เคปเลอร์เกิดเมื่อวันที่ 27 ธันวาคม ค.ศ. 1571 ในเมือง ไวล์ แดร์ สตัดท์ (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของภูมิภาคสตุทการ์ทในรัฐบาเดิน-เวือร์ทเทมแบร์ก ของเยอรมนี ) บิดามารดาของเขานับถือลูเธอรัน แต่สันนิษฐานว่าเขาได้รับการบัพติศมาเป็นคาทอลิก เนื่องจากในเวลานั้นไม่อนุญาตให้มีการบัพติศมาแบบโปรเตสแตนต์ในไวล์^{[ 22 ] [ 23 ]}ปู่ของเขา เซบัลด์ เคปเลอร์ เคยเป็นนายกเทศมนตรีของเมือง เมื่อโยฮันเนสเกิด ฐานะทางการเงินของตระกูลเคปเลอร์กำลังตกต่ำ บิดาของเขา ไฮน์ริช เคปเลอร์ หาเลี้ยงชีพอย่างยากลำบากในฐานะทหารรับจ้างและเขาได้ทิ้งครอบครัวไปเมื่อโยฮันเนสอายุได้ 5 ขวบ เชื่อกันว่าเขาเสียชีวิตในสงคราม 80 ปีในเนเธอร์แลนด์ ซึ่งแม้จะเป็นโปรเตสแตนต์ แต่เขาก็ต่อสู้ในกองทัพสเปนที่เป็นคาทอลิก^{[ 24 ]}แม่ของเขาคาทารินา กุลเดนมันน์ ลูกสาวเจ้าของโรงแรม เป็นหมอพื้นบ้านและผู้เชี่ยวชาญด้านสมุนไพรโยฮันเนสมีพี่น้อง 6 คน ซึ่งมีพี่ชาย 2 คนและน้องสาว 1 คนที่เติบโตเป็นผู้ใหญ่ เขาเกิดก่อนกำหนด และอ้างว่าตนเองอ่อนแอและเจ็บป่วยบ่อยในวัยเด็ก อย่างไรก็ตาม เขามักสร้างความประทับใจให้กับนักเดินทางที่โรงแรมของคุณปู่ด้วยความสามารถทางคณิตศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมของเขา^{[ 25 ]}

เขาได้รับการแนะนำให้รู้จักกับดาราศาสตร์ตั้งแต่อายุยังน้อยและพัฒนาความหลงใหลอย่างแรงกล้าในด้านนี้ซึ่งจะคงอยู่ตลอดชีวิตของเขา เมื่ออายุหกขวบ เขาได้สังเกตดาวหางใหญ่ในปี 1577โดยเขียนว่า "แม่ของเขาพาเขาไปยังที่สูงเพื่อดูมัน" ^{[ 26 ]}ในปี 1580 เมื่ออายุเก้าขวบ เขาได้สังเกตปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์อีกอย่างหนึ่ง คือจันทรุปราคาโดยบันทึกว่าเขาจำได้ว่า "ถูกเรียกออกไปข้างนอก" เพื่อดู และดวงจันทร์ "ปรากฏเป็นสีแดงมาก" ^{[ 26 ]}อย่างไรก็ตามโรคฝีดาษ ในวัยเด็ก ทำให้เขามีสายตาที่อ่อนแอและมือพิการ ซึ่งจำกัดความสามารถของเขาในด้านการสังเกตทางดาราศาสตร์^{[ 27 ]}

เคปเลอร์เข้าเรียนที่โรงเรียนไวยากรณ์ในเมืองไวล์จนถึงปี 1577 เมื่อครอบครัวย้ายไปอยู่ที่เลออนแบร์กใน เวือร์ ทเทม แบร์ก ซึ่ง เป็นรัฐโปรเตสแตนต์ ^{[ 28 ]}เขาเข้าเรียนที่โรงเรียนประถมศึกษาภาษาเยอรมันในเลออนแบร์กเป็นเวลาหนึ่งปี จากนั้นจึงเข้าเรียนที่โรงเรียนไวยากรณ์ภาษาละตินซึ่งบทเรียนและหนังสือทั้งหมดเป็นภาษาละติน จากนั้นเขาเข้าเรียนที่โรงเรียนของนักบวชสองแห่ง ตั้งแต่ปี 1584 ที่เมืองอาเดลแบร์กและตั้งแต่ปี 1586 ที่โรงเรียนสอนศาสนาที่เมืองเมาลบรอนน์ [ ^{24 ] ใน}เดือนกันยายนปี 1589 เคปเลอร์เข้าเรียนที่ทูบิงเงน สติฟต์มหาวิทยาลัยทูบิงเงนซึ่งเป็นโรงเรียนสอนศาสนาที่ใช้เตรียมบาทหลวงลูเทอร์สำหรับเวือร์ทเทมแบร์ก ที่นั่น เขาได้ศึกษาปรัชญากับ Vitus Müller ^{[ 29 ]}และศาสนศาสตร์กับJacob Heerbrand (ศิษย์ของPhilipp Melanchthonที่Wittenberg ) ซึ่งเป็นอาจารย์ของMichael Maestlin เช่นกัน จนกระทั่งเขาได้เป็นอธิการบดีที่ Tübingen ในปี 1590 ^{[ 30 ]}เขาพิสูจน์ตัวเองว่าเป็นนักคณิตศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมและมีชื่อเสียงในฐานะนักโหราศาสตร์ที่เชี่ยวชาญ โดยทำนายดวงชะตาให้กับเพื่อนนักศึกษา ภายใต้การสอนของ Michael Maestlin ศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์ของ Tübingen ตั้งแต่ปี 1583 ถึง 1631 ^{[ 30 ]}เขาได้เรียนรู้ทั้งระบบของปโตเลมีและระบบโคเปอร์นิคัสเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ เขากลายเป็นผู้ นับถือ โคเปอร์นิคัสในเวลานั้น ในการโต้วาทีกับนักศึกษา เขาได้ปกป้องระบบสุริยจักรวาลจากทั้งมุมมองทางทฤษฎีและทางศาสนศาสตร์ โดยยืนยันว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักในจักรวาล^{[ 31 ]}แม้ว่าเขาปรารถนาจะเป็นบาทหลวงในคริสตจักรลูเธอรัน แต่เขาก็ถูกปฏิเสธการบวชเนื่องจากความเชื่อที่ขัดแย้งกับสูตรแห่งความสอดคล้องซึ่งเป็นคำแถลงความเชื่อของลูเธอรันที่ได้รับการรับรองในปี 1577 ^{[ 32 ]}ใกล้จะสิ้นสุดการศึกษาของเขา เคปเลอร์ได้รับการแนะนำให้ดำรงตำแหน่งครูสอนคณิตศาสตร์และดาราศาสตร์ที่โรงเรียนโปรเตสแตนต์ในเมืองกราซ ในสไตเรียออสเตรียตอนในเขาตอบรับตำแหน่งในเดือนเมษายน 1594 เมื่ออายุ 22 ปี^{[ 33 ]}

ภาพวาดสีน้ำมันบนแผ่นทองแดง depicting ภาพเหมือนของเคปเลอร์และภรรยาของเขาประมาณปี ค.ศ. 1600

บ้านของเคปเลอร์และบาร์บารา มุลเลอร์ ในเมืองเกิสเซนดอร์ฟใกล้เมืองกราซ (ค.ศ. 1597–1599)

ในระหว่างที่เขาอยู่ในกราซ (ค.ศ. 1594–1600) เขาได้ออกปฏิทินและคำทำนายอย่างเป็นทางการมากมาย ซึ่งช่วยเสริมสร้างชื่อเสียงของเขาในฐานะนักโหราศาสตร์ แม้ว่าเคปเลอร์จะมีความรู้สึกที่หลากหลายเกี่ยวกับโหราศาสตร์และดูหมิ่นการปฏิบัติทั่วไปของนักโหราศาสตร์หลายอย่าง แต่เขาก็เชื่ออย่างลึกซึ้งในความเชื่อมโยงระหว่างจักรวาลและปัจเจกบุคคล ในที่สุดเขาก็ได้ตีพิมพ์แนวคิดบางอย่างที่เขาเคยคิดไว้ขณะเป็นนักศึกษาในหนังสือMysterium Cosmographicum (ค.ศ. 1596) ซึ่งตีพิมพ์หลังจากที่เขามาถึงกราซได้เพียงปีเศษ^{[ 34 ]}

ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 1595 เคปเลอร์ได้รับการแนะนำให้รู้จักกับบาร์บารา มุลเลอร์ หญิงม่ายวัย 23 ปี (เป็นม่ายสองครั้ง) ที่มีลูกสาวตัวน้อยชื่อเรจินา ลอเรนซ์ และเขาก็เริ่มจีบเธอ มุลเลอร์เป็นทายาทของที่ดินจากสามีผู้ล่วงลับของเธอ และยังเป็นลูกสาวของเจ้าของโรงสีที่ประสบความสำเร็จอีกด้วย โจสต์ บิดาของเธอคัดค้านการแต่งงานในตอนแรก แม้ว่าเคปเลอร์จะสืบทอดตำแหน่งขุนนางจากปู่ของเขา แต่ความยากจนของเคปเลอร์ทำให้เขาไม่เหมาะสมที่จะเป็นคู่ครอง โจสต์ยอมอ่อนข้อหลังจากที่เคปเลอร์ทำงานเรื่องมิสเตเรียม เสร็จสิ้น แต่การหมั้นหมายเกือบจะล้มเหลวในขณะที่เคปเลอร์ไม่อยู่เพื่อจัดการรายละเอียดการตีพิมพ์ อย่างไรก็ตาม เจ้าหน้าที่โปรเตสแตนต์ ซึ่งเป็นผู้ช่วยจัดงานแต่งงาน ได้กดดันให้ครอบครัวมุลเลอร์ปฏิบัติตามข้อตกลง บาร์บาราและโยฮันเนสแต่งงานกันในวันที่ 27 เมษายน ค.ศ. 1597 ^{[ 35 ]}

ในช่วงปีแรกของการแต่งงาน เคปเลอร์มีบุตรสองคน (ไฮน์ริชและซูซานนา) ซึ่งทั้งคู่เสียชีวิตตั้งแต่ยังเป็นทารก ในปี ค.ศ. 1602 พวกเขามีบุตรสาว (ซูซานนา) ในปี ค.ศ. 1604 มีบุตรชาย (ฟรีดริช) และในปี ค.ศ. 1607 มีบุตรชายอีกคน (ลุดวิก) ^{[ 36 ]}

การถูกขับไล่ออกจากเมืองกราซ

กราซเป็นเมืองที่มีประชากรส่วนใหญ่เป็นโปรเตสแตนต์ โดยส่วนใหญ่เป็นลูเธอรัน ในขณะที่ผู้ปกครองออสเตรียตอนในเป็นชาวฮับส์บูร์กที่ เป็นคาทอลิก ในปี 1578 ดยุกชาร์ลส์ที่ 2ได้พระราชทานสิทธิพิเศษมากมายแก่โปรเตสแตนต์ในสนธิสัญญาแห่งบรูค ชาร์ลส์สิ้นพระชนม์ในปี 1590 เมื่อพระโอรสและรัชทายาทของพระองค์เฟอร์ดินานด์ที่ 2มีพระชนมายุ 12 ปี เฟอร์ดินานด์ได้รับการศึกษาในวิทยาลัยและมหาวิทยาลัยเยซูอิตแห่งอิงโกลสตัดท์และได้เป็นผู้ปกครองออสเตรียตอนในอย่างเต็มตัวในปี 1596 พระองค์เสด็จเยือนอิตาลีในปี 1598 และเสด็จกลับมาพร้อมกับความมุ่งมั่นที่จะฟื้นฟูศรัทธาคาทอลิกที่แท้จริงและกำจัดลัทธินอกรีต เคปเลอร์เขียนจดหมายถึงเพื่อนในเดือนมิถุนายนของปีนั้นเพื่อแสดงความกังวลใจเกี่ยวกับอนาคต^{[ 39 ]} ดังที่ โรเบิร์ต แอล. ไบร์ลีย์ผู้เขียนชีวประวัติของเฟอร์ดินานด์ได้เขียนไว้ ความกลัวของเขานั้นมีเหตุผล เนื่องจากขบวนการต่อต้านการปฏิรูปศาสนาคาทอลิกกำลังแข็งแกร่งขึ้น^{[ 40 ]}

ในเดือนกันยายน ค.ศ. 1598 เฟอร์ดินานด์ได้ออกคำสั่งให้บรรดาผู้เทศน์และครูสอนศาสนาโปรเตสแตนต์ทั้งหมดออกจากประเทศ เคปเลอร์ได้รับการยกเว้นจากคำสั่งนี้ แต่เขาก็ไม่รู้สึกปลอดภัยและมองหาทางเลือกอื่น เขาได้ทราบว่าไทโค บราเฮ ได้รับการแต่งตั้งเป็นนักคณิตศาสตร์ประจำราชสำนักในกรุงปราก และเคปเลอร์ก็ได้ติดต่อกับเขาอีกครั้ง ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 1599 ไทโคได้เชิญเคปเลอร์ไปเยี่ยมเขาที่กรุงปรากในวันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 1600 (ก่อนที่เขาจะได้รับคำเชิญด้วยซ้ำ) เคปเลอร์ได้ออกเดินทางด้วยความหวังว่าการอุปถัมภ์ของไทโคจะช่วยแก้ปัญหาทางปรัชญาของเขาได้เช่นเดียวกับปัญหาทางสังคมและการเงินของเขา^{[ 41 ]}ในวันที่ 4 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1600 เคปเลอร์ได้พบกับไทโค บราเฮและผู้ช่วยของเขาฟรานซ์ เทงนาเกลและลองโกมอนทานัสที่เบนาตกี นาด จิเซรู (35  กิโลเมตรจากกรุงปราก) ซึ่งเป็นสถานที่ที่หอดูดาวแห่งใหม่ของไทโคกำลังก่อสร้างอยู่ ตลอดสองเดือนถัดมา เขาพักอยู่ที่นั่นในฐานะแขก และวิเคราะห์ข้อมูลการสังเกตการณ์ดาวอังคารของไทโคบางส่วน ไทโคเก็บรักษาข้อมูลของเขาไว้อย่างดี แต่ประทับใจในแนวคิดเชิงทฤษฎีของเคปเลอร์ และในไม่ช้าก็อนุญาตให้เขาเข้าถึงข้อมูลได้มากขึ้น เคปเลอร์วางแผนที่จะทดสอบทฤษฎีของเขาจากMysterium Cosmographicumโดยอิงจากข้อมูลดาวอังคาร แต่เขาประเมินว่างานจะใช้เวลาถึงสองปี (เนื่องจากเขาไม่ได้รับอนุญาตให้คัดลอกข้อมูลไปใช้เอง) ด้วยความช่วยเหลือของโยฮันเนส เยสเซนิอุส เคปเลอร์พยายามเจรจาข้อตกลงการจ้างงานอย่างเป็นทางการกับไทโค แต่การเจรจาล้มเหลวลงด้วยการโต้เถียงอย่างรุนแรง และเคปเลอร์จึงเดินทางไปปรากในวันที่ 6 เมษายน เคปเลอร์และไทโคคืนดีกันในไม่ช้าและในที่สุดก็บรรลุข้อตกลงเกี่ยวกับเงินเดือนและที่พักอาศัย และในเดือนมิถุนายน เคปเลอร์ก็กลับบ้านที่กราซเพื่อรับครอบครัวของเขา^{[ 42 ]}

สถานการณ์ในกราซทำให้ไม่สามารถกลับไปยังบราเฮได้ทันที ด้วยความหวังที่จะศึกษาดาราศาสตร์ต่อไป เคปเลอร์จึงแสวงหาตำแหน่งนักคณิตศาสตร์ให้กับดยุคเฟอร์ดินานด์ ด้วยเหตุนี้ เคปเลอร์จึงเขียนเรียงความ—อุทิศให้กับเฟอร์ดินานด์—ซึ่งเขาเสนอทฤษฎีการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์โดยอาศัยแรง: "In Terra inest virtus, quae Lunam ciet" ("มีแรงในโลกที่ทำให้ดวงจันทร์เคลื่อนที่") ^{[ 43 ]}แม้ว่าเรียงความนี้จะไม่ทำให้เขาได้รับตำแหน่งในราชสำนักของเฟอร์ดินานด์ แต่มันก็อธิบายรายละเอียดวิธีการใหม่ในการวัดจันทรุปราคา ซึ่งเขาได้นำไปใช้ในระหว่างจันทรุปราคาเมื่อวันที่ 10 กรกฎาคมในกราซ การสังเกตการณ์เหล่านี้เป็นพื้นฐานของการสำรวจกฎของทัศนศาสตร์ของเขาซึ่งจะนำไปสู่ผลงานAstronomiae Pars Optica [ ^{44 ] จาก}นั้นในวันที่ 17 กรกฎาคม ก็มีการประกาศพระราชกฤษฎีกาฉบับใหม่ สั่งให้ผู้อยู่อาศัยทั้งหมดละทิ้งความเชื่อโปรเตสแตนต์หรือออกจากจังหวัด ครั้งนี้เคปเลอร์ก็ไม่มีข้อยกเว้นเช่นกัน เขาและภรรยาและลูกสาวบุญธรรมของเขาจึงออกจากกราซไปปรากในวันที่ 30 กันยายน ค.ศ. 1600 ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]}

เมื่อตั้งรกรากในปรากแล้ว เขาได้รับการสนับสนุนโดยตรงจากไทโค ซึ่งมอบหมายให้เขาทำการวิเคราะห์การสังเกตการณ์ดาวเคราะห์และเขียนบทความโต้แย้งกับอูร์ซัส คู่แข่งของไทโค (ซึ่งเสียชีวิตไปแล้ว) ในเดือนกันยายน ไทโคได้จัดหาตำแหน่งให้เขาเป็นผู้ร่วมงานในโครงการใหม่ที่เขาเสนอต่อจักรพรรดิ นั่นคือตารางรูดอล์ฟซึ่งควรจะมาแทนที่ตารางพรูเทนิกของอีราสมัส ไรน์โฮลด์สองวันหลังจากไทโคเสียชีวิตอย่างไม่คาดคิดในวันที่ 24 ตุลาคม ค.ศ. 1601 เคปเลอร์ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นผู้สืบทอดตำแหน่งนักคณิตศาสตร์หลวง โดยมีหน้าที่รับผิดชอบในการทำงานที่ยังไม่เสร็จสิ้นของเขาให้เสร็จสมบูรณ์ 11 ปีถัดมาในฐานะนักคณิตศาสตร์หลวงจะเป็นช่วงเวลาที่เขาทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดในชีวิต^{[ 48 ]}

หน้าที่หลักของเคปเลอร์ในฐานะนักคณิตศาสตร์ประจำราชสำนักคือการให้คำแนะนำทางโหราศาสตร์แก่จักรพรรดิรูดอล์ฟที่ 2 แม้ว่าเคปเลอร์จะไม่ค่อยเห็นด้วยกับความพยายามของนักโหราศาสตร์ร่วมสมัยในการทำนายอนาคตหรือทำนายเหตุการณ์เฉพาะเจาะจงอย่างแม่นยำ แต่เขาก็ได้ทำนายดวงชะตาโดยละเอียดให้กับเพื่อน ครอบครัว และผู้อุปถัมภ์มาตั้งแต่สมัยที่เขาเป็นนักศึกษาในทูบิงเงน นอกจากดวงชะตาสำหรับพันธมิตรและผู้นำต่างชาติแล้ว จักรพรรดิยังขอคำแนะนำจากเคปเลอร์ในยามที่มีปัญหาทางการเมือง รูดอล์ฟทรงสนใจงานของนักวิชาการในราชสำนักหลายคน (รวมถึงนักเล่นแร่แปรธาตุ จำนวนมาก ) และทรงติดตามงานของเคปเลอร์ในด้านดาราศาสตร์เชิงฟิสิกส์ด้วยเช่นกัน^{[ 49 ]}

อย่างเป็นทางการ หลักคำสอนทางศาสนาที่ยอมรับได้เพียงสองอย่างในปรากคือ คาทอลิกและอุตราควิสต์แต่ตำแหน่งของเคปเลอร์ในราชสำนักทำให้เขาสามารถปฏิบัติศาสนาลูเทอร์ของเขาได้อย่างไม่ถูกขัดขวาง จักรพรรดิให้รายได้ที่เพียงพอแก่ครอบครัวของเขา แต่ความยากลำบากของคลังหลวงที่เกินกำลังหมายความว่าการหาเงินให้เพียงพอเพื่อชำระภาระผูกพันทางการเงินนั้นเป็นเรื่องยากลำบากอย่างต่อเนื่อง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะปัญหาทางการเงิน ชีวิตของเขากับบาร์บาราที่บ้านจึงไม่น่ารื่นรมย์ เต็มไปด้วยการทะเลาะเบาะแว้งและการเจ็บป่วย อย่างไรก็ตาม ชีวิตในราชสำนักทำให้เคปเลอร์ได้ติดต่อกับนักวิชาการที่มีชื่อเสียงคนอื่นๆ ( โยฮันเนส มัทเทอุส วัคเคอร์ ฟอน วัคเคนเฟลส์โยสต์ บูร์กีเดวิดฟาบริเซียส มาร์ติน บาชาเซก และโยฮันเนส เบร็งเกอร์ เป็นต้น) และงานด้านดาราศาสตร์ก็ดำเนินไปอย่างรวดเร็ว^{[ 50 ]}

ในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1604 ดาวฤกษ์ดวงใหม่ที่สว่างไสว ( SN 1604 ) ปรากฏขึ้น แต่เคปเลอร์ไม่เชื่อข่าวลือจนกระทั่งเขาได้เห็นด้วยตัวเอง^{[ 51 ]}เคปเลอร์เริ่มสังเกตซูเปอร์โนวาอย่างเป็นระบบ ในทางโหราศาสตร์ ปลายปี ค.ศ. 1603 ถือเป็นการเริ่มต้นของไตรกอนที่ร้อนแรงซึ่งเป็นการเริ่มต้นของวัฏจักรการรวมตัวครั้งใหญ่ ประมาณ 800 ปี นักโหราศาสตร์เชื่อมโยงช่วงเวลาดังกล่าวสองช่วงก่อนหน้านี้กับการขึ้นครองราชย์ของชาร์เลมาญ (ประมาณ 800 ปีก่อน) และการประสูติของพระคริสต์ (ประมาณ 1600 ปีก่อน) ดังนั้นจึงคาดหวังเหตุการณ์สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับจักรพรรดิ^{[ 52 ]}

ในบริบทนี้เอง ในฐานะนักคณิตศาสตร์และโหราศาสตร์ประจำราชสำนัก เคปเลอร์ได้บรรยายถึงดาวดวงใหม่ในอีกสองปีต่อมาในหนังสือDe Stella Nova ของเขา ในหนังสือเล่มนั้น เคปเลอร์ได้กล่าวถึงคุณสมบัติทางดาราศาสตร์ของดาวดวงนี้ พร้อมทั้งแสดงท่าทีสงสัยต่อการตีความทางโหราศาสตร์ต่างๆ ที่แพร่หลายอยู่ในขณะนั้น เขาตั้งข้อสังเกตถึงความสว่างที่ลดลง คาดเดาเกี่ยวกับต้นกำเนิดของมัน และใช้การขาดการสังเกตพารัลแลกซ์มาเป็นข้อโต้แย้งว่ามันอยู่นอกวงโคจรของดาวเคราะห์ และอยู่ในขอบเขตของดาวฤกษ์คงที่ ซึ่งเป็นการบ่อนทำลายหลักคำสอนเรื่องความไม่เปลี่ยนแปลงของท้องฟ้า (แนวคิดที่ได้รับการยอมรับมาตั้งแต่สมัยอริสโตเติลว่าทรงกลมท้องฟ้าสมบูรณ์แบบและไม่เปลี่ยนแปลง) การกำเนิดของดาวดวงใหม่บ่งบอกถึงความแปรปรวนของท้องฟ้า เคปเลอร์ยังได้แนบภาคผนวกที่เขาได้กล่าวถึงงานลำดับเหตุการณ์ล่าสุดของลอเรนติอุส ซูสลีกานัก ประวัติศาสตร์ชาวโปแลนด์ด้วย เขาคำนวณว่า หากซัสลีกาถูกต้องว่าไทม์ไลน์ที่ยอมรับนั้นล่าช้าไปสี่ปีดาวแห่งเบธเลเฮม —ซึ่งเทียบได้กับดาวดวงใหม่ในปัจจุบัน—จะตรงกับการรวมตัวครั้งใหญ่ครั้งแรกของวัฏจักร 800 ปีที่ผ่านมา^{[ 53 ]}

ในช่วงหลายปีต่อมา เคปเลอร์พยายาม (แต่ไม่สำเร็จ) ที่จะร่วมงานกับนักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี โจ วันนี อันโตนิโอ มาจินีและศึกษาเกี่ยวกับลำดับเหตุการณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกำหนดวันที่ของเหตุการณ์ในชีวิตของพระเยซูประมาณปี 1611 เคปเลอร์ได้เผยแพร่ต้นฉบับที่ต่อมาได้รับการตีพิมพ์ (หลังเสียชีวิต) ในชื่อSomnium [ความฝัน] ส่วนหนึ่งของจุดประสงค์ของSomniumคือการอธิบายว่าการปฏิบัติทางดาราศาสตร์จะเป็นอย่างไรจากมุมมองของดาวเคราะห์ดวงอื่น เพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของระบบที่ไม่ยึดโลกเป็นศูนย์กลาง ต้นฉบับซึ่งหายไปหลังจากเปลี่ยนมือหลายครั้ง บรรยายถึงการเดินทางอันน่าอัศจรรย์ไปยังดวงจันทร์ มันเป็นส่วนผสมระหว่างอุปมาอุปไมย อัตชีวประวัติ และบทความเกี่ยวกับการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ (และบางครั้งก็ถูกอธิบายว่าเป็นงานเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ชิ้นแรก) หลายปีต่อมา เวอร์ชันที่บิดเบือนของเรื่องราวอาจเป็นต้นเหตุของการพิจารณาคดีข้อหาแม่มดต่อมารดาของเขา เนื่องจากมารดาของผู้เล่าเรื่องปรึกษาปีศาจเพื่อเรียนรู้วิธีการเดินทางในอวกาศ หลังจากที่เธอได้รับการพ้นผิดในที่สุด เคปเลอร์ได้เขียนเชิงอรรถ 223 รายการสำหรับเรื่องราวนี้ ซึ่งยาวกว่าข้อความจริงหลายเท่า โดยอธิบายทั้งแง่มุมเชิงเปรียบเทียบและเนื้อหาทางวิทยาศาสตร์จำนวนมาก (โดยเฉพาะเกี่ยวกับภูมิศาสตร์ดวงจันทร์) ที่ซ่อนอยู่ในข้อความ^{[ 54 ]}

ในช่วงที่เคปเลอร์พำนักอยู่ในปราก ความตึงเครียดทางศาสนาและการเมืองกำลังทวีความรุนแรงขึ้นในจักรวรรดิ ทั้งระหว่างโปรเตสแตนต์และคาทอลิก และภายในราชวงศ์ฮับส์บูร์กเองเกี่ยวกับประเด็นการสืราชบัลลังก์ สถานการณ์ในปราก เมืองที่มีความหลากหลายทางวัฒนธรรม ทวีความยากลำบากมากขึ้นเรื่อยๆ และเคปเลอร์พิจารณาที่จะย้ายไปอยู่ที่เวือร์ทเทมแบร์ก ซึ่งเขาถือว่าเป็นบ้านเกิดของเขา ในปี 1609 เขาเขียนจดหมายถึงดยุคโยฮันน์ เฟรเดอริกเพื่อขอตำแหน่งในมหาวิทยาลัยทูบิงเงน ดยุคปฏิเสธคำขอ แต่ส่งของขวัญมาให้เป็นสัญลักษณ์แห่งความปรารถนาดี เคปเลอร์ตอบกลับ และในจดหมายนั้นเขาได้สรุปจุดยืนของเขาเกี่ยวกับประเด็นทางหลักคำสอนที่เคยสร้างปัญหาในอดีต ดยุคไม่ได้ตอบกลับจดหมายฉบับนี้ สองปีต่อมา เขาพยายามอีกครั้ง แต่คราวนี้คำร้องถูกส่งต่อไปยังสภาศาสนศาสตร์ในสตุตการ์ต ซึ่งปฏิเสธคำร้องของเคปเลอร์เมื่อวันที่ 25 เมษายน ค.ศ. 1611 โดยประณาม แนวคิดแบบ คาลวินิสต์ของเขา ทั้งจากการสงวนสิทธิ์เกี่ยวกับสูตรแห่งความสอดคล้องและการยืนกรานว่าชาวคาลวินิสต์ควรได้รับการพิจารณาว่าเป็น "พี่น้องในพระคริสต์" แม้จะมีความเห็นไม่ตรงกันก็ตาม^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]}

ในปี ค.ศ. 1611 สุขภาพของจักรพรรดิรูดอล์ฟเริ่มทรุดโทรม และพระองค์ถูกบังคับให้สละราชสมบัติเป็นกษัตริย์แห่งโบฮีเมียโดยพระอนุชาแมทเธียสทั้งสองฝ่ายต่างขอคำแนะนำทางโหราศาสตร์จากเคปเลอร์ ซึ่งเป็นโอกาสที่เขาใช้ในการให้คำแนะนำทางการเมืองที่ประนีประนอม (โดยแทบไม่ได้อ้างอิงถึงดวงดาวเลย ยกเว้นในคำกล่าวทั่วไปเพื่อไม่ให้เกิดการกระทำที่รุนแรง) อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าอนาคตของเคปเลอร์ในราชสำนักของแมทเธียสนั้นมืดมน^{[ 58 ]}

ในปีนั้น บาร์บารา ภรรยาของเคปเลอร์ ติดเชื้อไข้จุดฮังการีและเริ่มมีอาการชักขณะที่เธอกำลังพักฟื้น ลูกทั้งสามคนของพวกเขาก็ล้มป่วยด้วยโรคฝีดาษ ฟรีดริช วัย 6 ขวบเสียชีวิต นอกจากการติดต่อกับเวือร์ทเทมแบร์กแล้ว เคปเลอร์ยังติดต่อกับปาดัวด้วยมหาวิทยาลัยปาดัว —ตามคำแนะนำของกาลิเลโอที่กำลังจะจากไป—ต้องการให้เคปเลอร์ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์คณิตศาสตร์ แต่เคปเลอร์ต้องการให้ครอบครัวของเขาอยู่ในดินแดนเยอรมัน จึงเดินทางไปออสเตรียเพื่อจัดหาตำแหน่งครูและนักคณิตศาสตร์ประจำเขตในลินซ์อย่างไรก็ตาม บาร์บาราป่วยหนักอีกครั้งและเสียชีวิตไม่นานหลังจากที่เคปเลอร์กลับมา^{[ 59 ]}

เคปเลอร์เลื่อนการย้ายไปลินซ์ออกไป และยังคงอยู่ในปรากจนกระทั่งรูดอล์ฟเสียชีวิตในช่วงต้นปี 1612 แม้ว่าความวุ่นวายทางการเมือง ความตึงเครียดทางศาสนา และโศกนาฏกรรมในครอบครัว (รวมถึงข้อพิพาททางกฎหมายเกี่ยวกับมรดกของภรรยา) จะทำให้เขาไม่สามารถทำการวิจัยใดๆ ได้ แต่เขากลับรวบรวมต้นฉบับลำดับเหตุการณ์Eclogae Chronicaeจากจดหมายโต้ตอบและงานก่อนหน้านี้ เมื่อแมทเธียสขึ้นครองราชย์เป็นจักรพรรดิโรมันอันศักดิ์สิทธิ์ เขาก็ยืนยันตำแหน่ง (และเงินเดือน) ของเคปเลอร์ในฐานะนักคณิตศาสตร์ของจักรวรรดิอีกครั้ง แต่ก็อนุญาตให้เขาย้ายไปลินซ์ได้^{[ 60 ]}

ในเมืองลินซ์ เคปเลอร์ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นนักคณิตศาสตร์ประจำเขตและครูในโรงเรียนประจำเขต รวมทั้งยังคงดำรงตำแหน่งนักคณิตศาสตร์ประจำราชสำนักของจักรพรรดิด้วย ภารกิจแรกของเขาคือการจัดทำตารางรูดอล์ฟให้เสร็จสมบูรณ์ แต่มีกิจกรรมอื่นๆ อีกมากมายที่ดึงความสนใจของเขาไปก่อนที่ตารางเหล่านี้จะเสร็จสมบูรณ์^{[ 61 ]}ตารางเหล่านี้ไม่ได้ตีพิมพ์จนกระทั่งปี 1627 ^{[ 62 ]}

เคปเลอร์ได้ระบุโรงพิมพ์ที่เหมาะสมในเมืองอูล์มแล้ว ต้นฉบับของเขาไม่ได้รับความเสียหายจากไฟไหม้ และการพิมพ์ตารางก็เริ่มขึ้นในไม่ช้าและเสร็จสมบูรณ์ในเดือนกันยายน ค.ศ. 1627 ^{[ 82 ]}ขณะนี้เคปเลอร์กำลังมองหาตำแหน่งที่มั่นคง สงครามดำเนินไปได้ด้วยดีสำหรับจักรวรรดิ การก่อจลาจลของชาวนาถูกปราบปราม และผู้บัญชาการจักรวรรดิวอลเลนสไตน์และทิลลีได้เอาชนะกองกำลังโปรเตสแตนต์ รวมถึงกองทัพเดนมาร์กภายใต้การนำของพระเจ้าคริสเตียนที่ 4ซึ่งเข้าร่วมสงครามในฝ่ายโปรเตสแตนต์ เคปเลอร์เดินทางไปปรากเพื่อนำตารางของเขาไปถวายจักรพรรดิ เขากังวลเกี่ยวกับการต้อนรับ เนื่องจากอำนาจของคาทอลิกที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้ตำแหน่งของเขายากลำบาก แต่เขาได้รับการต้อนรับอย่างอบอุ่นจากจักรพรรดิซึ่งทรงสนใจตารางเป็นอย่างมาก^{[ 83 ]}

วอลเลนสไตน์ก็อยู่ในปรากในเวลานั้นเช่นกัน และเพิ่งได้รับพระราชทานตำแหน่งดยุคแห่งซาแกนในไซลีเซีย ชายทั้งสองเคยติดต่อกันมาก่อน เมื่อเคปเลอร์ส่งดวงชะตาผ่านคนกลาง และไม่ได้พบกับวอลเลนสไตน์ด้วยตนเอง วอลเลนสไตน์เจรจากับจักรพรรดิ และเชิญเคปเลอร์ให้ไปพำนักในซาแกน เคปเลอร์เดินทางไปลินซ์เพื่อจัดการธุระของเขาที่นั่น จากนั้นจึงเดินทางพร้อมครอบครัวไปยังซาแกน ซึ่งเขามาถึงในวันที่ 20 กรกฎาคม 1628 เคปเลอร์รู้สึกโดดเดี่ยวในเมืองทางตอนเหนือของเยอรมนีแห่งนี้ด้วยสำเนียงที่ไม่คุ้นเคย^{[ 84 ]}เขาเขียนถึงเบอร์เนกเกอร์ในเดือนมีนาคม 1629:

ความเหงาทำให้ฉันรู้สึกอึดอัดที่นี่ ห่างไกลจากเมืองใหญ่ และจดหมายก็มาและส่งไปช้ามาก แถมยังทำให้เสียค่าใช้จ่ายมากอีกด้วย^{[ 85 ]}

ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2362 เคปเลอร์สามารถจัดตั้งโรงพิมพ์ขึ้น ซึ่งได้ตีพิมพ์ปฏิทินดาราศาสตร์ ของเขา สำหรับปี พ.ศ. 2364-2372 ^{[ 86 ]}

การย้ายไปซาแกนไม่ได้แก้ปัญหาทางการเงินของเคปเลอร์ เขาได้รับความช่วยเหลือจากวอลเลนสไตน์เพียงเล็กน้อย นอกเหนือจากเงินเดือน และปฏิทินดาราศาสตร์ก็พิมพ์ด้วยค่าใช้จ่ายของเขาเอง เขายังคงค้างเงินจำนวนมากจากคลังหลวงสำหรับงานที่เขาทำก่อนหน้านี้ ดังนั้นในวันที่ 8 ตุลาคม ค.ศ. 1630 เขาจึงออกเดินทางไปยัง ไล ป์ซิกนูเรมเบิร์กสภาแห่งเรเกนส์บูร์กและลินซ์ โดยหวังว่าจะได้รับเงินคืนอย่างน้อยบางส่วน อย่างไรก็ตาม ไม่กี่วันหลังจากเดินทางถึงเรเกนส์บูร์ก เขาก็ล้มป่วยและอาการทรุดลงเรื่อยๆ เคปเลอร์เสียชีวิตในวันที่ 15  พฤศจิกายน ค.ศ. 1630 เพียงหนึ่งเดือนเศษหลังจากเดินทางมาถึง เขาถูกฝังอยู่นอกกำแพงเมืองเรเกนส์บูร์กในสุสานโปรเตสแตนต์เซนต์ปีเตอร์ ซึ่งถูกทำลายในอีกไม่กี่ปีต่อมาในช่วงสงคราม^{[ 87 ]}

ความเชื่อของเคปเลอร์ที่ว่าพระเจ้าทรงสร้างจักรวาลอย่างเป็นระเบียบทำให้เขาพยายามที่จะกำหนดและทำความเข้าใจกฎที่ควบคุมโลกธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านดาราศาสตร์^{[ 88 ] [ 89 ]}วลี "ฉันเป็นเพียงผู้ที่คิดตามความคิดของพระเจ้า" ได้รับการกล่าวอ้างว่าเป็นของเขา แม้ว่านี่อาจเป็นเพียงฉบับย่อของข้อความที่เขียนด้วยลายมือของเขาเอง:

กฎ [ของธรรมชาติ] เหล่านั้นอยู่ในขอบเขตที่จิตใจมนุษย์สามารถเข้าใจได้ พระเจ้าทรงประสงค์ให้เรารู้จักกฎเหล่านั้นโดยทรงสร้างเราตามพระฉายาของพระองค์ เพื่อที่เราจะได้มีส่วนร่วมในความคิดของพระองค์^{[ 90 ]}

เคปเลอร์สนับสนุนความอดทนอดกลั้นระหว่างนิกายคริสเตียน ตัวอย่างเช่น เขาโต้แย้งว่าชาวคาทอลิกและชาวลูเธอรันควรจะสามารถรับศีลมหาสนิทร่วมกันได้ เขาเขียนว่า "พระคริสต์องค์พระผู้เป็นเจ้าไม่ได้เป็นลูเธอรันหรือคาลวินิสต์ หรือคาทอลิก" ^{[ 91 ]}

งานดาราศาสตร์ชิ้นสำคัญชิ้นแรกของเคปเลอร์คือMysterium Cosmographicum ( ปริศนาจักรวาลวิทยา , 1596) เคปเลอร์อ้างว่าเขาได้รับแรงบันดาลใจอย่างฉับพลันเมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 1595 ขณะสอนอยู่ที่เมืองกราซ โดย สาธิต การเรียงตัวกันเป็นระยะของดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีในจักรราศีเขาตระหนักว่ารูปหลายเหลี่ยมปกติสามารถล้อมรอบวงกลมหนึ่งวงที่อยู่ภายในและภายนอกได้ในอัตราส่วนที่แน่นอน ซึ่งเขาให้เหตุผลว่าอาจเป็นพื้นฐานทางเรขาคณิตของจักรวาล หลังจากที่ไม่สามารถหาการจัดเรียงรูปหลายเหลี่ยมที่เฉพาะเจาะจงซึ่งสอดคล้องกับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ทราบ (แม้จะเพิ่มดาวเคราะห์เข้าไปในระบบแล้วก็ตาม) เคปเลอร์จึงเริ่มทดลองกับทรงหลายเหลี่ยม สามมิติ เขาพบว่าทรงหลายเหลี่ยมเพลโต ทั้งห้า สามารถถูกล้อมรอบและบรรจุอยู่ภายในด้วยทรง กลม ได้ การซ้อนรูป ทรงเรขาคณิตเหล่านี้ โดยแต่ละรูปหุ้มด้วยทรงกลม จะทำให้เกิดชั้นหกชั้น ซึ่งสอดคล้องกับดาวเคราะห์ที่รู้จักกันหกดวง ได้แก่ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ โดยการจัดเรียงรูปทรงเรขาคณิตเหล่านี้อย่างเลือกสรร ได้แก่ ทรงแปดเหลี่ยม ทรงยี่สิบเหลี่ยม ทรงสิบสองเหลี่ยม ทรงสี่เหลี่ยม และทรงลูกบาศก์เคปเลอร์พบว่าทรงกลมเหล่านี้สามารถวางได้ในระยะห่างที่สอดคล้องกับขนาดสัมพัทธ์ของเส้นทางโคจรของดาวเคราะห์แต่ละดวง โดยสมมติว่าดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ เคปเลอร์ยังค้นพบสูตรที่เชื่อมโยงขนาดของวงโคจรของดาวเคราะห์แต่ละดวงกับความยาวของคาบการโคจร กล่าวคือ จากดาวเคราะห์ชั้นในไปยังดาวเคราะห์ชั้นนอก อัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของคาบการโคจรจะเป็นสองเท่าของความแตกต่างของรัศมีวงโคจร

เคปเลอร์คิดว่าMysteriumได้เปิดเผยแผนทางเรขาคณิตของพระเจ้าสำหรับจักรวาล ความกระตือรือร้นของเคปเลอร์ที่มีต่อระบบโคเปอร์นิคัสส่วนใหญ่มาจาก ความเชื่อ ทางเทววิทยา ของเขา เกี่ยวกับการเชื่อมโยงระหว่างกายภาพและจิตวิญญาณจักรวาลเองเป็นภาพลักษณ์ของพระเจ้า โดยดวงอาทิตย์สอดคล้องกับพระบิดา ทรงกลมดวงดาวสอดคล้องกับพระบุตรและช่องว่างระหว่างทั้งสองสอดคล้องกับพระวิญญาณบริสุทธิ์ ต้นฉบับ Mysteriumฉบับแรกของเขาประกอบด้วยบทที่กว้างขวางซึ่งประนีประนอมระบบสุริยจักรวาลกับข้อความในพระคัมภีร์ที่ดูเหมือนจะสนับสนุนระบบโลกเป็นศูนย์กลาง^{[ 92 ]}ด้วยการสนับสนุนจากอาจารย์ของเขา ไมเคิล มาเอสท์ลิน เคปเลอร์ได้รับอนุญาตจากวุฒิสภาของมหาวิทยาลัยทูบิงเงนให้ตีพิมพ์ต้นฉบับของเขา โดยมีเงื่อนไขว่าต้องลบการตีความพระคัมภีร์ออกและเพิ่มคำอธิบายระบบโคเปอร์นิคัสที่ง่ายกว่าและเข้าใจง่ายกว่า รวมถึงแนวคิดใหม่ของเคปเลอร์ด้วยMysteriumได้รับการตีพิมพ์ในช่วงปลายปี 1596 และเคปเลอร์ได้รับสำเนาและเริ่มส่งไปยังนักดาราศาสตร์และผู้อุปถัมภ์ที่มีชื่อเสียงในช่วงต้นปี 1597 แม้ว่าจะไม่ได้ถูกอ่านอย่างแพร่หลาย แต่ก็ทำให้เคปเลอร์มีชื่อเสียงในฐานะนักดาราศาสตร์ที่มีทักษะสูง การอุทิศอย่างมากมายให้กับผู้อุปถัมภ์ที่มีอำนาจ รวมถึงผู้ที่ควบคุมตำแหน่งของเขาในกราซ ยังเป็นประตูสำคัญสู่ระบบอุปถัมภ์ อีกด้วย ^{[ 93 ]}

ในปี ค.ศ. 1621 เคปเลอร์ได้ตีพิมพ์ Mysteriumฉบับพิมพ์ครั้งที่สองที่ขยายเพิ่มเติมซึ่งมีความยาวเป็นครึ่งหนึ่งของฉบับพิมพ์ครั้งแรก โดยมีรายละเอียดในเชิงอรรถเกี่ยวกับการแก้ไขและการปรับปรุงที่เขาทำได้ในช่วง 25 ปีนับตั้งแต่การตีพิมพ์ครั้งแรก^{[ 94 ]}ในแง่ของผลกระทบMysteriumสามารถมองได้ว่าเป็นก้าวแรกที่สำคัญในการปรับปรุงทฤษฎีที่เสนอโดยโคเปอร์นิคัสในDe revolutionibus orbium coelestium ของเขา ในขณะที่โคเปอร์นิคัสพยายามพัฒนาระบบสุริยจักรวาลในหนังสือเล่มนี้ เขาได้ใช้ อุปกรณ์ ของปโตเลมี (เช่น วงโคจรย่อยและวงกลมวงรี) เพื่ออธิบายการเปลี่ยนแปลงความเร็ววงโคจรของดาวเคราะห์ และยังคงใช้จุดศูนย์กลางของวงโคจรของโลกเป็นจุดอ้างอิงแทนที่จะเป็นจุดศูนย์กลางของดวงอาทิตย์^{[ 95 ] [ 96 ]} "เพื่อช่วยในการคำนวณและเพื่อไม่ให้ผู้อ่านสับสนโดยการเบี่ยงเบนจากปโตเลมีมากเกินไป" ดาราศาสตร์สมัยใหม่เป็นหนี้บุญคุณMysterium Cosmographicum อย่างมาก แม้จะมีข้อบกพร่องในวิทยานิพนธ์หลักก็ตาม "เพราะมันเป็นก้าวแรกในการชำระล้างระบบโคเปอร์นิคัสจากเศษซากของทฤษฎีปโตเลมีที่ยังคงยึดติดอยู่" ^{[ 97 ]} เคปเลอร์ไม่เคยละทิ้งทฤษฎีห้าทรงตันของเขา โดยตีพิมพ์ Mysteriumฉบับที่สองในปี 1621 และยืนยันความเชื่ออย่างต่อเนื่องของเขาในความถูกต้องของแบบจำลอง แม้ว่าเขาจะสังเกตเห็นว่ามีความคลาดเคลื่อนระหว่างข้อมูลการสังเกตและการคาดการณ์ของแบบจำลองของเขา แต่เขาก็ไม่คิดว่าความคลาดเคลื่อนเหล่านั้นมากพอที่จะทำให้ทฤษฎีเป็นโมฆะ^{[ 98 ]}

งานวิจัยที่ขยายออกไปซึ่งนำไปสู่​​Astronomia Nova ( ดาราศาสตร์ใหม่ )—รวมถึง กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์สองข้อแรก—เริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์วงโคจรของดาวอังคารภายใต้การกำกับดูแลของไทโค ในงานนี้ เคปเลอร์ได้นำเสนอแนวคิดปฏิวัติวงการเรื่องวงโคจรของดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นเส้นทางของดาวเคราะห์ในอวกาศที่เกิดจากการกระทำของสาเหตุทางกายภาพ แตกต่างจากแนวคิดเดิมเรื่องวงโคจรของดาวเคราะห์ (เปลือกทรงกลมที่ดาวเคราะห์ติดอยู่) ผลจากความก้าวหน้านี้ทำให้ปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ถูกมองว่าอยู่ภายใต้กฎทางฟิสิกส์^{[ 99 ]}เคปเลอร์คำนวณและคำนวณซ้ำค่าประมาณต่างๆ ของวงโคจรของดาวอังคารโดยใช้equant (เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่โคเปอร์นิคัสได้กำจัดออกไปในระบบของเขา) ในที่สุดก็สร้างแบบจำลองที่โดยทั่วไปสอดคล้องกับการสังเกตการณ์ของไทโคภายในสองอาร์คมินิต (ข้อผิดพลาดในการวัดโดยเฉลี่ย) แต่เขาไม่พอใจกับผลลัพธ์ที่ซับซ้อนและยังคงไม่แม่นยำเล็กน้อย ในบางจุดแบบจำลองแตกต่างจากข้อมูลมากถึงแปดอาร์คมินิต เมื่อวิธีการทางดาราศาสตร์เชิงคณิตศาสตร์แบบดั้งเดิมมากมายล้มเหลว เคปเลอร์จึงเริ่มพยายามปรับ วงโคจร รูปไข่ให้เข้ากับข้อมูล^{[ 100 ]}

ในมุมมองทางศาสนาของเคปเลอร์เกี่ยวกับจักรวาล ดวงอาทิตย์ (สัญลักษณ์ของพระเจ้าพระบิดา ) เป็นแหล่งกำเนิดแรงขับเคลื่อนในระบบสุริยะ ในฐานะพื้นฐานทางกายภาพ เคปเลอร์ได้อ้างอิงโดยเปรียบเทียบกับทฤษฎีจิตวิญญาณแม่เหล็กของโลกของวิลเลียม กิลเบิร์ต จาก De Magnete (1600) และงานของเขาเองเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ เคปเลอร์สันนิษฐานว่าพลังงานขับเคลื่อน (หรือชนิดของ พลังงานขับเคลื่อน ) ^{[ 101 ]}ที่แผ่รังสีจากดวงอาทิตย์จะอ่อนลงตามระยะทาง ทำให้ดาวเคราะห์เคลื่อนที่เร็วขึ้นหรือช้าลงเมื่อเข้าใกล้หรือไกลจากดวงอาทิตย์^{[ 102 ]}การใช้แบบจำลองทางกายภาพเพื่อหาเส้นทางโคจรถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ เคปเลอร์ไม่ได้เพียงแค่สันนิษฐานว่าวงโคจรเป็นวงกลม แต่พยายามหาสาเหตุของมัน และทำเช่นนี้ก่อนที่จะค้นพบกฎพื้นที่^{[ 103 ]}บางทีสมมติฐานนี้อาจเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ที่จะฟื้นฟูระเบียบทางดาราศาสตร์ จากการวัดระยะอะเฟเลียนและเพริเฮเลียนของโลกและดาวอังคาร เขาได้สร้างสูตรที่อัตราการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์แปรผกผันกับระยะห่างจากดวงอาทิตย์ การตรวจสอบความสัมพันธ์นี้ตลอดวงจรการโคจรต้องใช้การคำนวณอย่างละเอียดมาก เพื่อลดความซับซ้อนของงานนี้ ในช่วงปลายปี ค.ศ. 1602 เคปเลอร์ได้ปรับปรุงสัดส่วนใหม่ในแง่ของเรขาคณิต: ดาวเคราะห์กวาดพื้นที่เท่ากันในเวลาเท่ากันซึ่งเป็นกฎข้อที่สองของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์^{[ 104 ]}

จากนั้นเขาจึงเริ่มคำนวณวงโคจรทั้งหมดของดาวอังคาร โดยใช้กฎอัตราทางเรขาคณิตและสมมติว่าวงโคจรเป็นรูปไข่หลังจากพยายามล้มเหลวประมาณ 40 ครั้ง ในช่วงปลายปี 1604 ในที่สุดเขาก็ได้แนวคิดเกี่ยวกับวงรี [ ^{105 ]}ซึ่งก่อนหน้านี้เขาเคยสันนิษฐานว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายเกินไปสำหรับนักดาราศาสตร์รุ่นก่อนๆ ที่จะมองข้ามไป^{[ 106 ]}เมื่อพบว่าวงโคจรวงรีเหมาะสมกับข้อมูลของดาวอังคาร ( สมมติฐานตัวแทน ) เคปเลอร์จึงสรุปทันทีว่าดาวเคราะห์ทุกดวงเคลื่อนที่ในวงรี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดโฟกัสจุดหนึ่ง ซึ่ง ^เป็นกฎข้อแรกของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเขา เนื่องจากเขาไม่ได้ใช้ผู้ช่วยในการคำนวณ เขาจึงไม่ได้ขยายการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ไปไกลกว่าดาวอังคาร ในช่วงปลายปีนั้น เขาได้เขียนต้นฉบับสำหรับAstronomia nova เสร็จสมบูรณ์ แม้ว่าจะไม่ได้ตีพิมพ์จนถึงปี 1609 เนื่องจากข้อพิพาททางกฎหมายเกี่ยวกับการใช้การสังเกตการณ์ของไทโค ซึ่งเป็นทรัพย์สินของทายาทของเขา^{[ 107 ]}

หลังจากเขียนAstronomia Nova เสร็จ เคปเลอร์ตั้งใจจะเขียนตำราดาราศาสตร์ที่ครอบคลุมพื้นฐานทั้งหมดของดาราศาสตร์ระบบสุริยจักรวาล [ ^{108 ] เค}ปเลอร์ใช้เวลาหลายปีต่อมาทำงานในสิ่งที่ต่อมากลายเป็นEpitome Astronomiae Copernicanae ( บทสรุปดาราศาสตร์ของโคเปอร์นิคัส ) แม้ว่าชื่อจะบอกใบ้ถึงระบบสุริยจักรวาลเพียงเล็กน้อย แต่Epitome นั้น ไม่ได้เน้นงานของโคเปอร์นิคัสมากนัก แต่เน้นระบบดาราศาสตร์ของเคปเลอร์เองมากกว่าEpitomeประกอบด้วยกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ทั้งสามข้อและพยายามอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุบนท้องฟ้าผ่านสาเหตุทางกายภาพ^{[ 109 ]}แม้ว่าจะขยายกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์สองข้อแรก (ที่ใช้กับดาวอังคารในAstronomia nova ) ไปยังดาวเคราะห์ทั้งหมดรวมถึงดวงจันทร์และดาวบริวารเมดิเซียนของดาวพฤหัสบดี อย่างชัดเจน แต่ก็ไม่ได้อธิบายว่าวงโคจรวงรีสามารถได้มาจากการสังเกตข้อมูลได้อย่างไร^{[ 110 ]}

เดิมทีตั้งใจให้เป็นบทนำสำหรับผู้ที่ไม่คุ้นเคย เคปเลอร์พยายามสร้างแบบจำลองหนังสือสรุป ของเขา ตามแบบของอาจารย์ของเขาไมเคิล มาเอสท์ลินผู้ซึ่งตีพิมพ์หนังสือที่ได้รับการยกย่องอย่างดีซึ่งอธิบายพื้นฐานของดาราศาสตร์แบบศูนย์กลางโลกให้กับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ^{[ 111 ]}เคปเลอร์เขียนเล่มแรกจากทั้งหมดสามเล่ม ซึ่งประกอบด้วยเล่มที่ 1-3 เสร็จสมบูรณ์ในปี 1615 ในรูปแบบคำถาม-คำตอบแบบเดียวกับของมาเอสท์ลิน และพิมพ์ในปี 1617 ^{[ 112 ]}อย่างไรก็ตาม การห้ามหนังสือของโคเปอร์นิคัสโดยคริสตจักรคาทอลิก รวมถึงการเริ่มต้นของสงครามสามสิบปีหมายความว่าการตีพิมพ์เล่มต่อไปอีกสองเล่มจะล่าช้า ในระหว่างนั้น และเพื่อหลีกเลี่ยงการถูกห้าม เคปเลอร์จึงเปลี่ยนกลุ่มเป้าหมายของหนังสือสรุปจากผู้เริ่มต้นไปเป็นนักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญ เนื่องจากข้อโต้แย้งมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ และต้องใช้คณิตศาสตร์ขั้นสูงในการทำความเข้าใจ^{[ 111 ]}เล่มที่สองซึ่งประกอบด้วยหนังสือเล่มที่ 4 ได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2363 ตามด้วยเล่มที่สามซึ่งประกอบด้วยหนังสือเล่มที่ 5-7 ในปี พ.ศ. 2364

ในช่วงหลายปีหลังจากการสร้างAstronomia Nova เสร็จ สมบูรณ์ งานวิจัยส่วนใหญ่ของเคปเลอร์มุ่งเน้นไปที่การเตรียมการสำหรับตารางรูดอล์ฟินและชุดปฏิทินดาราศาสตร์ที่ ครอบคลุม (การทำนายตำแหน่งของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์โดยเฉพาะ) โดยอิงจากตารางดังกล่าว แม้ว่าทั้งสองอย่างจะยังไม่เสร็จสมบูรณ์ในอีกหลายปีข้างหน้าก็ตาม^{[ 113 ]}

ในที่สุด เคปเลอร์ก็ทำตารางรูดอล์ฟ เสร็จสมบูรณ์ ในปี 1623 ซึ่งในขณะนั้นถือเป็นผลงานชิ้นเอกของเขา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อกำหนดในการตีพิมพ์ของจักรพรรดิและการเจรจากับทายาทของไทโค บราเฮ ตารางนี้จึงไม่ได้ตีพิมพ์จนกระทั่งปี 1627 ^{[ 114 ]}

ในการพยายามที่จะเป็นนักดาราศาสตร์ประจำจักรวรรดิ เคปเลอร์ได้เขียนDe Fundamentis (1601) ซึ่งชื่อเต็มสามารถแปลได้ว่า "ว่าด้วยการวางรากฐานที่มั่นคงให้กับโหราศาสตร์" เป็นคำนำสั้นๆ สำหรับปฏิทินประจำปีเล่มหนึ่งของเขา^{[ 127 ]}

ในงานเขียนนี้ เคปเลอร์อธิบายถึงผลกระทบของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ในแง่ของแสงและอิทธิพลที่มีต่ออารมณ์ความรู้สึก โดยสรุปด้วยมุมมองของเคปเลอร์ที่ว่าโลกมีจิตวิญญาณที่มีความรู้สึกทางเรขาคณิตบางอย่างจิตวิญญาณของโลก ได้รับการกระตุ้นจากการบรรจบกันทางเรขาคณิตของรังสีที่เกิดขึ้นรอบๆ ตัวมัน ทำให้รู้สึกตัวแต่ไม่มีสติ เช่นเดียวกับที่คนเลี้ยงแกะรู้สึกยินดีกับการเป่าขลุ่ยโดยไม่เข้าใจทฤษฎีของความกลมกลืนทางดนตรี โลกก็ตอบสนองต่อมุมและแง่มุมต่างๆ ที่เกิดจากท้องฟ้าแต่ไม่ใช่ในลักษณะที่มีสติ การเกิดสุริยุปราคาและจันทรุปราคามีความสำคัญในฐานะลางบอกเหตุ เพราะสัญชาตญาณของโลกถูกรบกวนอย่างรุนแรงจากการหยุดชะงักของแสงอย่างกะทันหัน ทำให้เกิดความรู้สึกคล้ายกับอารมณ์และคงอยู่ในนั้นเป็นระยะเวลาหนึ่ง^{[ 124 ]}

เคปเลอร์สันนิษฐานว่าโลกมี "วัฏจักรของอารมณ์" เช่นเดียวกับสัตว์มีชีวิต และยกตัวอย่างว่า "นักเดินเรือกล่าวว่าน้ำขึ้นสูงสุดของทะเลจะกลับมาอีกครั้งหลังจาก 19 ปี ในวันเดียวกันของปี" (นี่อาจหมายถึงวัฏจักรการเคลื่อนที่ของจุดตัดวงโคจรของดวงจันทร์ 18.6 ปี ) เคปเลอร์สนับสนุนการค้นหาวัฏจักรดังกล่าวโดยการรวบรวมการสังเกตการณ์ในช่วงระยะเวลาหลายปี "และจนถึงขณะนี้ยังไม่มีการสังเกตการณ์นี้" ^{[ 115 ]}

เคปเลอร์และเฮลิเซอุส โรเอสลินได้โต้ตอบและโจมตีกันอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับความสำคัญของโหราศาสตร์หลังจากเกิดซูเปอร์โนวาในปี 1604 ในเวลาเดียวกันนั้นเอง แพทย์ฟิลิป เฟเซลิอุสได้ตีพิมพ์ผลงานที่ปฏิเสธโหราศาสตร์โดยสิ้นเชิง (และผลงานของโรเอสลินโดยเฉพาะ) ^{[ 128 ]}

เพื่อตอบสนองต่อสิ่งที่เคปเลอร์มองว่าเป็นความเกินเลยของโหราศาสตร์ในด้านหนึ่ง และการปฏิเสธโหราศาสตร์อย่างเกินเลยในอีกด้านหนึ่ง เคปเลอร์จึงได้จัดทำTertius Interveniens (1610) ขึ้น โดยงานชิ้นนี้—ซึ่งนำเสนอต่อผู้อุปถัมภ์ร่วมกันของโรสลินและเฟเซลิอุส—เป็นการไกล่เกลี่ยที่เป็นกลางระหว่างนักวิชาการที่ขัดแย้งกัน (ชื่อเรื่องมีความหมายว่า "การแทรกแซงจากบุคคลที่สาม") แต่ก็ยังได้กำหนดมุมมองทั่วไปของเคปเลอร์เกี่ยวกับคุณค่าของโหราศาสตร์ รวมถึงกลไกการปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวเคราะห์และจิตวิญญาณของแต่ละบุคคลตามสมมติฐานบางประการ ในขณะที่เคปเลอร์ถือว่ากฎและวิธีการดั้งเดิมส่วนใหญ่ของโหราศาสตร์เป็น "มูลสัตว์ที่มีกลิ่นเหม็น" ที่ "แม่ไก่ขยัน" คุ้ยเขี่ยอยู่ แต่ก็มี "เมล็ดพืชหรือแม้กระทั่งไข่มุกหรือก้อนทองคำ" ที่อาจพบได้โดยนักโหราศาสตร์วิทยาศาสตร์ที่มีจิตสำนึก^{[ 129 ]}

เคปเลอร์เชื่อมั่นว่า "สิ่งต่างๆ ทางเรขาคณิตได้มอบแบบจำลองให้แก่ผู้สร้างเพื่อตกแต่งโลกทั้งใบ" ^{[ 130 ]}ในHarmonice Mundi (1619) เขาพยายามอธิบายสัดส่วนของโลกธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้านดาราศาสตร์และโหราศาสตร์ ในแง่ของดนตรี^{[หมายเหตุ 1 ]}ชุด "ความกลมกลืน" หลักคือmusica universalis หรือ "ดนตรีแห่งทรงกลม" ซึ่ง พีทาโกรัสปโตเลมีและ คนอื่นๆ ได้ศึกษามาก่อนเคปเลอร์ อันที่จริง ไม่นานหลังจากตีพิมพ์Harmonice Mundiเคปเลอร์ก็เข้าไปพัวพันกับข้อพิพาทเรื่องลำดับความสำคัญกับโรเบิร์ต ฟลัดด์ผู้ซึ่งเพิ่งตีพิมพ์ทฤษฎีความกลมกลืนของตนเอง^{[ 131 ]}

เคปเลอร์เริ่มต้นด้วยการสำรวจรูปหลายเหลี่ยมปกติและทรงตันปกติรวมถึงรูปทรงที่จะกลายมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อทรงตันของเคปเลอร์จากนั้น เขาได้ขยายการวิเคราะห์ฮาร์มอนิกของเขาไปสู่ดนตรี อุตุนิยมวิทยา และโหราศาสตร์ ฮาร์มอนิกเกิดจากโทนเสียงที่เกิดจากจิตวิญญาณของเทห์ฟากฟ้า และในกรณีของโหราศาสตร์ เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโทนเสียงเหล่านั้นกับจิตวิญญาณของมนุษย์ ในส่วนสุดท้ายของงาน (เล่มที่ 5) เคปเลอร์ได้กล่าวถึงการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ โดยเฉพาะความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ววงโคจรและระยะห่างวงโคจรจากดวงอาทิตย์ ความสัมพันธ์ที่คล้ายกันนี้เคยถูกใช้โดยนักดาราศาสตร์คนอื่นๆ แต่เคปเลอร์—ด้วยข้อมูลของไทโคและทฤษฎีดาราศาสตร์ของเขาเอง—ได้นำมาวิเคราะห์อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นและให้ความสำคัญทางกายภาพใหม่แก่ความสัมพันธ์เหล่านั้น^{[ 132 ]}

ท่ามกลางความสอดคล้องกันอื่นๆ อีกมากมาย เคปเลอร์ได้กล่าวถึงสิ่งที่ต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อกฎข้อที่สามของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ เขาได้ลองใช้การผสมผสานหลายแบบจนกระทั่งค้นพบว่า (โดยประมาณ) " กำลังสองของคาบเวลาสัมพันธ์กันเป็นกำลังสามของระยะทางเฉลี่ย " แม้ว่าเขาจะระบุวันที่ของการค้นพบนี้ (8 มีนาคม ค.ศ. 1618) แต่เขาก็ไม่ได้ให้รายละเอียดใดๆ เกี่ยวกับวิธีการที่เขามาถึงข้อสรุปนี้^{[ 133 ]}อย่างไรก็ตาม ความสำคัญที่กว้างขึ้นสำหรับพลศาสตร์ของดาวเคราะห์ของกฎจลนศาสตร์ล้วนๆ นี้ไม่ได้รับการตระหนักจนกระทั่งทศวรรษ ค.ศ. 1660 เมื่อรวมกับกฎแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่คริสเตียน ฮอยเกนส์ ค้นพบใหม่ มันทำให้ ไอแซค นิวตันเอ็ดมันด์ ฮัลลีย์และอาจรวมถึงคริสโตเฟอร์ เรนและโรเบิร์ต ฮุกสามารถแสดงให้เห็นอย่างอิสระว่าแรงดึงดูดระหว่างดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ลดลงตามกำลังสองของระยะทางระหว่างพวกมัน^{[ 134 ]}สิ่งนี้หักล้างสมมติฐานดั้งเดิมของฟิสิกส์เชิงวิชาการที่ว่าพลังของแรงดึงดูดยังคงคงที่ตามระยะทางเมื่อใดก็ตามที่มันเกิดขึ้นระหว่างวัตถุสองชิ้น เช่นเดียวกับที่เคปเลอร์และกาลิเลโอสมมติไว้ในกฎสากลที่ผิดพลาดของเขาที่ว่าการตกเนื่องจากแรงโน้มถ่วงมีความเร่งสม่ำเสมอ และรวมถึงบอร์เรลลี ศิษย์ของกาลิเลโอในกลศาสตร์ท้องฟ้าปี 1666 ของเขาด้วย^{[ 135 ]}

ขณะที่เคปเลอร์ค่อยๆ วิเคราะห์ข้อมูลการสังเกตการณ์ดาวอังคารของไทโค ซึ่งตอนนี้เขาได้รับมาอย่างครบถ้วนแล้ว และเริ่มกระบวนการจัดทำตารางรูดอลฟิน อย่างช้าๆ เคปเลอร์ก็กลับมาศึกษาค้นคว้ากฎของทัศนศาสตร์ต่อจากบทความเกี่ยวกับการสังเกตการณ์ดวงจันทร์ในปี ค.ศ. 1600 ทั้งสุริยุปราคาและจันทรุปราคา ต่าง ก็มีปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้ เช่น ขนาดเงาที่ผิดปกติ สีแดงของจันทรุปราคาเต็มดวง และแสงที่ผิดปกติรอบๆ สุริยุปราคาเต็มดวง ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศนั้นใช้ได้กับ การสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ทั้งหมดตลอดปี ค.ศ. 1603 เคปเลอร์ได้หยุดงานอื่นๆ ของเขาเพื่อมุ่งเน้นไปที่ทฤษฎีทางทัศนศาสตร์ ต้นฉบับที่ได้จากการศึกษาครั้งนี้ ซึ่งนำเสนอต่อจักรพรรดิในวันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 1604 ได้รับการตีพิมพ์ในชื่อAstronomiae Pars Optica (ส่วนทางทัศนศาสตร์ของดาราศาสตร์) ในนั้น เคปเลอร์ได้อธิบายกฎกำลังสองผกผันที่ควบคุมความเข้มของแสง การสะท้อนโดยกระจกแบนและกระจกโค้ง และหลักการของกล้องรูเข็มรวมถึงนัยสำคัญทางดาราศาสตร์ของทัศนศาสตร์ เช่นพารัลแลกซ์และขนาดที่ปรากฏของเทห์ฟากฟ้า เขายังขยายการศึกษาทัศนศาสตร์ของเขาไปยังดวงตาของมนุษย์ และโดยทั่วไปนักประสาทวิทยาศาสตร์ถือว่าเขาเป็นคนแรกที่ตระหนักว่าภาพถูกฉายกลับหัวและกลับด้านโดยเลนส์ของดวงตาไปยังเรตินาวิธีแก้ปัญหานี้ไม่ได้มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับเคปเลอร์ เนื่องจากเขาไม่ได้มองว่ามันเกี่ยวข้องกับทัศนศาสตร์ แม้ว่าเขาจะแนะนำว่าภาพจะได้รับการแก้ไขในภายหลัง "ในโพรงของสมอง" เนื่องมาจาก "กิจกรรมของจิตวิญญาณ" ^{[ 136 ]}

ปัจจุบันAstronomiae Pars Opticaได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าเป็นรากฐานของทัศนศาสตร์สมัยใหม่ (แม้ว่ากฎการหักเหของแสงจะไม่มีอยู่เลยก็ตาม) ^{[ 137 ]}ในส่วนที่เกี่ยวกับการเริ่มต้นของเรขาคณิตเชิงฉายเคปเลอร์ได้นำเสนอแนวคิดของการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของหน่วยทางคณิตศาสตร์ในงานนี้ เขาโต้แย้งว่าหากจุดโฟกัสของภาคตัดกรวยได้รับอนุญาตให้เคลื่อนที่ไปตามเส้นที่เชื่อมจุดโฟกัส รูปทรงเรขาคณิตจะเปลี่ยนรูปหรือเสื่อมลงเป็นอีกรูปหนึ่ง ด้วยวิธีนี้วงรีจะกลายเป็นพาราโบลาเมื่อจุดโฟกัสเคลื่อนที่ไปทางอนันต์ และเมื่อจุดโฟกัสสองจุดของวงรีรวมกันเป็นวงกลม เมื่อจุดโฟกัสของไฮเปอร์โบลารวมกันเป็นไฮเปอร์โบลาจะกลายเป็นเส้นตรงสองเส้น เขายังสันนิษฐานอีกว่าหากเส้นตรงถูกขยายไปถึงอนันต์ มันจะมาบรรจบกันที่จุดเดียวที่อนันต์ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติของวงกลมขนาดใหญ่^{[ 138 ]}

ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1610 กาลิเลโอ กาลิเลอี ใช้ กล้องโทรทรรศน์ทรงพลังตัวใหม่ของเขาค้นพบดวงจันทร์บริวารสี่ดวงโคจรรอบดาวพฤหัสบดี หลังจากตีพิมพ์ผลงานของเขาในชื่อSidereus Nuncius [ผู้ส่งสารแห่งดวงดาว] กาลิเลโอได้ขอความเห็นจากเคปเลอร์ ส่วนหนึ่งเพื่อเสริมความน่าเชื่อถือของการสังเกตการณ์ของเขา เคปเลอร์ตอบรับอย่างกระตือรือร้นด้วยคำตอบสั้นๆ ที่ตีพิมพ์ในชื่อDissertatio cum Nuncio Sidereo [บทสนทนากับผู้ส่งสารแห่งดวงดาว] เขาให้การรับรองการสังเกตการณ์ของกาลิเลโอและเสนอข้อสันนิษฐานต่างๆ เกี่ยวกับความหมายและนัยยะของการค้นพบและวิธีการใช้กล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอ ทั้งในด้านดาราศาสตร์และทัศนศาสตร์ ตลอดจนจักรวาลวิทยาและโหราศาสตร์ ต่อมาในปีนั้น เคปเลอร์ได้ตีพิมพ์การสังเกตการณ์ดวงจันทร์บริวารด้วยกล้องโทรทรรศน์ของเขาเองในNarratio de Jovis Satellitibusซึ่งเป็นการสนับสนุนกาลิเลโอเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าผิดหวังสำหรับเคปเลอร์ที่กาลิเลโอไม่เคยตีพิมพ์ปฏิกิริยาของเขา (ถ้ามี) ต่อAstronomia Novaเลย^{[ 139 ]}

เคปเลอร์ยังเริ่มทำการศึกษาเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองเกี่ยวกับเลนส์กล้องโทรทัศน์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ยืมมาจากดยุคเออร์เนสต์แห่งโคโลญ^{[ 140 ]}ต้นฉบับที่ได้นั้นเสร็จสมบูรณ์ในเดือนกันยายน ค.ศ. 1610 และตีพิมพ์เป็นหนังสือชื่อ Dioptriceในปี ค.ศ. 1611 ในหนังสือเล่มนี้ เคปเลอร์ได้วางรากฐานทางทฤษฎีของเลนส์นูนคู่ที่รวมแสงและเลนส์เว้าคู่ที่กระจายแสง —และวิธีการรวมกันเพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบกาลิเลโอ —รวมถึงแนวคิดของภาพจริงเทียบกับภาพเสมือนภาพตั้งตรงเทียบกับภาพกลับหัว และผลกระทบของความยาวโฟกัสต่อการขยายและการลดขนาด เขายังได้อธิบายถึงกล้องโทรทรรศน์ที่ได้รับการปรับปรุง—ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์หรือกล้องโทรทรรศน์แบบเคปเลอร์ —ซึ่งเลนส์นูนสองตัวสามารถสร้างกำลังขยายที่สูงกว่าการรวมกันของเลนส์นูนและเลนส์เว้าของกาลิเลโอ^{[ 141 ]}

Kepler's laws of planetary motion were not immediately accepted. Several major figures such as Galileo and René Descartes completely ignored Kepler's Astronomia nova. Many astronomers, including Kepler's teacher, Michael Maestlin, objected to Kepler's introduction of physics into his astronomy. Some adopted compromise positions. Ismaël Bullialdus accepted elliptical orbits but replaced Kepler's area law with uniform motion in respect to the empty focus of the ellipse, while Seth Ward used an elliptical orbit with motions defined by an equant.^{[150][151][152]}

นักดาราศาสตร์หลายคนได้ทดสอบทฤษฎีของเคปเลอร์และการปรับเปลี่ยนต่างๆ ของทฤษฎีนี้กับผลการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ การเคลื่อนผ่านของดาวศุกร์และดาวพุธสองครั้งบนหน้าดวงอาทิตย์ได้ให้การทดสอบที่ละเอียดอ่อนของทฤษฎีนี้ ภายใต้สถานการณ์ที่ปกติแล้วไม่สามารถสังเกตดาวเคราะห์เหล่านี้ได้ ในกรณีของการเคลื่อนผ่านของดาวพุธในปี 1631 เคปเลอร์ไม่แน่ใจอย่างยิ่งเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของดาวพุธ และแนะนำให้ผู้สังเกตการณ์มองหาการเคลื่อนผ่านในวันก่อนและหลังวันที่คาดการณ์ไว้ปิแอร์ กัสเซนดีสังเกตเห็นการเคลื่อนผ่านในวันที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งเป็นการยืนยันคำทำนายของเคปเลอร์^{[ 153 ]}นี่เป็นการสังเกตการณ์การเคลื่อนผ่านของดาวพุธครั้งแรก อย่างไรก็ตาม ความพยายามของเขาที่จะสังเกตการณ์การเคลื่อนผ่านของดาวศุกร์เพียงหนึ่งเดือนต่อมาไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากความไม่แม่นยำในตารางรูดอลฟีน กัสเซนดีไม่รู้ว่าไม่สามารถมองเห็นได้จากส่วนใหญ่ของยุโรป รวมถึงปารีส^{[ 154 ]}เจเรไมอาห์ ฮอร์ร็อกส์ผู้สังเกตการณ์การเคลื่อนผ่านของดาวศุกร์ในปี ค.ศ. 1639ได้ใช้การสังเกตการณ์ของตนเองเพื่อปรับพารามิเตอร์ของแบบจำลองเคปเลอร์ ทำนายการเคลื่อนผ่าน และจากนั้นได้สร้างอุปกรณ์เพื่อสังเกตการณ์การเคลื่อนผ่าน เขายังคงเป็นผู้สนับสนุนแบบจำลองเคปเลอร์อย่างแน่วแน่^{[ 155 ] [ 156 ] [ 157 ]}

หนังสือ Epitome of Copernican Astronomyได้รับการอ่านโดยนักดาราศาสตร์ทั่วทั้งยุโรป และหลังจากเคปเลอร์เสียชีวิต หนังสือเล่มนี้ก็กลายเป็นเครื่องมือหลักในการเผยแพร่แนวคิดของเคปเลอร์ ในช่วงปี 1630–1650 หนังสือเล่มนี้เป็นตำราดาราศาสตร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ทำให้มีผู้คนจำนวนมากหันมาสนใจดาราศาสตร์แบบวงรี^{[ 109 ]}อย่างไรก็ตาม มีเพียงไม่กี่คนที่นำแนวคิดของเขาเกี่ยวกับพื้นฐานทางกายภาพของการเคลื่อนที่ของวัตถุบนท้องฟ้าไปใช้ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 17 ทฤษฎีดาราศาสตร์เชิงฟิสิกส์จำนวนหนึ่งที่ได้มาจากงานของเคปเลอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งของGiovanni Alfonso BorelliและRobert Hookeเริ่มนำแรงดึงดูด (แม้ว่าจะไม่ใช่แรงกระตุ้นแบบกึ่งจิตวิญญาณที่เคปเลอร์ตั้งสมมติฐานไว้) และแนวคิดเรื่องความเฉื่อย ของเดการ์ตมา ใช้^{[ 158 ]}ในPrincipia Mathematica (1687) ไอแซค นิวตัน ได้อนุมานกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์จากทฤษฎี แรงโน้มถ่วงสากลตามแรง^{[ 159 ]}ซึ่งเป็นความท้าทายทางคณิตศาสตร์ที่ต่อมาเรียกว่า "การแก้ปัญหาของเคปเลอร์ " ^{[ 160 ]}

นอกเหนือจากบทบาทของเขาในการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของดาราศาสตร์และปรัชญาธรรมชาติแล้ว เคปเลอร์ยังมีบทบาทสำคัญในปรัชญาและประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์กฎการเคลื่อนที่ของเคปเลอร์เป็นหัวใจสำคัญของประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ยุคแรก เช่นHistoire des mathématiquesของJean-Étienne Montucla ในปี 1758 และHistoire de l'astronomie moderne ของ Jean-Baptiste Delambreในปี 1821 ประวัติศาสตร์เหล่านี้และประวัติศาสตร์อื่นๆ ที่เขียนขึ้นจาก มุมมองของ ยุคเรืองปัญญาได้มองข้อโต้แย้งเชิงอภิปรัชญาและศาสนาของเคปเลอร์ด้วยความสงสัยและไม่เห็นด้วย แต่ต่อมา นักปรัชญาธรรมชาติในยุค โรแมนติกกลับมองว่าองค์ประกอบเหล่านี้เป็นหัวใจสำคัญของความสำเร็จของเขา William Whewellในหนังสือ History of the Inductive Sciences อันทรงอิทธิพลของเขา ในปี 1837 พบว่าเคปเลอร์เป็นต้นแบบของอัจฉริยะทางวิทยาศาสตร์เชิงอุปมาน ในหนังสือปรัชญาวิทยาศาสตร์เชิงอุปนัย ของเขา ในปี พ.ศ. 2383 Whewell ได้ยกย่องเคปเลอร์ว่าเป็นตัวแทนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ที่ก้าวหน้าที่สุด ในทำนอง เดียวกันErnst Friedrich Apeltซึ่งเป็นคนแรกที่ศึกษาต้นฉบับของเคปเลอร์อย่างละเอียดหลังจากที่แคทเธอรีนผู้ยิ่งใหญ่ ทรงซื้อต้นฉบับเหล่านั้น ได้ระบุว่าเคปเลอร์เป็นกุญแจสำคัญของ " การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ " Apelt ผู้ซึ่งมองว่าคณิตศาสตร์ ความรู้สึกทางสุนทรียศาสตร์ แนวคิดทางฟิสิกส์ และเทววิทยาของเคปเลอร์เป็นส่วนหนึ่งของระบบความคิดที่เป็นหนึ่งเดียว ได้ทำการวิเคราะห์ชีวิตและผลงานของเคปเลอร์อย่างละเอียดเป็นครั้งแรก^{[ 161 ]}

งานของAlexandre Koyré เกี่ยวกับเคปเลอร์นั้น ถือเป็นหลักชัยสำคัญแรกในการตีความทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับจักรวาลวิทยาของเคปเลอร์และอิทธิพลของมัน รองจากงานของ Apelt ในช่วงทศวรรษ 1930 และ 1940 Koyré และนักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์รุ่นแรกอีกหลายคน ได้บรรยายถึง " การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ " ว่าเป็นเหตุการณ์สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ และเคปเลอร์เป็นบุคคลสำคัญ (อาจจะเป็นบุคคลสำคัญที่สุด) ในการปฏิวัติครั้งนี้ Koyré ให้ความสำคัญกับการสร้างทฤษฎีของเคปเลอร์มากกว่างานเชิงประจักษ์ของเขา ในแง่ของการเปลี่ยนแปลงทางปัญญาจากโลกทัศน์แบบโบราณไปสู่โลกทัศน์แบบสมัยใหม่ นับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา งานวิจัยทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับเคปเลอร์ได้ขยายตัวอย่างมาก รวมถึงการศึกษาเกี่ยวกับโหราศาสตร์และอุตุนิยมวิทยาของเขา วิธีการทางเรขาคณิต บทบาทของมุมมองทางศาสนาในงานของเขา วิธีการทางวรรณกรรมและวาทศิลป์ ปฏิสัมพันธ์ของเขากับกระแสทางวัฒนธรรมและปรัชญาในวงกว้างในยุคสมัยของเขา และแม้กระทั่งบทบาทของเขาในฐานะนักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์^{[ 162 ]}

นักปรัชญาด้านวิทยาศาสตร์ เช่นชาร์ลส์ แซนเดอร์ส เพียร์ซ,นอร์วูด รัสเซลล์ แฮนสัน , สตีเฟน ทูลมินและคาร์ล ป็อปเปอร์ต่างหันมาอ้างอิงถึงเคปเลอร์ซ้ำแล้วซ้ำเล่า โดยพบตัวอย่างของความไม่สามารถเปรียบเทียบกันได้การให้เหตุผลเชิงอุปมา การพิสูจน์ความเท็จและแนวคิดทางปรัชญาอื่นๆ อีกมากมายในงานของเคปเลอร์ นักฟิสิกส์โวล์ฟกัง พอลียังใช้ข้อพิพาทเรื่องลำดับความสำคัญของเคปเลอร์กับโรเบิร์ต ฟลัดด์ เพื่อสำรวจผลกระทบของจิตวิทยาเชิงวิเคราะห์ต่อการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ อีกด้วย ^{[ 163 ]}

มีการแปลหนังสือของเคปเลอร์เป็นภาษาต่างๆ ในยุคปัจจุบันจำนวนมากในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้าและต้นศตวรรษที่ยี่สิบ การตีพิมพ์ผลงานรวมของเขาอย่างเป็นระบบเริ่มต้นในปี 1937 (และใกล้จะเสร็จสมบูรณ์ในต้นศตวรรษที่ 21)

คริสเตียน ฟริช (ค.ศ. 1807–1881) ได้จัดทำ ฉบับพิมพ์แปดเล่มชื่อKepleri Opera omniaในช่วงปี ค.ศ. 1858 ถึง 1871 เนื่องในโอกาสครบรอบ 300 ปีวันเกิดของเคปเลอร์ ฉบับของฟริชประกอบด้วยเฉพาะข้อความภาษาละตินของเคปเลอร์ พร้อมคำอธิบายเป็นภาษาละตินเท่านั้น

วอลเทอร์ ฟอน ไดค์ (1856–1934) วางแผนจัดพิมพ์ฉบับใหม่ตั้งแต่ปี 1914 ไดค์รวบรวมสำเนาต้นฉบับที่ยังไม่ได้แก้ไขของเคปเลอร์ โดยใช้ความสัมพันธ์ทางการทูตระหว่างประเทศเพื่อโน้มน้าวทางการโซเวียตให้ยืมต้นฉบับที่เก็บไว้ในเลนินกราดเพื่อนำไปถ่ายภาพ ต้นฉบับเหล่านี้มีผลงานหลายชิ้นของเคปเลอร์ที่ฟริชไม่เคยได้รับมาก่อน ภาพถ่ายของไดค์ยังคงเป็นพื้นฐานสำหรับการจัดพิมพ์ต้นฉบับที่ยังไม่ได้รับการตีพิมพ์ของเคปเลอร์ในปัจจุบัน

Max Caspar (1880–1956) ตีพิมพ์งานแปลภาษาเยอรมันของMysterium Cosmographicum ของ Kepler ในปี 1923 ทั้ง Dyck และ Caspar ต่างได้รับอิทธิพลจากนักคณิตศาสตร์Alexander von Brill (1842–1935) ในความสนใจที่มีต่อ Kepler Caspar กลายเป็นผู้ร่วมงานของ Dyck และสืบทอดตำแหน่งหัวหน้าโครงการต่อจากเขาในปี 1934 โดยก่อตั้งKepler-Kommissionในปีถัดมา Caspar ได้รับความช่วยเหลือจาก Martha List (1908–1992) และ Franz Hammer (1898–1969) และดำเนินงานด้านบรรณาธิการต่อไปในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง Max Caspar ยังตีพิมพ์ชีวประวัติของ Kepler ในปี 1948 อีกด้วย^{[ 164 ]}ต่อมาคณะกรรมการนี้มี Volker Bialas เป็นประธาน (ระหว่างปี 1976–2003) และUlrich Grigull (ระหว่างปี 1984–1999) และRoland Bulirsch (1998–2014) ^{[ 165 ] [ 166 ]}

เคปเลอร์ได้รับความนิยมในฐานะสัญลักษณ์ของความทันสมัยทางวิทยาศาสตร์และเป็นบุคคลที่ล้ำหน้ากว่ายุคสมัยของเขาคาร์ล ซาแกน ผู้เผยแพร่ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ได้กล่าวถึงเขาว่าเป็น " นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ คนแรก และนักโหราศาสตร์วิทยาศาสตร์คนสุดท้าย" ^{[ 167 ]}การถกเถียงเกี่ยวกับบทบาทของเคปเลอร์ในยุคปฏิวัติวิทยาศาสตร์ได้ก่อให้เกิดงานเขียนเชิงปรัชญาและงานเขียนยอดนิยมมากมาย หนึ่งในงานเขียนที่มีอิทธิพลมากที่สุดคือหนังสือThe Sleepwalkers: A History of Man's Changing Vision of the Universe ของ อาร์เธอร์ โคเอสท์เลอร์ ในปี 1959 ซึ่งเคปเลอร์เป็นวีรบุรุษ (ทั้งทางศีลธรรมและทางศาสนศาสตร์ รวมถึงทางปัญญา) ของการปฏิวัติอย่างไม่ต้องสงสัย^{[ 168 ]}

นวนิยายอิงประวัติศาสตร์เรื่อง Kepler (1981) ของJohn Banville ซึ่งได้รับเสียงชื่นชมอย่างมาก ได้ สำรวจประเด็นต่างๆ มากมายที่พัฒนาขึ้นในงานเขียนที่ไม่ใช่นิยายของ Koestler และในปรัชญาของวิทยาศาสตร์^{[ 169 ]}หนังสือที่ไม่ใช่นิยายในปี 2004 เรื่องHeavenly Intrigueได้ตั้งข้อสันนิษฐานว่า Kepler สังหาร Tycho Brahe เพื่อเข้าถึงข้อมูลของเขา^{[ 170 ]} ในปี 2010 ทีมงานชาวดัตช์-เช็กได้ขุดศพของ Tycho Brahe ขึ้นมา และวิเคราะห์กระดูก ฟัน และเคราของเขาเพื่อหาปริมาณปรอท ผลการวิเคราะห์ยืนยันอย่างชัดเจนว่าพิษปรอทไม่ใช่สาเหตุการตายของ Brahe ^{[ 171 ] [ 172 ]}

ในประเทศออสเตรีย มีการผลิต เหรียญเงินสะสมโยฮันเนส เคปเลอร์ มูลค่า 10 ยูโรในปี 2002 ด้านหลังของเหรียญมีภาพเหมือนของเคปเลอร์ ซึ่งเคยใช้เวลาสอนอยู่ที่กราซและบริเวณโดยรอบ เคปเลอร์รู้จักกับเจ้าชายฮันส์ อุลริช ฟอน เอ็กเกนเบิร์กเป็นการส่วนตัว และเขาน่าจะมีอิทธิพลต่อการก่อสร้างปราสาทเอ็กเกนเบิร์ก (ซึ่งเป็นลวดลายของด้านหน้าเหรียญ) ด้านหน้าของเขาบนเหรียญเป็นแบบจำลองของทรงกลมและทรงหลายเหลี่ยมซ้อนกันจากMysterium Cosmographicum ^{[ 173 ]}

พอล ฮินเดมิธนักประพันธ์ชาวเยอรมันได้ประพันธ์โอเปร่าเกี่ยวกับเคปเลอร์ชื่อDie Harmonie der Welt (1957) และในระหว่างกระบวนการสร้างสรรค์อันยาวนานนี้ เขายังได้ประพันธ์ซิมโฟนีชื่อเดียวกันโดยอิงจากแนวคิดทางดนตรีที่เขาพัฒนาขึ้นสำหรับโอเปร่า^{[ 174 ]}ผลงานของฮินเดมิธเป็นแรงบันดาลใจให้จอห์น ร็อดเจอร์สและวิลลี รัฟฟ์แห่งมหาวิทยาลัยเยลสร้างสรรค์ ผลงาน ดนตรีสังเคราะห์โดยอิงจากแผนการของเคปเลอร์ในการแสดงการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ด้วยดนตรี^{[ 175 ]}ฟิลิป กลาสได้ประพันธ์โอเปร่าชื่อKepler (2009) โดยอิงจากชีวิตของเคปเลอร์ โดยมีบทประพันธ์เป็นภาษาเยอรมันและละตินโดยมาร์ตินา วิงเคิล^{[ 176 ]}

สิ่งต่างๆ ที่ตั้งชื่อตามผลงานทางวิทยาศาสตร์ของเคปเลอร์โดยตรง ได้แก่กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์ซูเปอร์โนวา SN 1604 ของเคปเลอร์ ซึ่งเขาได้สังเกตและบรรยายไว้ โพลีเฮดราเคปเลอร์-ปวงโซต์ (ชุดโครงสร้างทางเรขาคณิต) ซึ่งสองแบบได้รับการบรรยายโดยเขา และสมมติฐานของเคปเลอร์ เกี่ยวกับ การจัด เรียงทรงกลม สถานที่และสิ่งต่างๆที่ตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่เขาได้แก่ ถนนและจัตุรัสในเมืองหลายแห่ง สถาบันการศึกษาหลายแห่งดาวเคราะห์น้อย หลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์และ หลุมอุกกาบาตบน ดาวอังคาร

กล้องโทรทัศน์อวกาศเคปเลอร์ได้สังเกตการณ์ดาวฤกษ์ 530,506 ดวง และตรวจพบดาวเคราะห์ที่ได้รับการยืนยันแล้ว 2,778 ดวง ( ข้อมูล ณ วันที่ 16 มิถุนายน2023)  ) หลายตัวตั้งชื่อตามกล้องโทรทรรศน์และเคปเลอร์เอง^{[ 177 ] [ 178 ]}