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Johannes Kepler
ou Keppler est un astronome né à Weil (Württemberg)
le 27 décembre 1571, mort à Ratisbonne
le 15 novembre (nouveau style) 1630. On connaît aujourd'hui d'une façon
à peu près certaine le lieu de sa naissance, dont trois localités voisines,
Weil, Leonberg et Magstatt, se sont longtemps disputé l'honneur, mais
que les travaux d'érudits allemands à la fin du XIXe
siècle ont placé presque incontestablement à Weil. On sait aussi qu'il
fut l'aîné de trois garçons et d'une fille et qu'il vint au monde avant
terme (septemmestris sum, écrit-il dans une de ses lettres), circonstance
à laquelle il dut une constitution chétive et une vue faible, peu appropriée
aux observations astronomiques. Il est enfin
hors de doute qu'il eut une enfance peu heureuse et très négligée entre
une mère de caractère violent et d'éducation grossière, Katharina Guldenmann,
laquelle lui préférait ses jeunes frères, et un père d'humeur vagabonde,
Heinrich Kepler, qui, fils d'un bourgmestre de Weil et successivement soldat
(1572-75), puis aubergiste (1579-83), abandonna finalement femme et enfants
pour s'enrôler de nouveau et ne plus reparaître. Mais il est faux qu'il
ait alors été recueilli et ensuite guidé dans ses études, comme l'ont
longtemps raconté la plupart de ses biographes, par le pasteur J. Bender,
son beau-frère : il n'avait qu'une soeur, Marghareta, née en 1584, et
elle se maria seulement en 1608. En réalité, il fut mis à six ans Ã
l'école de Leonberg, en fut retiré à huit ans, aida ses parents de 1580
à 1582 dans leur auberge et aux champs, puis retourna à l'école et fut
admis gratuitement, en 1584, au séminaire d'Adelberg, d'où il passa en
1586 Ã celui de Maulbronn.
Reçu bachelier en 1588, Johannes Kepler
alla, l'année suivante, étudier la théologie
à Tubingen et y prit en 1591 le degré de maître ès arts. Mais éloigné
de la carrière pastorale par ses opinions indépendantes, il se mit Ã
fréquenter les cours de mathématiques
de Maestlin, qui l'initia aux sciences
de la nature et qui lui inculqua les doctrines
de Copernic. En 1594, il fut nommé professeur
de mathématiques Ã
Graz, en Styrie .
Il était en même temps chargé de la rédaction de l'almanach
et il publia en 1595 un premier
calendrier
d'après la réforme grégorienne. Bientôt chassé de Styrie, ainsi que
tous ses collègues de religion protestante, il accepta l'offre de Tycho
Brahe, qui, intéressé par la lecture de son Prodromus, paru
en 1596, lui avait proposé à plusieurs reprises de l'associer, avec de
bons appointements, Ã la confection de ses Tables rudolphines ,
et, en 1600, ayant hâtivement vendu les biens de sa femme, il se rendit
auprès de lui, à Prague. L'accord ne régna
pas longtemps entre les deux illustres astronomes. Tycho Brahe était hautain
et arrogant, quoique bienveillant au fond, Kepler irascible et surtout
aigri. De plus, il fallait que la femme du second tirât au premier les
florins un à un. La mort de Tycho Brahe, survenue en 1601, prévint une
rupture complète et Johannes Kepler lui succéda comme astronome de l'empereur
Rodolphe II.
Johannes Kepler conserva la même fonction,
d'abord auprès de l'empereur Mathias (1612-19), qui le nomma en outre
mathématicien de la Haute-Autriche, avec résidence à Linz,
et qui l'emmena en 1613 à la diète de Ratisbonne pour y défendre le
calendrier grégorien, puis auprès de Ferdinand II, qui remplaça Mathias,
en 1619, sur le trône impérial. Mais les trois souverains le payèrent
plus mal encore que Tycho Brahe et, en 1628, le
duc de Wallenstein s'étant engagé à prendre à sa charge, s'il entrait
à son service, les 12 000 florins qui lui étaient dus, il quitta Linz,
où il était d'ailleurs en butte aux persécutions des jésuites ,
et il vint résider à Sagan, en Silésie .
Lorsqu'il fut installé, le duc de Wallenstein lui proposa, au lieu de
la somme promise, une place de professeur à Rostock.
Il refusa et, à bout de ressources et de patience, à peu près réduit
qu'il était, depuis un quart de siècle, en dépit de ses hautes situations
officielles, à vivre du produit de petits almanachs composés pour des
libraires ou d'copes tirés à des gens de cour, il résolut d'aller présenter
lui-même ses doléances à la diète de Ratisbonne. Épuisé par la fatigue
et la misère, il fut pris de fièvre en arrivant et mourut six jours après
(1630).
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Johannes
Kepler (1571-1630).
D'autres chagrins que les embarras pécuniaires
et que les persécutions religieuses avaient torturé son existence. En
1597, il s'était marié avec une jeune veuve de famille noble, Barbara
Müller von Mühleck, qui, fière et acrimonieuse, avait exigé que lui-même
produisît, coûte que coûte, des parchemins, et qui lui donna cinq enfants,
mais non le bonheur. Elle devint folle et elle mourut en 1611, suivie de
près dans la tombe par trois des enfants. D'une seconde femme, Susanna
Reutlinger, épousée à Linz en 1613, il en eut sept autres, qui vécurent
peu. Il eut enfin la douleur de voir jeter en prison, comme sorcière,
sa mère, Katharina Guldenmann, qui s'était fait à Leonberg de nombreux
ennemis. Oubliant combien elle avait été dure pour lui, il accourut de
Linz, en 1620, pour la défendre, mais il ne réussit qu'à lui éviter
la torture et elle mourut dans un cachot en 1622. Quant à ses deux frères,
Christoph et Heinrich, l'un ouvrier fondeur et l'autre soldat, ils s'étaient
complètement désintéressés du procès leur mère. La seule consolation
qui restât, parmi tant d'amertumes, à Johannes Kepler, fut de conserver
quelques amis dévoués, entre autres Maestlin,
son ancien maître, et surtout Bernegger, professeur d'histoire à l'université
de Strasbourg, auprès duquel il avait l'intention d'aller s'établir s'il
réussissait dans sa suprême démarche et qui reporta sur ses deux enfants,
Ludwig et Susanna, mariée en 1630 au professeur de mathématiques
J. Bartsch, l'affection profonde qu'il avait pour le père. Leur correspondance
a été publiée, et elle est des plus intéressantes pour l'appréciation
de l'oeuvre de Kepler aussi bien que pour la reconstitution de sa vie.
L'auteur des trois lois ( Lois
de Képler) qui résument si admirablement l'harmonie des mondes
occupe, dans l'histoire des sciences,
une place tout exceptionnelle. Avide de vérité
et doué d'un riche génie, il avait résolu, dès ses premières recherches,
de déchiffrer l'énigme de la nature. Avec une sagacité merveilleuse,
avec une opiniâtre persévérance et, en même temps, avec une modestie
qui n'avait d'égale que sa sincérité, il fit, défit et refit sans relâche
hypothèses et démonstrations,
jusqu'à ce qu'il eût atteint la perfection, ne se laissant en aucune
occasion aveugler par l'orgueil et n'hésitant jamais à sacrifier l'idée
de la veille, quelque peine qu'elle lui eût coûtée. La genèse de ses
prodigieuses découvertes, bases de l'astronomie moderne, offre à cet
égard un exemple édifiant de bonne foi et de désintéressement.
Aujourd'hui, la lecture des ouvrages de
Kepler est particulièrement difficile. Moins par leur caractère technique,
au demeurant bien réel, qu'à cause de la perspective dans laquelle Kepler
place ses travaux. Il est sans doute astronome, mais il est avant tout
astrologue .
Sa vision du monde et de ses agencements repose sur des bases très différentes
de celles des sciences qui utiliseront les résultats auxquels il parvient.
Et l'on commettrait un contresens important si, comme on le faisait encore
il y a un siècle, on se mettait à croire cet assemblage hétéroclite
de vérités et d'erreurs que constituent ses écrits était le fruit
d'une stratégie délibérée de la part de Kepler. Celui-ci aurait pu
mieux se faire comprendre de ses contemporains. La vérité est que Kepler
croyait au même monde que beaucoup de ses contemporains, un monde traversé
d'influences occultes. Tant pis pour le "héros immaculé de la science",
tant mieux pour les historiens de sciences, qui disposent ainsi d'une occasion
de plus se délecter des formes changeantes de la rationalité au fil du
temps...
Quoi qu'il en soit, jamais (jusqu'Ã celles
d'Einstein, sans doute) découvertes n'ont été
plus exclusivement personnelles ni plus fécondes que celles de Kepler.
Ses principales découvertes passèrent, il est vrai, à peu près
inaperçues des autres savants de son temps (peut-être parce que eux,
avait déjà changé de vision du monde), et Galilée,
par exemple, qui sait si bien délimité le domaine qui revient à chaque
science, n'y fait nulle part allusion. Mais Newton,
plus sensible aussi aux approches ésotériques, en comprit toute la valeur
et elles lui fournirent la base de la découverte du principe
de la gravitation universelle .
Le premier ouvrage astronomique de Johannes
Kepler fut écrit à vingt-quatre ans et imprimé par les soins de Maestlin,
sous le titre : Prodromus dissertationum cosmographicarum, continens
mysterium cosmographicum de admirabili proportione caelestium orbium,
etc. (Tubingen, 1596, in-8). L'auteur, partisan déclaré du système
de Copernic, s'y propose d'établir qu'il existe
une relation entre les distances des planètes
au Soleil
et les cinq polyèdres réguliers .
Et voici comme il y parvient. A une sphère
de rayon
égal à celui de l'orbite
de Mercure ,
il, circonscrit un octaèdre et à cet octaèdre une sphère. Elle se trouve
avoir un rayon égal à celui de l'orbite de Vénus .
A cette seconde sphère, il circonscrit un icosaèdre et à cet icosaèdre
une troisième sphère. Elle a, à son tour, un rayon égal à celui de
la Terre .
Puis viennent un dodécaèdre pour Mars ,
un tétraèdre pour Jupiter
et enfin un carré, auquel il circonscrit une sixième sphère, qui est
justement de même rayon que celui de l'orbite de Saturne .
Kepler a émis, dans le même livre, plusieurs
autres idées. Ainsi il raconte qu'il a un instant
supposé l'existence de deux planètes invisibles,
l'une entre Mercure et Vénus, l'autre entre Mars et Jupiter ( Les
Astéroïdes ,
loi de Titius-Bode ).
II fait aussi connaître qu'il a cherché, mais sans pouvoir la découvrir,
une loi mathématique qui reliât la durée des révolutions
des planètes à la grandeur de leurs orbes. II se livre enfin à d'intéressantes
critiques sur le système de Copernic, qu'il
appuie, dans sa généralité, par de bonnes raisons, mais dont il signale
quelques erreurs de détail révélées par ses calculs.
Il envoya un exemplaire de son
Prodromus à Tycho
Brahe, qui le complimenta tout en lui conseillant de renoncer aux vaines
spéculations (non pas celles de l'astrologie ,
mais plutôt celles de Copernic!) pour s'en tenir aux observations.
Le jeune astronome tint heureusement peu de compte de ce conseil (il avait,
d'ailleurs, nous l'avons dit, une très mauvaise vue) et, pas la suite,
il se servit même presque exclusivement pour ses travaux des propres observations
de Tycho.
-
Portrait
gravé de Kepler.
Les premières années de son séjour Ã
Prague furent surtout consacrées aux Tables rudolphines. C'est
néanmoins de cette époque que date la découverte de ses deux premières
lois. Les circonstances qui ont précédé et entouré cet événement
sont longuement relatées dans son Astronomia nova, seu physica coelestis
tradita commentariis de motibus stellae Martis, etc. (Heidelberg, 1609,
in-fol.). Mars
avait tout de suite captivé son attention comme la planète la plus propre
à lui révéler les secrets de l'astronomie. Il en possédait du reste
de nombreuses observations recueillies par Tycho Brahe.
Il s'attacha à bien déterminer ses positions successives ( Le
Repérage des astres ),
constata que, sauf erreurs d'observations inadmissibles
(il existait des différences en longitude
de 8 et 9 minutes), son orbite
ne pouvait être circulaire et trouva tout d'abord, après de longs et
pénibles détours, que
« le rayon
vecteur héliocentrique de la planète décrit autour du Soleil des aires
proportionnelles aux unités du temps. ».
C'était la loi des aires, qui est souvent
désignée sous le nom de seconde loi de Kepler, bien qu'elle soit la première
dans l'ordre chronologique, et que l'on énonce généralement ainsi :
Seconde
loi de Kepler - Chaque planète se meut autour du Soleil dans une orbite
plane et le rayon vecteur
mené du Soleil à la planète décrit des aires
égales en des temps égaux.
Quant à la forme exacte de l'orbite ,
il crut primitivement que c'était un ovale
aplati dans le sens latéral au diamètre qui va de l'apogée
au périgée ,
puis il acquit la conviction que c'était une ellipse ,
et il formula sa première loi, la seconde dans l'ordre chronologique,
- la loi des ellipses :
Première
loi de Kepler - La courbe
décrite par chaque planète est une ellipse dont le soleil occupe un des
foyers .
C'est dans cette même Astronomia nova,
son ouvrage capital, que Kepler nous fait entrevoir sa conception
de l'attraction
entre les astres. Il y explique, en effet, Ã propos de la pesanteur
et de l'attraction terrestre, que deux corps voisins et hors de la sphère
d'attraction d'un troisième corps de même nature s'attireraient en raison
directe de leurs masses
et que, si la Lune
et la Terre
n'étaient pas retenues dans leurs orbites respectives par «
quelque
force vitale ou autre », elles se précipiteraient l'une sur l'autre.
Joahnnes Kepler s'efforce, un peu plus loin, d'établir un rapprochement
entre la pesanteur terrestre et la force d'attraction que le Soleil
exerce sur les planètes .
Mais il reste fidèle à sa cosmovision, et suppose une analogie
entre l'attraction universelle et l'attraction magnétique (au sens où
l'entendaient les astrologues depuis le Moyen âge ).
Il établit, par contre, en principe, que le
mouvement d'un corps
est naturellement rectiligne et ne dévie que sous l'influence d'une
cause
étrangère. Il attribue enfin les marées
à l'attraction lunaire (mais toujours à la manière astrologique qui
suppose des "fluides magnétiques", plus ou moins occultes) et il parle
le premier de la rotation du soleil autour de son axe.
Sa troisième loi, celle de la proportionnalité
des carrés des révolutions aux cubes des distances, ne fut définitivement
découverte que le 15 mai 1618, vingt-deux ans après qu'il s'était posé
le problème dans son Prodromus dissertationum. Ainsi que pour les
deux premières, il a conté lui-même ses laborieuses recherches, ses
nombreux déboires et son enthousiasme final. Le livre, imprégné, comme
toujours, de considérations ésotériques, est intitulé Harmonices
mundi libri V (Linz, 1619, in-fol.). La loi des révolutions y est
nettement définie :
« Proportio
quae est inter binorum quorumcumque planetarum tempora periodica est praecise
sesquialtera proportionis mediarum distantiarum; id est orbium coelestium.
»
On l'énonce communément en ces termes :
Troisième
loi de Kepler - Les carrés des révolutions des planètes autour du
Soleil sont entre eux comme les cubes de leurs moyennes distances à cet
astre.
Les autres travaux de Kepler ont trait notamment
à l'optique, à la pesanteur de l'air ,
aux éclipses ,
aux comètes .
Son premier ouvrage sur la lumière a pour titre : Ad Vitellionem paralipoimena,
quibus astronomiae; pars optica traditur, etc. (Francfort, 1604, in-4).
Il contient une très bonne table des réfractions
astronomiques, une théorie toute neuve de la
vision, une théorie de l'irradiation. Johannes Kepler y affirme en outre,
le premier, la pesanteur de l'air. Dans son Dioptrice (Augsbourg ,
1611, in-4), il propose, le premier également, de composer des lunettes
au moyen de l'accouplement de deux lentilles convexes et il créa ainsi
la lunette astronomique.
Une mention spéciale est due aussi Ã
son Epitome astronomiae copernicanae (Linz, 1618-22, 2 vol. in-4).
Il y attribue les taches
du Soleil à des nuages
qui s'élèvent de son sein et il donne à cet astre une photosphère ,
qui, durant ses éclipses totales, forme le cercle lumineux qui borde la
Lune. Quant à son traité sur les comètes
: De Cometis libelli tres (Augsbourg ,
1619, in-4). Il y fait mouvoir ces astres en ligne directe et qu'il attribue
leur queue à des parcelles de leur noyau entraînées par les rayons du
soleil. Il proclame aussi la possibilité de la séparation d'une comète
en deux fragments suivant désormais des routes différentes. Un tel phénomène
sera effectivement observé par la suite.
Johannes Kepler s'est enfin assuré une
place parmi les grands géomètres par deux ouvrages de mathématiques
remarquables, l'un : Chilias logarithmorum ad totidem numoros rotundos
(Marbourg, 1624-25, 2 vol. in-4), qui est le premier essai de vulgarisation
des logarithmes ,
l'autre : Nova stereometriae doliorum vinariorum (Linz, 1615, in-4),
dans lequel il se propose de résoudre complètement le problème, déjÃ
abordé par Archimède, du jaugeage des tonneaux,
c.-à -d. de la cubature des solides engendrés par les coniques tournant
autour d'axes contenus dans leurs plans, et qui prépare l'avènement du
calcul infinitésimal, en même temps qu'il pose les jalons de la méthode
de Maximis et minimis. Ses Harmonices mundi marquent également
dans l'histoire
de la géométrie.
« On y
trouve, dit Chasles, la notion analytique unissant
la théorie des polygones étoilés, qui du reste y est traitée à fond,
à celle des polygones des anciens. »
Kepler fut enterré dans le cimetière protestant
de Saint-Pierre, Ã Ratisbonne, non loin de l'emplacement actuel de la
gare centrale. Il ne reste aucun vestige de son tombeau et l'on ignore
si l'épitaphe qu'il s'était lui-même composée y était gravée :
Mensus eram
caelos, nunc terrae metior umbras;
Mens caelestis erat,
corporis umbra jacet.
En 1808, un monument en marbre lui a été
élevé par les soins du prince Charles de Dalberg dans le jardin botanique
de Ratisbonne. Depuis 1870, sa statue en bronze, due à Kreling, se dresse
sur une place de Weil, Son portrait original, que son ami Bernegger avait
donné à la bibliothèque de Strasbourg, y a été brûlé pendant le
bombardement de 1870.
(L. Sagnet).
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Éditions
anciennes - Outre
les ouvrages déjà cités, Johannes Kepler a publié : Kalender nach
der Gregorianischen Rechnunq (Gratz, 1595); Nova dissertatiuncula
de fundamentis astrologiae certioribus (Prague, 1602, in-4); Stella
nova in pede Serpentarii ( La
Supernova de Kepler )(Prague,
1606, in-4); Phaenomenon singulare seu Mercurius in Sole visus (Leipzig,
1609, in-4); Narratio de observatis a se quatuor Jovis satellitibus
erronibus (Prague, 1610, in-4); Strena seu de nive sexangula
(Francfort, 1611, in-4); De Vero Anno, quae Dei filius in utero virginis
Mariae assumsit (Francfort, 1612, in-4) ; Ephemerides novae motuum
coelestiurn (Linz, 1616, in-4); Apologie pro suo opere Harmonices
Mundi (Francfort, 1621, in-fol.); Tabulae Rudolphinae totius astronomicae
scientiae a Tychone Braheo primum conceptae continuatae et absolutae a
J. Kepplero (Ulm, 1627, in-fol); De Raris Mirisque anni 1631, phaenomenis
Veneris et Mercurii in Solem, édité par son gendre, J.Bartsch (Leipzig,
1629, in-4); Somnium seu opus posthumum de astronomia sublunari,
édité par son fils, Ludwig Kepler (Francfort, 1634, in-4);
J. Keppleri
et J. Bartschii Tabulae manuales (Sagan, 1631).
Quant
à ses manuscrits, dont beaucoup étaient inédits, ils avaient été achetés
pour 100 florins dans la succession d'Hevelius,
qui les tenait de son fils Ludwig, par le mathématicien M.-G. Hansch.
Celui-ci en publia un premier volume (Francfort, 1718), mais, réduit Ã
la misère, il les donna en nantissement d'une dette. Ils furent plus tard
rachetés par les soins de Murr (1770), puis de
Catherine II (1774). Au XIXe siècle, une
édition complète des Oeuvres de Kepler, comprenant sa correspondance
et accompagnée d'une consciencieuse biographie, a été donnée par
Ch. Frisch sous le titre : Joannis Kepleri opera ornnia (Francfort,
1858-71, 8 vol. in-8).
En
librairie - Les éditions Albert Blanchard
publient les oeuvres de Kepler suivantes : Trois livres sur les comètes,
1996. - L'étoile nouvelle dans le pied du Serpentaire, 1998 (sur
la supernova de 1604). - Passage de Mercure devant le Soleil, 1995.
- Les Ephémérides, 1994. - Sur le jaugeage des tonneaux,
1993. - Les Mille logarithmes et le supplément aux Mille, 1993.
- Dioptrique / Introduction pour le tube optique, 1990. - Abrégé
d'astronomie copernicienne, 1988. - Astronomie Nouvelle, 1986.
- Tables rudolphines, 1986. - Harmonie du monde, 1980. On
peut par ailleurs trouver chez Vrin : L'étrenne ou la neige sexangulaire,
et chez Gallimard : Le secret du monde, 1993.
Anne-Marie Lombardi, Kepler, Pour la Science, 2003. - John Banville,
Kepler,
Flammarion, 2001. - Fernand Hallyn, La structure poétique du
monde : Copernic, Kepler, Le Seuil, 1987.
- G. Simon, Kepler, astronome astrologue, Gallimard, 1979. - Alexandre
Koyré, Chute des corps et mouvement de la Terre, de Kepler à Newton,
Vrin.
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