前世今生口琴优酷:牛顿仅仅是天文学家吗?

艾萨克·牛顿是曾出现过的最伟大、最有影响的科学家。他于 1642年圣诞节出生在英格兰伍尔斯索蒲村，这一年正值伽利略与世长辞。和穆罕默德一样，牛顿也是一个遗腹子。童年时代的牛顿就显示出巨大的力学天赋。他有一双非常灵巧的小手。他聪明伶俐，但对功课却总是粗心大意，在学校并未引起特别的重视。十几岁时，母亲让他辍学，希望他能成为一位象样的农民。幸亏他的母亲被说服了，她相信了儿子的主要天赋不在于务农，而是另有所为。十八岁的牛顿进入剑桥大学后，迅速地掌握了当时的科学和数学知识，很快就开始进行独立的研究工作。他在21到27岁期间为科学理论奠定了基础，使随后的世界发生了革命性的变化。

十七世纪中期是一个科学鼎盛的时期，该世纪初期望远镜的发明，使天文学的研究发生了彻底的革命。英国哲学家弗朗西斯·培根和法国哲学家勒内·笛卡尔都极力劝告所有欧洲的科学家，再不要依赖亚里士多德的权威，而要亲自做观察和实验。培根和笛卡尔的倡导为伟大的伽俐略所实践。他用新发明的望远镜所做的天文观测给天文学带来了革命，他的力学试验建立了现在人称的牛顿第一运动定律。

其他伟大的科学家，如发现血液循环的威廉·哈维和发现行星绕日运动定律的约翰尼斯·开普勒都为科学领域提供了新的基本知识，而且纯科学成了知识分子的一种消遣，但还无法证明弗朗西斯·培根的预言：当科学被运用到技术领域时，就会使人类的全部生活方式发生革命。

虽然哥白尼和伽俐略澄清了古代科学中的一些错误观念，为人类更好地了解宇宙作出了贡献，但是还没有一套系统的定律来把这些似乎是互不相干的发现变成可以做科学预测的统一学说。是艾萨克·牛顿提出了这种统一的学说，从而使现代科学进入了它一直所遵循的航程。

牛顿一般不愿意发表他的研究成果。早在1669年他就在他的大多数著作里对基本概念作了系统的阐述，但是他的许多学说却在很久以后才公开发表出来。他公布的第一个发现是有关光的性质的一项突破性的贡献。牛顿经过一系列认真的试验，发现普通光是彩虹所有的不同色光的混合光。他还对光的反射和折射定律的结果做了认真的分析，根据这两个定律，1668年他设计并真正制造出了第一台反射望远镜，如今大多数天文台都使用这类望远镜。牛顿29岁时把他的这些发现及其许多其他光学试验结果呈交给英国皇家学会。

仅就光学方面的成就或许就可以使他在本书中占有一席之地，但是他在这方面的成就比起他在数学或力学方面的成就来，那就相形见绌了。他对数学的贡献主要是发明了积分，这一成就可能是他在二十三、四岁时做出的，这一发明是当代数学中最伟大的成就，它不仅仅是许多现今数学学说产生的种子，而且也是必不可少的重要工具，没有这一工具现代科学在随后就不会取得进展。如果牛顿仅仅发明了积分而别无所获，也可以使他在本册中排到相当高的名次。

但是牛顿最重要的发现是在力学方面，力学是研究物体运动的科学。伽俐略发明了第一运动定律，这一定律描述在没有外力的作用下物体运动的情形。当然在现实中所有的物体都受外力作用，力学中最重要的问题是这种情况下物体怎样运动。牛顿提出的最著名的第二运动定律，解决了这个问题，这一定律可能被理所当然地视为经典物理学中最基本的定律。他的第二定律（其数学表达式为F＝ma）可表述为：物体运动的加速度（即速度变化率），与作用在该物体上的合力成正比，与物体的质量成反比。除了这两个定律外，牛顿又提出了著名的第三运动定律（这定律可表述为，有作用力即外力就必然有反作用力，且两者大小相等方向相反）和他的科学定律中最著名的定律——万有引力定律。这四条定律一起构成一个统一的体系，实际上所有的宏观力学体系都可以利用这一体系来加以研究和预测，从单摆的振动到行星绕日在其轨道上运动都用得上。牛顿不仅提出了这些力学定律，而且还利用积分这一数学工具说明了如何利用这些基本定律来解决实际问题。

牛顿定律可以而且已被用来解决极其广泛的科学和工程学方面的问题。牛顿在世时，他的定律的最有戏剧性的应用是在天文学领域里。他在这个领域里也处于领先地位。1687年发表了他的伟大著作《自然哲学的数学原理》（人们通常只称作《原理》），在该书中他提出了万有引力定律和运动定律，并说明如何利用这些定律来准确预测行星绕日的运动。牛顿的这一壮举圆满地解决了动力天文学的主要问题，即准确预测星体和行星的位置和运动。因此牛顿常被认为是所有的天文学家之魁。

应该怎样评价牛顿在科学中的重要地位呢？如果我们翻阅一部科学百科全书的索引，就会看到提到牛顿及其定律和发现的条目比任何其他一个科学家都要多（也许多二到三倍）。况且我们还要考虑其他伟大的科学家对牛顿的评价。莱布尼兹决不是牛顿的朋友而是与他进行过唇枪齿剑之争的对手，他写道：“从有世以来，到牛顿所处的时代，他在数学领域所做的工作占了整个的绝大部分。”伟大的德国科学家拉普拉斯写道：“《原理》一书比任何其他天才的作品都出类拔革。”拉格朗日常说牛顿是曾经出现过的最伟大的天才。厄恩斯特·马赫在1901年写道：“自从牛顿时代以来所取得的一切成就都是牛顿力学在演绎上、形式上和数学上的进展。”这也许说出了牛顿的伟大成就的关键所在：他发现科学是一门由孤立的事实和定律构成的杂学，它能描述一些现象，但只能预测几种现象，他为我们留下了一个统一的定律体系，这个体系能解释大量的物理现象，能用来做准确的预测。

由于篇幅有限，不能把牛顿所有的发明都一一包罗进来，因此他的小发明就其本身来看虽然也是重要的成就，但这里只好忽略不提了。牛顿对热力学（对热的研究）和声学（对声的研究）都作出了重大的贡献：他提出了极其重要的物理学定律：动量守恒定律和角动量守恒定律；他发现了数学中的二项式定理；他第一次对星体起源作出了令人信服的解释。

现在读者虽然会认定牛顿是曾出现过的最伟大、最有影响的科学家，但是仍然会提出为什么把牛顿排在如亚历山大大帝和华盛顿这样重大的政治人物以及如耶稣·基督和乔达摩·佛伦这样重大的宗教人物之前呢？我自己的观点是：尽管政治变化是重大的，但仍有理由认为在亚历山大之死前后1000年间的大多数生活方式并没有发生变化。同样，就主要的日常活动而论，大多数人在公元前后3000年间的生活方式也没有发生变化。但是在过去的500年中，随着现代科学的出现，大多数人的日常生活发生了彻底的变化。但是与1500年的人们相比，我们的吃喝穿戴有了变化，我们的娱乐活动也有了很大的改观。科学发现不仅仅使技术和经济发生了革命，而且使政治、宗教思想、艺术和哲学发生了彻底的变化。科学革命使人类所有的活动方式均有变化。正因为如此，许多科学家和发明家才被列入本册。牛顿不仅仅是无与伦比的科学家，而且是科学理论发展中最有影响的人物，因此在任何一部世界上最有影响的人物册上，他名列前茅是当之无愧的。

1727年，牛顿这颗巨星陨落了，他安葬在西敏寺大教堂①，是被赐予这种荣誉的第一位科学家。

注释：①西敏寺大教堂：位于西敏寺的哥德式建筑。10世纪仟海王爱德华所建，此后曾重建多次。历代君主的加冕仪式皆在此举行，内有许多君主、政治家、军人、诗人等的墓。

牛顿，是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村,1727年3月20日在伦敦病逝。

牛顿1661年入英国剑桥大学三一学院，1665年获文学士学位。随后两年在家乡躲避瘟疫。这两年里，他制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年回剑桥后当选为三一学院院委，次年获硕士学位。1669年任卢卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造币厂监督，并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。他晚年潜心于自然哲学与神学。

牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。

我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。
——牛顿

少年牛顿

1643年1月4日，在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里，牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿，出生时只有三磅重，接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人，并且竟活到了85岁的高龄。

牛顿出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时，母亲改嫁给一个牧师，把牛顿留在外祖母身边抚养。11岁时，母亲的后夫去世，母亲带着和后夫所生的一子二女回到牛顿身边。牛顿自幼沉默寡言，性格倔强，这种习性可能来自它的家庭处境。

大约从五岁开始，牛顿被送到公立学校读书。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。

传说小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己制造了一架磨坊的模型，他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断的跑动，于是轮子不停的转动；又一次他放风筝时，在绳子上悬挂着小灯，夜间村人看去惊疑是彗星出现；他还制造了一个小水钟。每天早晨，小水钟会自动滴水到他的脸上，催他起床。他还喜欢绘画、雕刻，尤其喜欢刻日晷，家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷，用以验看日影的移动。

牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲原希望他成为一个农民，但牛顿本人却无意于此，而酷爱读书。随着年岁的增大，牛顿越发爱好读书，喜欢沉思，做科学小实验。他在格兰瑟姆中学读书时，曾经寄宿在一位药剂师家里，使他受到了化学试验的熏陶。

牛顿在中学时代学习成绩并不出众，只是爱好读书，对自然现象由好奇心，例如颜色、日影四季的移动，尤其是几何学、哥白尼的日心说等等。他还分门别类的记读书笔记，又喜欢别出心裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试验。

当时英国社会渗透基督教新思想，牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚，这可能影响牛顿晚年的宗教生活。从这些平凡的环境和活动中，还看不出幼年的牛顿是个才能出众异于常人的儿童。

后来迫于生活，母亲让牛顿停学在家务农，赡养家庭。但牛顿一有机会便埋首书卷，以至经常忘了干活。每次，母亲叫他同佣人一道上市场，熟悉做交易的生意经时，他便恳求佣人一个人上街，自己则躲在树丛后看书。有一次，牛顿的舅父起了疑心，就跟踪牛顿上市镇去，发现他的外甥伸着腿，躺在草地上，正在聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了舅父，于是舅父劝服了母亲让牛顿复学，并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回到了学校，如饥似渴地汲取着书本上的营养。

求学岁月

1661年，19岁的牛顿以减费生的身份进入剑桥大学三一学院，靠为学院做杂务的收入支付学费，1664年成为奖学金获得者，1665年获学士学位。

17世纪中叶，剑桥大学的教育制度还渗透着浓厚的中世纪经院哲学的气味，当牛顿进入剑桥时，哪里还在传授一些经院式课程，如逻辑、古文、语法、古代史、神学等等。两年后三一学院出现了新气象，卢卡斯创设了一个独辟蹊径的讲座，规定讲授自然科学知识，如地理、物理、天文和数学课程。

讲座的第一任教授伊萨克·巴罗是个博学的科学家。这位学者独具慧眼，看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。

在这段学习过程中，牛顿掌握了算术、三角，读了开普勒的《光学》，笛卡尔的《几何学》和《哲学原理》，伽利略的《两大世界体系的对话》，胡克的《显微图集》，还有皇家学会的历史和早期的哲学学报等。

牛顿在巴罗门下的这段时间，是他学习的关键时期。巴罗比牛顿大12岁，精于数学和光学，他对牛顿的才华极为赞赏，认为牛顿的数学才超过自己。后来，牛顿在回忆时说道：“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程，也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。”

当时，牛顿在数学上很大程度是依靠自学。他学习了欧几里得的《几何原本》、笛卡儿的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学讲义》及韦达等许多数学家的著作。其中，对牛顿具有决定性影响的要数笛卡儿的《几何学》和沃利斯的《无穷算术》，它们将牛顿迅速引导到当时数学最前沿～解析几何与微积分。1664年，牛顿被选为巴罗的助手，第二年，剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。

1665～1666年严重的鼠疫席卷了伦敦，剑桥离伦敦不远，为恐波及，学校因此而停课，牛顿于1665年6月离校返乡。

由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养，对探索自然现象产生浓厚的兴趣，家乡安静的环境又使得他的思想展翅飞翔。1665～1666年这段短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月，他在自然科学领域内思潮奔腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，踏进了前人没有涉及的领域，创建了前所未有的惊人业绩。

1665年初，牛顿创立级数近似法,以及把任意幂的二项式化为一个级数的规则；同年11月，创立正流数法(微分)；次年1月，用三棱镜研究颜色理论；5月，开始研究反流数法(积分)。这一年内，牛顿开始想到研究重力问题，并想把重力理论推广到月球的运动轨道上去。他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们的轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说，说的也是此时发生的轶事。

总之，在家乡居住的两年中，牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造，并关心自然哲学问题。他的三大成就：微积分、万有引力、光学分析的思想都是在这时孕育成形的。可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生大多数科学创造的蓝图。

1667年复活节后不久，牛顿返回到剑桥大学，10月1日被选为三一学院的仲院侣(初级院委)，翌年3月16日获得硕士学位，同时成为正院侣(高级院委)。1669年10月27日，巴罗为了提携牛顿而辞去了教授之职，26岁的牛顿晋升为数学教授，并担任卢卡斯讲座的教授。巴罗为牛顿的科学生涯打通了道路，如果没有牛顿的舅父和巴罗的帮助，牛顿这匹千里马可能就不会驰骋在科学的大道上。巴罗让贤，这在科学史上一直被传为佳话。

伟大的成就～建立微积分

在牛顿的全部科学贡献中，数学成就占有突出的地位。他数学生涯中的第一项创造性成果就是发现了二项式定理。据牛顿本人回忆，他是在1664年和1665年间的冬天，在研读沃利斯博士的《无穷算术》时，试图修改他的求圆面积的级数时发现这一定理的。

笛卡尔的解析几何把描述运动的函数关系和几何曲线相对应。牛顿在老师巴罗的指导下，在钻研笛卡尔的解析几何的基础上，找到了新的出路。可以把任意时刻的速度看是在微小的时间范围里的速度的平均值，这就是一个微小的路程和时间间隔的比值，当这个微小的时间间隔缩小到无穷小的时候，就是这一点的准确值。这就是微分的概念。

求微分相当于求时间和路程关系得在某点的切线斜率。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程，可以看作是在微小时间间隔里所走路程的和，这就是积分的概念。求积分相当于求时间和速度关系的曲线下面的面积。牛顿从这些基本概念出发，建立了微积分。

微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就。牛顿为解决运动问题，才创立这种和物理概念直接联系的数学理论的，牛顿称之为"流数术"。它所处理的一些具体问题，如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等，在牛顿前已经得到人们的研究了。但牛顿超越了前人，他站在了更高的角度，对以往分散的努力加以综合，将自古希腊以来求解无限小问题的各种技巧统一为两类普通的算法——微分和积分，并确立了这两类运算的互逆关系，从而完成了微积分发明中最关键的一步，为近代科学发展提供了最有效的工具，开辟了数学上的一个新纪元。

牛顿没有及时发表微积分的研究成果，他研究微积分可能比莱布尼茨早一些，但是莱布尼茨所采取的表达形式更加合理，而且关于微积分的著作出版时间也比牛顿早。

在牛顿和莱布尼茨之间，为争论谁是这门学科的创立者的时候，竟然引起了一场悍然大波，这种争吵在各自的学生、支持者和数学家中持续了相当长的一段时间，造成了欧洲大陆的数学家和英国数学家的长期对立。英国数学在一个时期里闭关锁国，囿于民族偏见，过于拘泥在牛顿的“流数术”中停步不前，因而数学发展整整落后了一百年。

应该说，一门科学的创立决不是某一个人的业绩，它必定是经过多少人的努力后，在积累了大量成果的基础上，最后由某个人或几个人总结完成的。微积分也是这样，是牛顿和莱布尼茨在前人的基础上各自独立的建立起来的。

1707年，牛顿的代数讲义经整理后出版，定名为《普遍算术》。他主要讨论了代数基础及其(通过解方程)在解决各类问题中的应用。书中陈述了代数基本概念与基本运算，用大量实例说明了如何将各类问题化为代数方程，同时对方程的根及其性质进行了深入探讨，引出了方程论方面的丰硕成果，如，他得出了方程的根与其判别式之间的关系，指出可以利用方程系数确定方程根之幂的和数，即“牛顿幂和公式”。

牛顿对解析几何与综合几何都有贡献。他在1736年出版的《解析几何》中引入了曲率中心，给出密切线圆(或称曲线圆)概念，提出曲率公式及计算曲线的曲率方法。并将自己的许多研究成果总结成专论《三次曲线枚举》，于1704年发表。此外，他的数学工作还涉及数值分析、概率论和初等数论等众多领域。

伟大的成就～对光学的三大贡献

在牛顿以前，墨子、培根、达·芬奇等人都研究过光学现象。反射定律是人们很早就认识的光学定律之一。近代科学兴起的时候，伽利略靠望远镜发现了“新宇宙”，震惊了世界。荷兰数学家斯涅尔首先发现了光的折射定律。笛卡尔提出了光的微粒说……

牛顿以及跟他差不多同时代的胡克、惠更斯等人，也象伽利略、笛卡尔等前辈一样，用极大的兴趣和热情对光学进行研究。1666年，牛顿在家休假期间，得到了三棱镜，他用来进行了著名的色散试验。一束太阳光通过三棱镜后，分解成几种颜色的光谱带，牛顿再用一块带狭缝的挡板把其他颜色的光挡住，只让一种颜色的光在通过第二个三棱镜，结果出来的只是同样颜色的光。这样，他就发现了白光是由各种不同颜色的光组成的，这是第一大贡献。

牛顿为了验证这个发现，设法把几种不同的单色光合成白光，并且计算出不同颜色光的折射率，精确地说明了色散现象。揭开了物质的颜色之谜，原来物质的色彩是不同颜色的光在物体上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年，牛顿把自己的研究成果发表在《皇家学会哲学杂志》上，这是他第一次公开发表的论文。

许多人研究光学是为了改进折射望远镜。牛顿由于发现了白光的组成，认为折射望远镜透镜的色散现象是无法消除的(后来有人用具有不同折射率的玻璃组成的透镜消除了色散现象)，就设计和制造了反射望远镜。

牛顿不但擅长数学计算，而且能够自己动手制造各种试验设备并且作精细实验。为了制造望远镜，他自己设计了研磨抛光机，实验各种研磨材料。公元1668年，他制成了第一架反射望远镜样机，这是第二大贡献。公元1671年，牛顿把经过改进得反射望远镜献给了皇家学会，牛顿名声大震，并被选为皇家学会会员。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。

同时，牛顿还进行了大量的观察实验和数学计算，比如研究惠更斯发现的冰川石的异常折射现象，胡克发现的肥皂泡的色彩现象，“牛顿环”的光学现象等等。

牛顿还提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外，他还制作了牛顿色盘等多种光学仪器。

伟大的成就～构筑力学大厦

牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。

在牛顿以前，天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行？天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明，天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律——力学规律的支配。

早在牛顿发现万有引力定律以前，已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如开普勒就认识到，要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用，他认为这种力类似磁力，就像磁石吸铁一样。1659年，惠更斯从研究摆的运动中发现，保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。胡克等人认为是引力，并且试图推到引力和距离的关系。

1664年，胡克发现彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果；1673年，惠更斯推导出向心力定律；1679年，胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律，推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。

牛顿自己回忆，1666年前后，他在老家居住的时候已经考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是：在假期里，牛顿常常在花园里小坐片刻。有一次，象以往屡次发生的那样，一个苹果从树上掉了下来……

一个苹果的偶然落地，却是人类思想史的一个转折点，它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。

牛顿高明的地方就在于他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。1679年，胡克曾经写信问牛顿，能不能根据向心力定律和引力同距离的平方成反比的定律，来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有回答这个问题。1685年，哈雷登门拜访牛顿时，牛顿已经发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引力和距离的平方成反比，和两个物体质量的乘积成正比。

当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕地球运动的向心力，也证明了在太阳引力作用下，行星运动符合开普勒运动三定律。

在哈雷的敦促下，1686年底，牛顿写成划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》一书。皇家学会经费不足，出不了这本书，后来靠了哈雷的资助，这部科学史上最伟大的著作之一才能够在1687年出版。

牛顿在这部书中，从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。

站在巨人的肩上

牛顿的研究领域非常广泛，他除了在数学、光学、力学等方面做出卓越贡献外，他还花费大量精力进行化学实验。他常常六个星期一直留在实验室里，不分昼夜的工作。他在化学上花费的时间并不少，却几乎没有取得什么显著的成就。为什么同样一个伟大的牛顿，在不同的领域取得的成就竟那么不一样呢？

其中一个原因就是各个学科处在不同的发展阶段。在力学和天文学方面，有伽利略、开普勒、胡克、惠更斯等人的努力，牛顿有可能用已经准备好的材料，建立起一座宏伟壮丽的力学大厦。正象他自己所说的那样“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩上”。而在化学方面，因为正确的道路还没有开辟出来，牛顿没法走到可以砍伐材料的地方。

牛顿在临终前对自己的生活道路是这样总结的：“我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。”

这当然是牛顿的谦逊。

怪异的牛顿

牛顿并不善于教学，他在讲授新近发现的微积分时，学生都接受不了。但在解决疑难问题方面的能力，他却远远超过了常人。还是学生时，牛顿就发现了一种计算无限量的方法。他用这个秘密的方法，算出了双曲面积到二百五十位数。他曾经高价买下了一个棱镜，并把它作为科学研究的工具，用它试验了白光分解为的有颜色的光。

开始，他并不愿意发表他的观察所得，他的发现都只是一种个人的消遣，为的是使自己在寂静的书斋中解闷，他独自遨游于自己所创造的超级世界里。后来，在好友哈雷的竭力劝说下，才勉强同意出版他的手稿，才有划时代巨著《自然哲学的数学原理》的问世。

作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不纽扣，就走进了大学餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。

牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事，结果作出了科学史上一个个重要的发现。他马虎拖沓，曾经闹过许多的笑话。一次，他边读书，边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。还有一次，他请朋友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿突然想到一个问题，便独自进了内室，朋友等了他好久还是不见他出来，于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了，鸡骨头留在盘子，不告而别了。等牛顿想起，出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问题。

牛顿晚年

但是由于受时代的限制，牛顿基本上是一个形而上学的机械唯物主义者。他认为运动只是机械力学的运动，是空间位置的变化；宇宙和太阳一样是没有发展变化的；靠了万有引力的作用，恒星永远在一个固定不变的位置上……

随着科学声誉的提高，牛顿的政治地位也得到了提升。1689年，他被当选为国会中的大学代表。作为国会议员，牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科学。他不时表示出对以他为代表的领域的厌恶。同时，他的大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争论上。

晚年的牛顿在伦敦过着堂皇的生活，1705年他被安妮女王封为贵族。此时的牛顿非常富有，被普遍认为是生存着的最伟大的科学家。他担任英国皇家学会会长，在他任职的二十四年时间里，他以铁拳统治着学会。没有他的同意，任何人都不能被选举。

晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了“神的第一推动力”的谬论。他说“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。

1727年3月20日，伟大艾萨克·牛顿逝世。同其他很多杰出的英国人一样，他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上镌刻着：

让人们欢呼这样一位多么伟大的
人类荣耀曾经在世界上存在。

公元一六四三年一月四号的这天，在英国乡下一个不出名的小村庄里，一位喝
得醉醺醺的神父冒着大雪匆匆赶到一家农户给个早产的婴孩洗礼。那个婴孩身形瘦小，
嘴巴紧闭，似乎连呼吸都不畅，周围的人都急得手足无措，这时神父突显急智，一口酒
喷向婴儿，终于呛得婴孩大声哭闹起来。多年以后，神父仍把这件事作为自己生平最大
的功业，因为他拯救的，远不止是一个病怏怏的婴儿，而是人类历史上最伟大的人，Iss
ac Newton.

牛顿的伟大，每个人都可以有他自己的解读版本，在我来看，说牛顿这种人物
一千年只出一个，一点也不过分。大凡物理学家，借金庸老先生的话说，有气宗和剑宗
的差别，当然不是说那种相互缠斗不死不休的门派内讧，而是科学研究的方法有所不同
。气宗一派者，有深邃的哲学眼光，敏锐的洞察力，超常的直觉，典型如爱因斯坦(A.Ei
nstein),玻尔(N.Bohr)。剑宗一派者，更擅长把复杂的物理思想用流畅的数学语言表达
，习惯用数学上严密的逻辑，悉心的推理来代替哲学的思辨。大部分物理学家都属于这
一派，高手如拉各朗日，拉普拉斯，哈密顿，至于创立赫赫有名的麦克斯韦方程的麦克
斯韦，几乎可以算是风清扬级数的了。相较之下，剑宗一派不乏数学上的一等一高手，
但真正说有多少哲学的气质，只怕谈不上，而如爱因斯坦，称之为物理学家，哲学家，
当然是无比合适的，如果把数学家的帽子给他带，即使我们同意，爱因斯坦本人也绝对
不会同意的，当然这决不是说他的数学不够好。而人类这一千年来，真正气剑合一，配
得上物理学家，哲学家，数学家这三大称誉的，只有牛顿一人。

更让人奇怪的是，牛顿本人几乎可以算是对数学并不是很感兴趣的大数学家。
（古往今来的这类大数学家似乎只有牛顿这一例而已。）因为他自始至终都是把数学当
作工具而已，并没有深入研究的打算。在牛顿很年青的时候，大概是苹果砸到他后不久
，他就从开普勒的定理里领悟到了著名的万有引力的距离平方反比率，之所以雪藏十多
年后才发表，是因为当时的他无法解释一个看似简单的问题，在计算月球和地球的吸引
力的时候，为何两者之间的距离可以从直接球心算起？这非得用到微积分了，当时人类
的数学知识几乎是零，牛顿虽然向来谦虚地认为自己是站在巨人们的肩膀上的，但这一
次也要自己出手了。

这才是牛顿真正值得后人敬仰的地方，为了完成自己的一套伟大的理论，实验
条件不够就自己亲自动手（即使单纯从实验的手段上看，牛顿也是无可挑剔的一代大师
），数学家没有跟上他的步伐，也不要紧，自己动手凭空自创一套出来便是，甚么都挡
不住他前进的脚步。

这里不妨对比一下爱因斯坦。爱因斯坦在《论运动物体的电动力学》一文提出
狭义相对论，直接敲响了辉煌已极的牛顿力学的丧钟，然而看看爱因斯坦在其中用的数
学，其实也就是高中生都能理解的水平。乔峰在聚贤庄力战群豪时突然使出平淡无奇的
太祖长拳而技惊四座，大概也有相当的风范。在爱因斯坦创作广义相对论的过程中，其
展现的惊人的直觉，深锐的洞察力以及对美感的无上推崇，殊不逊于牛顿，而敢于与日
常经验决裂的勇气似乎尤有过之。但是我们不要忘记广义相对论背后还有另外一位英雄
，爱因斯坦的老朋友兼合作者，数学家Grossmann。爱因斯坦的幸运是找对了这位精通数
学的老朋友，Grossmann的幸运在于他深通黎曼几何，广义相对论数学上的框架所在。爱
因斯坦可否为自己的广义相对论凭空另创一套几何？我看那是挟泰山以超北海，势所不
能，回首当年，数学王子高斯(Gauss)座下首席大弟子，也是高斯最欣赏的学生大数学家
黎曼(Riemann)为了这套新几何也是几乎耗尽了一生心血。

也许牛顿的幸运在于他出生的过早，他那个时候数学，物理学都几乎是一片空
白，很容易有惊天动地的大作为。但我们不得不承认牛顿在数学上的天赋的确罕见，可
是他自己却实实在在地不知道珍惜。即使在晚年，牛顿沉迷于宗教和官场已经很久了，
（其时他已经是大英帝国的铸币大臣），他在数学上的天赋仍在闪光。一次，在欧陆的
著名数学家族伯努利家族，宣称他们已经完美地解决了最速落线问题。问题其实很简单
，一个高度为h的小球，经由如何形状的光滑曲线落到地面，可以使下落时间最短。当时
科学界的风气还比较保守，某一派有所发现，立刻像武功秘笈一样藏得严严实实，并以
此向同行们炫耀。这次伯努利家族为了炫耀自己的功业，竟然利令智昏地向全欧大撒英
雄帖，声称要重奖能解决最速落线问题的人。

不久以后伯努利本人突然收到了一封连名字都没有属的信，匆匆浏览一遍之后
就惨叫一声，众人围了过来，他只是反复地说道，我虽然没有见到狮子本人,但无疑我见
到的是狮子地爪印。相传这封信就是牛顿本人在某天下班以后思考了一夜写就的。在这
封信里，牛顿又用他的天赋为人类开创了数学新的一支，泛函分析。这其实还在其次，
其中展示的变分法思想，却像一根红线一样贯穿了物理学的始终，首先在拉各朗日，哈
密顿手里变分法成了分析力学的根基所在，后来直接导致了费曼的对量子力学的第三种
诠释——路径积分（与海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学鼎足而三），量子场论里
的第一原理也是从变分的思想出发。在当代物理学的研究中，牛顿三定理，万有引力这
些粗浅的东西人们已经不大提了，然而变分的理念却潜移默化地成了指导思想。牛顿的
若多理论中，只有他并不在意的变分这一条真正具有后现代的意识（如果称相对论和量
子力学为现代理论的话），这些曲折大概牛顿本人也想不到吧。牛顿后期的兴趣完全在
宗教方面，其实以他的才华，几乎可以将当时的整个数学一换新颜，而他不去做的原因
，仅仅是这位大数学家对数学本身不是特别的感兴趣而已。

牛顿的为人向来以尖酸刻薄，睚眦必报而著称。在他执掌英国皇家学会的几十
年里，毫不留情把所有他看不顺眼的人都踢了出去，留下的都是牛顿理论的虔诚信徒。
这一举动，实在是大大有违科学的宽容精神，而且这种一言堂的做法历史上往往导致无
数次科学的灾难。然而在牛顿理论并不像今天这般天经地义的当时，正是这是这批对牛
顿敬若天神的信徒对其理论的大力弘扬，并一次又一次显示了其无坚不摧的威力，终于
使人类从蒙昧混沌中走向昌明的科学时代。

能在波诡云谲的官场中担任大英帝国的铸币大臣几十年之久，也说明牛顿绝非
一般人所想象的书呆子之流。曾有一次，一群蟊贼竟然挑战这个千年第一智人的智慧，
企图伪造英镑，牛顿毫不费力地把整个组织连根铲起，十几个人被处绞刑。

牛顿一直活到84岁的高龄才去世，这对于一个生下来就不够斤两的早产儿来说
，不过是一生中无数奇迹中的另一个小小奇迹。他葬礼的当天，整个英伦都轰动了，很
少露面的英国王室全部出动，政府官员也差不多到齐了，威斯敏斯特教堂的大主教也来
了，大英皇家学会的全体成员也到了。全伦敦的百姓也都走出了家门，在他们眼里牛顿
无疑是上帝的代言人。

送葬的队伍走的很慢，蜿蜒有数里之长，每个人都以自己的方式地表达着对牛
顿的哀悼，但真正发自内心悲痛的是科学家们，他们有的虽然被牛顿的尖刻言词深深伤
害过，有的甚至被牛顿赶出了皇家学会而对牛顿记恨终身，然而今天他们一起出自至诚
地悲痛着，上帝的代言人走了马上可以再找一个，大英帝国的铸币大臣没了当朝也决不
乏精明的干吏所取代，然而以科学家身份的牛顿一死，人类又将会在迷茫中摸索多少年
那？他们也不知道答案，只是默默地行走在送葬队伍中......

大家都知道他是个物理学家啊，苹果落地的故事你上物理课没听到过么

不仅是天文学家,在微积分等数学领域以及物理方面也颇有成就.