Az ókorok úgy vélték, hogy a bolygók és más égitestek más törvényeket követnek, mint a Földön található fizikai tárgyak. A 17. századra azonban a csillagászok rájöttek, hogy maga a Föld egy bolygó, és - ahelyett, hogy a világegyetem fix központja lenne - a Nap körül forog, mint bármely más bolygó. Ezzel az új megértéssel felfegyverkezve Newton kifejlesztette a bolygó mozgásának magyarázatát a Földön érvényes fizikai törvények felhasználásával.
Sir Isaac Newton
Newton az angliai Lincolnshire-ben született 1642-ben. 27 éves korában kinevezték a matematika professzorává a Cambridge-i Egyetemen. Különös érdeklődése volt a matematikai módszerek alkalmazása a fizikai tudományokban. A bolygó mozgása az akkori idők egyik legvitatottabb témája volt, és Newton erőfeszítéseinek nagy részét ennek matematikai elméletének kidolgozásával szentelte. Ennek eredményeként született meg az egyetemes gravitációs törvény, amelyet először 1687-ben tettek közzé.
A bolygók mozgása
Newton idejében mindent, amit a bolygó mozgásáról tudni lehetett, tömören összefoglalták Johannes Keplernek tulajdonított három törvényben. Az első törvény szerint a bolygók elliptikus pályákon mozognak a Nap körül. A második törvény kimondja, hogy egy bolygó egyenlő idők alatt söpör ki egyenlő területeket. A harmadik törvény szerint a keringési periódus négyzete arányos a nap távolságának kockájával. Ezek azonban tisztán empirikus törvények. Leírják, mi történik, anélkül, hogy elmagyaráznák, miért történik.
Newton megközelítése
Newton meg volt győződve arról, hogy a bolygóknak ugyanazokat a fizikai törvényeket kell betartaniuk, amelyeket a Földön megfigyelnek. Ez azt jelentette, hogy láthatatlan erőnek kell hatnia rájuk. Kísérletből tudta, hogy alkalmazott erő hiányában a mozgó test örökké egyenes vonalban folytatódik. A bolygók viszont elliptikus pályákon mozogtak. Newton feltette magának a kérdést, hogy milyen erő készteti őket erre. A zsenialitás alatt rájött, hogy a válasz a gravitáció volt - ugyanaz az erő, amely miatt az alma a földre zuhan a Földön.
Univerzális gravitáció
Newton kifejlesztett egy gravitációs matematikai megfogalmazást, amely megmagyarázta a leeső alma és a bolygók mozgását. Megmutatta, hogy a két objektum közötti gravitációs erő arányos tömegük szorzatával és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. A bolygó nap körüli mozgására alkalmazva ez az elmélet megmagyarázta Kepler mindhárom empirikusan levezetett törvényét.
