thumb|Geboortehuis van Kepler in Weil der Stadt
Johannes Kepler of Keppler (Weil der Stadt, 27 december 1571 – Regensburg, 15 november 1630) was een Duitse astronoom, astroloog, wis- en natuurkundige, in dienst van keizer Rudolf II, die vooral bekend werd door zijn vernieuwing van de hemelmechanica: hij berekende de planeetbewegingen en formuleerde daarover de Wetten van Kepler. Het basiswerk om tot deze inzichten te komen was verricht door zijn leermeester Tycho Brahe. Later zou Isaac Newton deze ontdekkingen door zijn algemene wet van de zwaartekracht natuurkundig verklaren.
Kepler was een pionier van de optica en de kristallografie. Als wiskundige was hij voorloper op het gebied van de integraalrekening door zijn volumebepalingen van omwentelingslichamen zoals wijnvaten. Hij hield zich ook bezig met kosmologische speculaties en schreef zelfs vroege sciencefiction.
Kepler keerde zich tegen de gebruikelijke astrologie, maar was zelf actief astroloog. Volgens hem kon astrologie wetenschappelijk beoefend worden. Bij zijn verklaring van het verschijnen van de nieuwe ster van 1604, SN 1604, nam hij zijn toevlucht tot astrologische ideeën en terminologieën.
Leven en werk Kindertijd en opleiding 1571 tot 1594 Johannes (Johann) Kepler werd op 27 december 1571 geboren in Weil der Stadt, 30 km van Stuttgart, in het zuidwesten van wat nu Duitsland is, als eerste zoon van Heinrich Keppler en Katharina Kepler (geboren Guldemann). Zijn opa (vz) Sebald Kepler (1519-1596) was getrouwd met Catharina Müller en was burgemeester van deze vrije rijksstad. Rond de geboorte van Johannes en zijn broers en zus was de rijkdom en macht van de familie al flink afgenomen. Heinrich had verschillende baantjes en verliet het gezin meermaals. Katharina was kruidengenezer en werd door Heinrichs ouders ongeschikt gevonden als zijn echtgenote, wat bijdroeg aan voortdurende spanningen, met name toen het gezin introk bij de ouders van Heinrich en Katharina in hun bedrijf werkte. Heinrich vertrok in 1574 naar de Nederlanden om geld te verdienen als huursoldaat in de Tachtigjarige Oorlog.
Na een jaar konden ze een huis kopen in het nabijgelegen Leonberg. Daar begon Johann op de Latijnse school in 1578. Al in 1579 moesten zijn ouders hun huis verkopen, waarop Heinrich een herberg in Ellmendingen pachtte.Ellmendingen is tegenwoordig een wijk in Keltern, 40 km ten westen van Leonberg. De herberg heet nu Gasthaus Traube. Gearchiveerd op 28 maart 2023. Daar ging Johann nog naar de tweede klas, maar omdat de armoede in het gezin toenam, moest hij in 1580 stoppen met school om de volgende twee jaren mee te werken op het land. In 1582 kon hij weer naar school. Na de derde klas ging hij vanaf 16 oktober 1584 naar de lutherse kloosterschool in Adelberg. Na een toelatingsexamen kon hij vanaf 26 november 1586 doorstromen naar het rooms-katholieke seminarie van Maulbronn voor de gymnasium-opleiding.
In de periode 1584 tot 1587 werd vader Heinrich diverse malen door een gezinsvoogd beticht van nalatigheid, en in januari 1589 verliet hij het gezin voorgoed. Hij zou bij Augsberg een vreselijke dood zijn gestorven, waarop Katharina het huis en landgoed erfde. Na de dood van haar vader, die bij hen had ingewoond, erfde zij ook diens geld en was zij financieel onafhankelijk.
Ondertussen was Johann in 1589 met een hertogelijke beurs gaan studeren in het evangelische Tübinger Stift van de Universiteit van Tübingen. Dit stift was opgezet om het Hertogdom Württemberg te voorzien van leraars en predikanten opgeleid in de lutherse doctrine.Charlotte Methuen, Kepler's Tübingen. Stimulus to a Theological Mathematics, 1998, p. 30 Keplers ambitie was predikant te worden. Tijdens zijn studies kreeg hij wiskunde van Michael Mästlin, een professor die hem niet alleen onderrichtte in het geocentrische wereldbeeld van Claudius Ptolemaeus, maar ook in het heliocentrische model dat in 1543 was ontwikkeld door de Poolse priester Copernicus.
Op 11 augustus 1591 behaalde Kepler zijn magister artium, waarna hij nog enkele jaren aan het Stift de voorbereidende cursussen volgde op een aanstelling als leraar of predikant. Dit behelsde lessen theologie gegeven door Jacob Heerbrand, een voormalig student van Philipp Melanchthon, maar het verleende geen graad in de theologie.Charlotte Methuen, Kepler's Tübingen. Stimulus to a Theological Mathematics, 1998, p. 52 Behalve in wiskunde toonde hij zich begaafd in het opstellen van horoscopen. Gedurende zijn studie werd hij bevriend met Christoph Besold, een jurist die nadien decaan zou worden van de universiteit.
Wiskundeleraar in Graz 1594–1600 In 1594 werd Kepler voorgedragen als hoogleraar wiskunde aan de protestantse Stiftsschule van Graz. Het was tegen zijn zin dat hij zijn geestelijke roeping opgaf, maar het alternatief was de hertogelijke dienst verlaten en zijn beurs terugbetalen. Met verlof van de hertog werd de 23-jarige Kepler in april 1594 hoogleraar wiskunde aan de lutherse hogeschool van stad Graz. Deze school was de tegenhanger van de katholieke Universiteit van Graz, opgericht in 1585 en geleid door jezuïeten.
Kepler was overtuigd van de juistheid van Copernicus' beeld van het heelal, maar in andere opzichten was hij een kind van zijn tijd. Hij zag in de wiskunde het denken van God en meende dat in de stereometrie de bouw van het zonnestelsel terug is te vinden. Hij noteerde op 19 juli 1595 dat hij als bij ingeving begreep hoe het heelal, met zonne- en sterrenstelsel, is gebouwd. De zes planeten zijn gescheiden door de vijf stereometrische regelmatige veelvlakken, waarvan er slechts vijf bestaan, ook de platonische lichamen.
Hij gaf zijn visie over de bouw van het heelal in zijn eerste boek Mysterium cosmographicum (1596). Dit was het eerste wetenschappelijke werk dat van het wereldbeeld van Copernicus uitging. Het maakte grote indruk op de astronomen van die tijd. Belangrijk was dat hij door dit werk met Tycho Brahe in verbinding kwam.
Eerste huwelijk In december 1595 leerde Kepler de toen 20-jarige Barbara Müller von Mühleck (Mühlegg), de dochter van een rijke molenaar, kennen, met wie hij op 27 april 1597 trouwde. De bruid was al twee keer weduwe en had een dochtertje, Gemma van Dvijneveldt. Dit wordt als reden gezien dat vader Mühleck met kandidaat Kepler instemde, ofschoon hij hem een armoedzaaier vond met een beroep dat niet goed betaalde. Kepler gaf een trouwbelofte af, maar vertrok naar Tübingen om zijn boek Mysterium cosmograficum te laten drukken. Hij bleef lang weg, waardoor de huwelijkssluiting in gevaar kwam en ternauwernood later in april 1597 met veel pracht en praal plaatsvond. Ze gingen wonen in het huis van de molenaar, Schloss Mühlegg in Gössendorf.
De eerste twee kinderen stierven kort na de geboorte. Barbara was naar Keplers woord een droefgeestige vrouw. In 1600 moest het echtpaar, zoals alle protestanten, het land verlaten en verloor Barbara het grootste deel van haar vermogen, waardoor de familie met het beperkte inkomen moest rondkomen dat Kepler zelf verdiende. Kepler had gehoopt onafhankelijk te kunnen leven met het vermogen van zijn vrouw, zoals hij aan Mästlin geschreven had (Max Caspar). miniatuur|Johannes Kepler
Graz-Benatek-Graz-Praag 1600 Vanaf de opvolging van aartshertog Ferdinand in december 1596 was de situatie voor de protestanten in Graz uiterst moeilijk geworden. Kepler moest bijvoorbeeld in 1599 tien gulden betalen om zijn gestorven dochtertje luthers te mogen begraven. Kepler had allang een uitnodiging voor een bezoek aan Tycho Brahe, die in 1596 Keplers Mysterium cosmograficum gelezen had. In februari 1600 reisde Kepler via Praag naar Benatek om na te gaan of hij bij Brahe een aanstelling kon krijgen.
Op 4 februari 1600 vond in Benátky nad Jizerou (30 km oostelijk van Praag) een merkwaardige ontmoeting plaats, die belangrijk voor de astronomie zou worden. Tycho Brahe hoopte dat de grote wiskundige "zijn" kosmosidee zou kunnen onderbouwen. Kepler meende de waarnemingen van Brahe te kunnen gebruiken om daarmee de ideeën van zijn Mysterium te bewijzen.
Toen hij in juli terugreisde naar Graz, probeerde hij toch nog bij aartshertog Ferdinand een aanstelling te krijgen als hofmathematicus; de keizer had immers ook een hofmathematicus die een andere religie beleed. Voor de zonsverduistering van 10 juli 1600 organiseerde hij een waarneming op de markt van Graz. Hij schreef nog een verhandeling over de bewegingen van de maan, die hij opdroeg aan aartshertog Ferdinand.
Op 27 juli 1600 vond de uitwijzing van alle lutheranen plaats. 2500 mensen bleven standvastig en emigreerden, onder wie Kepler met zijn gezin.
Assistent van Tycho Brahe, Praag 1600–1612 miniatuur|Astronomiae pars optica thumb|Bouw van het oog uit de Astronomiae Pars Optica
Kepler vestigde zich 30 september 1600 in Praag, waar hij assistent werd van Tycho Brahe, die daar de keizerlijk wiskundige was. Bij Tycho Brahe bestond een werkverdeling en Kepler kreeg de baan van Mars toegewezen. Brahe had jarenlang nauwkeurige waarnemingen over de baan van Mars gemaakt. Kepler meende aanvankelijk het werk in een paar weken af te hebben. Hij sloot zelfs een weddenschap met de assistent van Brahe, Longomontanus, maar het bleek een werk van jaren te worden.
In 1601 publiceerde hij een werkje over astrologie: De fundamentis astrologiae certioribus (Over zekerder fundamenten voor astrologie). Na de dood van Brahe in 1601 werd hij benoemd als zijn opvolger en kreeg hij de volle beschikking over Brahe's observaties van de Marsbaan. Toch raakte zijn werk in een impasse.
Hij onderbrak zijn werk aan de baan van Mars, omdat hij meende dat hij daarvoor eerst beter inzicht in de breking van licht nodig had. Over die onderzoekingen publiceerde hij in 1604 Astronomiae pars optica (Het optische deel van de astronomie), over atmosferische lichtbreking, de werking van het oog en lenzen. Met betrekking tot de werking van het oog verliet Kepler het oude standpunt van Aristoteles, dat er een straal van het oog uitgaat die een voorwerp aftast. Kepler stelde daarentegen dat het licht uitgaat van het voorwerp in alle richtingen en zo een oog treft. Licht wordt gebroken door het vocht in de oogbol, wordt daardoor gebundeld en valt achter op de oogzenuw. Bij het passeren van de atmosfeer wordt licht ook gebroken, wat van invloed is in de astronomie.
Met zijn theorie over lichtbreking verklaarde Kepler de werking van lenzen zoals die al heel lang in brillen toegepast werden, zonder dat men precies de werking wist. Door zijn verklaring van de werking van het oog maakte hij duidelijk hoe de lens van de bril werkt, door namelijk meer of minder het licht te breken en zo de ooglens te corrigeren. In 1610, slechts een paar maanden na het verschijnen van Galilei's Sidereus nuncius, publiceerde Kepler een nieuw boek over hetzelfde onderwerp, over de inmiddels in de telescoop gebruikte lenzen: Dioptrice. Kepler was de eerste die een dergelijk gedegen boek over optica schreef.
Supernova 1604 miniatuur|Restant van Keplers Supernova
Kepler publiceerde in 1604 in het Duits en in 1606 in het Latijn over de Nieuwe Ster, een supernova die thans SN 1604 heet en die in 1604 een paar maanden aan de hemel zichtbaar was geweest. Hij werd op 17 november 1604 door Kepler waargenomen. Een assistent had de ster al een week eerder gezien en had Kepler dat in grote opwinding meegedeeld. Kepler wilde er niets van weten, de hemel bleef een week bewolkt, en zo lang kon Kepler in zijn ongeloof volharden.