Te explicamos quién fue Johannes Kepler, cuáles fueron sus grandes aportes a la astronomía y por qué su obra es tan importante para la ciencia moderna.
¿Quién fue Johannes Kepler?
Johannes Kepler fue un astrónomo, matemático y físico alemán, que descubrió y formuló las leyes que gobiernan el movimiento de los planetas en torno al Sol. Kepler fue colaborador del astrónomo danés Tycho Brahe (1546-1601), a quien reemplazó en su observatorio astronómico y como matemático de la corte del Sacro Imperio Romano Germánico.
Los estudios astronómicos de Kepler jugaron un rol importante en la comprensión del cosmos, ya que complementaron la visión heliocéntrica del sistema solar propuesta por Nicolás Copérnico (1473-1543) y sentaron las bases para futuros descubrimientos realizados por científicos como Isaac Newton (1643-1727). Además, las ideas de Kepler se apegaban a un estándar empírico poco frecuente en su época.
Si bien Kepler hizo lo posible por divulgar sus descubrimientos de modo tal que no contradijeran las ideas religiosas de la sociedad de su época, su obra Epitome astronomiae Copernicanae fue considerada sospechosa de herejía por la Santa Inquisición y sentenciada a su índice de libros prohibidos.
- Ver también: Revolución científica
Infancia y juventud de Johannes Kepler
Johannes Kepler nació el 27 de diciembre de 1571 en el pueblo de Weil der Stadt, en el suroeste del actual territorio de Alemania. Fue uno de los cuatro hijos de Heinrich Kepler, soldado mercenario del ejército del ducado de Wurtemberg, y Katharina Kepler, quien era herborista, curandera y administraba una posada. La familia, de religión luterana, vivía en condiciones bastante humildes.
Johannes nació prematuramente, a los siete meses de embarazo, y fue por consiguiente un niño de salud frágil. A los tres años de edad contrajo la viruela, que le dejó secuelas en la vista.
Dado que la profesión de su padre le exigía desplazarse continuamente, Johannes y sus tres hermanos (Margarette, Christopher y Heinrich) se criaron en buena medida con sus abuelos. Aun así, fue gracias a su padre que descubrió la astronomía, a los seis años de edad, cuando observaron juntos el paso de un cometa en Leonberg.
Entre los nueve y los once años, Johannes trabajó como jornalero, hasta que en 1584 pudo ingresar al Seminario protestante de Adelberg y dos años después al Seminario Superior de Maulbronn. Su carácter devoto y sus orígenes humildes le hicieron merecedor del financiamiento de la nobleza local.
Johannes era inteligente, curioso y tenía un gran talento para las matemáticas, así que acabó su formación básica en 1589 e ingresó a la Universidad de Tubinga, donde estudió lógica, retórica, dialéctica, astronomía, teología y otras ciencias humanas. Su plan era convertirse en teólogo.
Ese mismo año, su padre murió en el frente de batalla. Johannes tenía 18 años de edad.
Los años formativos de Kepler
En la universidad, Kepler fue de los mejores discípulos del astrónomo y matemático alemán Michael Maestlin (1550-1631), con quien conoció el modelo heliocéntrico del sistema solar, es decir, el modelo propuesto por Copérnico treinta años antes.
Maestlin reservaba este conocimiento para sus mejores estudiantes, mientras que al resto enseñaba el modelo geocéntrico de Ptolomeo (c. 100-c.170 d. C.), según lo ordenaba la Iglesia. Kepler y su maestro no solo compartieron estos saberes, sino que sostuvieron una amistad que se expresó en décadas de correspondencia.
Kepler estudió profundamente el libro de Copérnico De revolutionibus orbium coelestium (“Sobre las revoluciones de las orbes celestes” en latín) y se propuso demostrar su veracidad y expresarla tanto en un lenguaje filosófico como religioso. En ese entonces, ciencia y creencia no estaban del todo separadas.
El heliocentrismo propuesto por Copérnico es la teoría astronómica que entiende el sistema solar como un ordenamiento de planetas que orbitan a un sol relativamente estacionario. Fue propuesto en el siglo XVI, contradiciendo el modelo establecido y defendido por la Iglesia católica: el modelo geocéntrico, según el cual la Tierra es el centro inmóvil del universo y los astros, incluido el Sol, giran alrededor de ella.
Kepler culminó sus estudios en la universidad y obtuvo un grado de maestría en 1591. Su interés por la teología cedió lugar a la matemática y fue enviado a un puesto de profesor en una escuela luterana de Graz en 1594. Allí se entregó a la astronomía y la astrología, que en ese entonces eran una sola cosa, y a la composición de almanaques y horóscopos.
Durante sus años en Graz, Kepler se dedicó a cuestionamientos cada vez más profundos sobre la naturaleza del universo. En aquella época los movimientos astrales eran poco conocidos y se pensaba que estaban dominados por la voluntad divina. Y aunque Kepler era profundamente creyente, se dio permiso para hacerse preguntas al respecto y buscar las posibles respuestas en la geometría, cuyas figuras se consideraban basadas en la divinidad.
Los estudios astronómicos de Kepler lo condujeron a escribir su primer libro, Mysterium Cosmographicum (“El misterio cosmográfico”), publicado en 1596, pues creyó haber dado con la “arquitectura del cosmos”. Supuso que las proporciones entre las órbitas de los distintos planetas (entendidas como círculos perfectos) podrían ilustrarse con ciertos sólidos geométricos: un octaedro para la órbita de Venus, un dodecaedro para la de la Tierra y así sucesivamente.
Esta primera obra de Kepler carece de rigor científico, pero ilustra muy bien la combinación de observación científica e interpretación religiosa que caracterizaba a la sociedad de la época. Además, Kepler envió ejemplares de su libro a dos grandes astrónomos con los que sostuvo correspondencia y llegó incluso a trabar amistad: Galileo Galilei (1564-1642) y Tycho Brahe (1546-1601). Este último, en particular, se mostró interesado, pues dedujo que los cálculos de Kepler se basaban en el modelo copernicano, sobre el cual el propio Brahe se encontraba trabajando.
En esa época, por otro lado, Kepler necesitaba sustento para poder investigar libremente, y su salario de docente no era suficiente para ello. De modo que en 1597 contrajo matrimonio por conveniencia con Barbara Müller, hija de un adinerado comerciante local, con quien tuvo cinco hijos a lo largo de los años.
La vida de Kepler en Praga
En 1600, el Archiduque de Austria, Fernando II de Habsburgo (1578-1637), de gran fervor católico, decretó la expulsión de los protestantes de sus dominios. Kepler y su esposa, entonces, debieron buscar un sitio adonde marcharse. Por suerte, los intercambios epistolares entre Kepler y Tycho Brahe les abrieron las puertas de Praga.
Kepler fue invitado por Brahe a su castillo Benátky, en las afueras de la ciudad. Allí trabajaron juntos en un nuevo sistema de observaciones planetarias. Brahe sostenía que la observación astronómica no podía darse de manera ocasional, sino que requería de mediciones frecuentes empleando instrumentos lo más exactos posible.
Sin embargo, las relaciones entre los astrónomos fueron tensas desde el comienzo: Kepler estaba ávido de sustento económico, era ambicioso y tenía apenas 29 años de edad, mientras que Brahe, ya con más de 50, era celoso de sus datos y consideraba excesivos los reclamos de Kepler.
Finalmente, en 1601, Brahe accedió a interceder a favor de Kepler frente al emperador Rodolfo II de Habsburgo (1552-1612). Y lo hizo justo a tiempo, pues Brahe murió repentinamente el 24 de octubre de ese mismo año, y Kepler fue escogido como su sucesor en el observatorio astronómico y en el puesto de matemático imperial.
Kepler heredó de Brahe, entre otras cosas, una tabla de observaciones astronómicas que el danés había realizado a lo largo de los años: las “Tablas rudolfinas” (Tabulae rudolphinae, en honor al emperador Rodolfo II). Se trataba de un catálogo estelar dotado de cálculos precisos y mediciones específicas para cada planeta y cada una de las constelaciones principales.
Todo este nuevo conocimiento marcó el fin de la etapa mística de Kepler y lo orientó hacia una perspectiva más científica. Así, al año siguiente publicó De fundamentis astrologiae certioribus (“Sobre los más certeros fundamentos de la astrología”), un intento por darle bases comprobables a la astrología, amparado, sin embargo, en el modelo copernicano y en las anotaciones de Brahe.
En la corte imperial, Kepler gozó de una mayor autonomía conceptual y pudo dedicarse a sus estudios por completo. Sus esfuerzos se centraron, en primer lugar, en comprender la órbita retrógrada de Marte, y cayó en la cuenta, a la luz de los nuevos datos disponibles, que sus teorías sobre la armonía geométrica de las órbitas celestes no funcionaban.
Empeñado en demostrar la perfección del modelo divino, probó cambiando óvalos por círculos para describir las órbitas y, finalmente, probó con elipses. Fue así que pudo, finalmente, desentrañar sus dos primeras leyes (la tercera data de 1619) que aparecieron en su obra Astronomia Nova (“Nueva astronomía”) en 1609.
Las leyes de Kepler
Las leyes de Kepler son el conjunto de principios matemáticos a través de los cuales Kepler describió el movimiento de los astros celestes, es decir, los planetas del sistema solar, en sus respectivas órbitas en torno al Sol. Esta fue la primera teoría comprensiva del movimiento planetario formulada en la historia.
La primera ley de Kepler (1609)
La primera ley de Kepler establece que todos los planetas se mueven alrededor del Sol siguiendo una trayectoria elíptica, o sea, en forma de elipse y no de círculo como hasta entonces se pensaba. El Sol, en este sentido, se halla siempre en uno de los focos de dicha elipse.
A partir de esta consideración, además, pueden identificarse dos puntos de la trayectoria del planeta en su órbita elíptica: el afelio (punto más cercano al Sol) y el perihelio (el punto más lejano al Sol).
La segunda ley de Kepler (1609)
La segunda ley de Kepler, conocida como la “ley de las áreas”, establece que la línea imaginaria (radio vector) que une a un planeta con el Sol en un punto determinado de su órbita, barre áreas iguales en un mismo intervalo de tiempo.
Esto quiere decir que, si bien la distancia de los planetas al Sol varía de longitud a lo largo de la órbita, es posible trazar una línea imaginaria entre el planeta y el Sol en dos puntos consecutivos de su órbita y estudiar el área que surge de ambas líneas. Esta área será siempre proporcional al tiempo transcurrido entre un punto y otro.
Esta segunda ley permitió a Kepler entender que los planetas se mueven más rápidamente conforme se aproximan al Sol (o sea, al afelio) y más lentamente conforme se alejan de él (o sea, conforme llegan al perihelio).
La tercera ley de Kepler (1619)
La tercera ley de Kepler, conocida como la “ley de los períodos” o “ley de las armonías”, establece que el cuadrado del período orbital de un planeta (o sea, el tiempo que le toma recorrer la totalidad de su órbita) es directamente proporcional al cubo del semieje de la órbita (o sea, al radio de la órbita).
Esto se expresa matemáticamente de la siguiente manera: T2 / a3 = K, donde T representa el período orbital (expresado en años), a representa la distancia media del planeta respecto al Sol (expresada normalmente en unidades astronómicas) y K la constante de proporcionalidad planteada por Kepler, que le permitió comparar la velocidad de movimiento de los distintos planetas. Así, por ejemplo, Mercurio tienen una K de 1,0002; Venus una K de 1,0000 y Neptuno una K de 0,993.
Con esta ley, Kepler comprendió que el período orbital de un planeta depende de la longitud del semieje mayor de la elipse de la órbita, o sea, del radio de la elipse, y por eso cuanto más lejos está un planeta del Sol, más tarda en recorrer su órbita entera.
Las leyes de Kepler permitieron un mayor y más preciso desarrollo de la astronomía, y contribuyeron a la comprensión científica del universo, al demostrar que la mecánica de los astros celestes no está gobernada por la voluntad divina, sino por principios físicos que el ser humano puede estudiar, comprender y describir.
- Ver también: Racionalismo
Otras aportaciones de Kepler
Durante esos años, Kepler se interesó también en la óptica: en 1604 escribió un tratado sobre la luz y su ingreso a la atmósfera, titulado Ad Vitellionem paralipomena quibus astronomiae pars optica traditur (“Suplemento a Vitellio, en el que se explica la óptica de la astronomía”). Pero su principal pasión siempre fue la astronomía.
Así, cuando en 1609 Galileo Galilei descubrió las lunas de Júpiter, le hizo llegar a Kepler sus anotaciones y él, inspirado por estos importantes hallazgos, respondió con la escritura de tres nuevas obras:
- Dissertatio cum Nuncio Sidereo (“Disertación con un mensajero sideral”) de 1610, donde proponía nuevas formas geométricas para describir las distancias entre las lunas recién descubiertas;
- Dioptrice (“Dióptrica”) de 1611, un ensayo sobre la óptica de los telescopios en el que proponía un nuevo modelo usando dos lentes convexos;
- Narratio de Observatis Quatuor Jovis Satellitibus (“Narración sobre la observación de los cuatro satélites jovianos”) también de 1611, donde comentaba sus observaciones de las lunas recién descubiertas.
A partir de 1611, sin embargo, la vida de Kepler se complicó rápidamente. Su esposa enfermó y acabó muriendo al año siguiente, así como tres de sus cinco hijos, víctimas de la viruela. Además, el emperador Rodolfo II abdicó el trono del Sacro Imperio Romano Germánico y Kepler perdió las ventajas que tenía en la corte imperial.
A pesar de que continuaba en el cargo de matemático imperial en la corte del nuevo monarca, Matías de Habsburgo (1557-1619), Kepler pronto abandonó Praga y decidió volver a Austria. Sus intentos por volver a la academia de Tubinga fueron infructuosos y acabó siendo designado como matemático distrital en Linz. Allí conoció a su segunda esposa, Susanne Reuttinger, con quien tuvo siete hijos, cinco de los cuales murieron durante la infancia.
Además, en 1615, la madre de Kepler, de 68 años, fue acusada de brujería e investigada por la Inquisición. A cargo de la defensa de su madre, Kepler tuvo que volver en varias ocasiones a Alemania, e interceder durante casi seis años de juicio para que su madre escapara a la tortura. Al final logró que la absolvieran de los cargos en 1621, pero ella murió seis meses después.
Por otro lado, en Linz, Kepler pudo retomar sus trabajos astronómicos. En 1619 publicó su Harmonice Mundi (“Armonía del mundo”) donde figuraba su tercera ley astronómica, y procuraba darles un orden arquetípico a conceptos fundamentales de la geometría, astrología, astronomía, música y metafísica. Desde su punto de vista, la disposición de los planetas en el firmamento obedecía a un orden divino muy similar al de las notas musicales.
También publicó una compilación de sus estudios y descubrimientos, Epitome astronomiae copernicanae (“Epítome de la astronomía copernicana”). La Santa Sede tomó esta última obra como una herejía, por lo que fue incluida en el Index librorum prohibitorum, es decir, el catálogo de los libros prohibidos.
- Ver también: Renacimiento y humanismo
La muerte y el legado de Johannes Kepler
En 1627, Kepler estaba en busca de alguna oportunidad para continuar sus investigaciones. Aceptó un trabajo de horoscopista para el comandante bohemio Albrecht von Wallenstein (1583-1634), quien prometió instalar una imprenta en Silesia para su uso exclusivo. A cambio, esperaba que Kepler leyera en los astros su futuro.
La suerte, sin embargo, no estaba de su parte: en 1630 el comandante perdió su cargo y Kepler emprendió un viaje hacia Ratisbona, para cobrar unas deudas. Al llegar, se encontró presa de intensas fiebres y, menos de un mes después, falleció el 15 de noviembre de 1630, a la edad de 58 años.
Kepler fue enterrado en esta ciudad, pero su tumba fue destruida durante la Guerra de los treinta años (1618-1648) por el ejército sueco. Sus textos, igualmente, se extraviaron hasta 1773, cuando fueron recuperados por Catalina II de Rusia (1729-1796), quien los llevó a San Petersburgo.
El legado de Kepler en las ciencias es ampliamente reconocido, especialmente en el ámbito de la astronomía. Los telescopios construidos según su receta se bautizaron telescopios “keplerianos” en su honor y su apellido le fue dado a la supernova 1604, una estrella moribunda observada por el propio astrónomo en 1604, según lo documentó en su De Stella nova in pede Serpentarii (“Sobre la nueva estrella en el pie de Ofiuco”).
En tiempos recientes, su nombre fue dado también a un cráter marciano y al satélite 1134 del cinturón del sistema solar. Asimismo, fue bautizado en su honor el telescopio espacial Kepler, puesto en órbita por la NASA en 2009 y que se mantuvo activo hasta 2018.
Referencias
- Caspar, M. (2019). Johannes Kepler. Trad. María Dulcinea Otero Piñeiro. Universitat de València.
- López Sancho, J. M., Refolio Refolio, M. C. y Moreno Gómez, E. (2017). Johannes Kepler. Museo Virtual de la Ciencia del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España. https://museovirtual.csic.es/
- Westman, R. (2023). Johannes Kepler (German astronomer). The Encyclopaedia Britannica. https://www.britannica.com/
- Wright, L. (2021). “Aniversario astronómico: el legado de Johannes Kepler”. Deutsche Welle en español. https://www.dw.com/
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