引力

在1687年，艾薩克·牛頓在他的《自然哲学的数学原理》一书中发表了万有引力定律。牛顿的万有引力定律的陈述如下：

宇宙中每个质点都以一种力吸引其他各个质点。这种力与各质点的质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
Every particle in the universe attracts every other particle with a force that is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them.
— 艾薩克·牛頓， 自然哲学的数学原理

如果两个质点的质量分别为${\displaystyle m_{1}}$、${\displaystyle m_{2}}$，并且在它们之间的距离为${\displaystyle r}$，则它们之间的万有引力${\displaystyle F}$为

${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}}$；

其中，${\displaystyle G}$是被称为引力常数（或万有引力常数），2018年CODATA推薦的引力常數值是${\displaystyle G=(6.67430\pm 0.00015)\times 10^{-11}\operatorname {m} ^{3}/(\operatorname {kg} \cdot \operatorname {s} ^{2})}$。注：只有当两个物体之间的距离远大于物体的几何尺寸时，物体可以近似看作質點，这个公式才是适用的。否则应当把物体分割为足够小的质点，两两之间计算引力，而后进行积分。

重力的单位有牛顿（N）或是達因（dyn），在国际单位制中，1公斤的物体在地球表面的重量大约是${\displaystyle 9.8\operatorname {kg} \cdot \operatorname {m} \cdot \operatorname {s} ^{-2}}$。在CGS制中，1克的物体在地球表面的重量大约是${\displaystyle 980\operatorname {g} \cdot \operatorname {cm} \cdot \operatorname {s} ^{-2}}$。

引力源附近扭曲的时空

1916年，阿尔伯特·爱因斯坦发表广义相对论，用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高層級。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相联系，其联系方式即是爱因斯坦场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。

各个行星天体，包括地球，都具有其自身的万有引力特性。假設一個球形對稱的物體，對一特定位置的引力強度和物體質量成正比，和物體球心的距離平方成反比。

一位置的引力場強度等於一物體放置在該位置時，受影響而產生的加速度。地球表面的自由落體加速度被表示为g，可以用以下的標準重力表示：根據國際度量衡局（BIPM）的資料，標準重力為9.80665m/s²或者32.1740ft/s²[4][5] 。

这表明，如果忽视空气阻力的影响，在地表附近正在自由落体的物体速度每秒将增加9.81 m/s（大约22mph）。因此，一个从静止开始下落的物体在一秒后的速度将达到9.81 m/s，第二秒将达到19.62 m/s，以后的情况也将依此类推。

如图，一密度和地球相當的物體（圖中較小的圓）接近地球（圖中較大的圓），可以觀測到地球因受吸引而產生的加速度

根據牛頓第三運動定律，地球同时也受到下落的物体等值反向的力的作用，意味着地球也将加速向物体运动。但是，由于地球巨大的质量，这个加速度小到难以察觉。

在一般情况下，物体因不变的重力持续作用而运动时，一组动力学方程组可描述它运动的轨道。例如，牛顿万有引力定律给出了一个简单的方程F = mg，其中m代表物体的质量。当物体自由落体向地球的距离可以以我们日常用到的距离衡量时，这个猜想是合理的；但若用于对大距离譬如太空船的轨道进行计算时，这将导致极大的误差。

牛顿的万有引力定律的发现和应用被用于计算和了解我们的太阳系內各个行星的详细信息、太阳的质量、恒星间的距离，甚至被用于推测暗物质理论。尽管人类还没有去过太阳和其他星球，我们都可以知道它们的质量。这些都是通过万有引力定律研究得出的。在空间中任何物体都按照一定的轨道围绕某些大质量物体运转，它们之间的万有引力保持着它们的轨道。行星围绕恒星运转，恒星围绕星系中心运转，星系围绕星团中心运转，星团围绕超星系团运转。

在上个世纪，另外三大基本相互作用：强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用的产生机制已经通过傳遞相對作用的規範玻色子的观念加以解决。现在人们正在尝试将規範玻色子、相对论与万有引力联合成为一个统一的整体。因此，重力相互作用是如何与其他三个基本作用互相影响的是一个未决问题。