JOHANN KEPLER

Johann Kepler

En su juventud Kepler tuvo la desgracia de criarse con una constitución enfermiza. Un ataque de viruelas cuando tenía tres años paralizó sus manos y debilitó su vista. Esto hizo necesario que recibiera educación religiosa, ya que otro trabajo más exigente que el de sacerdote, no se le debía asignar.

Sin embargo, su brillantez en matemáticas hubo de ser reconocida y por medio de una educación privada tomó contacto con las doctrinas de Copérnico, que en seguida siguió. En 1594 abandonó toda idea de sacerdocio y estaba dando clase de ciencias en la Universidad de Graz en Austria.

Había una gran vena de misticismo dentro de Kepler. Un profesor de astronomía de aquellos tiempos debía de saber leer el horóscopo a cualquiera y Kepler se lanzó a ese tipo de trabajo. Como no era un falso, estudió cuidadosamente los astrónomos griegos con idea de hacer una ciencia verdadera a partir de la astrología como Cardano lo hiciera casi un siglo antes, y ambos fallaron en el intento.

Más adelante en su vida, Kepler parecía sentirse bastante escéptico con su habilidad como astrólogo, pero no hay duda de que fue más estimado por sus protectores por esto que por sus conquistas en el campo de la ciencia. Le leyó el horóscopo al emperador Rodolfo y más tarde a Albrecht von Wallenstein, general del Imperio, con lo que se ganó su protección a pesar de ser protestante, pues eran considerables los odios religiosos en aquellos tiempos de la guerra de los Treinta Años.

En 1597 las disputas religiosas (antes de las riñas violentas de la guerra de los treinta Años) eran intensas en Graz, Kepler creyó prudente abandonar dicho lugar. Aceptó un empleo en Praga con el anciano Tycho Brahe con el que había mantenido correspondencia desde hacía algún tiempo. A la muerte de Tycho, en 1601, Kepler se quedó con los valiosísimos datos que el maestro había acumulado a lo largo de su vida, incluida su detallada observación sobre el movimiento aparente del planeta Marte.

Kepler intentó estructurar una disposición de los cielos basada en estas observaciones. A ello le animó la aparición de otra nova (Estrella de Kepler) el 30 de septiembre de 1604, que aunque no tan brillante como la estrella de Tycho, era lo suficientemente espectacular.

Nova de Kepler

Sin embargo, en su trabajo, Kepler desvió sus intereses más hacia aquellos conocimientos de mística de los tiempos de Grecia. Creyó firmemente en la <música de las esferas> que propugnó Pitágoras y sus seguidores, tratando incluso de averiguar las notas que cada planeta emitía en su movimiento. (Dijo que la Tierra emitía las notas mi, fa, mi, que estaban en consonancia con <famine>”hambre” y <miseria>.)

También cayó bajo la influencia de Platón al intentar encajar los cinco sólidos del mismo en el sistema planetario. Así, circunscribió un octaedro alrededor de la esfera de Mercurio y colocó la esfera de Venus en sus vértices. Un icosaedro se circunscribía alrededor de la esfera de Venus y colocó la esfera de la Tierra en sus vértices, y así sucesivamente.

Esferas de Kepler

Tardo muchísimo tiempo en trabajárselo, con la esperanza de contabilizar exactamente las distancias relativas del Sol a los distintos planetas, y al final se dio cuenta, en 1595, que no podía hacer corresponder los sólidos con las esferas.

A pesar de todo no se rindió, hasta que por fin vio claro que no podía aplicar los datos de Tycho a las esferas, buscando alguna curva no circular que se ajustara. Primero trató con un óvalo (forma de huevo) y por fin se estableció con la elipse.

La elipse, curva que estudió por primera vez Apolunio, se parece a una circunferencia aplastada. Una circunferencia tiene un diámetro fijo, pero el diámetro de la elipse (línea recta que contenga a un centro) varía en longitud con la posición. El diámetro más largo pertenece al eje mayor y el más corto al eje menor. Mientras más plana sea la elipse mayor es la diferencia proporcional de sus ejes y mayor su excentricidad. (La excentricidad de un círculo es nula, pues no esta nada achatado.)

A lo largo del eje mayor hay dos puntos llamados focos, equidistantes del centro, y tiene la siguiente propiedad: si dibujamos desde ambos focos líneas rectas que se corten en un mismo punto de la elipse, la suma de estas distancias es igual a la longitud del eje mayor. Esto es aplicable a cualquier punto de la curva.

Kepler descubrió que las órbitas de los otros planetas también se ajustaban a una elipse con el Sol en uno de sus focos. Anunció su descubrimiento en un libro que publicó en 1609 y hoy se conoce como la primera ley de Kepler. Este libro también contenía su segunda ley: “Un radio vector que une al Sol con un planeta, barre áreas iguales en tiempos iguales a lo largo del paso del planeta por su orbita”. Esto quiere decir que mientras más cerca se encuentre el planeta del Sol, más velocidad alcanzará en una posición fija y calculable.

Kepler, más tarde, aplicó estas leyes a las lunas de Júpiter también. Sin embargo, fue incapaz de manejar el satélite de la Tierra: la Luna, pues sus movimientos eran demasiado complicados. Harrocks consiguió esto en 1638.

Las elipses de Kepler pusieron punto final a la astronomía griega, destruyendo el sagrado movimiento circular y acabó con las esferas celestes que Eudoxio había colocado en el cielo dos mil años antes y que incluso Copérnico había sostenido. Desde entonces los sabios han seguido el esquema de Kepler del sistema solar con modificaciones sin importancia. (Kepler se restringió al sistema solar pensando que las estrellas estaban todas en una capa fina de unos tres kilómetros bastante alejadas del sistema solar. En este punto le aventajó bastante Bruno.)

Con la abolición de las esferas celestes habría que buscarse otra explicación que justificara que los cuerpos celestes se mantuvieran en sus órbitas. El hecho de que el Sol estuviera siempre en un foco de la elipse (por tanto en el mismo plano de la órbita siempre y siendo el movimiento más rápido cuanto más cerca estuviera el planeta del Sol), hizo evidente ante los ojos de Kepler que el Sol controlaba de algún modo el movimiento de los planetas. Sugirió la idea de Gilbert acerca de la posible existencia de una atracción magnética, pero los sistemas que con dicha idea trató de desarrollar no fueron satisfactorios. Medio siglo más tarde, Newton encontró dicha explicación.

Kepler publicó otro libro en 1619 que contenía bastante misticismo difuso. En él (a modo de una perla entre una masa de algas) se encuentra su tercera ley, que dice que el cuadrado del periodo de revolución de un planeta es proporcional al cubo de su distancia al Sol. Una vez más aparecía el Sol controlando el movimiento planetario.

El libro fue dedicado a Jacobo I de Inglaterra, un rey pedante, para el cual un libro grueso significaba comida y bebida y su dedicatoria el postre para acabar. El rey invitó a Kepler a Inglaterra pero éste rechazó la invitación pues se resistía a abandonar Alemania, aún cuando estaba entrando en la guerra de los Treinta Años.

Kepler y Galileo mantuvieron una correspondencia amistosa, comunicando el primero sus teorías al segundo. Galileo, sin embargo, en su libro sobre la teoría de Copérnico no hizo mención alguna sobre las leyes de Kepler. Probablemente la consideró tan disparatadas como sus fantasías sobre los sólidos regulares y música de las esferas (por no decir nada de sus horóscopos). De hecho, la correspondencia se cortó en 1610 y esto puede indicar la pérdida de amistad entre ambos.

A pesar de todo, cuando Galileo se dedicó a construir telescopios enviándolos a aquellos lugares donde hicieran falta, uno le llego a Kepler. Es dudoso que Kepler, por su débil vista, le sacara mucho partido al instrumento. Sin embargo, estudió cómo las ondas de luz atravesaban las lentes. De esta manera explicó el funcionamiento del telescopio y fundó la ciencia de la óptica moderna, aunque no pudo hallar una expresión matemática para expresar la refracción de la luz. Esto lo haría su joven contemporáneo Snell.

En 1612 murió Rodolfo II, protector de Kepler. El nuevo emperador, Matías, mantuvo a Kepler en su puesto de Astrónomo de la corte, pagándole su salario generalmente con atraso. Rodolfo II tampoco había sido un pagador inmediato. En 1620 la madre de Kepler fue encarcelada por bruja y aunque no fue torturada no vivió mucho después de ser puesta en libertad, que consiguió su hijo tras no pocos esfuerzos.

Kepler se pasó estos años completando nuevas tablas de movimientos planetarios, basándose en las grandes observaciones de Tycho, además de su teoría propia de las órbitas elípticas. Utilizó los recién inventados logaritmos de Neper en sus cálculos, siendo así utilizados para algo de importancia por primera vez. A pesar de los problemas familiares, las dificultades económicas y la continua guerra e inquietudes religiosas, las tablas (que llamó tablas rodolfinas en honor a su antiguo protector) fueron publicadas en 1627 y dedicadas a la memoria de Tycho. La obra contenía también tablas de logaritmos y el mapa estelar de Tycho ampliado por Kepler.

Tablas Rudolphinas

  El último servicio que Kepler prestó a la astronomía fue el cálculo del momento en que los planetas Mercurio y Venus se interponen entre el Sol y la Tierra. Tales pasajes nunca habían sido observados pero según los cálculos de Kepler debían de suceder. En 1631 dicho “tránsito” de Mercurio fue observado por Gassendi en el momento prefijado, aunque ya Kepler había muerto.

Transito de mercurio moderno - Imagen de exposición múltiple

Los manuscritos de Kepler fueron casualmente comprados por Catalina II de Rusia más de un siglo después de su muerte conservándose en los últimos años en el Observatorio de Pulkovo, antigua U.R.S.S.