開普勒三定律打破了天體必然作等速正圓周運動的傳統觀念,修正了哥白尼的學說,也使它更為簡化,隻用幾個橢圓軌道代替三十多個正圓。開普勒因對天文學的卓越貢獻而獲得了“天空立法者”的尊貴稱號。

開普勒行星運動三定律,為引力問題的研究奠定了直接的知識基礎。它描述了行星運動的現狀,並沒有說明行星為什麼會按這三條定律運動,因而隻是運動學的定律,尚未說明它們的動力學的原因。這就為力學研究提出了必須進一步解決的課題。它吸引了許多人思考和研究一個共同的問題,即為什麼行星繞日運動?是什麼力量支持著行星的繞日運動?開普勒本人也在思考這個問題。起初,他設想在行星軌道的中心,即在太陽上有一個運動著的精靈,它發出直的力線,像輪輻一樣,隨著太陽繞其軸自轉,這些直線力對各行星施加一種推力,使它們繞著太陽轉動。後來,開普勒想到,這個動力隨距離的增大而不斷地減弱,正如太陽光隨著與太陽的距離增大而不斷地減弱一樣,便認為這種力必然是實在的。他在1632年出版的《宇宙秘密》的新版本中,對他設想的“實在的力”又做了進一步的解釋,他說:“我說實在的並不是按字麵的意義,而是……像我們說光是實在的某種東西一樣,意思是說:那是從實體發出的一種非實在的存在。”這時開普勒已經前進了一步,用從實體發出的實在的“力”來代替“精靈”的作用,設想行星是由於某種起源於太陽的作用力而繞太陽運動。他並且正確地指出,行星運動的定律必定是某種更普遍的定律的結果。

開普勒也曾考慮過重力的本性問題。他認為重力不過是物體之間相互結合之力,這種力有使物體結合在一起的趨向,類似於磁力。但是開普勒沒有認識到重力就是使行星在其軌道上運動的引力,也沒有認識到引力與距離的平方成反比。1645年,法國天文學家布裏阿德第一次提出平方反比關係,他推測從太陽發出的力應和到太陽的距離的平方成反比。牛頓受到開普勒和布裏阿德的啟發,又從天文學的角度思考行星與太陽之間吸引力的關係。這時,牛頓的思想比當初考慮地球對地上物體的引力與地球對月球的引力二者的比較,又進了一步,這時他已經把地上的物體落地、天上的月球繞地球運動和行星繞日運動等過去看作毫不相幹的現象聯係起來,尋找他們的共同原因和所遵循的同一規律。這對於自亞裏士多德以來把宇宙區分為天上與地上的觀點,是一種大膽的突破。

總之,主要是哥白尼、伽利略、第穀·布拉赫和開普勒,這四位分屬於不同國度的科學家,共同促成了牛頓在近代科學史上實現第一次大的綜合。

牛頓的貢獻是巨大的。勞厄曾經正確地說:“沒有任何東西像牛頓對行星軌道的計算那樣如此有力地樹立起人們對年輕物理學的尊敬。從此以後,這門自然科學成了巨大的精神王國,沒有任何權威可以忽視它而不受到懲罰。”

(二)對引力的研究