rifiutò di convertirsi al cattolicesimo per cui visse sempre rigettato da entrambe le confessioni.

Nella sua prima opera cosmologica, il Mysterium cosmographicum del 1596, affronta il problema dei sei pianeti (la Luna essendo un satellite della Terra, termine da lui coniato nell’opuscolo Narratio de Observatis a se quatuor Iovis sattelitibus erronibus) e delle loro distanze relative dal Sole, inserendo in una sfera i cinque solidi regolari (i solidi platonici) uno dentro l’altro: ogni sfera inscritta in essi descriverebbe le orbite dei pianeti nell’ordine.

Keplero giustifica il suo modello con dati osservativi e inoltre fornisce almeno nove motivi per i quali il modello copernicano è da preferire a quello tolemaico in quanto più corrispondente ai fatti osservati.

Per sollecitare nuove osservazioni, sperando così di avere un maggiore accordo con i suoi calcoli, inviò una copia del libro al maggiore astronomo del tempo, il danese Tycho Brahe, che lavorava allora a Praga, capitale dell’Impero. Keplero doveva lasciare la cattolica Graz perché luterano, Tycho cercava un assistente matematico e Keplero ottenne il posto.

Fu subito messo a lavorare su di un altro problema, quello dell’orbita di Marte, che continuò a studiare anche dopo la morte di Tycho nel 1601 e la nomina a suo successore come Astronomo Imperiale. Usando la mole di dati di Tycho e le sue personali osservazioni, dopo un immenso lavoro (restano più di mille fogli di calcoli!) vinse la sua guerra con Marte e si convinse che l’orbita era un’ellisse con il Sole in uno dei fuochi ed estese questa idea anche agli altri pianeti (quella che ora è chiamata Prima legge di Keplero). Stabilì anche che il ‘raggio’ che unisce il Sole al pianeta descrive aree uguali in tempi uguali (Seconda legge) e pubblicò questi risultati nel suo Astronomia nova, del 1609. In questo libro, per la prima volta, si affronta il problema del confronto tra dati sperimentali e previsioni teoriche e dell’accuratezza delle misure.

Nel frattempo aveva lavorato anche su alcuni problemi di ottica, dando tra l’altro una corretta spiegazione matematica della camera oscura ed una prima spiegazione dell’occhio umano, pubblicati nel Ad Vitellionem paralipomena, quibus astronomiae pars optica traditur (1604) che si rifà all’Ottica del polacco Witelo che a sua volta aveva tradotto le opere arabe di Alhazen.

Nel De stella nova (1606) riferisce anche della ‘nuova stella’ comparsa nel 1604, ora chiamata supernova di Keplero, facendo anche delle ipotesi sulla sua natura.

Dopo l’uso del telescopio da parte di Galileo per la scoperta delle lune di Giove, esposta nel Sidereus Nuncius del 1610, scrisse una entusiastica lettera a Galileo e un commento, Dissertatio cum nuncio sidereo nel quale si discute sulla finitezza dell’universo introducendo argomenti che furono ripresi anche in tempi recenti (paradosso di Olbers). Cominciò anche a studiare le proprietà delle lenti usandole per progettare un nuovo tipo di telescopio con lenti convesse che dà immagini capovolte, ora chiamato ‘telescopio astronomico’ (Dioptrice, 1611).

Il lavoro di Praga, iniziato con qualche difficoltà per i difficili rapporti con Tycho, fu scientificamente molto produttivo e personalmente abbastanza tranquillo, ma nel 1611 le cose cominciarono a peggiorare. Prima la morte dell’amato figlio di sette anni, poi della moglie, e quindi l’Imperatore Rodolfo, suo amico, fu costretto ad abdicare in favore del fratello Mattia, cattolico come Rodolfo, ma molto meno tollerante verso i Protestanti.

Keplero fu costretto a lasciare Praga con i restanti figli e a trasferirsi a Linz (ora in Austria). Mentre la precedente moglie, Barbara, anche se trovata per mezzo di un sensale, era stata sposata per amore, nel 1613 si risposò con Susanna per necessità, soprattutto per la cura dei figli. Alla festa nunziale si pose il problema del volume delle botti di vino ed elaborò un metodo di calcolo del volume dei solidi di rotazione (Nova stereometria doliorum, 1615) per mezzo di ‘indivisibili’, poi perfezionato da Bonaventura Cavalieri, progenitore del cacolo infinitesimale.

Come Astronomo Imperiale aveva avuto l’incarico di elaborare nuove Tavole Astronomiche, ma il suo interesse prevalente, sin dal 1599, era di riprendere ed elaborare le idee comologiche già abbozzate. Con la pubblicazione del Harmonices mundi, nel 1619, presenta, oltre ad uno studio completo di tutti i possibili poliedri regolari, la cosiddetta Terza legge di Keplero: la proporzionalità dei quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti con i cubi del raggio medio della loro orbita. La formulazione della legge, della quale egli stesso era all’inizio poco convinto, è stata aggiunta nelle bozze, quando l’opera era già in stampa!

Fu la terza legge più che una mela a portare Newton alla sua gravitazione universale e quindi essa si può considerare l’atto di nascita della meccanica celeste.

Nel frattempo la madre Katharina, accusata di stregoneria, era stata arrestata e poi liberata per le obiezioni procedurali poste dal collegio difensivo sull’uso della tortura che non aveva rispettato le regole. Mentre Keplero arrivava per assumerne la difesa, lesse un trattato di armonia musicale di Vincenzio Galilei, il padre di Galileo, e ad esso si ispirò per la sua ‘Armonia del Mondo’.

Nel 1621 pubblicò la summa delle sue idee astronomiche e cosmologiche nei sette volumi della Epitome Astronomiae.

La difficoltosa elaborazione delle tavole astronomiche procedeva con fatica, e Keplero fu entusiasta della notizia dell’introduzione di logaritmi da parte di Napier nel 1614, ma Maestlin prima gli ricordò che un serio matematico doveva rifuggire da aiuti per il calcolo (!) e poi lo sconsigliò dal fidarsi di una cosa di cui nessuno capiva il funzionamento (le stesse obiezioni vennero fatte per i primi computer!).

In risposta Keplero pubblicò un trattato sui logaritmi, dando la dimostrazione delle loro proprietà e calcolando tavole di logaritmi a otto cifre, allegate alle sue Tavole Rudolphine pubblicate finalmente nel 1628 e dedicate al committente, l’Imperatore Rodolfo.

L’accuratezza delle tavole, usate con successo per più di un secolo, contribuì ad aumentare la credibilità e la fama delle leggi di Keplero e di conseguenza dell’astronomia eliocentrica copernicana.

Al tempo della pubblicazione delle Tavole, Keplero non lavorava più per l’Imperatore, avendo lasciato Linz per entrare al seguito di Albrecht von Wallenstein, uno dei generali della guerra dei Trent’anni, che gli chiedeva, come del resto Rodolfo, soprattutto oroscopi. Ovviamente obbediva, anche se ripetutamente affermò che non si potevano fare previsioni astrologiche, in quanto anche se credeva come molti all’epoca ad un influsso fisico del Cielo sulla Terra non credeva all’esistenza reale delle costellazioni, che per lui come per tutti gli astronomi erano pure convenzioni.

Morì dopo una breve malattia a Regensburg, dove si trovava per incassare dei crediti dovuti per le Tavole Rudolphine, e fu sepolto nella chiesa locale, distrutta due anni dopo, per cui non rimane nulla della sua tomba.

A cura del figlio nel 1634 viene stampato il Somnium, un racconto fantastico scritto allo scopo di divulgare l’astronomia copernicana.

Il suo nome è stato dato ad un grande cratere lunare ed anche ad un cratere di Marte e a lui è stata intitolata l’attuale Università di Linz.

La NASA gli ha intitolato il progetto Kepler Mission dedicato alla scoperta e studio di pianeti extrasolari di tipo terrestre; la missione, partita nel 2009 e con durata prevista fino al 2020, ha confermato ad oggi 1018 pianeti e individuato altri 4175 candidati.