Yaygın bir anlatıma göre genç Isaac Newton, bir gün bahçesinde otururken bir ağaçtan düşen elmayı izledi ve bu basit olay, onu yerçekimi üzerine düşünmeye yöneltti. Elmanın Newton'ın başına düştüğü yönündeki anlatım muhtemelen sonradan eklenmiş bir süslemedir. Ancak Newton'ın yaşamının son yıllarında, düşen bir elmanın kendisini bu konuda düşünmeye sevk ettiğini anlattığı, onu tanıyan kişilerin anılarında yer alır. Öykünün asıl önemli yanı, Newton'ın bu sıradan olaydan çok daha büyük bir soru çıkarmasıdır.

Newton'ın sorusu şuydu: Elmayı yere çeken güç, Ay'a kadar uzanıyor olabilir mi? O döneme kadar yeryüzündeki olaylar ile gökyüzündeki olayların birbirinden tamamen farklı kurallara göre işlediği düşünülüyordu. Aristoteles'ten bu yana gök cisimlerinin, yeryüzündeki maddelerden farklı, kusursuz bir maddeden oluştuğuna ve doğal olarak dairesel hareket ettiğine inanılıyordu. Newton ise elmayı yere düşüren güç ile Ay'ı Dünya'nın çevresindeki yörüngesinde tutan gücün aynı güç olabileceğini düşündü.

Bu düşünceyi anlamak için Newton'ın kendisinin kullandığı bir düşünce deneyini ele alalım. Yüksek bir dağın tepesinden yatay olarak bir top atıldığını düşünelim. Top, bir süre ilerledikten sonra yerçekiminin etkisiyle yere düşer. Top daha hızlı atılırsa, yere düşmeden önce daha uzağa gider. Eğer top yeterince hızlı atılırsa, Dünya yuvarlak olduğu için yere doğru düşerken yeryüzü de onun altından eğilerek uzaklaşır. Bu durumda top, sürekli düşmesine karşın hiçbir zaman yere ulaşamaz ve Dünya'nın çevresinde dönmeye başlar.

Bu düşünce deneyi, yörünge hareketinin özünü açıklar. Ay da aslında sürekli olarak Dünya'ya doğru düşmektedir. Ancak aynı zamanda yan yönde de hızla hareket ettiği için Dünya'ya hiçbir zaman çarpmaz. Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki astronotların ağırlıksız görünmesi de yerçekiminin orada bulunmamasından değil, istasyonla birlikte sürekli serbest düşüş hâlinde olmalarından kaynaklanır. Aslında istasyonun bulunduğu yükseklikte yerçekimi, yeryüzündekinin yaklaşık onda dokuzu kadardır.

Newton, bu düşüncelerini matematiksel bir yasa hâline getirdi. Evrensel çekim yasasına göre evrendeki her cisim, diğer her cismi çeker. Bu çekim kuvveti, cisimlerin kütleleriyle doğru orantılı, aralarındaki uzaklığın karesiyle ise ters orantılıdır. Yani iki cisim arasındaki uzaklık iki katına çıktığında, aralarındaki çekim kuvveti dörtte birine düşer. Bu yasa, elmanın düşüşünden gezegenlerin hareketine kadar pek çok olayı tek bir ilkeyle açıklıyordu.

Newton bu yasayı, 1687 yılında yayımlanan ve bilim tarihinin en etkili eserlerinden biri kabul edilen kitabında ortaya koydu. Kitabın yayımlanmasında, Newton'ın arkadaşı gökbilimci Edmond Halley'nin büyük payı vardı. Halley, gezegenlerin neden elips biçimli yörüngelerde hareket ettiğini merak ediyordu. Newton'a bu soruyu sorduğunda, Newton'ın yanıtı yıllar önce hesapladığını söylediği aktarılır. Halley, Newton'ı bu çalışmalarını yayımlaması için ikna etti ve kitabın basım masraflarını kendisi karşıladı.

Newton'ın yasası, kısa süre içinde etkileyici başarılar elde etti. Halley, bu yasayı kullanarak geçmişte gözlemlenen bazı kuyruklu yıldızların aslında aynı kuyruklu yıldız olduğunu ve yaklaşık yetmiş beş yılda bir geri döndüğünü hesapladı. Bu kuyruklu yıldızın 1758 yılında yeniden görüneceğini öngördü. Halley bu tarihten önce hayatını kaybetti; ancak kuyruklu yıldız tam da öngörülen dönemde gökyüzünde belirdi. Bugün bu kuyruklu yıldız onun adıyla anılır.

Yasanın belki de en çarpıcı başarısı, on dokuzuncu yüzyılda yaşandı. Gökbilimciler, Uranüs gezegeninin yörüngesinde Newton'ın yasasıyla açıklanamayan küçük sapmalar fark etti. Bazı bilim insanları bu sapmaları, Uranüs'ün ötesinde bilinmeyen bir gezegenin çekim etkisiyle açıklamaya çalıştı. Fransız bir matematikçi, bu bilinmeyen gezegenin gökyüzünde nerede bulunması gerektiğini hesapladı. 1846 yılında Berlin'deki bir gözlemevinde gökbilimciler teleskoplarını bu noktaya çevirdiğinde, öngörülen yere çok yakın bir konumda Neptün'ü keşfettiler. Bir gezegen, gözle görülmeden önce matematikle bulunmuştu.

Ancak Newton'ın yasası her şeyi açıklayamadı. Merkür gezegeninin yörüngesinde de küçük bir sapma vardı. Bazı gökbilimciler bunu da bilinmeyen bir gezegenle açıklamaya çalıştı; fakat böyle bir gezegen hiçbir zaman bulunamadı. Bu sorunun çözümü, Einstein'ın genel görelilik kuramıyla geldi. Einstein'ın kuramı, Newton'ın yasasını geçersiz kılmadı; aksine onun, kütle çekiminin zayıf olduğu durumlarda son derece iyi işleyen bir yaklaşım olduğunu gösterdi.

Bugün bile uzay araçlarının yörüngelerinin hesaplanmasında büyük ölçüde Newton'ın yasalarından yararlanılır. Bir elmanın düşüşüyle başlayan bu düşünce yolculuğu, yeryüzü ile gökyüzünün aynı yasalara tabi olduğunu göstererek insanlığın evrene bakışını kökten değiştirmiştir.