牛顿的《自然哲学的数学原理》第一次成稿于1687年，之前有很多科学家在研究自然和数学，其中影响牛顿的有几位重量级人物。

      哥白尼（1473-1543）提出了日心说，在哥白尼以前，欧洲占统治地位的宇宙学说是亚里士多德-托勒密的地心说体系。本来地心说也不过是历史发展的一个阶段，可是由于这与上帝创造世界和人的基督教义符合，后来在政教合一的欧洲成为占统治地位的意识形态，长期禁锢欧洲的思想界达千年之久，甚至人类的生老病死也包含其中。但是，到中世纪中后期，随着人们天文观测精度的提高和观测资料的大量积累，地心说越来越不能自圆其说，不能满足实际的需要，到中世纪后期，天文现象与历法之间的误差越来越大，不仅天象（日食、月食）无法预报和解释，就连季节的变换都定不准，误差竟达到几个月。

      哥白尼是波兰的天主教神父和波兰的天文学家，他对地心说发起了挑战，他用神学的语言和毕生天文观测的数据写成了《天体运行论》。指出，更合理的宇宙结构应该是太阳为宇宙的中心，地球和其他行星绕太阳旋转，旋转的轨道是完美的圆形。但是哥白尼预计到自己的学说会被当作宗教异端对待，故他直到临死前才发表了这部著作。

      哥白尼的日心说赢得了有独立思考能力的思想家和科学家的赏识，意大利的神学家布鲁诺（1548-1600）就到处鼓吹日心说，遭到教会的迫害，在备受酷刑之后，被烧死在火刑柱上。

      意大利科学家伽利略也鼓吹日心说，他进一步认为，自然界的语言是数学，观察和研究自然届要通过科学的实验。伽利略发明了折射望远镜，并且用望远镜发现了木星的卫星，他用数学关系精确表达了运动物体的距离与时间的关系（自由落体）。他研究过单摆的运动，他还研究了力的合成及抛物运动。伽利略写下了两本著名的书：《关于两种宇宙体系的对话》、《关于两种科学的对话》，集中表达了他对宇宙和新的实验科学的看法。伽利略被宗教法庭判为异端，他屈服了，写下了“悔过书”。伽利略死于1642年，10天之后，牛顿出生了。

      从伽利略以后，新的实验科学获得了地位，数学语言取代了哲学思辨语言用于表达自然的规律，但是宇宙体系问题还远远没有得到解决。

      哥白尼日心说简洁优美，但在天文计算中却十分繁杂，比起托勒密地心说体系甚至有过之无不及。于是，德国天文学家第谷（1546-1601）提出了折衷的方案，太阳和月亮围绕地球旋转，行星围绕太阳旋转，但是这并没有使问题变得简单。低谷的学生开普勒认识到，需要作更加精密的天文观测，然后才有可能回答宇宙体系的问题。他一生孜孜不倦的观测天象，用大量数据总结出天体运动的三大定律，其核心是发现行星的运行轨道是椭圆，而不是哥白尼所说的正圆，太阳或地球位于椭圆的两个焦点之一，开普勒的行星运动论是牛顿之前人类所取得的最高天文学成就。

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