XVI-XVII vuosisatoja kutsuvat monet oikeutetusti yhdeksi fysiikan historian loistokkaimmista ajanjaksoista. Juuri tähän aikaan luotiin suurelta osin perusta, jota ilman tämän tieteen jatkokehitys olisi yksinkertaisesti mahdotonta ajatella. Kopernikus, Galileo, Kepler ovat tehneet hienoa työtä julistaakseen fysiikan tieteeksi, joka pystyy vastaamaan melkein mihin tahansa kysymykseen. Universaalin painovoiman laki erottuu lukuisista löydöistä, jonka lopullinen muotoilu kuuluu erinomaiselle englantilaiselle tiedemiehelle Isaac Newtonille.
Tämän tiedemiehen työn tärkein merkitys ei ollut siinä, että hän löysi universaalin gravitaatiovoiman - sekä Galileo että Kepler puhuivat tämän suuren olemassaolosta jo ennen Newtonia, vaan siinä, että hän oli ensimmäinen todistaa, että sekä maan päällä että avaruudessa vaikuttavat samat vuorovaikutusvoimat kappaleiden välillä.
Newton vahvisti ja teoreettisesti perusteli käytännössä sen tosiasian, että ehdottomasti kaikki universumin kappaleet, mukaan lukienjotka sijaitsevat maan päällä, ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tätä vuorovaikutusta kutsutaan gravitaatioksi, kun taas itse universaalin gravitaatioprosessia kutsutaan gravitaatioksi.
Tämä vuorovaikutus tapahtuu kappaleiden välillä, koska on olemassa erityinen, toisin kuin muut, ainetyyppi, jota tieteessä kutsutaan gravitaatiokentällä. Tämä kenttä on olemassa ja toimii täysin minkä tahansa kohteen ympärillä, vaikka sillä ei ole suojaa sitä vastaan, koska sillä on vertaansa vailla oleva kyky tunkeutua kaikkiin materiaaleihin.
Universaalin gravitaatiovoima, jonka määritelmän ja muotoilun antoi Isaac Newton, on suoraan riippuvainen vuorovaikutuksessa olevien kappaleiden massojen tulosta ja käänteisesti näiden kohteiden välisen etäisyyden neliöstä. Käytännön tutkimusten kiistattomasti vahvistaman Newtonin mukaan universaalin painovoiman voima löytyy seuraavasta kaavasta:
F=Mm/r2.
Painovoimavakio G, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin 6,6710-11(Nm2)/kg2, on siinä erityisen tärkeä.
Painovoima, jolla kappaleet vetäytyvät Maahan, on Newtonin lain erikoistapaus, ja sitä kutsutaan painovoimaksi. Tässä tapauksessa gravitaatiovakio ja itse Maan massa voidaan jättää huomiotta, joten kaava painovoiman löytämiseksi näyttää tältä:
F=mg.
Tässä g ei ole muuta kuin painovoiman kiihtyvyys, jonka numeerinen arvo on suunnilleen 9,8 m/s2.
Newtonin laki ei selitä pelkästään maan päällä tapahtuvia prosesseja, vaan se antaa vastauksen moniin koko aurinkokunnan rakenteeseen liittyviin kysymyksiin. Erityisesti taivaankappaleiden välisellä universaalilla gravitaatiovoimalla on ratkaiseva vaikutus planeettojen liikkeisiin niiden kiertoradalla. Tämän liikkeen teoreettisen kuvauksen antoi Kepler, mutta sen perustelu tuli mahdolliseksi vasta sen jälkeen, kun Newton muotoili kuuluisan lakinsa.
Newton itse yhdisti maanpäällisen ja maan ulkopuolisen gravitaatioilmiöt yksinkertaisella esimerkillä: kun tykki ammutaan, ydin ei lennä suoraan, vaan kaarimaista lentorataa pitkin. Samaan aikaan, kun ruutivaraus ja ytimen massa lisääntyy, jälkimmäinen lentää kauemmas ja kauemmas. Lopuksi, jos oletetaan, että on mahdollista saada tarpeeksi ruutia ja suunnitella sellainen tykki, että tykinkuula lentää maapallon ympäri, niin tämän liikkeen jälkeen se ei pysähdy, vaan jatkaa ympyrämäistä (ellipsoidista) liikettään kääntyen. Maan keinotekoiseen satelliittiin. Tämän seurauksena painovoima on sama luonnossa sekä maan päällä että ulkoavaruudessa.
