Muinaiset uskoivat, että planeetat ja muut taivaankappaleet noudattivat erilaisia lakeja kuin tavalliset maapallon fyysiset esineet. 1700-luvulle mennessä tähtitieteilijät olivat kuitenkin ymmärtäneet, että maa itse oli planeetta ja että - sen sijaan, että se olisi maailmankaikkeuden kiinteä keskus - se pyörii auringon ympäri kuin mikä tahansa muu planeetalla. Tämän uuden ymmärryksen avulla Newton kehitti selityksen planeetan liikkeestä käyttäen samoja fyysisiä lakeja, joita sovelletaan maapallolla.
Sir Isaac Newton
Newton syntyi Lincolnshiressä, Englannissa, vuonna 1642. 27-vuotiaana hänet nimitettiin matematiikan professoriksi Cambridgen yliopistoon. Hänen erityinen mielenkiintonsa oli matemaattisten menetelmien soveltaminen fysiikkaan. Planeettaliike oli yksi ajankohtaisimmista aiheista, ja Newton omisti suuren osan ponnisteluistaan matemaattisen teorian kehittämiseen. Tuloksena oli hänen yleisen painovoiman laki, joka julkaistiin ensimmäisen kerran vuonna 1687.
Planeettojen liike
Newtonin aikoina kaikki, mikä planeetan liikkeestä tiedettiin, voidaan tiivistää lyhyesti Johannes Keplerille annettuihin kolmeen lakiin. Ensimmäisen lain mukaan planeetat liikkuvat auringon ympäri elliptisillä kiertoradoilla. Toisessa laissa todetaan, että planeetta pyyhkii pois yhtäläiset alueet yhtä suurina aikoina. Kolmannen lain mukaan kiertoradan neliö on verrannollinen aurinkoetäisyyden kuutioon. Nämä ovat kuitenkin puhtaasti empiirisiä lakeja. He kuvaavat mitä tapahtuu selittämättä miksi se tapahtuu.
Newtonin lähestymistapa
Newton oli vakuuttunut siitä, että planeettojen on noudatettava samoja fyysisiä lakeja, joita noudatetaan maan päällä. Tämä tarkoitti sitä, että heihin on vaikuttava näkymätön voima. Hän tiesi kokeilusta, että ilman kohdistettua voimaa liikkuva runko jatkuu suorassa linjassa ikuisesti. Planeetat puolestaan liikkuivat elliptisillä kiertoradoilla. Newton kysyi itseltään, millainen voima saisi heidät tekemään tämän. Neroiskulla hän tajusi, että vastaus oli painovoima - sama voima, joka saa omenan putoamaan maahan maan päällä.
Universaali painovoima
Newton kehitti matemaattisen painovoiman, joka selitti sekä putoavan omenan että planeettojen liikkeen. Hän osoitti, että kahden kohteen välinen painovoima on verrannollinen niiden massojen tulokseen ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön. Kun tätä teoriaa käytetään planeetan liikkeeseen auringon ympäri, se selitti kaikki kolme Keplerin empiirisesti johdettua lakia.