Wczesne koncepcje

Newton twierdził, że ruchy ciał niebieskich i swobodny spadek obiektów na Ziemi są determinowane przez tę samą siłę. Z kolei klasyczni greccy filozofowie nie uważali ciał niebieskich za dotknięte grawitacją, ponieważ zaobserwowano, że ciała te podążają bezustannie powtarzającymi się trajektoriami na niebie. Arystoteles uważał więc, że każde ciało niebieskie podąża za określonym” naturalnym ” ruchem, nienaruszonym przez zewnętrzne przyczyny lub czynniki., Arystoteles uważał również, że masywne obiekty ziemskie mają naturalną tendencję do poruszania się w kierunku centrum Ziemi. Te arystotelesowskie koncepcje panowały przez wieki wraz z dwoma innymi: że ciało poruszające się ze stałą prędkością wymaga ciągłej siły działającej na niego i że siła musi być stosowana przez kontakt, a nie interakcję na odległość. Idee te utrzymywały się na ogół do XVI i na początku XVII wieku, co utrudniało zrozumienie prawdziwych zasad ruchu i uniemożliwiało rozwój idei o uniwersalnej grawitacji., Impas ten zaczął się zmieniać wraz z kilkoma wkładami naukowymi w problem ruchu ziemskiego i niebiańskiego, co z kolei dało początek późniejszej teorii grawitacyjnej Newtona.

XVII-wieczny niemiecki astronom Johannes Kepler przyjął argument Mikołaja Kopernika (który sięga Arystarch z Samos), że planety krążą wokół Słońca, a nie Ziemi., Korzystając z ulepszonych pomiarów ruchów planet dokonanych przez duńskiego astronoma Tycho Brahe w XVI wieku, Kepler opisał orbity planet o prostych relacjach geometrycznych i arytmetycznych. Trzy ilościowe prawa ruchu planet Keplera to:

1. planety opisują eliptyczne orbity, z których słońce zajmuje jedno ognisko (ognisko jest jednym z dwóch punktów wewnątrz elipsy; każdy promień wychodzący z jednego z nich odbija się od boku elipsy i przechodzi przez drugie ognisko).,
2. linia łącząca planetę ze Słońcem przemierza równe obszary w równych czasach.
3. kwadrat okresu obrotu planety jest proporcjonalny do sześcianu jego średniej odległości od Słońca.

w tym samym okresie włoski astronom i filozof przyrody Galileo Galilei dokonał postępu w zrozumieniu „naturalnego” ruchu i prostego przyspieszonego ruchu dla ziemskich obiektów., Zdał sobie sprawę, że ciała, które nie mają wpływu na siły, nadal poruszają się w nieskończoność i że siła jest konieczna do zmiany ruchu, a nie do utrzymania stałego ruchu. Badając, jak obiekty opadają ku Ziemi, Galileusz odkrył, że ruch jest jednym ze stałych przyspieszeń. Wykazał, że odległość spadającego ciała od reszty w ten sposób różni się od kwadratu czasu. Jak wspomniano powyżej, przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Ziemi wynosi około 9,8 metra na sekundę., Galileusz był również pierwszym, który wykazał eksperymentalnie, że ciała spadają z takim samym przyspieszeniem niezależnie od ich składu (słaba zasada równoważności).