1687年，牛頓出版了一本書，在眾人眼中代表現代數學物理學的萌芽。他的革命核心有三大原理，涵蓋物體因為力的影響會如何表現。在二十世紀前，這些定律主導動作的物理學。

數百年前，牛頓的三大運動定律為日常物體的移動和互動提供最佳的描述——這個物理學的分支稱為「力學」。1687年，經過大量實驗和理論研究後，牛頓出版了《自然哲學的數學原理》一書，簡稱《原理》，書裡也包含三大運動定律。在這之前，力學的主要理論來自希臘哲學家亞里斯多德——而十七世紀發展快速的實驗科學證實亞里斯多德的理論有嚴重的缺陷。牛頓的力學不僅率先提出精確的數學方程式，而這些方程式給出的答案也完全正確。

牛頓第一運動定律說物體會保持目前的靜止或等速運動狀態，除非遇到外力（義大利數學家和天文學家伽利略在1632年率先提出這個想法）。就本質而言，靜止的物體會保持靜止，已經在移動的物體則會以同樣的速度移動，朝著同樣的方向，除非施以外力。你可能會納悶，如果你沒拿好這本書，書為什麼會掉到地上，但那是因為重力施加持續往下的力量。在重力場外，或在實際上「零重力」的情況下，例如地球的軌道，物體解除靜止狀態後，其實會掛在空中，符合牛頓的預測。

第二定律量化物體碰到外力時的動作變化。牛頓假設物體加速的方向跟力的方向一樣，速度符合數學方程式，力=質量x加速度。這表示在同樣的力作用下，較輕的物體加速的速度超過較重的物體：物體的質量減半，加速的速度會加倍。

巨大物體動作的阻力叫作「慣性」。可以從第一定律的角度來看。物體除非碰到外力，會保持靜止或持續動作，而物體的慣性——由質量掌管——會決定碰到外力時靜止或持續動作的狀態會得到多大的干擾。

牛頓的第三定律則是物體的相互作用。定律說，對於每個作用，都有同樣程度的反作用。因此當你坐在椅子上，你的體重因為重力作用而往下壓，椅子往上推的相反力道則予以平衡。構成椅子的原子和分子之間的化學鍵形成網路，產生這種物理學家心目中的「法向反作用力」。當然，這種化學架構不一定靠得住——如果你太重，椅子塌了，法向反作用力也會消失。