01
牛頓的降生
在英國，有一個叫格蘭瑟姆的小鎮。它的名字流傳百年，並將繼續被人們永遠銘記，因為它是牛頓的故鄉。
艾薩克·牛頓出生在伍爾索普的一個莊園中。在牛頓出生的前三個月，他的父親就被肺炎奪去了生命。
大抵是因為悲傷過度，還沒到預產期，母親漢娜就提前生下了牛頓。
鄰居看着瘦弱的小牛頓，鄰居安慰道：「漢娜，別擔心了，上帝一家會保佑這個孩子的。」
當時一個客人聽到牛頓誕生的消息，舉起酒杯說：「來，讓我們祝這位新生的艾薩克·牛頓身體健康，祝他長大以後，舉起真理的火炬！」
這個酒客沒想到的是，自己的無心之言竟然在日後應驗了。
02
童年的苦與樂
在母親的精心照料下，小牛頓逐漸成長起來。漢娜一個人養家，日子過得很辛苦。漢娜如此 忙碌，小牛頓便全靠外祖母照顧。這樣的日子過了三年，因為過度疲勞，漢娜日漸消瘦。在牛頓3歲那年，有人向她母親未婚了，那是一個戰鬥的人富有的教區長那巴斯·史密斯。漢娜原想着結婚後，牛頓的生活就能大大改善了。然而史密斯是個自私的人，他只想要妻子，不想要繼子。一開始漢娜不願意接受這樣的條件，在親戚的一再勸說下，她才答應改嫁。
從此，小牛頓就離開了媽媽，和外祖母相依為命，對這個出生前就沒有了父親，才3歲就離開母親的孩子，外祖母特別疼愛，非常細心地照料着他。
或許因為家庭的不健全，小牛頓的性格有點孤僻，他不愛笑，也不喜歡跟其他孩子玩耍打鬧，當那些孩子在玩泥沙、堆城堡的時候，他總是一個人默默地看着，幾乎從來不參與進來，而是托着下巴深思，好像在想什麼重要問題一般。
有一天，外祖母發現牛頓不見了，到處都找不到了，很焦急，這時有個小孩告訴她「我看見牛頓趴在池塘上，不知道在幹嘛。」
外祖母驚呼一聲，心急火燎地朝池塘趕去，果然，她看見牛頓靜靜地臥在池塘邊的草叢裡，全神貫注地在觀察着什麼。
外祖母問：「你在幹什麼？」
牛頓看到外祖母，驚喜地說：「您快看啊！」
外祖母看着平靜的池塘水面，可什麼東西也沒發現。牛頓用手指了指：「您看那裡，那些黑色的小蟲在水裡劃得多快啊！」
外祖母笑着說：「那是豉蟲，沒什麼特別的地方。」
「不是啊，您看，它們的兩隻腳一起站在水裡上，卻不會掉下去，多神奇啊，這是怎麼回事呢？為什麼人不能站在池塘上呢？」
聽着這些問題，外祖母也愛莫能助：「這些問題我也不知道，不過只要你努力讀書，你一定可以解決這些問題的。」
03
牛頓的逆襲
6歲時，牛頓被送到了村裡的小學上學。
牛頓每天步行去上學。和那些同齡的孩子相比，牛頓的個頭很小，而且又被家人遺棄，所以他不願意跟那些孩子玩，因此顯得有些孤單。
牛頓上學的地方只有一間教室，老師很少，只有兩個。讓小牛頓感到最害怕的是兩位老師手裡的教鞭，一旦走神或者回答不出問題就要挨打。
要知道，小時候的牛頓並不是一個天才，相反，因為有些自卑，缺乏自信心，導致他的學習成績很一般，甚至好幾次考試都排名倒數。
有一回課間，大家正在玩遊戲，牛頓雙手托住下巴，望着窗外的風景出神。
這時候，一個學習好的學生藉故踢了牛頓一腳，這一腳踢在了牛頓的肚子上，他還大聲罵牛頓是笨蛋。
肚子上的疼痛讓牛頓怒不可遏，他奮起反擊，他的勇猛姿態嚇壞了那個學生，那個學生被他打敗了。
這件事給了牛頓很大的刺激，他憤怒極了：我為什麼要受他的欺負？難道就因為他的成績比我好嗎？難道他真的比我聰明嗎？不，他也沒什麼了不起的，既然我的拳腳上能打贏他，我也一定可以在學習上超過他，是的，我一定要超過他！
從那之後，牛頓下決心要發奮讀書，他抓緊每一分每一秒的時間努力學習，他緊跟老師的思路，專心聆聽老師的每一句話，記錄下老師講的重點內容，遇到問題他還主動向老師請教。
一段時間後，老師的問題他已經可以對答如流了。就這樣，牛頓的學習成績節節攀升，不久就超過了那個欺負他的學生。
04
愛動手的牛頓
17世紀中期，新興的資產階級經濟在萌芽。另外，一個由工匠和商人組成的新階層開始出現，製造業在占主導地位的經濟體系正在悄然形成。
從小牛頓就勤於思考，為他未來的科學之路埋下了伏筆。
一天，放學後，牛頓照例去河邊玩耍，看到很多人聚集在那。
「他們在看什麼？」
「你不知道嗎？那是水車。」
「就是那種會轉動的，可以把水從河裡運輸到岸上，又可以當成動力來使用的水車嗎？」
「嗯，你知道得好多啊！」
牛頓不好意思地撓頭說：「都是從書上看來的，走，我們快去看看吧！」
牛頓和小夥伴使勁擠到前面，看到了安裝中的水車。在河水的衝擊下，水車的大輪子轉運了起來，帶動着小輪子，小輪子又帶動着石磨轉動，不一會兒麵粉就磨好了。人們都走了，牛頓還在觀察水車，他想要弄清楚水車的原理。
這樣過了幾天，他終於弄清楚了水車的機械原理。
「比騾子管用，就是太破舊了！」
「是呀，有點笨重。」
聽到這些議論，牛頓心生靈感，我能不能製造出更簡便的水車呢？說干就干，回到家中牛頓就動起手來，好幾個晚上他都在忙着造水車，裝了拆，拆了裝，失敗了就找出原因，繼續改進，終於，他做出了一架輕的小水車。
還有一次在路上，牛頓看到一輛漂亮的馬車，那優雅的車型、美麗的裝飾深深地吸引住了他的目光。他不由地想到「如果我也有一輛馬車，該多好。」
可是外祖母怎麼會有錢買馬車呢？一看那馬車就很貴。
牛頓嘆了一口氣，不過擁有馬車這個想法實在是太誘人了，牛頓想得入了迷：為什麼我不自己做一輛小馬車呢？
牛頓從小就喜歡木匠活，他覺得自己完全有能力造一輛小馬車。他在紙上繪出馬車的形狀，然後慢慢一點點地打造，漸漸地，在製造小馬車的過程中，他摸索出了車輪轉動的原理。
一個星期後，小馬車宣告完工，這輛小馬車有四個輪子和一個簡單的剎車器。
外祖母看後，發現車上還有一個手柄，便問道：「這是什麼？」
「這是剎車器，把它拉過來，小馬車的速度就會慢下來。」
「這個設計好。」
「我們快把它推出去試試吧！」
兩人一起把小馬車推到山坡上，牛頓坐了上去，外祖母輕輕一推，小馬車就順着山坡慢慢滾了下去，山坡很平緩，速度不快。
牛頓坐在車裡，風兒吹在臉上，高興極了。局的到山腳時，他輕輕一拉剎車器，小馬車慢慢停了下來，牛頓興奮地握緊拳頭：「我的小馬車成功了。」
05
日晷
除了喜歡鼓搗小製作，牛頓從小就迷上了畫畫。
牛頓很細心，他注意到雖然樹葉都是綠色的，但卻有差異，有的濃一點，有的淡一點，後來他才知道，原來那綠色有那麼多種：豆綠、薄荷綠、熒光綠、碧綠......
牛頓經常畫院子外的蘋果樹，還有蘋果樹的蚊子，在不斷的觀察中，牛頓發現了一個有趣的現象：隨着太陽在空中的移動，蘋果樹的影子也隨之發生變化，一開始，只有樹稍的影子，漸漸地，連樹幹的影子也出現了。
這個奇特的景象讓牛頓大為稱奇：整整一個下午，牛頓就坐在蘋果樹旁，觀察着樹影的變化，一邊看一邊還用樹枝在地上做記號，最後他得出結論：樹影長短變化與太陽的位置有很大的關係。這個發現讓牛頓 眼睛發亮，大為驚喜。他明白了太陽的運轉是有規律的。
在更加仔細地研究了影子和時間的關係後，牛頓便尋思着：能否利用這個規律，製作一個準確的太陽鍾呢？在當時，機械鐘錶是一個稀罕玩意，村民們都是根據天象來判斷時間的，這樣總是不夠準確。
牛頓在地上畫了一個草圖，他把一個圓分成了幾個弧，然後在每段弧上做標誌，接着把一塊木樁釘到地上。牛頓又向小學裡的老師借來了手錶，記錄下每一個時刻木樁的影子走到了哪裡。
牛頓製造的這個東西叫做日晷，是一種利用太陽的投影方向來測定並劃分時間的裝置，簡單來說，就是在圓形石板上鑿一個洞，插一根長長的鐵釘，然後在石板四周刻出適當的凹痕，相當於鐘錶的刻度。這樣，當陽光緊身在鐵釘上時，鐵釘就會在石板上產生投影，通過投影就能估算出大概的時間了。
經過十多天的努力，牛頓終於把石刻日晷做好了，他把日晷安放在村子中央。過了幾天，村民都熟悉了日晷。
「這個東西挺管用的，有了它，再也不擔心錯過吃飯的時間了！」
「這個小傢伙前途無量啊！」
後來，牛頓已經是名揚天下的科學家了，村民們懷着深深的敬意，把村中央的日晷稱為「牛頓鍾」。
06
上中學
在牛頓10歲的時候，繼父去世了。母親漢娜帶着三個孩子回到了村里，牛頓又與母親生活在一起了。
牛頓12歲的時候，已經從村裡的小學畢業了，認為了很多字，大部分跟他一起上學的孩子都不準備上中學了，而是幫助家裡干農活，可牛頓卻不想當一個農夫，他對知識的苛求十分熾熱。
17世紀中葉，英國的文盲很多，大部分都不識字。如果有人讀書，那大概是為了當一名牧師、商人，或是藥劑師。
牛頓的舅舅威廉回來了，他在劍橋大學深造，即將成為了名英國國教的牧師。
當娜認為，牛頓已經認得不少字了，又懂得計算，這就夠了。威廉卻不這麼認為。「牛頓聰明伶俐，你看他造的日晷，還有小馬車，他長大後一定會有出息的。」
「你真的這樣認為？」
「當然，倫敦有幾十萬人，像牛頓這樣的孩子我卻沒有見過。」
在威廉的勸說下，漢娜終於決定讓牛頓繼續上學，去讀中學。鎮上有一所金格斯皇家中學，可那裡離伍爾索普村八英里遠，怎麼能讓一個孩子每天來回十六英里呢？
漢娜想到了自己的一個朋友，也就是克拉克夫人寫了一封信，詢問能否讓牛頓寄宿在她家中。不久就得到了回信，在信中，克拉克夫人表示，他們一家人都十分歡迎他的到來。
來到克拉克家，一開始牛頓心裡還有點忐忑，但他見到親切的克拉克夫婦後，感覺好多了。
就這樣，牛頓在克拉克家裡住了下來。
07
化學與書籍
克拉克是一名藥劑師，擁有一間藥品配置室，就像今天的實驗室。這些都深深吸引了牛頓的目光，克拉克還允許牛頓觀察他配置藥劑。
有時候，克拉克還教牛頓做藥劑配方、稱量等工作，這引起了牛頓對化學的興趣。
克拉克家裡有很多藏書，對牛頓來說這是一個鏢局大廳的知識寶藏，要知道在牛頓的時代，英國的書籍不僅很少，而且很貴，一般人家裡除了《聖經》多半就沒有什麼其他書了。
不久，牛頓從克拉克那借到了一本名為《自然和藝術之謎》的書。牛頓從這本書中學到了不少有趣的知識：如何調配顏色、墨水，如何糊風箏，如何製造水漏鍾，如何融化金屬等，這些知識大大開闊了他的眼界。
08
中學生活
現在，牛頓要到金格斯皇家中學去上中學了，這是一所怎樣的學校呢？
與牛頓想象的自由學風不同，金格斯中學執行着嚴格的紀律，誰也不能違背校長制定的規則。校長總是一板一眼的。他要教授八十多個男孩學習拉丁語、希臘語、希伯來語和神學。
牛頓對數學很感興趣，他很喜歡古希臘數學家阿基米德的幾何數學。可以說，在金格斯中學的學習為牛頓初步奠定了數學基礎，為他後來發明微積分打下了基礎。
牛頓用兩個半便士買了一個用牛皮紙訂成的小筆記本，還特意在封面上寫了這樣一句話：艾薩克·牛頓的筆記本。幾個月後，牛頓在小筆記本上小心翼翼地寫滿了字，這個小筆記本主要用來抄寫《藝術與自然》之謎這本書。
另外，牛頓還在筆記本上抄寫了一些繪畫技巧的說明。這些知識不僅在筆記本上留下難以褪色的印記，也在他腦海中被銘記......
09
會磨麵粉的小風車
格鬥瑟姆鎮有一座風車磨坊，這是一座利用風力來磨麵粉的磨坊。
每次放學，牛頓都可以看見這架風車，他很喜歡它，這麼一點風，龐大的風車就可以轉運起來，還能帶動石磨把麥子磨成麵粉，真的是太神奇了！
一天放學後，牛頓又路過風車磨坊，今天天氣很悶熱，樹上的樹葉紋絲不動，結果風車無精打采地立在那裡，幾乎是一動也不動。
看到這種情形，牛頓開支了腦筋：這說明了風車是靠風力轉運的，有沒有什麼辦法可以讓風車擺脫這種桎梏，從而一直轉下去呢？
牛頓決定自己造一個小風車，要想造出小風車，就必須把風車磨坊的原理弄清楚。就這樣，牛頓進入了磨坊里，他里里外外、仔仔細細地看了又看，總算是對風車有了一個基本的了解。
回到住處，牛頓在稿紙上畫起風車的構造來。翅翼安裝在轉軸上，齒輪之間如何中沖劍才能帶動磨盤旋轉......
幾天後，一個漂亮的風車模型做好了。
牛頓把風車搬到窗口，風吹起來，翅翼緩緩地轉運，然後速度越來越快。
斯托勒抓來了一把麥粒，灑在磨盤上，下面真的流出了白色的麵粉，雖然數量很少，無法與那些大磨坊相提並論，但足以讓牛頓和斯托勒驚喜了。
「牛頓，你太棒了，真了不起。」
沒風的時候，風車就不轉動了，牛頓靈機一動，想到了一個辦法，他抓來一隻小老鼠，用木箱做了一個可以轉動的小圓輪，把它和風車的軸連在一起。
牛頓把小老鼠綁在小圓輪的踏板上，又在輪子的前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望而不可即的位置，老鼠想吃玉米，就不斷地跑動，於是輪子不停地轉動，最後帶動風車轉動。
看到這個精妙的設計，克拉克感嘆：「牛頓，你這個小腦袋裡究竟裝着多少天才的想法啊！真是太讓人驚訝了，你以後一定會成為一個了不起的人。」
10
用水計時和「彗星」
很多個早晨，牛頓都能聽到對面雜貨店老闆詢問時間的聲音。在17世紀，詢問時間是很尋常的事，不像今天，我們能通過手錶、手機等各種電子產品看時間。
牛頓想，我能不能製造一個在任何時候都能使用的計時工具呢？
牛頓先制訂好計劃，然後開始叮叮噹噹地做起來。一個月之後，大功告成。
牛頓的水鍾到底是什麼樣的呢？
它是一個水箱，高約1米，上下各有一個儲水槽，上面的水槽底部有一個小洞，下面的水槽里放着一塊木板，在木板中央有一根木棒，木棒頂端釘着鐵釘，繫着一根細繩，繩子的另一端連接着指針。當水從上面的水槽中滴到下面，木板會慢慢向上浮動，藉助繩子的牽引力，指針便會移動，從而指出時間。
有了這個水鍾，牛頓再也不用擔心睡過頭了。
自從研製出小風車後，牛頓對地「風的動力」產生了極大的興趣。他決定製作一個飛得又高又穩的風箏。
牛頓用細繩棍子搭出風箏的輪廓，在接口處用接綁牢，然後給風箏貼封面......他做風箏時很注意風箏尾巴的重量，在放風箏時他也很注意拉線的着力點。所以他的風箏起飛快，飛得高，很受人喜愛。
有一次，牛頓把一隻點燃的小燈籠綁在風箏上，然而讓牛頓始料未及的是，這種做法引起了一陣騷亂。風箏緩緩升空，越飛越高，在空中飄舞。
這幾天的夜晚，鎮民們發現，天空總會出現一顆發亮的星星。這們奔走相告，都說彗星出現了。
「彗星出現了，這是不祥之兆啊!」
在現在人的眼裡，這場面一定很可笑。其實在當時的民眾看來，彗星就是死亡和罪惡的象徵，彗星的出現就是災難的預兆。
彗星與大多數天體不同，它的活動總是神秘莫測的，沒有什麼明顯的規律，讓人難以捉摸。當牛頓發現自己鬧出了這麼大的一個烏龍時，趕緊將風箏扯了下來，急急忙忙向大家解釋。一開始大夥都不信，直到牛頓拿出風箏，當眾放上天，大家才信了。不少鎮民還覺得牛頓這小伙子不簡單。
伴隨着各種小發明、小製作的出現，牛頓的中學生活越發多姿多彩起來。
11
牛頓的秘密
牛頓在農活上沒什麼天賦，而且幹得也不舒心。於是母親轉換了思路。她把去鎮上賣農產品的活交給了牛頓，還讓一個老僕人和牛頓一起去，指導幫助牛頓。
出發前，牛頓製造了一輛新式的四輪馬車。與其他馬車不同，這輛馬車不用繫繩，只需要一個手柄就可以駕馭馬匹，村民們看了都嘖嘖稱奇。
一來到鎮上，牛頓就去克拉克家借書，讓老僕人一個人去賣農產品。
再次來到克拉克家，牛頓心中感慨萬千。斯托勒見到牛頓，高興地拉着牛頓去看小風車和水鍾。借到書，牛頓就回到集市上。不過他不叫買，而是看起書來。老僕人沒辦法，只好獨自張羅着買賣。
到了晚上，漢娜問牛頓集市上的狀況，牛頓支支吾吾答不上來。
有一天，因為借到的書還沒讀完，馬車剛離開伍爾索普村沒多遠，牛頓就跳下車來，對老僕人說：「麻煩您幫我去賣菜吧，我在這裡等你回來。」說完，牛頓一頭鑽進樹木，在樹蔭下讀起書來。
於是集市上便出現了這樣奇特的情景：一老一小一起坐馬車來到集市上，老的在賣農產品，小的則在遠處的樹木中讀書，日落後他們又駕着馬車回去。
這一天，舅舅威廉到鎮上辦事，完事之後，他決定去看看牛頓。牛頓沉浸在知識的世界裡，就連威廉到了身旁也渾然不知。
威廉驚呆了，一種自豪感在他心中油然而生，這個熱愛思考、喜歡專研的少年可是他的外甥！這個少年不屬於農場，也不屬於生意場，他天生就是要讀書的，威廉想着如何說服漢娜，讓牛頓去上學。
這一天，狂風呼嘯，大樹的樹枝都被刮斷了，人們心驚膽戰地躲在屋子裡，祈禱自家的房子足夠堅固。漢娜發現牛頓不見了，不顧一切地衝出去尋找牛頓，當她來到後院時，眼前的一幕讓她驚呆了：
她看見她那倔強的兒子在暴風雨中奔跑跳躍，一會兒順風跑，一會兒逆風跑，一會兒順風跳躍，一會兒逆風跳躍。
「你在幹什麼？」漢娜大聲喊道。
「媽媽，我在測風速呢！我想知道風的力量和速度究竟是......」
「快回去，這裡太危險了。」
牛頓就是這樣，這回他就被大自然的威力迷住了了，他想看看這大風有多大的威力，想看看順風和逆風能相差多遠。一有機會，牛頓就研究那些有趣的現象，他認真地觀察河水渡過木頭和岩石時產生的旋渦和波浪，漸漸地，他對水的流動有了感覺，那裡似乎蘊含着天地間的至理。
12
劍橋大學
現在牛頓從中學畢業了，下一步該如何走呢？牛頓打算去讀大學，只是要讀哪所大學呢？
舅舅建議牛頓去劍橋大學深造，牛頓同意了。
有了威廉的聯繫和亨利校長的推薦，牛頓以減費生的身份進入了劍橋大學的三一學院讀書。
1661年6月，牛頓告別了家鄉，獨自一人前往劍橋大學。
當時劍橋大學把學生分成三類：第一類是貴族，他們幾乎不用參加考試就可以畢業；第二類是收費生，以加入英國教為目的的學生；最後一類是牛頓這樣的減費生，他們以打雜工和服務工作來交付費用。
當時，劍橋大學的課程調轉沿襲着建校時的經院傳統，保留着深厚的中世紀色彩。
英國資產階級革命時期，保王黨與新興的資產階級都想控制劍橋大學這個輿論發起點，從而爭奪對人們的精神控制權，保王黨把一批受到哥白尼日心說、笛卡爾思想影響的教員趕出校園。
當新興資產階級的代表克倫威爾取得勝利後，他在劍橋大學進行了改革。
然而當牛頓進入劍橋大學時，克倫威爾已經去世。同時，查理二世復辟，他將擁擠英吉利共和國的新派教員全部趕出劍橋。
13
牛頓的大學生活
牛頓來到劍橋，踏入了劍橋大學三一學院。
三一學院是個尊重學生、保護學生、鼓勵學生釋放天性的地方。
因為牛頓是以減費生的身份進入三一學院的，所以他要做不少雜務工作，又要替教授跑腿，這耗費了他很多的時間，不過他還是把有限的時間都投入到了學習之中。
在牛頓看來，學習是一種樂趣，是一種有價值的追求。他喜歡在筆記本上記錄知識和想法，為了節省紙張，他還自創了一些速記符號。
當時，大部分的課本都是用拉丁文寫的，因此拉丁文是很重要的一門課程，其他的還有希臘文、希伯來文、古代史等。
在中學時，牛頓對這些科目都下過苦功，唯一憂慮的就是數學。不過後來的事實證明，牛頓在數學上有着得天獨厚的資質，加上堅持不懈的努力，數學成為他最擅長的領域之一。
在三一學院，牛頓的一個導師是本傑明·普萊恩先生，他與牛頓的舅舅相識。威廉給了牛頓一封信，讓牛頓把這信交給本傑明。然而本傑明並沒有對牛頓另眼相待。在生活上，他對牛頓幾乎是不聞不問。
當牛頓遇到經濟困難時，又是克拉克先生站了出來。
大學四年，牛頓大概史交了一個同齡朋友。他與牛頓一樣，性格內向，卻抱負遠大。兩人在生活上互相扶持，在學習上互相鼓勵，共同取得了巨大的進步。
14
打開科學之門
童年的打架經歷讓牛頓明白了努力學習的重要性，只有學習才能出人頭地。
牛頓的自律性很強，後來發現的牛頓日記中有這樣的片段：「沉迷於撲克牌兩次」「上小酒館兩次」，可見對於自己偶爾的「放鬆」，牛頓心中是充滿自責和愧疚的。
在些事情在別人看來是平平無奇的，可是牛頓卻偏要記在筆記本上，提醒自己不要虛度光陰。
有一天，在斯托爾橋市集上，牛頓買了一本有關占星術的書。讀完這本書後，牛頓發現，天體要用數字準確表示出來，還必須具備幾何的基本知識。於是他找到了古達幾何學家歐幾里得的作品《幾何原本》。
後來他又讀了笛卡爾富有啟發性的解析幾何著作《方法談》，還有威廉·奧特雷德的《數學秘訣》和約翰·華萊士的《無限小算術》。他反覆研讀這些作品，逐漸形成了自己的數學體系。
除了自學數學知識外，牛頓還看了不少柏拉圖和亞里士多德的著作，牛頓曾認真閱讀過《推理法》和《倫理學》，儘管亞里士多德的理論有很大的缺陷，但它的確在某種程度上啟發了牛頓的思考。
在劍橋大學的第二年，在牛頓的筆記本上就寫滿了亞里士多德的觀點，但牛頓並不迷信權威，他在本子上寫下了亞里士多德曾經說過的話：「我熱愛柏拉圖，但我更熱愛真理。」
日後，牛頓不斷地思考、解決問題，從而為一個新的自然學科奠定了基礎。
這些問題包括物質和原子，質量和位置，時間和永恆，重力。
關於重力，牛頓認為：「引起重力的物質一定穿透了整個物體。物體在下落後，一定又上升。不然的話，地球的內部一定有一個巨大的空穴，容納落下的物體。地球中心這個不可思議的地方，是地球上所有河流的匯集處。這些河流一定被擠壓在狹窄的空間裡。」
牛頓還認為重力可能是物體內在的一種性質，他猜想重力可能會有「射線」，從而引起物體的運動，運動可以朝各個方向，不一定朝下。只要一開始運動，物體就有保持運動狀態的趨勢。
15
二項式定理和大瘟疫
當時劍橋大學三一學院圖書館的藏書超過了3000本。在劍橋大學的四年，牛頓幾乎掌握了當時全部的自然科學及哲學知識。在長期的研究實踐中，牛頓明白了只有數學才是一項最嚴密的論證自然規律的工具，因此，他在數學上投入了大量的精力。
1665年，牛頓發現並證明了著名的「二項式定理」，該定理是給出兩個數之和的整數次冪展開為類似項之和的恆等式，該定理在數學、物理學、天文學等領域都有着廣泛的應用。
1665年，牛頓終於獲得了學士學位。正當牛頓留校準備繼續研究時，5月份的時候，一場變故發生了。
黑死病在倫敦蔓延開來，黑死病，又稱為鼠疫，幾百年前曾在歐洲大陸肆虐過，造成了上千萬人的死亡。據史料記載，1665年至1666年，倫敦大瘟疫的死亡人數超過八萬人，相當於當時倫敦人口的五分之一，後來，疾病被確認為是淋巴腺鼠疫。
在一片末日情緒里，劍橋大學開始遣散學生。無奈之下，牛頓只好放下手頭的研究工作，匆匆回到伍爾索普村。
16
發明微積分
回到伍爾索普村，這裡的一切都沒有變化，但牛頓卻不是從前那個牛頓了。弟妹們對牛頓和劍橋大學很好奇，不停地問問題。牛頓摸着妹妹的頭：「努力吧，只要努力，你們的夢想就會實現的。」
鼠疫肆虐的兩年是英國的一段災難歲月，在科學史上卻是一段輝煌時光，在家鄉的這段歲月里，各種奇思妙想和科學的靈感從牛頓腦海中噴涌而出，微積分、萬有引力定律、光學理論.....他的許多成就就是在這段時間有了雛形。
這段時間第一個重要成果是微積分。關於微積分的發明時間，可以從晚年牛頓的回憶錄中得到答案：「1665年初，我發現近似級數的方法，並得到將任何方次的二項式展開為級數的規則，同年5月發現了如何畫曲線的切線，11月發現流數術的直接法，次年5月得到了流數術的反演法。」
那究竟什麼是微積分呢？它有什麼意義呢？
微積分是微分和積分的總稱，它是一種數學思想，「無限細分」就是微分，「無限求和」就是積分，兩者是互逆的。微分簡單點就是把事物分解成很微小的部分，用極限的觀點就是，把一個線段分為X段，這個X是趨近於無窮大的，那麼這個線段的每一部分就是不斷地趨近於0。積分就是把這無窮多的每一部分加在一起，得出這個線段的總長。
那麼微積分能用來幹什麼？
某種程度上說，沒有微積分就沒有現代數學，為了研究自然界的事物，人們必須處理許多不斷變動的數量，事物處在變化之中。在處理物理學的熱問題上時，要處理溫度的變化率——冷卻與加溫，這就需要仔細計算物體做功的變化速度與運動體的位置與變數，離開微積分，這樣的計算根本無法進行。微積分在天文學和物體學中有重要的應用。
從牛頓開始，有了對宇宙的度量標準，運動可以用幾何來解釋。
雖然在牛頓之前，有一些數學家人事過微積分的奠基性工作，但作為無窮小量分析所涉及的觀點和方法，以及由此組成的一門以獨特的算法為特徵的新學科的發現，這仍歸功於牛頓。
17
蘋果落下的啟示
1666年秋天，一個午後，牛頓從屋裡出來，不知不覺到了院中的蘋果樹下面。牛頓坐在樹下曬太陽，然後就思考起天體運行法則的問題。
很長一段時間以來，地球被認為是宇宙的中心，宇宙中的天體按照它們自己的規律旋轉。
1543年，波蘭天文學家哥白尼出版了他的偉大著作《天體運行論》，他認為地球是運動的，太陽是不運動的，而且太陽才是宇宙的中心。
哥白尼的說法震驚了世界，後來《天體運行論》遭到查封。
然而真理之所以是真理，就是因為它是永遠不會為人的意志為轉移的，它就存在於那裡，等着人們去發現、去探索。
伽利略發明了人類歷史上第一台天文望遠鏡，他用它觀察天體，有力地支持了哥白尼的日心學說，開普勒發現了行星運動的三大定律：軌道定律、面積定律和周期定律。他們的研究陸續揭露了天體運行的秘密。
在這之後，地球不是宇宙的中心，已是公認的事實，然而宇宙究竟是根據什麼法則來運轉的呢？這一點卻並沒有人給出答案。
一邊想着這些問題，一邊享受着涼爽的秋風，不知不覺中，牛頓竟然睡意了。
突然，「砰」的一聲，一隻蘋果從天而降，恰好落在牛頓面前，把他驚醒了。
看着地上的蘋果，牛頓想：為什麼蘋果離開樹的時候，會落到地上，不往左右掉，也不往天空飛呢？為什麼蘋果會靜靜地向下掛在樹枝上呢？推而廣之，為什麼行星會繞着太陽運動，而不是沿直線飛去？是什麼力量使喚它們沒有飛出去的呢？難道是太陽拉住了它們？
對月球的疑問也是同樣的：是什麼拉動或是推動月球離開一條直線軌道的呢？
在觀察和思考後，牛頓終於悟出：地球肯定存在一種看不見的拉力，將蘋果拉到地上，正如它牽引着月亮，使喚月亮始終圍繞自己轉運一樣。牛頓把這種力叫作引力。
起明白了這一點，新的問題又出現了，蘋果會因為地球引力而掉下來，為什麼月亮不會呢？
牛頓想到了伽利略說的物體的慣性，他意識到月亮在形成之初就獲得了一個初速度，具有足夠大初速度的月亮在地球的引力下，一方面向地面墜落，一方面又向着水平方向飛出。這兩種運動趨勢最終合成了月球的繞地運動，使月球能在與地球保持一定距離的軌道上周而復始地運動下去。
牛頓還意識到，引力存在於任何物體中，引力是相互作用的，蘋果與月亮都在吸引着地球，只是巨型蜘蛛入侵的吸引力太小，人們察覺不到，所以看上去蘋果在降落，而月亮的引力則大得多，但地球以巨大的力吸引月亮時，月亮也同樣吸引着地球，由於雙方都在不停地自轉的同時又公轉，這就使月亮既不會飛走，也不會掉下，地球的引力剛好保持在讓它在它的軌道上運轉。
接着，牛頓興致勃勃地用微積分算起地球的引力來，要計算地球的引力，就需要知道地球半徑的準確數據。然而當時測定的地球半徑是錯誤的，牛頓未能獲得滿意的計算結果，就暫時放棄了研究。直到1670年，有了更準確的地球半徑數據後，牛頓才重新研究引力問題。
18
光的奧秘
在計算地球的引力受挫後，牛頓很鬱悶，短暫消沉過幾天。但牛頓畢竟是牛頓，他對於科學真理的追求是永遠不會放棄的，很快就從陰影中走了出來，轉向另一個感興趣的科學領域——光學。
研究表明，人類從外界獲取的各種信息的總體中，有80%以上是依靠視覺實現的，而視覺與光息息相關。開普勒研究了光的折射，試圖找到其中的規律，笛卡爾使用玻璃製造人工彩虹，對彩虹的機理進行分析，波義耳對顏色現象做了大師的實驗，對牛頓產生了重大影響。
總體起來就是，在牛頓之前，對於太陽光的顏色和彩虹的成因，研究者們各執一詞。
在牛頓所處的時代，新的光學現象陸續發現，關於光的分歧也越來越多。
就是在這樣的背景下，牛頓開始了自己的光學研究。1664年，牛頓第一次使用三稜鏡來做光學實驗。
幾個世紀之前，人們就了解到，當白天通過無色玻璃和各種寶石的碎片時，就會形成鮮艷的各種顏色的光。直到1666年，牛頓通過實驗研究了這個問題，這個實驗被評為「物理最美實驗」之一。
通過這個實驗，牛頓在牆上得到了一個彩色光斑，顏色的排列是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。牛頓把這個顏色光斑叫作光譜。
為了解釋三稜鏡中白光的分解現象，牛頓提出白光是由各種不同顏色光組成的，玻璃對各種光的折射率不同，當白光通過稜鏡時各色光以不同的角度折射，結果就被分開成和各種顏色的光譜。
後來，牛頓又試着把兩片三稜鏡放在光線通過的圖中，結果牆上出現的是一道白光，這次實驗讓牛頓發現：一切東西透過兩面三稜鏡的照射後，影像便會恢復原來的樣子。接下來，牛頓便開始計算各種顏色光的曲折角度。
牛頓可以說是第一個分解太陽光的人，為現代光學奠定了基礎。光和顏色的秘密被解開後，為牛頓以後改進望遠鏡埋下了鋪墊。
19
嶄露頭角
主修課研究員差不多相當於今天大學裡的講師，就這樣，牛頓一邊上課，一邊繼續着未完成的研究。
巴羅十分認可牛頓的數學能力，他經常邀請牛頓一起合作鑽研一些課題。牛頓開始研究三次方程，三維究竟里的曲線，這要比二維數學中的橢圓複雜得多。
牛頓決心把所有的曲線劃分成不同類型，大的類別中還要細分出不同的類型，在這項工作中，牛頓剛創建沒多久的微積分派上了用場，他決定從兩個方面來入手研究這個解析幾何的課題：以三次方程為基本形態的代數法和研究曲線結構的幾何方法——牛頓認識到曲線結構是點和曲線在空間中運動的結果，經過反覆的思考研究，他在筆記中總共記錄了58類不同的曲線。
牛頓讀了《對數術》，他驚訝地發現別人有了跟自己一樣的發現，在書中，墨卡托陳述了一種計算無窮級數的對數的方法，不過他的方法比較簡陋，僅僅是由為數不多的幾個無限數列推出的，論證不夠充分。
這件事情讓牛頓開始意識到自己的研究是有價值的，可能遠遠走在了其他人的前面，於是，他把自己的一些研究成果透露給了巴羅。對於牛頓的成果，巴羅表示了極大的讚賞，他鼓勵牛頓把這些成果發表出來。
花了幾天的時候，牛頓寫了一篇論文《對無窮級數的分析》，請巴羅把論文寄給當時的另一位皇家學會會員約翰·柯林斯，他是皇家學會的數學顧問。
沒過多久，柯林斯對這篇論文作了熱情洋溢的回應，他讚賞了論文中極具創造性的數學思路。
巴羅寫了一封信給柯林斯，在信中他寫道：「我非常高興我的這位朋友的論文能夠得到您的讚許。他的名字叫艾薩克·牛頓。他還很年輕，但在數學領域已經表現出了非凡的才華和駕馭能力。」
這封信讓牛頓的名字第一次傳播到了劍橋以外的地方。
柯林斯把牛頓信中的內容傳給其他數學家閱讀，有蘇格蘭的、法國的和意大利的。漸漸地，牛頓的名字作為一個新銳數學家傳播開來。
一些科學家開始慕名給牛頓寫信，說希望牛頓能夠研究出適用於所有曲線的解法。
20
反射望遠鏡
回到劍橋後，雖然數學研究占據了一些時間，但牛頓並沒有放棄光學研究，他找到了新的課題——望遠鏡。
1608年，荷蘭米德爾堡眼睛師漢斯·李波爾製造出了世界上第一架望遠鏡，李波爾能發明望遠鏡得感謝兩個小孩。那一天，兩個小孩在李波爾的商店門前玩弄幾片透鏡，他們通過前後兩塊透鏡看遠處教堂上的風標，臉上露出十分興奮的表情。
兩個興高采烈的神情引起了李波爾的注意。他拿起兩片透鏡一看，奇蹟出現了，遠處的風標放大了許多，猶在眼前。
李波爾意識到這是一個重大的發現，他立刻跑回商店，把兩塊透鏡裝在一個筒子裡，後來經過多次試驗，李波爾發明瞭望遠鏡。
1639年，伽利略發明了第一架天文望遠鏡，開普勒也涉及過望遠鏡的研究，他們兩人設計的望遠鏡都屬於折射望遠鏡，由兩個鏡片組成，工作原理並不複雜，缺點卻是顯而易見的——伽利略望遠鏡的放大倍率太小，而開普勒望遠鏡的鏡筒太長。
牛頓打算把自己的發現融合到前人的成果中去，引起他思考的是光的折射，也就是當光從一種介質進入到另一種介質時，光線發生的彎曲現象，比如筷子在裝着水的玻璃中看起來是彎曲的。
牛頓還發現，不同顏色的光線其折射角度是不同的，每一種顏色都有自己的折射率。
然而，多次研製非球面的透鏡都不成功，牛頓便決定用球面反射鏡作為望遠鏡主鏡，他不打算做折射望遠鏡，而打算做反射望遠鏡。
1668年，利用光的反射原理，牛頓造出了一台新的望遠鏡。這台望遠鏡是牛頓親自動手做的，他製成了一種錫和銅的合金，並且把合金的表面磨成光滑面，用來做鏡片。
與折射望遠鏡相比，反射望遠鏡更加先進，因為一面大的鏡子和一塊小的透鏡相比，能聚集更多的光線，這是和鏡片的面積或者直徑的平方成正比的。
用這架望遠鏡，牛頓觀察到了木星和它的四顆衛星，金星也能清晰可見。經過多次觀測，他還看見金星的盈虧現象，最令他高興的是，所有的影像都是清晰明亮的。
牛頓獨自保存着這架望遠鏡，兩年之後，他才把望遠鏡借給了巴羅。
21
加入英國皇家學會
辭去盧卡斯教授的職位後，巴羅便在皇家教堂擔任祭司的工作。
後來，他收到了牛頓寄來的反射望遠鏡，他認為這是一個顯赫的成就。有一次，巴羅向國王查理二世提起這個發明，查理二世非常感興趣。
查理二世被稱為歡樂君主，他察看了這個反射望遠鏡，愛不釋手，把玩了好半天，讚嘆道：「太神奇了，牛頓真的是個天才！」
巴羅在皇家學會的例會上展示了牛頓的反射望遠鏡，引起了一陣熱議。
在皇家學會的展出引起了轟動性的效應，這架望遠鏡被皇家學會視若珍寶，並向全世界公布了牛頓所取得的成就。現在，皇家學會的博物館裡還珍藏着這架望遠鏡，上面刻着一行小字：牛頓爵士親手所造世界上第一架反射望遠鏡。
1671年末，牛頓收到了一封信，是皇家學會的秘書奧登伯格寫來的，在信中他說：「親愛的艾薩克·牛頓先生，我們沒見過面，但你的創造力讓我敬佩，所以我寫了這封信......」他還說，那些見過望遠鏡的外國人可能會篡奪他的研究成果：「新成果被假裝旁觀的小人搶走的事情已經是不足為奇的事情了。」
奧登伯格一邊勸牛頓儘早公開製造望遠鏡的說明，又希望牛頓能夠加入皇家學會。
一開始，牛頓不打算接受這份提名，但後來他又改變了主意，決定接受皇家學會會員的提名。
1672年1月11日，在一場激烈的審查會後，牛頓順利當選為皇家會的會員。
皇家學會是英國科學活動的中心，雲集了一些最優秀的科學家。從此以後，牛頓不但與英國科學的領導機構有了密切的聯繫，也成為英國最有名望的學者之一。
22
光學大爭論
成為皇家學會的會員後，牛頓依舊進行研究，很少到倫敦去參加學會的例行會議。不過，牛頓還是寫了一份反射望遠鏡的製作說明。
不久，牛頓在《哲學匯報》發表論文《關於光與顏色的新理論》一文，其中大部分觀點都是他在家鄉躲避瘟疫時形成的，後來又有所發展。
在論文中，牛頓提出：讓太陽光通過一個小孔後照在暗室里的稜鏡上，在對面的牆壁上會得到一個彩色光譜。因此可以得出推論：光的複合和分解就像不同顏色的微粒混合在一起又再分開一樣。
牛頓的這篇論文一經發表，許多學者都大吃一驚，整個物理學界為之譁然，引起了一場歷時久遠爭論。
在皇家學會內部，牛頓的學說也沒有得到一致認同，在皇家學會中頗有地位的胡克和惠更斯都反對牛頓的觀點。
胡克是一位很有才華的科學家，在學術家也有很高的成就，但他的虛榮心太強，他覺得只要是科學家，就都是他的競爭者和敵人，他說：「我承認牛頓的實驗，他的假說也很有見解，但那不像數學定理一樣，可以說它是唯一的假設。關於牛頓對於色的現象的假說，沒有一項是不能否定的。」
在《顯微鏡》一書中，胡克提出光是一種快速的小振幅的振動。石頭扔到水中，會形成水波，這是一個很平常的現象，胡克卻從中得到啟發，他認為光的振動以「球形脈衝」的形式向四面八方傳播，並且是橫向移動。
惠更斯是荷蘭物理學家，他建立了向心力定律，提出了動量守恆原理，他是英國皇家學會第一個外國會員。他是波動說的集大成者，繼承並完善了胡克的觀點，他認為光是一種機械波，是一種靠物質載體來傳播的中香波，傳播它的物質載體是「以太」，波面上的各點本身就是引起媒質震動的波源。
牛頓不認同波動說，他指出波動說有三個問題無法解決：光是直線傳播的，然而波動說無法解釋這一點；波動說同樣無法解釋光的偏振現象；最後，牛頓還認為波動說賴以存在的以太介質是否存在值得懷疑，以太是古希臘哲學家亞里士多德所設想的一種物質。後來人們逐漸增加其內涵，使它成為某些歷史時期物理學家賴以思考的假想物質。
牛頓的觀點惹怒了惠更斯和胡克，胡克提出了一個反例：鑽研摩擦將會減少，但事實卻證明鑽研質量並沒有損耗。惠更斯則認為，如果將光稱為是微粒，那麼光就會像飛行的子彈或箭在傳播過程中發生碰撞，從而改變傳播方向，但事實並不是如此。
這兩種假說都能解釋光的反射折射現象，微粒說能較為圓滿地解釋光的直線傳播，而波動說能解釋光交叉通過卻互不干擾的現象。
總而言之，互有長短，雙方都不能說服對方。
1704年，牛頓推出《光學》一書，對他的微粒說進行了系統性的闡述，並反駁了惠更斯的理論。此時惠更斯與胡克已相繼去世，波動說一方無人應戰。
19世紀60年代，麥克斯韋證明了光是一種電磁波，看起來波動說要成為主流了。後來，在光電效應中，愛因斯坦發現，光能夠從某些金屬中打出電子，這說明了光也具有粒子性。
那麼，光到底粒子還是波呢？物理學家認為它既是波，又是粒子，這就叫作光的「波粒二象性」。
23
影響人類的一個賭局
如果說牛頓有什麼摯友的話，那麼可能是天文學家哈雷。
著名的哈雷彗星就是以哈雷的名字命名的。20歲時，哈雷從牛津大學王后學院畢業。在父親的資助下，他跑到南太平洋的一個島上建了一座天文台，並畫出了南半球星空圖，轟動一時。
哈雷是個不同凡響的人物，他當過船長、地圖繪製員工、牛津大學幾何教授、皇家制幣廠副廠長，他還發明了一種把魚類保鮮到淡季的實用方法。然而，儘管他成就不俗，但他對人類知識的最大貢獻是那次打賭。賭注不大，是一本40先令的書籍，參考與還有另外兩位：胡克與雷恩。
這場賭局究竟是怎麼回事呢？
1684年，倫敦市內的一家小咖啡館內，哈雷、胡克和雷恩一邊品嘗着咖啡，一邊聊天。他們的話題圍繞着科學問題，從地上到天上都是他們的興趣範圍。
哈雷說：「我根據開普勒的第三法則，得到了『引力與距離平方成反比』的假說。」
接着哈雷又提出了自己的疑問：「你們說，如果這個假說成立，那麼行星與太陽之間的作用力是否遵循平方反比定律，如果遵循的話，行星的軌道應該是什麼形狀的呢？」
不可否認，胡克是一個很有才華的科學家，但他有一個毛病，好大喜功，喜歡吹噓，往往還沒得出成果就聲稱自己完成了研究。
此時，他便說自己已經證明了這個問題，但拒絕公布證明過程，說是要讓人認識到知識的寶貴。
胡克說：「如果我公布了答案，那就使喚別人失去了自己找答案的機會。」
然後事實上，後來公布出來的資料表明，他根本沒有解答出這個問題。
雷恩聽到胡克吹牛，他大聲說：「我們來打個賭吧！」
哈雷很疑惑：「打什麼賭？」
「很簡單，兩個月的時間，你們誰先找到答案，誰就可以獲得一本價值40先令的書籍，怎麼樣？」
可能雷恩做夢都沒想到 ，他的這40先令具有非同尋常的意義。在某種程度上，這40先令將要為人類贏得一個嶄新的世界。
年輕的哈雷下決心要解決這個問題，一回到家，哈雷就着手進行研究，夜以繼日，可是即使是這樣，哈雷仍然百思不得其解，這個問題就像是着魔似的揮之不去。
之後哈雷又繼續研究了一番這個問題，半年多過去了，這個問題始終沒有解決，他決心去找一位有能力解決此問題的人來幫忙。於是，他前往劍橋，在當年秋天敲開了牛頓的家門。
兩人聊了一會兒後，哈雷引入正題：「我研究過彗星，1680年的時候，我觀察到一顆彗星，我懷疑它就是前幾次有記載的那一顆。但我無法計算它的軌道與周期，因此不能確定是不是同一顆彗星。」
牛頓笑着說：「這個問題確實有趣。」
哈雷激動地說：「這就是為這個問題而來的，你說，要是太陽的引力與行星與太陽距離的平方成反比，行星運動的曲線會是什麼樣的？」
牛頓衝口而出：「橢圓！」
哈雷問：「為什麼？」
牛頓平靜地說：「我算過了。」
「我算過了」這四個平淡無奇卻蘊含着強大的自信心，沒有一定的底氣是說不出來的，有不少人都靠直覺猜測過平方反比定律下的橢圓軌道，可他們卻不得其門而入，只有牛頓依靠自己的數學才能和堅韌的意志進行了深入的研究，所以面對哈雷的追問，他才有底氣說：「我算過了」。
這四個字更是讓哈雷激萬分，我急切地問：「你是怎麼算的？能讓我看看嘛！」
牛頓找了很久，幾乎把整個資料室都翻了過來，結果還是找不到，他無奈地撓撓頭：「 不好意思，我可能把它弄丟了。」
哈雷請求牛頓重新計算一次，牛頓答應給哈雷提供一篇論文，詳細闡述。
三個月後，牛頓的信函從劍橋翩然而至。哈雷打開一看，裡面是牛頓的論文《軌道中物體的運動》，雖然不長，只有9頁的篇幅，但這9頁紙的價值遠遠超過了等量的黃金。
24
《原理》問世
收到牛頓的論文《軌道中物體的運動》後，哈雷便迫不及待地閱讀起來。
在這篇論文中，牛頓完成了發現引力平方定律的關鍵性步驟，文中首次定義了向心力：牛頓認為向心力指的是物體做朝向運動中心的運動，得出了向心力定律，並用數學方法合理地認證了平方反比定律，指出了動量的概念：「動量是速度與質量的乘積」。
來到劍橋，哈雷欣喜地對牛頓說：「這真是偉大的認證、偉大的著作。」
不久，牛頓又寫出了《論物體在均勻介質中的運動》一文。在論文中，他探討了作用力與質量的關係，得出了加速力等於質量乘以速度的規律。
在哈雷的敦促下，1685年，牛頓開始撰寫了一部科學巨著，這本巨著是《軌道中物體的運動》和《論物體在均勻介質中的運動》的擴充、發展。這本巨著就是《自然哲學的數學原理》，至今，它仍被譽為「個人智慧的偉大結晶」。
在《原理》一書中，牛頓把自己數十年的研究成果全都寫了下來，是思考、實驗研究、大量的天文觀測和無數次數學演算的結晶。
從牛頓的助手漢弗萊的日記中，我們可以窺見牛頓那時候的狀態：「他對自己的研究是如此專注和認真，以至於吃得很少，甚至時常忘記了要吃東西。當我提醒他吃飯時，他便心不在焉地隨便吃一點東西，然後又重新投入到工作中......他難得上床睡覺，直到清晨兩三點、甚至五六點才就寢，也就睡四五個小時而已。」
1686年4月，牛頓終於完成了《原理》一書。他把書稿的副本交給了哈雷，哈雷此時已經接替胡克成為皇家學會的新任秘書。收到書稿，哈雷如獲珍寶，飯也顧不上吃，興奮地閱讀起來。等他讀完，他驚訝地發現，他竟然從晚上讀到了第二天早上。
幾天後的皇家學會例行會議上，哈雷鄭重地宣布：「牛頓的《原理》是對哥白尼猜想的數學認證，它解釋了宇宙間所有的運動現象。」
《原理》一書在科學界引起了轟動，有些會員未能讀到副本，哈雷建議他們用木刻版印刷此書。因為《原理》一書，牛頓逐漸在科學界獲得了巨大的榮耀。
這一年5月19日，皇家學會舉行全體會議，藉助這個時機，哈雷再一次提出牛頓書稿的出版問題。這一次，學會明確指示：由哈雷負責《原理》的出版印刷事宜，經費由哈雷自己解決。
經過一年多的努力，1687年7月5日，《自然哲學的數學原理》一書終於問世了。
可以說，哈雷是發現牛頓的一位英國伯樂，他本身就是一位傑出的天文學家和數學家，所以他完全能理解牛頓著作的極端重要性。
哈雷是歷史上罕見的人才，就個人成就而言他已經是一個偉大的人了，然而他還樂於推薦更偉大的人。
25
巨著《原理》
《原理》構築起了一幅美輪美奐的宇宙運動圖景，牛頓成為歷史上第一個為宇宙立法的人。
《原理》是經典力學的第一部著作，是人類掌握的第一個完整的宇宙論和科學理論體系，影響遍布經典自然科學的所有領域。從文明史上看，它讓人類進入了可以利用和改造自然的階段，成就了工業大革命。
牛頓告訴人們周遭世界竟然與星體之間遵循着同樣的定律，橢圓軌道並不是宇宙的終極原理，而只是深層萬有引力定律的一個基本表徵，伽利略和開普勒告訴大家宇宙是什麼，而牛頓從純數學的角度，來告訴世界究竟為什麼。
在《原理》的開頭，牛頓就提出了三條運動定律，這就是人們耳熟能詳的牛頓三大定律，又稱為牛頓運動定律。簡單的說，第一定律說明了力的定義：力是改變物體運動狀態的原因；第二定律指出了力的作用效果：力使物體獲得加速度；第三定律提示出力的本質：力是物體間的互相作用。
《原理》的第一卷中，牛頓簡明扼要地敘述了他的「流數書」，除去二十年前曾經寫過的關於「流數」的簡要論文，他還是第一次正式公開發表他的流數法。
《原理》的第二卷中，牛頓討論了物體在有阻力的介質中的運動情況。
《原理》的第三卷中，就像一個宇宙建模師，運用萬有引力定律和三大運動定律兩大法寶，牛頓把太陽系的各種引力關係做了傑出的總結，證實了木星、火星、地球等行星與太陽引力之間的關係。
以上就是《原理》的主要內容。
《原理》的高度是前所未有的，愛因斯坦說過：「至今還沒有可能用一個同樣無所不包的統一概念，來代替牛頓的關於宇宙的統一概念。而要是沒有牛頓的明晰的體系，我們到現在為止所取得的收穫就會成為不可能。」
《原理》一書是人類漫漫歷史長河中的瑰寶，顯示了人類作為萬物靈長的智慧，指引人類向星辰大海的新紀元邁進。
26
萬有引力定律的爭論
如果要選出最能代表人類這個種族的十本書，那麼《原理》一定位列其中。雖然它的第一版只印刷了不到一千冊，但如今，《原理》已經發行了不止100版，譯文幾乎涵蓋了全世界的每一種文字。
就像達爾文的《物種起源》和愛因斯坦的狹義和廣義相對論剛出版時，理解者甚少，不乏攻訐者。人們對該書的反應不一樣並且很激烈，反對者也不乏其人。
當時圍繞《原理》的爭論，最富有代表性的就是萬有引力定律，從質疑到一步步證實，它體現了《原理》被普通人接受並理解的過程，其中還有不少有趣的事情值得一提。
《原理》問世後，萬有引力定律引民了巨大反響，成為歐洲學術界的一大新聞。
笛卡爾學派在當時歐洲占據統治地位，該學派激烈反對萬有引力理論，萬有引力理論從而經受了一系列嚴峻的考驗。
雙方辯論的第一個回合是地球形狀的問題，這關係到引力定律能不能成立。
牛頓判斷：地球由於繞軸自轉，不可能是正球體，而只能是一個兩級壓縮，赤道隆起，像橘子一樣的扁球體。然後牛頓的理論遭到了反對，巴黎天文台台長卡西尼宣布他在巴黎南北兩地的測量的結果，認為地球弄像一個西瓜。
雙方各執一詞，認證也不肯服輸。
後來，添置科學家先後派出兩個遠征測量隊，一個到美洲的秘魯，另一個前往北歐的拉普蘭德，測定經線的弧長，原本他們去證明自己的理論是正確的，結果卻事與願違，反而證明了牛頓的理論才是對的。
根據萬有引力定律的計算，海王星和冥王星先後被發現。漸漸地，牛頓的理論在科學界取到了統治地位。
27
皇家學會主席和《光學》
1697年1月，德國數學家萊布尼茨和瑞典數學家出了一個題目，如今被稱為「最速降線問題」，他們向全歐的數學家徵求解答。
1月底，牛頓接到了題目，儘管工作繁忙，回到家已經精疲力竭，但他還是工作到早晨4點，把問題解決了才去就寢。
1703年，胡克去世。此時皇家學會處於日漸衰落的局面之中，經營不善使喚學會趨於破產的邊緣，而且連辦公場所也幾乎不保。
學會內鬥嚴重，造成了分裂與互相反目，自然哲學領域因為會員專注於偽醫學研究而被排擠到一邊。1699年11月30日，皇家學會停止了繼續下滑的軌道，在那一天的年度理事會改選中，牛頓先被選為理事 ，接着又當選為皇家學會主席。
後來不少歷史學家公認，若不是牛頓當選主席，皇家學會很可能在接下來的十年間解體。
1704年，一位朋友建議牛頓把他光學方面的成就發表出來，牛頓出覺得此時是出版《光學》一書的最好時機，就這樣，《光學》一書正式出版了。
在當時的條件下，牛頓的光學實驗不僅設計巧妙，而且完成得相當出色，他的定理都經過了實驗證實，體現了他嚴謹的科學態度。
《光學》一書的副標題是「關於光的反射、折射、拐折和顏色的論文」，這本書集中反映了他的光學成就。
28
巨人的去世
1713年，《自然哲學的數學原理》第二版出版了。
1722年，牛頓年近80歲了，一向身體健康的他也漸漸開始衰老。這一年他生了一場病，無法根治，只能採用食物療法。
1725年1月，牛頓舊病復發，已經惡化到不能執行造幣廠的任務了。休養了一段時間後，牛頓感覺好多了，不過那裡離皇家造幣廠太遠，上下班太遠，經過一番思慮，牛頓辭去了造幣廠廠長的職務。
1726年，《原理》第三版準備出書，牛頓把編輯工作交給了年輕的數學家彭伯頓，這體現了牛頓提攜後進的態度。
牛頓稱得上是有史以來最偉大的天才：在數學上，他發明了微積分；在天文學上，他發現了萬有引力定律；在力學中，他系統總結了三大運動定律；在光學，他發現了太陽光的光譜，發明了反射式望遠鏡。
一個人只要享有這裡的任何一項成就，就足以名垂千古，而牛頓一個人做了所有這些工作。
1727年3月31日，牛頓在睡夢中與世長辭。
出葬那天，成千上萬的市民和貴族夾道相送，人群中瀰漫着悲傷的氛圍。
牛頓被安葬在威斯敏斯特教堂，為他抬靈柩的有首席大法官蒙特羅斯公爵、羅克斯伯勒公爵，以及薩賽克斯伯爵、彭布羅克伯爵等。
4年之後，牛頓的後人為他在教堂一側建立了一座巴洛克式的紀念碑，上面有一句話：讓人類為曾經有過這樣輝煌的榮耀而歡呼吧！
詩人亞歷山大·蒲析為牛頓寫下了這段著名的墓志銘：自然與自然的定律，都隱藏在黑暗之中；上帝說「讓牛頓來吧！」於是，一切變為光明。
*作者介紹：趣味生活趴，做有趣的人，記錄有趣的事，交有趣的朋友，過有趣的人生。
— THE END —
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