Anticii credeau că planetele și alte corpuri cerești respectau un set diferit de legi față de obiectele fizice obișnuite de pe Pământ. Cu toate acestea, până în secolul al XVII-lea, astronomii și-au dat seama că Pământul însuși era o planetă și că - mai degrabă decât să fie centrul fix al universului - se învârte în jurul soarelui ca oricare altul planetă. Înarmat cu această nouă înțelegere, Newton a dezvoltat o explicație a mișcării planetare folosind aceleași legi fizice care se aplică pe Pământ.
Sir Isaac Newton
Newton s-a născut în Lincolnshire, Anglia, în 1642. La vârsta de 27 de ani a fost numit profesor de matematică la Universitatea Cambridge. Interesul său special a fost aplicarea metodelor matematice la științele fizice. Mișcarea planetară a fost unul dintre cele mai aprinse subiecte din acea vreme, iar Newton și-a dedicat o mare parte din efortul său dezvoltării unei teorii matematice a acestui lucru. Rezultatul a fost legea gravitației sale universale, care a fost publicată pentru prima dată în 1687.
Mișcarea planetelor
În vremea lui Newton, tot ce se știa despre mișcarea planetară putea fi rezumat succint în trei legi atribuite lui Johannes Kepler. Prima lege prevede că planetele se mișcă în jurul soarelui pe orbite eliptice. A doua lege prevede că o planetă mătură zone egale în momente egale. Conform celei de-a treia legi, pătratul perioadei orbitale este proporțional cu cubul distanței față de soare. Cu toate acestea, acestea sunt legi pur empirice. Ei descriu ce se întâmplă fără a explica de ce se întâmplă.
Abordarea lui Newton
Newton era convins că planetele trebuie să respecte aceleași legi fizice care sunt respectate pe Pământ. Aceasta însemna că trebuie să existe o forță nevăzută care acționează asupra lor. Știa din experiment că, în absența unei forțe aplicate, un corp în mișcare va continua în linie dreaptă pentru totdeauna. Pe de altă parte, planetele se mișcau pe orbite eliptice. Newton s-a întrebat ce fel de forță îi va determina să facă acest lucru. Într-o lovitură de geniu, și-a dat seama că răspunsul a fost gravitația - aceeași forță care face ca un măr să cadă pe pământ pe Pământ.
Gravitația universală
Newton a dezvoltat o formulare matematică a gravitației care explica atât mișcarea unui măr care cade, cât și cea a planetelor. El a arătat că forța gravitațională dintre oricare două obiecte este proporțională cu produsul maselor lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Atunci când este aplicată mișcării unei planete în jurul soarelui, această teorie a explicat toate cele trei legi derivate empiric ale lui Kepler.