Як Ньютон пояснює рух планети?

Древні вірили, що планети та інші небесні тіла підкоряються іншому набору законів, ніж звичайні фізичні об'єкти на Землі. Однак до 17 століття астрономи зрозуміли, що сама Земля була планетою і що - а не фіксований центр Всесвіту - він обертається навколо Сонця, як і будь-який інший планети. Озброївшись цим новим розумінням, Ньютон розробив пояснення руху планет, використовуючи ті самі фізичні закони, що діють на Землі.

Ньютон народився в Лінкольнширі, Англія, в 1642 році. У віці 27 років його призначили професором математики в Кембриджському університеті. Його особливим інтересом було застосування математичних методів до фізичних наук. Планетарний рух був однією з найбільш гостро дискутованих тем того часу, і Ньютон присвятив значну частину своїх зусиль розробці математичної теорії цього. Результатом став його закон всесвітнього тяжіння, який вперше був опублікований в 1687 році.

За часів Ньютона все, що було відомо про рух планет, можна було коротко узагальнити у трьох законах, приписуваних Йоганнесу Кеплеру. Перший закон говорить, що планети рухаються навколо Сонця по еліптичних орбітах. Другий закон стверджує, що планета зміщує рівні площі в однакові рази. Відповідно до третього закону, квадрат орбітального періоду пропорційний кубу відстані до Сонця. Однак це суто емпіричні закони. Вони описують, що відбувається, не пояснюючи, чому це відбувається.

Ньютон був переконаний, що планети повинні підкорятися тим самим фізичним законам, які спостерігаються на Землі. Це означало, що на них повинна діяти невидима сила. З експерименту він знав, що за відсутності прикладеної сили рухоме тіло буде продовжуватися по прямій вічно. З іншого боку, планети рухались по еліптичних орбітах. Ньютон запитував себе, яка сила змусить їх це зробити. У геніальному штриху він зрозумів, що відповіддю була гравітація - та сама сила, яка змушує яблуко падати на землю на Землі.

Ньютон розробив математичне формулювання сили тяжіння, яке пояснювало як рух падаючого яблука, так і рух планет. Він показав, що сила тяжіння між будь-якими двома предметами пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Застосовуючи до руху планети навколо Сонця, ця теорія пояснювала всі три емпірично виведені Кеплером закони.