De ouden geloofden dat planeten en andere hemellichamen een andere reeks wetten gehoorzaamden dan gewone fysieke objecten op aarde. Tegen de 17e eeuw hadden astronomen zich echter gerealiseerd dat de aarde zelf een planeet was en dat -- in plaats van het vaste middelpunt van het universum te zijn, draait het net als alle andere om de zon planeet. Gewapend met dit nieuwe begrip ontwikkelde Newton een verklaring van planetaire beweging met behulp van dezelfde fysieke wetten die op aarde van toepassing zijn.
Meneer Isaac Newton
Newton werd in 1642 geboren in Lincolnshire, Engeland. Op 27-jarige leeftijd werd hij benoemd tot hoogleraar wiskunde aan de universiteit van Cambridge. Zijn bijzondere interesse ging uit naar de toepassing van wiskundige methoden op de natuurwetenschappen. Planetaire beweging was een van de meest besproken onderwerpen van die tijd, en Newton wijdde veel van zijn inspanningen aan het ontwikkelen van een wiskundige theorie hierover. Het resultaat was zijn wet van universele zwaartekracht, die voor het eerst werd gepubliceerd in 1687.
De beweging van de planeten
In de tijd van Newton kon alles wat bekend was over de beweging van planeten beknopt worden samengevat in drie wetten die aan Johannes Kepler werden toegeschreven. De eerste wet stelt dat planeten in elliptische banen rond de zon bewegen. De tweede wet stelt dat een planeet gelijke oppervlakten in gelijke tijden bestrijkt. Volgens de derde wet is het kwadraat van de omlooptijd evenredig met de derde macht van de afstand tot de zon. Dit zijn echter puur empirische wetten. Ze beschrijven wat er gebeurt zonder uit te leggen waarom het gebeurt.
Newtons benadering
Newton was ervan overtuigd dat de planeten dezelfde natuurwetten moeten gehoorzamen als op aarde. Dit betekende dat er een onzichtbare kracht op hen moest werken. Hij wist uit experiment dat, bij afwezigheid van een uitgeoefende kracht, een bewegend lichaam voor altijd in een rechte lijn zal doorgaan. De planeten daarentegen bewogen in elliptische banen. Newton vroeg zich af wat voor soort kracht hen dit zou laten doen. In een geniale inval realiseerde hij zich dat het antwoord de zwaartekracht was - dezelfde kracht die ervoor zorgt dat een appel op aarde op de grond valt.
Universele zwaartekracht
Newton ontwikkelde een wiskundige formule van zwaartekracht die zowel de beweging van een vallende appel als die van de planeten verklaarde. Hij toonde aan dat de zwaartekracht tussen twee objecten evenredig is met het product van hun massa en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand ertussen. Toegepast op de beweging van een planeet rond de zon, verklaarde deze theorie alle drie de empirisch afgeleide wetten van Kepler.