Otto minuti d’arco. È una differenza minuscola, più o meno lo spessore di un’unghia vista a qualche metro di distanza. Era lo scarto tra le posizioni di Marte calcolate da Giovanni Keplero con un’orbita circolare e quelle misurate dall’astronomo danese Tycho Brahe. Chiunque altro avrebbe dato la colpa agli strumenti. Keplero si fidava di Tycho, e scrisse che quegli otto minuti, da soli, avevano aperto la strada a riformare tutta l’astronomia.
Un ragazzo povero con una grande idea
Johannes Kepler nasce nel 1571 a Weil der Stadt, nella Germania sud-occidentale, in una famiglia modesta e turbolenta. Il padre è un mercenario che a un certo punto sparisce. Di salute fragile, il ragazzo è brillante e ottiene una borsa di studio per l’università di Tubinga, dove dovrebbe diventare pastore luterano. Il suo professore di astronomia, Michael Mästlin, insegna in pubblico il sistema tolemaico ma in privato gli spiega quello di Copernico. Keplero se ne convince subito.
Mandato a insegnare matematica a Graz, nel 1596 pubblica il suo primo libro, il Mysterium cosmographicum. L’idea è affascinante e sbagliata. Perché i pianeti sono sei (all’epoca se ne conoscevano sei) e non di più? Perché i solidi regolari sono cinque: cubo, tetraedro, dodecaedro, icosaedro, ottaedro. Se si incastrano l’uno nell’altro, con una sfera tra uno e l’altro, le distanze delle sfere corrispondono più o meno alle distanze dei pianeti dal Sole. Keplero ne era entusiasta. L’eco di Pitagora e del Timeo di Platone è evidente: Dio ha costruito il mondo secondo la geometria.
La guerra con Marte
Nel 1600 Keplero va a Praga per lavorare con Tycho Brahe, matematico imperiale di Rodolfo II, che possedeva le osservazioni più precise mai fatte a occhio nudo. Il rapporto tra i due è difficile, ma dura poco: Tycho muore nel 1601 e Keplero ne prende il posto e, dopo qualche contesa con gli eredi, i dati.
Si dedica a Marte, il pianeta la cui orbita era più difficile da far quadrare. Lo chiama la sua guerra con Marte. Dopo anni di calcoli, tentativi falliti e ipotesi abbandonate, arriva a due conclusioni, pubblicate nel 1609 nell’Astronomia nova. I pianeti si muovono su ellissi, con il Sole in uno dei fuochi. E la linea che unisce il pianeta al Sole spazza aree uguali in tempi uguali, il che significa che il pianeta va più veloce quando è più vicino al Sole e più lento quando è lontano.
Per capire la portata della cosa bisogna ricordare che da duemila anni gli astronomi, compreso Copernico, davano per scontato che i moti celesti fossero circolari e uniformi. Il cerchio era la figura perfetta. Keplero rinunciò alla perfezione per seguire i dati.
Una forza dal Sole
C’è un altro aspetto rivoluzionario. Keplero non si accontenta di descrivere le orbite: cerca una causa fisica. Pensa che dal Sole emani una specie di forza che spinge i pianeti, più debole a mano a mano che ci si allontana. Non è ancora la gravitazione di Newton, ma è il passo da un’astronomia puramente geometrica a una fisica del cielo.
L’armonia del mondo
Nel 1619 pubblica l’Harmonices mundi, un libro che mescola geometria, musica, astrologia e teologia. In mezzo a tutto questo c’è la terza legge: i quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal Sole. Keplero la trovò dopo lunghi tentativi e la presentò come la scoperta di un’armonia nascosta, quasi una musica dei pianeti, scritta non per le orecchie ma per l’intelletto.
Una vita difficile
Gli anni di Keplero sono quelli della guerra dei Trent’anni. Deve spostarsi continuamente: Linz, Ulma, Sagan. Perde la prima moglie e diversi figli. Tra il 1615 e il 1621 sua madre, Katharina, viene accusata di stregoneria; Keplero la difende personalmente e ottiene che venga liberata, dopo più di un anno di prigionia. Muore a Ratisbona nel 1630, mentre cerca di riscuotere stipendi arretrati.
Ci ha lasciato anche studi di ottica, in cui spiega per la prima volta correttamente che l’immagine si forma rovesciata sulla retina, e un racconto, il Somnium, pubblicato dopo la morte, che immagina un viaggio sulla Luna: è stato considerato uno dei primi testi di fantascienza.
Fu in corrispondenza con Galileo, che però non accettò mai le orbite ellittiche. E il suo caso è uno dei più studiati da chi si occupa di come cambiano le teorie scientifiche, come nella pagina sulle rivoluzioni scientifiche di Kuhn.