Un texto más amplio sobre el origen y las consecuencias de esta obra se puede leer en Principia Magazine T1E1.

El libro fue escrito a propuesta del astrónomo Edmond Halley (1656-1742) y, en principio, iba a contar con el apoyo financiero de la Royal Society, que luego se echó atrás, asumiendo Halley los costes de publicación. El origen del libro fue el ‘reto’ que Halley había propuesto a Newton sobre la explicación del movimiento de los planeta alrededor del Sol. Halley y otros colegas de la Royal Society se preguntaban cual era la causa de que los planetas girasen y qué ley obedecían en este movimiento. Sospechaban que el movimiento debía seguir una ley inversamente proporcional al cuadrado de la distancia; pero no sabían que magnitud debía estar implicada y cual debía ser la forma matemática.

Halley se trasladó a Cambridge para consultar con Isaac Newton, profesor en la Universidad de Cambridge. Allí, Halley le preguntó: “¿Cómo debería ser la trayectoria de un cuerpo que se moviese con una ley que cumpliese la regla de inversamente proporcional al cuadrado de la distancia?”. Newton respondió inmediatamente: “una elipse” y “la magnitud física a considerar es la fuerza” (que en aquella época era un concepto no bien definido). Halley preguntó que cómo lo sabía, a lo que Newton respondió: “porque lo he calculado”.

Halley pidió a Newton que le enseñase los cálculos; y aunque éste no los pudo encontrar, los volvió a realizar. La primera vez que lo intentó se equivocó, pero la segunda encontró una demostración elegante de la relación entre la fuerza de atracción entre dos cuerpos y la distancia entre ellos. Newton envió la demostración a Halley y explicó su teoría en sus clases en la Universidad de Cambridge y en una publicación en la revista de la Royal Society (Philosophical Transactions of the Royal Society, 1685).

Este es el origen del libro Philosophiæ naturalis principia mathematica que, como obra completa se publicó el 5 de julio de 1687.

Los Principia, escritos en latín, está dividido en tres partes (o libros) con definiciones, lemas, leyes, teoremas, etc (una estructura similar a los libros de geometría, como Los elementos de Euclides). En la primera parte de los Principia, Newton expone los principios generales de la dinámica de los cuerpos móviles, en el que presenta lo que actualmente se conocen como las tres leyes de Newton de la mecánica, en las que usa el concepto de fuerza como el fundamental de la mecánica. El segundo libro de los Principia estudia la mecánica de los fluidos, el movimiento de los cuerpos en diversos medios resistentes, y la teoría ondulatoria.

La tercera parte de los Principia es la más impactante de la obra de Newton; pues en ella se describe el movimiento de los planetas y cometas alrededor del Sol, de los satélites alrededor de los planetas; la influencia mutua de todos los astros y, lo que es más importante, que las leyes de la mecánica terrestre son las mismas que las de la mecánica celeste, y la fuerza con la que la Tierra atrae a una manzana es la misma con la que atrae a la Luna. Este tercer libro se denomina El sistema del mundo. En 1728, tras el fallecimiento de Newton, se encontró un manuscrito en inglés y menos técnico que la tercera parte de los Principia, que se publicó independientemente; y del que hablamos en tres programas de A Hombros de Gigantes (RNE, http://www.losavancesdelaquimica.com/).

Con la teoría de la gravitación, Newton demostró que una única fuerza universal es responsable de: a) mantener a los planetas en sus órbitas alrededor del Sol; b) mantener a los satélites en sus órbitas; c) provocar la caída de los cuerpos y mantener a los objetos sobre la Tierra; y d) originar las mareas. Además, probó que la Tierra es un esferoide achatado en los polos e hinchado en el ecuador (midiendo las oscilaciones del péndulo, como manifestación de la aceleración de la gravedad, a distintas latitudes)

En 1687, con la publicación de los Principia, la percepción del universo por el ser humano cambió; nos dimos cuenta de que nuestra mente, con la ayuda de las matemáticas, es capaz de desvelar las leyes de la naturaleza, que la astronomía es una ciencia computable y que las leyes terrestres son también las celestiales (y viceversa). El ser humano adquiere nuevos hábitos mentales y nuevos métodos de investigación.

Por todo esto, debemos considerar esta fecha como el comienzo de la ciencia moderna, para ello Newton se aupó a hombros de gigantes, especialmente Copérnico, Descartes, Kepler y Galileo.