Johannes Kepler

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Biographie

Johannes Kepler (ou Keppler), né le 27 décembre 1571 à Weil der Stadt et mort le 15 novembre 1630 à Ratisbonne dans l'électorat de Bavière, est un astronome célèbre pour avoir étudié l'hypothèse héliocentrique de Nicolas Copernic, affirmant que la Terre tourne autour du Soleil et surtout pour avoir découvert que les planètes ne tournent pas autour du Soleil en suivant des trajectoires circulaires parfaites mais des trajectoires elliptiques.

Kepler naît au sein d'une famille de religion protestante luthérienne, installée dans la ville de Weil dans le Wurtemberg, ville libre sous l´autorité immédiate de l´Empire. Né prématurément à sept mois et hypocondriaque de nature chétive, il souffre toute sa vie d'une santé fragile. À l'âge de trois ans, il contracte la petite vérole, ce qui, entre autres séquelles, affaiblit sévèrement sa vue.

La famille Kepler est peu ordinaire et son ambiance n'est pas des plus saines. Le père, Heinrich Kepler, est mercenaire dans l'armée du duc de Wurtemberg, et toujours en campagne, étant ainsi rarement présent à son domicile. La mère, Catherine — que Kepler qualifie lui-même de « petite, maigre, sinistre et querelleuse » — avait été élevée par une tante qui finit sur le bûcher pour sorcellerie. Kepler a trois cadets : sa soeur, Margarette, dont il reste proche, Christopher, qui lui fut toujours antipathique, et Heinrich.

De 1574 à 1576, il vit avec son petit frère Heinrich — épileptique — chez ses grands-parents, alors que son père est en campagne et que sa mère est partie à sa recherche.

Au retour de ses parents, Kepler déménage à Leonberg, ville du duché de Wurtemberg, et va suivre les cours de l'école latine de 1577 à 1579 et de 1581 à 1583. Ses parents lui font découvrir l'astronomie. Ainsi, en 1577, sa mère l'emmène en haut d'une colline pour observer le passage d'une comète. De son côté, son père lui montre l'éclipse de Lune du 31 janvier 1580, et comment cette dernière devint toute rouge. Kepler étudia plus tard ce phénomène et l'expliqua dans l'un de ses ouvrages sur l'optique.

À nouveau parti en guerre en 1589, son père disparaît à jamais.

Kepler ne termine son premier cycle de trois années qu'en 1583, retardé notamment à cause de son emploi comme journalier agricole, entre neuf et onze ans. En 1584, il entre au Séminaire protestant d'Adelberg, puis, deux années après, au Séminaire supérieur de Maulbronn.

Il y obtient son diplôme de fin d'études et entre, en 1589, à l'université de Tübingen, au séminaire évangélique Tübinger Stift. Là, il étudie d'abord l'éthique, la dialectique, la rhétorique, le grec, l'hébreu, l'astronomie et la physique, puis la théologie et les sciences humaines. Il y poursuit ses études après obtention d'une maîtrise en 1591. Son professeur de mathématiques, l'astronome Michael Maestlin, lui enseigne le système héliocentrique de Copernic, qu'il réservait aux meilleurs étudiants, les autres devant alors se contenter du système géocentrique de Ptolémée, qui place la Terre au centre du monde. Kepler devient ainsi un copernicien convaincu et reste très proche de son professeur ; il n'hésite pas à lui demander aide ou conseil pour ses travaux.

Alors que Kepler projette de devenir ministre luthérien, l'école protestante de Graz demande un professeur de mathématiques. Il abandonne alors ses études en théologie pour prendre le poste et quitte Tübingen en 1594. À Graz, il publie des almanachs avec des prédictions astrologiques. À l'époque, la distinction entre science et croyance n'est pas encore clairement établie et le mouvement des astres, encore assez méconnu, est gouverné par les lois divines.

Kepler se maria deux fois. Une première fois par intérêt, le 27 avril 1597, avec Barbara Müller, qui décède en 1612, tout comme deux de leurs cinq enfants — âgés d'un et de deux mois à peine. Ce mariage, organisé par ses proches, l'unit à une femme au caractère exécrable qu'il qualifie de « grasse et simple d'esprit ». Un autre de ses fils meurt à l'âge de sept ans. Seuls sa fille Susanne et son fils Ludwig survivent. Puis, à Linz l'année suivante, il épouse Susanne Reuttinger avec qui il a sept enfants parmi lesquels trois meurent très tôt. Un mariage, cette fois-ci, heureux.

En 1615, sa mère, alors âgée de 68 ans, est accusée de sorcellerie par les autorités de sa ville natale Leonberg. Kepler, persuadé de son innocence, passe six années à assurer sa défense auprès des tribunaux et à écrire de nombreux plaidoyers. Il doit, à deux reprises, retourner dans le Wurtemberg. Elle passe 14 mois enfermée à Güglingen. Finalement, le duc de Wurtemberg la déclare libre de toute charge de sorcellerie le 4 octobre 1621. Affaiblie par ces dures années de procès et d'emprisonnement, elle meurt six mois plus tard.

Kepler meurt en 1630 à Ratisbonne, à l'âge de 59 ans, loin de Susanne et de ses enfants qui n'apprendront son décès que deux mois plus tard. Il est enterré le 19 novembre. Avant de mourir il avait eu le temps d'écrire l'épitaphe qu'il souhaitait pour sa pierre tombale : Mensus eram caelos. Nunc terrae metior umbras. Mens coelestis erat. Corporis umbra jacet (Je mesurais les cieux. Je mesure maintenant les ombres de la Terre. L'esprit était céleste. Ici gît l'ombre du corps).

En 1633-1634, durant la guerre de Trente Ans, l'armée suédoise détruit sa tombe et ses ossements sont jetés à la fosse commune. Ses travaux sont retrouvés en 1773. Récupérés par Catherine II de Russie, ils se trouvent à l'observatoire de Poulkovo à Saint-Pétersbourg en Russie. En 1808, un monument en marbre lui est élevé par les soins du prince Charles de Dalberg dans le jardin botanique de Ratisbonne.

Kepler a découvert les trois relations mathématiques, aujourd'hui dites lois de Kepler, qui régissent les mouvements des planètes sur leur orbite. Les deux premières sont publiées en 1609 dans un livre intitulé Astronomia Nova. La troisième survient seulement en 1618, et quantifie le rapport entre longueur du demi-grand axe et période de révolution. Ces relations sont fondamentales car elles furent plus tard exploitées par Isaac Newton pour mettre au point sa théorie de la gravitation universelle. Dans son Astronomia Nova il entrevoyait déjà la loi de la gravitation universelle. Il explique à propos de la pesanteur et de l'attraction terrestre que "deux corps voisins et hors de la sphère d'attraction d'un troisième corps s'attireraient en raison directe de leur masse." Pour mieux se faire comprendre, il écrit le premier livre de science-fiction, Somnium. Il veut montrer les problèmes posés par l'attraction et la pesanteur en imaginant un voyage de la Terre à la Lune par deux personnages: la violence du départ, la diminution progressive de la pesanteur qui à la fin s'annule (l'état d'apesanteur de nos jours !) puis l'attraction croissante de la Lune qui reste néanmoins plus faible que sur La Terre.

Il fonde une science nouvelle, nommée par lui la "dioptrique" et qui deviendra l'optique en synthétisant en 1604, puis en 1611, les principes fondamentaux de l'optique moderne comme la nature de la lumière, la chambre obscure, les miroirs (plans et courbes), les lentilles ou la réfraction.

À la suite de l'observation d'une supernova en 1604-1605, il écrira deux ans plus tard De Stella nova in pede serpentarii.

L'année 1613 est marquée par la publication d'un travail sur la chronologie et l'année de naissance de Jésus de Nazareth. D'abord en allemand, puis en latin l'année suivante (De Vero Anno quo Aeternus Dei Filius Humanam Naturam in Utero Benedictae Virginis Mariae Assumpsit). Il y démontra que le calendrier chrétien comportait une erreur de cinq ans et fut ainsi le premier à revoir la date de naissance de Jésus, en l'an -4.

Entre 1617 et 1621, il écrit Epitome Astronomiae Copernicae, une introduction à l'astronomie copernicienne.

Il construisit une table de logarithmes, publiée en 1624 dans Chilias logarithmorum à Marbourg, en améliorant la méthode de calcul proposée par John Napier. Bien qu'achevées depuis un moment déjà, il publia à Ulm, en 1627, ses tables rudolphines (Tabulae Rudolphinae) en hommage à Rodolphe II. Ces tables de positions planétaires étaient fondées sur les observations de Tycho Brahe et de ses propres travaux sur la mécanique céleste. Ce retard était dû à un différend avec les héritiers de Tycho Brahe qui ne voulaient pas que les travaux de Tycho soient exploités sans percevoir une partie des gains, ainsi qu'à leur demande de modification de l'introduction de l'ouvrage. Lors de son séjour à Ulm, il est chargé, avec Faulhaber, de définir des unités de mesure pour les activités commerciales et militaires.

Il émit la conjecture mathématique appelée « conjecture de Kepler » concernant l'empilement des sphères (ou des boulets de canons). Celle-ci n'a été démontrée par l'Américain Thomas Hales qu'en 2003 et encore pas tout à fait suivant les critères des mathématiciens. Elle énonce que, dans l'espace, l'empilement des sphères le plus dense est celui du marchand des quatre saisons à savoir le cubique face centrée (voir système cristallin).

Kepler était persuadé que l'astrologie pouvait devenir une science au même titre que la physique ou les mathématiques. Il était convaincu que les positions des planètes affectaient les humains et influençaient la météorologie terrestre. Pour lui, astronomie et astrologie étaient liées. C'est ainsi qu'il essaya de poser des bases scientifiques rigoureuses à l'astrologie en faisant intervenir les principes physiques de son époque, essentiellement autour de considérations sur la nature de la lumière. Par exemple différences entre lumière propre (du soleil) et lumière réfléchie (de la lune, mais aussi des planètes), etc.

La publication de ses horoscopes et de ses prédictions lui fit une bonne renommée. En 1595, il prédit un soulèvement de la population, une invasion turque ainsi qu'un hiver rigoureux. Il se trouve que de tels événements se produisirent. Il compila plus tard l'horoscope du général Albrecht von Wallenstein qui s'arrêta par un « violent événement » en 1634. Wallenstein fut en effet assassiné le 24 février de cette année. Il laissa trois écrits sur l'astrologie : De fundamentis astrologiae, en 1601 ; le Tertius interveniens en 1610 et Astrologicus, en 1620.

Il attribue d'ailleurs aux astres le malheur et le comportement de ses parents, qu'il croit nés sous une mauvaise étoile, ainsi que son premier mariage — décevant — sous un « ciel calamiteux ».

Il est par ailleurs très critique vis-à-vis de l'astrologie populaire et de ses prédictions, comme de tout temps (aujourd'hui encore) les astrologues « savants » ont critiqué les astrologues « populaires » sans réussir à définir la ligne de démarcation. Le De fundamentis astrologiae de 1601 par exemple, est un mini-traité visant à fonder physiquement l'astrologie (contre la tradition, ce pourquoi le Tertius interveniens 1610 est une réponse aux objections formulées par quelques astrologues de son temps contre ses considérations « physiques » sur l'astrologie). Kepler préconisa de ne conserver de l'astrologie que les aspects et de ne pas considérer les positions zodiacales. Il ne fut guère suivi dans cette direction si ce n'est en augmentant le nombre des aspects (comme le quintile de 72°). Il y établit quelques prédictions (essentiellement météorologiques) pour l'année 1602 à la suite de la mort, quelques semaines plus tôt, de Tycho Brahe, « Le Phénix des astronomes » (thèse 6). Dans l'introduction de ce texte, Kepler explique qu'il va s'atteler à cette tâche « puisqu'il le faut ». C'est en effet l'une des responsabilités liées à la fonction d'astronome impérial dont il a hérité avec le décès inattendu de Tycho Brahe.

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