השביט של 1577 משך את תשומת לבו של קפלר, כמו גם את זו של אסטרונומים רבים באירופה
קפלר נולד ב-27 בדצמבר1571 בווייל (Weil der Stadt) אשר בנסיכותוירטמברג שבדרוםגרמניה. סבו, סבלד קפלר, היה "לורד ראש העיר" (Bürgermeister) בעירם, אולם עד היוולדו של קפלר הידלדלו נכסי המשפחה. אביו, היינריך קפלר, התפרנס כשכיר חרב אך עזב את המשפחה בהיות קפלר בן חמש שנים. נראה כי הוא מת בזמןהמרד ההולנדי. אמו, קתרינה גולדנמן, עסקה בריפוי וחקרצמחי מרפא. כילד היה קפלר חלש ונוטה לחלות. עם זאת, היה ידוע כילד מבריק, והרשים את המטיילים שעברו בפונדק שהחזיק סבו (אב אמו) בכישורים המתמטיים יוצאי הדופן שלו.
קפלר התוודע לאסטרונומיה בגיל צעיר, ופיתח אהבה לתחום שיעסיק אותו במשך כל חייו. בגיל שש הוא צפה בשביט של שנת1577, וכתב כי "נלקח על ידי אמא [שלו] למקום גבוה כדי לצפות בו"[1]. בשנת1580, בגיל תשע, צפה בליקוי ירח. עם זאת, מחלת האבעבועות השחורות בה לקה בילדותו הותירה את ראייתו פגומה והטילה בידיו מום, ובכך הגבילה את יכולתו לעסוק בצדדים התצפיתיים של האסטרונומיה[2].
בשנת1589, לאחר שסיים את לימודיו במערכת החינוך הפרוטסטנטית של וירטמברג, החל קפלר ללמודתאולוגיה באוניברסיטת טיבינגן. הוא הוכיח עצמו כמתמטיקאי מעולה וזכה למוניטין שלאסטרולוג מוכשר. תחת הדרכתו שלמיכאל מאסטלין, למד עלהמודל הגאוצנטרי שלתלמי ועלהמודל ההליוצנטרי שלקופרניקוס. באותה תקופה החל לתמוך בתאוריה של קופרניקוס. בוויכוחים נהג להגן על המודל ההליוצנטרי מנקודת מבט תאורטית ותאולוגית גם יחד. בסמוך לסוף לימודיו הוצע לקפלר לעבוד כמורה למתמטיקה ולאסטרונומיה בבית הספר הפרוטסטנטי בגראץ (שלימים הפך לאוניברסיטה של גראץ); על אף שאיפתו להפוך לכומר, הוא נענה להצעה באפריל1594, בגיל 22.
בשנת1596, כאשר לימד בגרץ, פרסם קפלר את חיבורו העיקרי הראשון, "מסתרי היקום", בו עסק בקשרים בין מסלולי כוכבי הלכת. בחיבורו קפלר מתאר את רעיונו הקשור לחמשתהגופים (פאונים) האפלטוניים - הארבעון, הקובייה, התמניון, התריסרון והעשרימון, גופים משוכללים, תלת־ממדים, סימטריים ובנוסף ניתן לחסוםכדור בכל אחד מהם ולחסום כל אחד מהם בכדור. תכונה זו הביאה את קפלר לרעיון שמסלולי כוכבי הלכת הם כדורים, החוסמים ונחסמים באחד מהגופים האפלטוניים, כלומר ברווחים שבין המסילות של כוכבי הלכת לשמש ניתן להכניס בדיוק את אחד הגופים המשוכללים. קפלר קבע את החלוקה של הגופים בין ששת כוכבי הלכת שהיו ידועים בזמנו במערכת השמש: במסלולו של כוכב הלכתשבתאי נחסמה קובייה, בקובייה נחסם מסלולו שלצדק, במסלולו של צדק נחסם הארבעון, שחוסם את מסלולו שלמאדים, וכך הלאה.
בדצמבר1595 הכיר קפלר את ברברה מילר, אלמנה ולה בת מנישואיה הקודמים. מילר הייתה בתו של טוחן עשיר, שהתנגד לנישואים עקב עוניו של קפלר, אך התמתן לאחר שקפלר פרסם את ספרו "מסתרי היקום". הזוג נישא ב-27 באפריל1597.
בשנתיים הראשונות לנישואים, נולדו לזוג שני ילדים (היינריך וסוזנה), אך שניהם מתו בינקותם. לאחר מכן נולדו שלושה ילדים נוספים, סוזנה (1602), פרדריק (1604) ולודוויג (1607).
לאחר פרסום "מסתרי היקום" ובעידוד בכירי אוניברסיטת גרץ, החל קפלר בתוכנית לשכלול עבודתו ולהרחבתה. הוא תכנן לחקור ולכתוב ספרים על ארבעה נושאים נוספים: על תנועת כוכבי הלכת, על היקום ה"נייח" (השמש והכוכבים שאינםכוכבי לכת), על אופיים הפיזי של כוכבי הלכת והיווצרותם של מאפייניםטופוגרפיים (התמקדות בעיקר בכדור הארץ) ועל השפעת השמים על כדור הארץ (תופעות אופטיות באטמוספירה,מטאורולוגיה ואסטרולוגיה).
בנוסף, שלח קפלר את ספרו "מסתרי היקום" לאסטרונומים המובילים באותה תקופה, בהםטיכו ברהה, האסטרונום הראשי של הקיסררודולף השני. ברהה וקפלר החלו בהתכתבות שיסודה בביקורת של ברהה על רעיונותיו של קפלר ועל ספרו, אולם נמשכה כשנתיים בדיונים על מגוון בעיות אסטרונומיות. ברהה התרשם מיכולתו המדעית של קפלר והזמין אותו לעבוד אצלו במצפה כוכבים חדש שהקים בפראג. בשל מהומות על רקע דתי, ביןפרוטסטנטים לקתולים שפרצו בגרץ, מצבו הכלכלי וההזדמנות לעבוד במחקר אסטרונומי, שמח קפלר לקבל את הזמנתו של ברהה. וב-2 באוגוסט1600 עזב את גרץ עם משפחתו ועבר לגור בפראג.
בהגיעו לפראג, קפלר עבד תחת הדרכתו הצמודה של ברהה, בעיקר בניתוח מתמטי של נתוני התצפיות האסטרונומיות. כשנה לאחר הצטרפותו של קפלר, מת ברהה באופן מפתיע. לטענת קפלר הדבר קרה כתוצאה מהתפוצצותשלפוחית השתן במהלך משתה בחצר הקיסר שבו ברהה נמנע מלהשתמש בבית השימוש עקב כללי הנימוס. וכך ב-24 באוקטובר1601 קיבל קפלר את משרת המתמטיקאי הראשי לקיסר וירש את כל תצפיותיו ונתוניו של ברהה. קפלר החזיק במשרה זו במשך 11 שנים, עד מותו של הקיסר רודולף השני. תקופה זו נחשבת לפורייה ביותר בחייו של קפלר.
ב-1 בינואר1604 פרסם קפלר את ספרו: "Astronomiae Pars Optica" העוסק בתופעות אופטיות הנראות בתצפיות אסטרונומיות, בו תיאר את דעיכת עוצמת האור לפי היחס ההופכי של המרחק ממקור האור בריבוע,החזרת אור על ידי מראות ישרות וקמורות,פרלקסה ותופעות אופטיות נוספות. ספר זה נחשב לבסיס של האופטיקה המודרנית.
מאוחר יותר בשנת 1604, פרסם את ספרו: "De Stella Nova" ("הכוכב החדש"), בו קפלר מתייחס להתפוצצות הסופרנובה שארעה באותה שנה. בספר זה ניתח קפלר את הופעת הסופרנובה באופן מדעי, ונקט עמדה ספקנית כלפי הפירושים האסטרולוגיים שניתנו לה.
מחקריו האסטרונומיים של קפלר, שהתחילו באנליזה של תנועת כוכב הלכתמאדים תחת הדרכתו של ברהה, הגיעו לשיא בספרו "האסטרונומיה החדשה", אשר כלל בתוכו את שניחוקי התנועה הראשונים מתוך שלושת החוקים שניסח.
תהליך זה של ניתוח תנועתו של מאדים ארך כשש שנים, בהן קפלר חישב קירובים רבים למסלולו של מאדים ורק לאחר מספר רב של ניסיונות כושלים, חישב ואימת שמסלולו של מאדים הוא מסלולאליפטי, כאשר השמש נמצאת באחד ממוקדי האליפסה. לאחר מכן, בזמן קצר, הצליח קפלר לאמת על פי נתוני התצפיות של ברהה שאף שאר כוכבי הלכת נעים במסלול אליפטי (החוק הראשון) ומקיימים את החוק השני. בסוף שנת1605 סיים קפלר את כתיבת "האסטרונומיה החדשה", אך עקב סכסוכים על השימוש בתצפיות שברהה הוריש אחריו, פורסם הספר רק בשנת1609.
בשנת1610 גילהגלילאו גליליי ארבעהירחים המקיפים את כוכב הלכתצדק, בעזרת ההמצאה החדשה באותה תקופה - הטלסקופ. גילוי זה נתן משנה תוקף למודל ההליוצנטרי והיווה הוכחה שתנועה שאינה סביב כדור הארץ היא בגדר האפשר. גלילאו ביקש את דעתו של קפלר, שנחשב באותה תקופה לאסטרונום הבכיר באירופה. קפלר הגן על גילוייו של גלילאו ואף הציע מספר השערות על המשמעות של גילויים אלו, במאמר שפרסם.
בנוסף, החל קפלר לחקור את תכונותיו האופטיות של הטלסקופ. התוצאה הייתה ספר נוסף שפורסם בשנת1611 בשם "הדיופטריה" - מדעשבירת האור על ידיעדשות. בספר זה הניח קפלר את היסודות התאורטיים לאופטיקה הגאומטרית ומשם את עקרונות פעולת הטלסקופ.
בשנת 1611 חיבר קפלר מאמר נוסף: "על פתית השלג המשושה", בחיבור זה גילה קפלר את מבנה המשושה שלפתית השלג, מבנה אופטימלי - בעל השטח הגדול ביותר עם כמות החומר הקטנה ביותר. בחיבורו הרחיב קפלר את הנושא שלבעיות אופטימיזציה ודן בבעיית הכיסוי: מהו הסידור הטוב ביותר של כדורים המאפשר את תפיסת הנפח הקטן ביותר? קפלר הגיע לסידור בצורתגביש קובייתי ממורכז פאה. קפלר לא הוכיח שסידור זה הוא הטוב ביותר האפשרי והבעיה נותרת פתוחה עד לשנת 1998 (השערת קפלר, ראו גם23 הבעיות של הילברט)[3].
בשנת 1611, המתח הדתי-פוליטי בפראג הגיע לשיא; הקיסר רודולף השני, שבריאותו התרופפה, ויתר על כס המלכות לטובת אחיו,הקיסר מתיאס. קפלר הרגיש שעתידו בפראג לא בטוח והחל לחפש מקום אחר לעבוד ולחיות בו. מבין ההצעות הרבות שקיבל, בחר קפלר לקבל הצעה למשרה שלמרצה למתמטיקה בעירלינץ שבאוסטריה.
במקביל, שלושת ילדיו של קפלר חלו באבעבועות שחורות, בה חלה קפלר עצמו בילדותו. בנו פרדריק בן ה-6, נפטר מהמחלה. אשתו, שבריאותה הייתה רופפת, נפטרה זמן קצר לאחר מכן. קפלר נשאר בפראג עד למותו של הקיסר רודולף השני, בשנת1612. הקיסר החדש, מתיאס, השאיר את קפלר בתפקידו, אך לא מנע ממנו לעזוב בסופו של דבר ללינץ.
ארכיטקטורה (2012) לסדרת מעבדים גרפיים של חברתNVIDIA, הנמצאת בליבם של כרטיסי GeForce 600, נקראה בשם Kepler.
טלסקופ החלל קפלר (Kepler space telescope) של נאס"א אשר הושק ב-07/03/2009 נקרא על שמו. באמצעותו התגלו אלפי מערכות כוכבי לכת שנקראו על שמו של קפלר, וביניהם;קפלר 22b,קפלר 452b,קפלר 11 ועוד.
Raz Chen-Morris, Measuring shadows : Kepler's optics of invisibility, University Park, Pennsylvania : The Pennsylvania State University Press, 2016
Giora Hon. 1987. “On Kepler’s Awareness of the Problem of Experimental Error.” Annals of Science 44: 545–591
Bernard R. Goldstein and Giora Hon. 2005. “Kepler’s Move from Orbs to Orbits: Documenting a Revolutionary Scientific Concept.” Perspectives on Science 13: 74–111
פורטל גרמניה הוא שער לכל הנושאים הקשורים למדינתגרמניה. בפורטל ניתן למצוא קישורים שימושיים לשלל הערכים העוסקים באומה הגרמנית על כל רבדיה, ובין היתר,היסטוריה,גאוגרפיה,תרבות וכלכלה.
