На основе этих трех законов и закона универсального ускорения Галилея Ньютон разработал концепцию тяготения. Тело падает на землю, и количество его движения увеличивается. В соответствии с тремя законами Ньютона ускорение должно быть вызвано определенной силой, и если (как доказал Галилей) ускорение тела — величина постоянная, то эта сила тоже должна быть постоянной. Следовательно, этой силой является сила тяготения (гравитация). Ньютон пришел к выводу, что действующая на тело гравитация есть величина постоянная, прямо пропорциональная массе тела. Отсюда и формулировка закона тяготения Ньютона (известного также как «закон обратных квадратов"): сила, притягивающая любые два тела, прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Стало быть, самой важной внешней силой, как на земле, так и на небе, является сила тяготения. Закон тяготения Ньютона — в сочетании с законами, открытыми астрономом Иоганном Кеплером и составленными им таблицами, — окончательно установил, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Ньютон доказал, что движение планет вокруг Солнца можно рассчитать с помощью уравнений тяготения, но при этом (для точности вычислений) их орбиты следует слегка вытянуть в эллипсы. Планеты пытаются «двигаться по прямой», но сила тяготения искривляет направление их движения. Орбиты можно рассчитать, если знать массу планет и расстояние (и, следовательно, обратный квадрат расстояния) между ними.
Поразительно в этом законе то, что планеты удерживаются на орбите той же силой, которая заставляет яблоки падать с деревьев, — гравитацией. Понимание закона тяготения позволяет смотреть на движение небесных тел не как на беспорядочный процесс или на сложнейший, определяемый высшими силами маршрут, а как на простой часовой механизм. Гравитация искривляет движение планет и их спутников, а ее величина зависит от того, насколько близко тело расположено к Солнцу или другому источнику притяжения, и от сравнительного соотношения массы тела и Солнца.
Во вступлении мы упоминали о том, что Ньютон сумел синтезировать накопленные многими поколениями ученых догадки и во многих отношениях стал символом нового научного мировоззрения. Расточая ему непомерные похвалы, современники и последователи в действительности выражали свое восхищение тем духом интеллектуальной обоснованности и свободы, в создании которого Ньютон сыграл роль капитана сильной и слаженной команды. Так или иначе, но он и его коллеги изменили мир. Поразительно лаконичные труды Ньютона по вопросам движения и гравитации показали, как всего несколько простых законов, разработанных на основе первоначальных принципов бытия и подкрепленных математическими вычислениями, могут получить универсальное применение. Главной его заслугой стала уверенность человечества в том, что мир предсказуем и что ученые и инженеры смогут им управлять. Эта новость казалась обнадеживающей и вдохновляющей, и остается таковой по сей день, хотя нам уже известно, что физика Ньютона несовершенна и грешит некоторыми неточностями.