1687年

牛顿《自然哲学的数学原理》出版

“自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。上帝说：让牛顿出世吧，于是一切豁然开朗。”这是300多年前英国最伟大的诗人蒲柏所写的诗句，镌刻在大科学家牛顿的墓碑上。

牛顿出生地Ⓞ

按照儒略历算，牛顿在1642年12月25日圣诞节那天出生在英国林肯郡的伍尔索普。他是遗腹子，又是早产儿。3岁时母亲改嫁，把他留给了外祖父母。在学校里，他对周围的一切都充满好奇，但看起来并不是很聪明。十来岁时，他在学习上好像还很迟钝，但后来明显成了学校里最好的学生。1650年代后期，家里叫他到母亲的农场去帮忙。他的舅舅是剑桥大学三一学院的，发现了牛顿的学识，主张送他去剑桥大学读书。1660年，牛顿来到剑桥，4年后取得学士学位，成绩不算很突出。为了躲避伦敦的瘟疫，他再次回到母亲的农场。就在这里，牛顿开始走上科学研究的道路，思考了很多问题，并在短短一年间做出了数项伟大的发现。

牛津大学自然历史博物馆里的

从古代到中世纪，人们普遍信奉亚里士多德的哲学，认为天体和地上的万物遵循着不同的自然法则，与运动有关的法则更是如此。但牛顿认为，控制月球运动与控制自由落体的应该是同一种力，这在当时是一种非常大胆的设想。关于这一点，还流传着一个美丽的传说。据说牛顿在自家的花园里的苹果树下思考的时候，被一只落下的苹果砸中了脑袋，才使得牛顿恍然大悟。

1689年的牛顿Ⓦ

在母亲的农场，牛顿推导出物体自由掉落的加速度与重力的大小成正比，重力大小则与物体到地心距离的平方成反比。牛顿据此算出的月球的加速度只是实际观测值的7/8左右，这使他大失所望。然后，这个问题被搁置了18年。

1667年，牛顿回到剑桥，在那里一住就是30年。1669年，他的数学老师巴罗辞职，27岁的牛顿补缺，当上了剑桥大学的卢卡斯教授——此职以出资设立者卢卡斯冠名。牛顿一年大约只需作8次讲演，其余时间就用来研究和思考。

1684年，英国皇家学会主席克里斯托弗雷恩悬赏寻解天体运动规律问题。天文学家哈雷带着问题去问他的好友牛顿，天体之间若有与距离平方成反比的引力，行星将会如何运动？牛顿脱口而出：“按椭圆轨道运动。”他讲起自己在1666年所做的理论推测，哈雷不禁大喜，建议牛顿继续尝试。牛顿重新进行了18年前的计算，越算越感到前景美妙。据说这使他激动得无法再继续往下算了，只好请一位朋友代劳。

在哈雷的敦促和资助下，牛顿用拉丁文写了一本书，详尽地阐述所有这一切，于1687年出版。这部不朽的著作就是《自然哲学的数学原理》，常简称《原理》。尽管牛顿当时已经发明了微积分，《原理》却是史上最后一本用古希腊风格写就的科学巨著，始终用老式的几何方法证明命题。该书从各种运动现象出发，探究了各种自然现象。开头和第1篇首先定义了物质的量、时间、空间、向心力等概念，然后介绍了力学的3个基本运动定律，即惯性定律、力与加速度的关系以及作用力和反作用力定律。第2篇讨论了物体在阻尼介质中的运动情况，提出阻力大小与物体速度的一次及二次方成正比的公式，还研究了气体的弹性和可压缩性以及空气中的声速问题。第3篇论宇宙体系，讨论了太阳系的行星、行星的卫星和彗星的运行以及海洋潮汐的产生，涉及多体问题中的摄动。《原理》第一次把使天体运行的力与使物体落地的重力统一了起来，提出了万有引力定律。

为纪念牛顿，剑桥大学三一学院门前种了一棵

牛顿保存的第一版《自然哲学的数学原理》，其中手写体是

《原理》初版只印了2500册，但其价值立即被许多科学家所认同，它标志着由哥白尼开创的科学革命达到了顶峰。牛顿展示的宇宙体系比任何古代学者设想的都更为优美。牛顿的体系是从极少数简单的设想开始，通过极清晰的数学论证构筑起来的。欧洲大陆的学者们对《原理》的作者肃然起敬，例如荷兰物理学家惠更斯便专程前往英国拜见牛顿。

《原理》是人类文明进步的划时代著作，奠定了经典力学和近代科学的基础，被誉为“17世纪物理学、数学的百科全书”，其影响遍及自然科学的所有领域。就人类文明史而言，它成就了英国工业革命，在法国诱发了启蒙运动和大革命，在社会生产力和基本社会制度两方面都产生直接或间接的重大影响。《原理》一书达到的理论高度前所未有，其后也不多见。正如爱因斯坦所说：“至今还没有可能用一个同样无所不包的统一概念，来代替牛顿关于宇宙的统一概念。而要是没有牛顿明晰的体系，我们到现在为止所取得的收获就会成为不可能。”

太阳系八大行星Ⓨ

哈雷曾问牛顿，为什么他能有那么多的发现，而别人却做不到。牛顿答道，他解决问题不是靠灵机一动，而是靠持久的苦苦思索，直到解决为止。仿佛自己做的事情还不够多似的，牛顿晚年花了大量时间徒劳地寻找将贱金属变成黄金的诀窍，还写了50万言的化学著作，但价值不大。他没完没了地思索神学问题，并对《圣经》中那些最玄虚的章节写了150万字的考证文章。

1689年，牛顿当选国会议员，但他开会从不发言。1696年，牛顿被委任造币局总监，1699年又晋升为局长，这在当时被视为很大的荣誉，而且薪俸优厚。牛顿辞去教授职务，全力投身新职，改善了造币工艺。1703年，牛顿当选为皇家学会会长，以后年年连任，直至逝世。1705年，英国女王册封牛顿为爵士。

剑桥大学三一学院Ⓞ

牛顿30岁头发开始花白，但到80岁时仍耳聪目明，一生只掉过一颗牙，记忆力也很好。他在世时备受人们尊崇，逝世后8天入葬威斯敏斯特大教堂，英国的王公大臣、文人学士纷纷前往吊唁。法国大文豪伏尔泰曾羡慕地评论：英国给予一位数学家的荣耀宛如其他国家给予一位国王那样隆重。

威斯敏斯特大教堂中牛顿之墓Ⓦ

牛顿说过：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上……我好像只是一个在海滨嬉戏的孩子，不时为找到一块更光滑的卵石或一只更美丽的贝壳而感到高兴。而我面前浩瀚的真理之海，却还完全是个谜。”耐人寻味的是，其他科学家同样也是站在巨人的肩上，在同一个海滨嬉戏，却唯独牛顿能看得更远，捡到最美丽的贝壳。