הקדמונים האמינו שכוכבי לכת וגופים שמימיים אחרים מצייתים לסט חוקים שונה מאובייקטים פיזיקליים רגילים על כדור הארץ. אולם במאה ה -17 אסטרונומים הבינו שכדור הארץ עצמו הוא כוכב לכת וכי - במקום להיות מרכז היקום הקבוע - הוא מסתובב סביב השמש כמו כל האחרים כוכב לכת. חמוש בהבנה חדשה זו פיתח ניוטון הסבר על תנועה פלנטרית תוך שימוש באותם חוקים פיזיקליים החלים על כדור הארץ.
סר אייזק ניוטון
ניוטון נולד בלינקולנשייר, אנגליה, בשנת 1642. בגיל 27 מונה לפרופסור למתמטיקה באוניברסיטת קיימברידג '. עניינו המיוחד היה יישום שיטות מתמטיות למדעי הפיסיקה. תנועה פלנטרית הייתה אחד הנושאים הוויכוחים ביותר באותה תקופה, וניוטון הקדיש מאמצים רבים לפיתוח תיאוריה מתמטית בנושא זה. התוצאה הייתה חוק הכבידה האוניברסלי שלו, שפורסם לראשונה בשנת 1687.
תנועת כוכבי הלכת
בזמנו של ניוטון ניתן היה לסכם בקצרה את כל מה שהיה ידוע על תנועה פלנטרית בשלושה חוקים המיוחסים ליוהנס קפלר. החוק הראשון קובע שכוכבי לכת נעים סביב השמש במסלולים אליפטיים. החוק השני קובע שכוכב לכת גורף אזורים שווים בזמנים שווים. על פי החוק השלישי, הריבוע של תקופת המסלול הוא פרופורציונלי לקוביית המרחק לשמש. אולם מדובר בחוקים אמפיריים גרידא. הם מתארים את המתרחש מבלי להסביר מדוע זה קורה.
הגישה של ניוטון
ניוטון היה משוכנע שכוכבי הלכת חייבים לציית לאותם חוקים פיזיקליים הנצפים בכדור הארץ. פירוש הדבר שחייב להיות כוח בלתי נראה הפועל עליהם. הוא ידע מהניסוי כי בהיעדר כוח מופעל, גוף נע ימשיך בקו ישר לנצח. לעומת זאת, כוכבי הלכת נעו במסלולים אליפטיים. ניוטון שאל את עצמו איזה סוג של כוח יגרום להם לעשות זאת. בשבץ של גאונות הוא הבין שהתשובה היא כוח המשיכה - אותו כוח שגורם לתפוח ליפול על האדמה על כדור הארץ.
כוח משיכה אוניברסלי
ניוטון פיתח ניסוח מתמטי של כוח המשיכה שהסביר הן את תנועתו של תפוח נופל והן של כוכבי הלכת. הוא הראה שכוח הכבידה בין שני עצמים הוא פרופורציונאלי לתוצר המוני שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם. כאשר הוחל על תנועת כדור הארץ סביב השמש, תיאוריה זו הסבירה את כל שלושת החוקים הנגזרים אמפירית של קפלר.
