伊薩克·牛頓(IssacNewton，1642—1727)，英國(guó)著名科學(xué)家。他是近代科學(xué)的力學(xué)奠基人，并在數(shù)學(xué)、光學(xué)、天文學(xué)諸領(lǐng)域作出卓越貢獻(xiàn)。

1642年12月25日，牛頓誕生在英國(guó)林肯郡格蘭賽姆區(qū)的伍耳索普村。他的父親名叫伊薩克，有120英畝土地，在牛頓出生前兩月去世。他的母親漢娜把牛頓仍然叫做伊薩克，待他長(zhǎng)到兩歲，便改嫁給鄰村的牧師巴頓，從此牛頓便跟從年邁的外祖母過(guò)活。

牛頓到了學(xué)齡，被送到當(dāng)?shù)毓⑿W(xué)讀書(shū)。放學(xué)回家，他喜歡制作各種玩具，總是花樣翻新，津津有味，連功課也荒疏了。有一次，他仔細(xì)看了磨房后，花了一個(gè)星期，做成一架漂亮的水車，拿到學(xué)校，同學(xué)們都贊不絕口，拿到溪邊一試，轉(zhuǎn)得很靈。有個(gè)恃強(qiáng)好勝的同學(xué)非常妒忌，竭力上來(lái)?yè)v亂，不僅把小水車砸個(gè)稀爛，連牛頓的腰窩也挨了他一腳，有些同學(xué)也趁勢(shì)起哄，叫他“笨蛋”、“蠢木匠”。牛頓平素溫順和善，這次不禁大怒起來(lái)，沒(méi)命猛沖過(guò)去，終于把那個(gè)呆霸王打倒。經(jīng)過(guò)這件事，牛頓的頑強(qiáng)精神被喚醒了，同時(shí)也從此發(fā)憤學(xué)習(xí)。

12歲時(shí)，牛頓來(lái)到格蘭珊鎮(zhèn)上金格斯中學(xué)，寄宿在克拉克的藥店樓上。牛頓在校并不引人注目，他靦腆怕羞，不愛(ài)說(shuō)話，學(xué)習(xí)認(rèn)真，功課作業(yè)做得整整齊齊。他還用木箱和玻璃瓶做成水鐘，控制時(shí)間，每天黎明水鐘按時(shí)滴水到他的臉上，把他叫醒。

他的母親漢娜，因巴頓牧師病故，又回到牛頓家里，還帶著兩個(gè)妹妹和一個(gè)弟弟。一年之后，她希望牛頓回家放牧耕種。牛頓想，務(wù)農(nóng)也可學(xué)習(xí)，便回到伍耳索普村。但這個(gè)14歲的少年充滿理想，不停地思考著各種學(xué)習(xí)問(wèn)題，他在自家石墻上雕刻了太陽(yáng)鐘，爭(zhēng)分奪秒地學(xué)習(xí)。有一次，他在暴風(fēng)雨中跑來(lái)跑去測(cè)驗(yàn)風(fēng)力，澆得渾身濕透，他母親驚呆了，怕他真的瘋了，只好同牛頓的舅舅詹姆士商量，仍叫牛頓繼續(xù)上學(xué)。

牛頓回到金格斯中學(xué)，克拉克也很喜歡，資助他各種藥品和玻璃器械做實(shí)驗(yàn)。克拉克的女兒斯特萊是個(gè)漂亮的姑娘，用牛頓的詩(shī)畫(huà)幫助他把房間裝飾一新，并經(jīng)常上樓來(lái)看他學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，牛頓對(duì)她也很傾心。可是斯特萊在牛津大學(xué)畢業(yè)前不久，卻嫁到別的地方去了，婚后的生活并不幸福。牛頓一生不娶，直到84歲，都沒(méi)有忘卻年輕時(shí)和斯特萊的友誼，總是幫助她解決各種困難。

1661年，牛頓18歲從金格斯中學(xué)畢業(yè)，考上劍橋大學(xué)特里尼蒂學(xué)院。這個(gè)從鄉(xiāng)下來(lái)的青年，站在這所最高學(xué)府美麗壯觀的校門(mén)口，仰望著那用茶色磚砌成的莊嚴(yán)肅穆的校舍，心情激動(dòng)萬(wàn)分，立下誓言要把畢生精力貢獻(xiàn)給科學(xué)事業(yè)。牛頓讀到三年級(jí)時(shí)，來(lái)了一位游歷過(guò)歐洲大陸的學(xué)者巴羅，擔(dān)任“魯卡斯數(shù)學(xué)講座”的第一任教授，帶來(lái)了科學(xué)的新曙光，把哥白尼、開(kāi)普勒、伽利略、笛卡兒的近代自然科學(xué)理論和研究方法傳授給學(xué)生。巴羅教授發(fā)現(xiàn)牛頓是個(gè)人才，舉薦他為研究生。 1665年，牛頓從劍橋大學(xué)畢業(yè)后便留在大學(xué)研究室。這一年6月，瘟疫流行，劍橋停課，牛頓回到故鄉(xiāng)伍耳索普村。

1665到1666年，牛頓在家同母親弟妹生活在一起。他在安靜的環(huán)境中，把大學(xué)里學(xué)過(guò)的內(nèi)容作了系統(tǒng)的整理和細(xì)致的思考。牛頓出生前約兩百年以前，歐洲已經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的中世紀(jì)，那時(shí)控制著歐洲文化的是教會(huì)，學(xué)術(shù)都是以神學(xué)即基督教為中心，因此又叫“神學(xué)的婢女”，一切學(xué)術(shù)活動(dòng)都根據(jù)圣經(jīng)來(lái)解釋，誰(shuí)要違背教義發(fā)議論，就要受到教會(huì)的迫害。后來(lái)，以意大利為中心出現(xiàn)了文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)，首先在文學(xué)藝術(shù)上表現(xiàn)出來(lái)，要求人的思想解放，這個(gè)運(yùn)動(dòng)逐漸發(fā)展到整個(gè)歐洲。到了1543年，哥白尼發(fā)表《天體運(yùn)行論》，提倡地動(dòng)說(shuō)，1584年布魯諾發(fā)表《論無(wú)限性、宇宙和世界》支持地動(dòng)說(shuō)，1609年開(kāi)普勒按照觀察數(shù)據(jù)總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)三大定律，特別是1610年伽利略制成望遠(yuǎn)鏡，果然看到木星的四個(gè)衛(wèi)星繞著木星轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)，近代科學(xué)與文學(xué)藝術(shù)、思想解放匯合在一起了。當(dāng)時(shí)在牛頓手里，現(xiàn)成的東西主要有這幾方面：天文學(xué)有開(kāi)普勒三大定律和笛卡兒的以太理論，數(shù)學(xué)有代數(shù)、三角、幾何以及笛卡兒的把代數(shù)和幾何聯(lián)系起來(lái)的解析幾何，力學(xué)有阿基米德靜力學(xué)和伽利略動(dòng)力學(xué)，主要是落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，另外還有開(kāi)普勒、伽利略和笛卡兒等的光學(xué)知識(shí)。雖說(shuō)現(xiàn)成，其實(shí)頭緒紛繁，真?zhèn)坞s陳，猶如一把亂麻。盡管牛頓在集其大成之后謙遜地說(shuō)，“那是因?yàn)槲艺驹诰奕思缟系木壒省保@決不是輕而易舉的事。牛頓認(rèn)真領(lǐng)會(huì)了巨人的科學(xué)研究方法，第一步，要從事實(shí)出發(fā)，以觀察和實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，提出概念和概念之間的依從關(guān)系;第二步，找到推理方法，主要是數(shù)學(xué)工具;第三步，把推導(dǎo)結(jié)果與實(shí)事印證。牛頓很快就產(chǎn)生了二項(xiàng)式定理，制定出微積分，反映瞬時(shí)變量關(guān)系。他又用三棱鏡把白光分解成七色光并確定每種顏色光的折射率。他還繼承笛卡兒把地上的力學(xué)應(yīng)用于天體現(xiàn)象的想法來(lái)探索行星橢圓軌道問(wèn)題，試圖把蘋(píng)果落地與月亮繞地聯(lián)系起來(lái)。

1667年3月，牛頓回到劍橋大學(xué)，在巴羅教授指導(dǎo)下繼續(xù)研究，在自己的房間后面設(shè)立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。他制成放大40倍的反射望遠(yuǎn)鏡，可以清楚看到木星的四個(gè)衛(wèi)星，還在數(shù)學(xué)上提出非線性方程的解法。他是那樣專心致志，所以經(jīng)常在他的朋友和親屬中流傳著一些趣聞?shì)W事，例如：有次煮雞蛋，竟把懷表當(dāng)作雞蛋煮了。1669年10月29日，由巴羅教授推薦，26歲的牛頓繼任“魯卡斯數(shù)學(xué)講座”教授。他擔(dān)任這個(gè)職務(wù)直到53歲，共26年。

1672年，牛頓被推選為倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。為了表達(dá)謝意，他向?qū)W會(huì)干事巴格提交了一篇論文，研究光色來(lái)源，認(rèn)為光是與以太相互作用產(chǎn)生波的高速度粒子流。這是牛頓公開(kāi)發(fā)表的第一篇論文，刊載于《皇家學(xué)會(huì)哲學(xué)雜志》上。不料，他的論點(diǎn)直接同皇家學(xué)會(huì)創(chuàng)始人之一，大科學(xué)家胡克倡導(dǎo)的波動(dòng)說(shuō)沖突，引起了一場(chǎng)大論戰(zhàn)。波動(dòng)說(shuō)認(rèn)為光是以太的縱向振動(dòng)，振動(dòng)頻率決定光色，波動(dòng)說(shuō)不久又得到荷蘭大科學(xué)家惠更斯的強(qiáng)力支持。有關(guān)光的本性問(wèn)題，波動(dòng)說(shuō)和微粒說(shuō)一直爭(zhēng)論到二十世紀(jì)，才以光的波粒二象性為結(jié)論告一段落，也就是說(shuō)，光既有波動(dòng)性又有粒子性。牛頓看到爭(zhēng)論沒(méi)完沒(méi)了，厭煩極了，在寫(xiě)給一位朋友的信里說(shuō)：“因?yàn)槲野l(fā)表了先前的論文，引起了許多非議，使我精神上受到沉重打擊。我失去了平靜而有意義的幸福生活，而被這無(wú)聊的爭(zhēng)吵弄得心緒煩亂。這真是無(wú)聊透頂，我越來(lái)越后悔，不該輕率地發(fā)表那篇論文。”

這位新會(huì)員渴望著友誼交往卻表現(xiàn)得孤僻，渴望著溫暖體貼卻表現(xiàn)得冷漠，他只有躲進(jìn)實(shí)驗(yàn)室小天地，擁抱他那無(wú)聲的朋友：科學(xué)。牛頓專心研究，夜以繼日，雖不怎么健壯，但身心安寧，從來(lái)沒(méi)有得過(guò)一次大病，只有白發(fā)欺人，不到30歲的牛頓須眉毛發(fā)盡白。青年牛頓“很少在夜間兩三點(diǎn)鐘以前睡覺(jué)，有時(shí)一直要工作到清晨五六點(diǎn)鐘，……特別是春天或落葉時(shí)節(jié)，他常常六個(gè)星期不離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，不分晝夜，爐火總是不熄……”。可是，現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)主要是煉金術(shù)，波義耳剛剛提出懷疑，拉瓦錫、道爾頓的化學(xué)還是一百多年以后的事。牛頓閉門(mén)摸索，被拖得精疲力盡，一無(wú)所成，心急如焚。1677年，他的恩師巴羅和皇家學(xué)會(huì)干事巴格相繼去世，牛頓悲從中來(lái)，淚落爐邊，停止了研究。

皇家學(xué)會(huì)新干事胡克是有很大成就的科學(xué)家，他倡導(dǎo)光的波動(dòng)說(shuō)，得到國(guó)內(nèi)外公認(rèn)，又用顯微鏡成功地觀察到軟木中的細(xì)胞壁，創(chuàng)立細(xì)胞學(xué)說(shuō)，還發(fā)現(xiàn)形變和應(yīng)力成正比的固體彈性定律。1679年，胡克意識(shí)到引力的平方反比定律，但沒(méi)法證明，便寫(xiě)信給早已默默無(wú)聞的論敵牛頓，探聽(tīng)牛頓在引力問(wèn)題上的虛實(shí)。牛頓漫不經(jīng)心作了回答，胡克看到牛頓這樣胡涂，心中大喜，把牛頓盡情嘲弄了一番。殊不知牛頓經(jīng)過(guò)多年的深思熟慮，科學(xué)碩果日漸成熟。

要證明引力定律，絕非一蹴而成之舉，必須使天文學(xué)、力學(xué)和數(shù)學(xué)發(fā)生質(zhì)變性飛躍并熔于一爐才能鑄就。牛頓首先實(shí)現(xiàn)了在現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)研究上的突破，創(chuàng)制了表達(dá)因果性物理定律的必要工具——微積分，把反映物理量瞬時(shí)變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律賦予微分方程的形式并找出求解方法;其次把伽利略的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，慣性原理和落體定律抽象外推，上升成為理論，提出牛頓三大定律，把表達(dá)時(shí)間、空間、質(zhì)量和力四個(gè)獨(dú)立概念的運(yùn)動(dòng)方程建立起來(lái);最后，依據(jù)開(kāi)普勒觀察總結(jié)的行星運(yùn)動(dòng)三大定律推出萬(wàn)有引力定律，把地球吸引重物推廣到地球吸引月球、太陽(yáng)吸引行星、進(jìn)而推廣到一切天體運(yùn)動(dòng)。

在倫敦的皇家學(xué)會(huì)干事胡克，還有會(huì)員雷恩和哈雷，都想到了這個(gè)定律，但是都證明不了。1684年夏，*哈雷不信牛頓已經(jīng)胡涂，從倫敦來(lái)到劍橋大學(xué)拜訪牛頓，他發(fā)現(xiàn)牛頓已在兩年前解決了這個(gè)問(wèn)題，雖然手稿已經(jīng)遺失。牛頓第二天重新寫(xiě)出一遍，連同許多旁的材料一并送給住在倫敦的哈雷。哈雷心情激動(dòng)地看完牛頓的計(jì)算底稿，自己長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有解決的難點(diǎn)，牛頓卻解釋得一清二楚。哈雷高興極了，又跑到劍橋大學(xué)，極力勸說(shuō)，牛頓終于動(dòng)了心，寫(xiě)成《關(guān)于運(yùn)動(dòng)》的論文發(fā)表，在皇家學(xué)會(huì)引起巨大反響。哈雷更加熱心勸說(shuō)，牛頓最后下了決心。1685年春，牛頓夜以繼日寫(xiě)作，一口氣完成巨著初稿。哈雷為他來(lái)回奔波調(diào)停，聯(lián)系、交涉并資助全部出版費(fèi)用。1687年7月，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》這部劃時(shí)代的作品，終于問(wèn)世了。牛頓對(duì)哈雷說(shuō)：“哈雷，為了這部書(shū)的出版，你也費(fèi)了不少心啊!沒(méi)有你的努力，也許就沒(méi)有這部書(shū)。幸虧沒(méi)有給你帶來(lái)什么麻煩，總算放心了。”

《原理》以牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律為基礎(chǔ)，建立了完美的力學(xué)理論體系，說(shuō)明了當(dāng)時(shí)人們所能理解的一切力學(xué)現(xiàn)象，解決了行星運(yùn)動(dòng)、落體運(yùn)動(dòng)、振子運(yùn)動(dòng)、微粒運(yùn)動(dòng)、聲音和波、潮漲潮落以及地球的扁圓形狀等各種各樣的問(wèn)題。在二百多年中，再也沒(méi)有人補(bǔ)充任何本質(zhì)士的東西。直到二十世紀(jì)量子論和相對(duì)論出現(xiàn)，才使力學(xué)范疇擴(kuò)大。

在《原理》書(shū)末，牛頓有一句名言：“我不要假說(shuō)”，充分說(shuō)明牛頓的唯物主義哲學(xué)思想基礎(chǔ)。他認(rèn)為科學(xué)的基礎(chǔ)在于實(shí)驗(yàn)，而不能根據(jù)思辯性假說(shuō)或當(dāng)時(shí)一切哲學(xué)體系。科學(xué)研究方法應(yīng)當(dāng)從實(shí)驗(yàn)所觀察到的效果或規(guī)律出發(fā)，經(jīng)過(guò)物理——數(shù)學(xué)演繹，得出其他可觀察效果的解釋或預(yù)言。牛頓力學(xué)的建立是科學(xué)上的第一次大綜合，標(biāo)志著人類科學(xué)時(shí)代的開(kāi)始，對(duì)于以后各門(mén)科學(xué)相繼爛漫開(kāi)花，起了光輝典范作用。

《原理》的出版，是科學(xué)史上的重大事件，對(duì)于各個(gè)文化領(lǐng)域也帶來(lái)巨大影響，使中世紀(jì)流傳下來(lái)的宗教神學(xué)和經(jīng)院哲學(xué)那種崇尚教義玩弄詭辯的種種伎倆逐漸受到懷疑，為唯物主義哲學(xué)、進(jìn)步的文學(xué)藝術(shù)的健康發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

《原理》出版后，牛頓正當(dāng)中年，精力旺盛，科學(xué)熱情不斷高漲。有一次，他強(qiáng)迫自己住到劍橋大學(xué)附近的一個(gè)幽靜旅館去休息一下，但怎么也靜不下來(lái)，用麥桿吹著肥皂泡，觀察肥皂泡薄膜的色彩。店主疑惑：“這是一位多么古怪的客人，一位快要50歲的挺體面的先生，竟整天吹肥皂泡!”

1688年英國(guó)發(fā)生了“光榮革命”，劍橋大學(xué)推他作國(guó)會(huì)議員，不久母親漢娜病逝，牛頓仍一直不停研究光學(xué)。1692年光學(xué)手稿整理告一段落，他又從機(jī)械力學(xué)體系提出經(jīng)典宇宙學(xué)說(shuō)。 1696年，牛頓的同學(xué)蒙特格任財(cái)政大臣，當(dāng)時(shí)英國(guó)貨幣制度非常混亂，在國(guó)內(nèi)國(guó)外失掉信用，蒙特格便請(qǐng)牛頓來(lái)?yè)?dān)任造幣局副局長(zhǎng)，解決貨幣困難。牛頓到職后從不馬虎，經(jīng)兩三年努力，終于完成貨幣改革工作。1699年牛頓任造幣局長(zhǎng)。1703年60歲的牛頓被推選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。

1704年，牛頓的《光學(xué)》一書(shū)問(wèn)世，此書(shū)副標(biāo)題是“關(guān)于光的反射、折射、彎曲和顏色的論述”，書(shū)中總結(jié)了牛頓的研究成果，也是牛頓對(duì)前人一切原理和定律的綜合。同年又出版《三次曲線枚舉》、《利用無(wú)窮級(jí)數(shù)求曲線的面積和長(zhǎng)度》、《流數(shù)法》等數(shù)學(xué)著作。其中《流數(shù)法》在1734年特別受到主觀唯心論者巴克萊的攻擊，巴克萊的論文題目是《分析學(xué)者——致不信神的數(shù)學(xué)家》。1705年，英國(guó)女王授給他爵士頭銜，表示對(duì)科學(xué)家的推崇。1711年牛頓發(fā)表《使用級(jí)數(shù)、流數(shù)等等的分析》。他的一生充滿追求真理、無(wú)限熱愛(ài)科學(xué)的精神。

革命導(dǎo)師恩格斯在《英國(guó)狀況》一文中指出：“牛頓由于發(fā)明了萬(wàn)有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)，由于進(jìn)行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于創(chuàng)立了二項(xiàng)式定理和無(wú)限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)，由于認(rèn)識(shí)了力的本性而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)。”①牛頓在自然科學(xué)領(lǐng)域做出了奠基性的貢獻(xiàn)，在科學(xué)史上有重要的崇高地位。

1727年3月，84歲的牛頓出席了皇家學(xué)會(huì)例會(huì)以后，這位一直不知疲倦的科學(xué)家突然發(fā)病，回到倫敦附近的肯吉敦的家里，于3月20日拂曉前溘然長(zhǎng)逝，后葬于威斯敏斯特教堂。他的臨終遺言是：

“我不知道世上的人對(duì)我怎樣評(píng)價(jià)。我卻這樣認(rèn)為：我好象是在海濱上玩耍的孩子，時(shí)而拾到幾塊瑩潔的石子，時(shí)而拾到幾片美麗的貝殼并為之歡欣。那浩瀚的真理的海洋仍展現(xiàn)在面前。”

科學(xué)是使人們的精神變得勇敢的最好途徑。

——布魯諾

沒(méi)有大膽的猜測(cè)就作不出偉大的發(fā)現(xiàn)。

——牛頓