Les anciens croyaient que les planètes et autres corps célestes obéissaient à un ensemble de lois différent des objets physiques ordinaires sur Terre. Au 17ème siècle, cependant, les astronomes avaient réalisé que la Terre elle-même était une planète et que -- plutôt que d'être le centre fixe de l'univers - il tourne autour du soleil comme n'importe quel autre planète. Armé de cette nouvelle compréhension, Newton a développé une explication du mouvement planétaire en utilisant les mêmes lois physiques qui s'appliquent sur Terre.
Monsieur Isaac Newton
Newton est né dans le Lincolnshire, en Angleterre, en 1642. À 27 ans, il est nommé professeur de mathématiques à l'université de Cambridge. Son intérêt particulier était l'application des méthodes mathématiques aux sciences physiques. Le mouvement planétaire était l'un des sujets les plus débattus de l'époque, et Newton a consacré une grande partie de ses efforts à développer une théorie mathématique de cela. Le résultat fut sa loi de la gravitation universelle, qui fut publiée pour la première fois en 1687.
Le mouvement des planètes
A l'époque de Newton, tout ce qui était connu sur le mouvement planétaire pouvait être résumé succinctement en trois lois attribuées à Johannes Kepler. La première loi stipule que les planètes se déplacent autour du soleil sur des orbites elliptiques. La deuxième loi stipule qu'une planète balaie des zones égales en des temps égaux. Selon la troisième loi, le carré de la période orbitale est proportionnel au cube de la distance au soleil. Ce sont cependant des lois purement empiriques. Ils décrivent ce qui se passe sans expliquer pourquoi cela se produit.
L'approche de Newton
Newton était convaincu que les planètes devaient obéir aux mêmes lois physiques que celles observées sur Terre. Cela signifiait qu'il devait y avoir une force invisible agissant sur eux. Il savait par expérience qu'en l'absence d'une force appliquée, un corps en mouvement continuera indéfiniment en ligne droite. Les planètes, quant à elles, se déplaçaient sur des orbites elliptiques. Newton se demanda quelle sorte de force les pousserait à faire cela. Dans un coup de génie, il s'est rendu compte que la réponse était la gravité - la même force qui fait tomber une pomme au sol sur Terre.
Gravitation universelle
Newton a développé une formulation mathématique de la gravité qui expliquait à la fois le mouvement d'une pomme qui tombe et celui des planètes. Il a montré que la force gravitationnelle entre deux objets quelconques est proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Appliquée au mouvement d'une planète autour du soleil, cette théorie expliquait les trois lois empiriquement dérivées de Kepler.