De Ouden geloofden dat planeten en andere hemellichamen een andere reeks wetten opvolgden dan gewone fysieke objecten op aarde. Tegen de zeventiende eeuw hadden astronomen zich echter gerealiseerd dat de aarde zelf een planeet was en dat ze - in plaats van het vaste centrum van het universum - rond de zon draait zoals elke andere planeet. Gewapend met dit nieuwe begrip, ontwikkelde Newton een verklaring van planetaire beweging met behulp van dezelfde natuurwetten die op aarde van toepassing zijn.

Sir Isaac Newton

Newton werd in 1642 in Lincolnshire, Engeland geboren. op de leeftijd van 27 jaar werd hij benoemd tot professor in de wiskunde aan de universiteit van Cambridge. Zijn bijzondere interesse was de toepassing van wiskundige methoden op de natuurwetenschappen. Planetaire beweging was een van de meest besproken thema's van die tijd en Newton wijdde veel van zijn inspanningen om hier een wiskundige theorie over te ontwikkelen. Het resultaat was zijn wet van universele zwaartekracht, die voor het eerst werd gepubliceerd in 1687.

De beweging van de planeten

In Newton's tijd kon alles dat bekend was over planetaire beweging kort en bondig worden samengevat in drie wetten toegeschreven aan Johannes Kepler. De eerste wet stelt dat planeten zich in elliptische banen om de zon bewegen. De tweede wet stelt dat een planeet in gelijke tijden gelijke gebieden wegschiet. Volgens de derde wet is het kwadraat van de omlooptijd evenredig met de kubus van de afstand tot de zon. Dit zijn echter puur empirische wetten. Ze beschrijven wat er gebeurt zonder uit te leggen waarom het gebeurt.

Newton's aanpak

Newton was ervan overtuigd dat de planeten dezelfde fysieke wetten moeten gehoorzamen die op aarde worden waargenomen. Dit betekende dat er een onzichtbare kracht op hen inwerkt. Hij wist uit experiment dat, bij afwezigheid van een toegepaste kracht, een bewegend lichaam voor altijd in een rechte lijn zal blijven. De planeten daarentegen bewogen zich in elliptische banen. Newton vroeg zich af wat voor soort kracht ervoor zou zorgen dat ze dit zouden doen. In een geniale lijn realiseerde hij zich dat het antwoord zwaartekracht was - dezelfde kracht die ervoor zorgt dat een appel op aarde valt.

Universele gravitatie

Newton ontwikkelde een wiskundige formulering van de 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's en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand daartussen. Toegepast op de beweging van een planeet rond de zon, legde deze theorie alle drie de empirisch afgeleide wetten van Kepler uit