长期以来,牛顿认为一定有一种神秘的力存在,是这种无形的力拉着太阳系中的各个行星围绕着太阳旋转。但是,这到底是怎样的一种力呢?
1666 年的秋天,研究了一天的牛顿感到有些疲倦,想休息一下。于是,他信步来到自家的苹果园里,坐在一棵苹果树下,这时一个苹果恰好从树上落下来。他忽然想到,为什么苹果总是垂直落向地面呢?为什么苹果不向外侧或向上运动,而总是向着地球中心运动呢?
牛顿判断,可能是因为地球有种无形的力量向下拉着苹果,所以苹果总是垂直下落,或者说总是朝向地球的中心。苹果向着地球,也可看成是地球向着苹果,物体和物体之间是相互面朝着对方运动的。物体之间的作用力,和它们的质量,必须是成正比的。这个力,就是我们后来所称的万有引力。通过初步的研究后,牛顿产生了一个大胆的科学假设:地球不仅吸引着苹果,也吸引着地球表面上的一切物体,而且它还吸引着遥远的月亮和其他星体。他认为这种吸引力可以到达很遥远的地方,随着距离的增加,吸引力会逐渐减弱。
为了证实自己的假设,牛顿仔细地研究月亮的运动。牛顿认为,月亮在不停地运动,由于惯性的缘故,它时刻都有可能摆脱地球。然而,地球对于月亮具有一种吸引力,就像一根无形的绳子拉住了月亮,使它不能摆脱地球,而只能乖乖地在目前的轨道上围绕着地球运行。
就这样,牛顿通过大量研究,充分证明了引力作用并不是地球所独有的。宇宙间所有的物体,无论是巨大的星体,还是微小的尘粒,都是相互吸引的。牛顿的这一伟大发现,不但很好地解释了当时的许多疑难问题,而且对以后的科学发展,直至现代的天体物理和宇宙航行研究,都具有非常重大的意义。