牛顿5岁上小学，那时的小学是私人办的，带有私塾性质，而且是一种教鞭教育。学校请了一男一女两教师分别教孩子们的文法和算术。孩子们稍有不听话，或者回答不出问题，就要挨打。特别是那位穿着黑色长袍的男教师，像个神父一样，一脸的严肃，讲话时一点表情都没有，动辄发怒，教鞭打在讲台上啪啪直响。孩子们个个感到害怕，一上他的课，就神经紧张。牛顿最怕上他的课，他怕听他的大声吼叫和教鞭拍打讲台的声音，所以总是低着头，眼睛不敢望着他。越是这样，越是被叫起来回答问题。那一天，是新生入学第一堂算术课，老师拿了一根粗粗的教鞭，不停地拍打桌子以镇住这些刚进学堂的毛孩子。

“伊萨克?6?1牛顿，你站起来回答，一加二等于几?”

平时，外婆教过牛顿初步的算术，在制作小箱子、小桌子时也遇到过简单的加加减减，牛顿觉得这样的问题太简单。但他性格太过于内向，平常很少与人交往，说话更少，在这么多人面前站起来讲话是从未经过的，就不由得紧张起来。心里一急，便忘了该怎样回答，张口结舌了一会儿，好不容易憋出个“二”，立刻就听到哄堂大笑，接着是“噼噼啪啪”的教鞭拍打桌子的声音。牛顿又战战兢兢地答道：“是……是三。”

“到底是二还是三?”

“这么简单的问题都答不上来，你还来上什么学。过来，脸朝那一边站好。”老师一边挥动着教鞭，一边走过来，拉起牛顿，让他在讲台边上罚站。顿时，牛顿感到血液像火一样往上直蹿，脸刹那间变红了。屈辱、自卑感像尖锐的刺扎痛了牛顿幼小的心灵。牛顿嘴唇颤抖着，却说不出一句话。

牛顿噙在眼里的泪止不住地落了下来，心里感到十分委屈，却听到老师奚落的话语：“嚯，你怎么这么懦弱，这么容易掉眼泪，真没用。”接着又响起不少男同学的附和声音。

经过这件事以后，牛顿每次上课都很紧张，老师讲的东西一句都没有听清楚，也听不懂，所以每次回答问题都是结结巴巴的，前言不搭后语，老师也听不懂。对牛顿的提问，差不多都是以牛顿遭受一通大声训斥或打手心而告终。学校的这种环境使他愈来愈厌恶上学，越是不想上学就成绩越差，成绩越差就越被老师训斥和同学们讥笑。

牛顿经常被列入差等生的行列。虽然人们非常关心、同情这个可怜的孩子，可是，同学们却常常歧视他，有的甚至还欺负他。牛顿在学校里不知听了多少讥讽的话语，也不知挨了多少次同学的拳打。同学们还给牛顿起了一个绰号：呆子!一些调皮的孩子常常拿他开玩笑，搞恶作剧。

牛顿的那种孤独内向的性格本来是个缺点，但是和对大自然无限热爱的天性结合起来，缺点变成了优点——他总有一种探究自然奥秘的欲望。牛顿最开心的时候是他放学之后。这个时候他可以想做什么就做什么，不必按照别人的规定去想去说去做。只有这个时候，他是自由的、自在的。他有时连书包都不放便径直到河边树丛里去玩，去观赏大自然和遐想。有时一进屋就扔下书包开始做他心爱的木工活。随着年龄的增大，他所做的东西也开始复杂了。由开始做小桌子小凳子小箱子等这些模仿性的东西，到逐渐做一些带有设计性的东西。

虽然牛顿在学校里不用功学习功课，但是小牛顿极善于观察，极善于设计。于是，在家中，尤其是在他那间小屋子里，却摆满了各种各样倾注了他心血和智慧的小东西。可能是由于经常观察自然现象以及爱沉思默想的缘故，他小小的脑袋里充满了各种各样的幻想和新奇事物。于是，当他一有新的想法，他开始动手把他的想法变成现实。他不知是从哪里搞来一些工具：小锯子、小锤子、小起子、小刨子……还做了一个小工具箱。一到他突发奇想的时候，就把这些东西搬出来，还有一大堆木板、木条、钉子、铁丝等，弄得一地的东西，横七竖八，有时搞得外祖母走路连下脚的地方都没有，而小牛顿呢，却趴在地上，一声不吭，埋头苦干，十分投入。就这样，入学后的牛顿在学校里学不到什么东西，却在自己的动手制作中独自摸索出了许多课本上学不到的知识。在老师与同学们的眼中的“笨”牛顿，而在姥姥心中，却是一个无比聪明的孩子。

14岁的时候，妈妈打算让牛顿辍学在家帮助维持生计。

可是，热爱钻研的牛顿并没有把心思放在务农上，他无时无刻不在思考自己的问题。他每天都心不在焉的干活，以致于闹出许多笑话。

有一次，他牵了一匹马在路上走，走着走着，那匹马脱掉了缰绳，跑回了马厩，但牛顿全然不知，仍在专心致志地思考自己的问题，手里一直牵着那根空绳子往前走。

另一次，牛顿骑马到了一处特别陡的山坡，他只得跳下马，牵着马上坡。当他和马走过坡顶后，牛顿竟忘了再上马，一直走着把马牵了回家。

一有时间，牛顿就抱着书看，在田头、在树下、在草地，牛顿一看书就忘记一切，根本不知道还有别的事要做，有时候鸡羊跑到田间把庄稼吃了他也浑然不觉。有时，母亲叫他同佣人一道上市场，使他能熟悉市场行情和讨价还价的艺术，但是，每次走近镇子的时候，牛顿就恳求佣人一个人去镇上做交易，自己则躲在小树丛后面读书，待佣人转来的时候叫他。有时，佣人做完交易后到处找不到他人，不知躲到什么地方去了，只得一人回家。牛顿忘情地看书，一直到肚子饿了或者天黑看不见了，才想起来要回家。

有一天，牛顿的舅父起了疑心，就跟踪牛顿上市镇去，看他究竟在做什么。他发现他的外甥伸着腿，躺在草地上，还在聚精会神地研究一个数学问题，活像一个学识渊博的学者在研究自己的问题——确实，相对于同龄的孩子，牛顿完全可以称得上学者了。

有一次牛顿在放牧的时候，把羊群赶到村外的一片草地上，任其吃青草，而自己则抱着一本厚厚的数学书，躺在草地上专心致志地读起来。牛顿完全沉浸在数学王国里，不知不觉已临近中午。这时，牛顿当牧师的舅舅威廉?6?1艾斯库恰好去他家从这里经过。艾斯库看到羊四处跑散，牛顿连管都不管地趴在草地上，就十分气愤地走过来。他一边叫喊着牛顿的名字，一边紧握着拳头，想要替妹妹好好地教训一下牛顿。而牛顿好像是什么事情也没有发生似的，只顾埋头读书。尽管舅舅已走到身边，他也没有察觉到。舅舅怒气冲冲地说：“牛顿!你还在睡懒觉，羊都跑丢了。”听到舅舅的喊叫声，牛顿急忙转过身，放下手中的书，一骨碌地爬起来，拍拍脑袋便去追赶跑散的羊群……这时，艾斯库才发现草地上那本厚厚的数学书。舅舅恍然大悟：原来牛顿正在研读一本数学书啊!他抬头望着牛顿远去的背影，想到妹妹在信中谈到有关牛顿的情况，此时，他不但怒气全消，而且还被牛顿这种刻苦学习的精神所感动。他没有责怪牛顿，反而跑去帮助牛顿把跑散的羊群拢到一起，然后同他回到家里。

1658年9月，英国的护国主克伦威尔去世的前几天，一场罕见的暴风雨袭击了英伦三岛，河水泛滥，树木在狂风暴雨里拼命地挣扎，枝条像吹乱了的头发在风中乱摆。树木都无法站稳脚跟，更别说人了。门窗在狂风中颤抖， “嘎吱嘎吱”地响。大风刚起的时候，汉娜怕库房的门闩没有扣牢，被大风刮开，叫牛顿去关门。可是，出去了好一会儿，为什么还没有回来呢?他去干吗了?汉娜提心吊胆地等着他回来。

风一阵紧似一阵，雨借风威，也哗哗地下个不停。汉娜实在放心不下，披上雨衣，连肩裹起，就向库房冲去。待她看到牛顿时惊呆了：被淋成落汤鸡得牛顿在暴风雨中跳来跳去，每跳一次，在落地的地方做上记号。

“伊萨克，伊萨克，你在做什么?”汉娜急切地呼唤着，冲上前去拉起儿子的手就往库房里跑。她生怕儿子发疯了。

牛顿跟着妈妈进屋之后，才用双手抹着头发上和脸上不断往下淌着的水，笑吟吟地说：“妈妈，我在做实验呢!”

汉娜心疼地看着儿子，不解地问：“做什么实验?”

“我在测风力。我看顺着风跳和反着风跳差距有多大，然后就可以计算风力有多大了。”牛顿说。

汉娜虽然不懂用这种方法怎样去计算风的大小，但是她明白这是儿子又钻研什么问题着迷了。通过牛顿这次“暴风雨中的试验”，汉娜更加清楚地认识到：让牛顿回家帮助自己干农活，将来当一名出色的农民，这个计划实在是错误的。因为牛顿完全被学习与研究迷住了，对于农活他毫无兴趣。虽然他不拒绝家务和农活，但精神上的兴趣和干农活之间的冲突，已经越来越激烈了。的确，如果对这样渴求读书和研究的孩子，继续强迫他于农活，那么，说不定能真的使他变成一个疯子呢！

从这些事例可以看出，牛顿在少年时代就具有发愤图强和敢于创造的精神及善于构思和动手实验与操作的素养，为他后来重视实验和鄙视无根据的假设与空想作风打下了基础。

牛顿的母亲也渐渐地看出来了她的儿子不是一个种田的人。

于是，妈妈和舅舅不得不重新考虑牛顿的前途问题。牛顿的舅舅把事情看得更清楚，他劝妹妹把牛顿送到学校去读书，牛顿很可能不是一个粗俗的乡下孩子，他的表现与众不同，可能会成为一个特殊的人物，不要在这里耽误了孩子的前程。牛顿从此又上学去了。

如果当年不是牛顿妈妈和舅舅的转念一想，如果不是他们看重牛顿的研究精神，或许世上就永远不会有大科学牛顿，只能有一个失败的农人牛顿吧!可见，天才是赏识出来的，没有赏识哪有天才

牛顿的故事

艾萨克·牛顿的生平

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

牛顿的勤奋学习

一谈到近代科学开创者牛顿，人们可能认为他小时候一定是个“神童”、“天才”、有着非凡的智力。其实不然，牛顿童年身体瘦弱，头脑并不聪明。在家乡读书的时候，很不用功，在班里的学习成绩属于次等。但他的兴趣却是广泛的，游戏的本领也比一般儿童高。

牛顿爱好制作机械模型一类的玩艺儿，如风车、水车、日晷等等。他精心制作的一只水钟，计时较准确，得到了人们的赞许。有时，他玩的方法也很奇特。一天，他作了一盏灯笼挂在风筝尾巴上。当夜幕降临时，点燃的灯笼借风筝上升的力升入空中。发光的灯笼在空中流动，人们大惊，以为是出现了彗星。尽管如此，因为他学习成绩不好，还是经常受到歧视。

当时，封建社会的英国等级制度很严重，中小学里学习好的学生，可以歧视学习差的同学。有一次课间游戏，大家正玩得兴高采烈的时候，一个学习好的学生借故踢了牛顿一脚，并骂他笨蛋。牛顿的心灵受到这种刺激，愤怒极了。他想，我俩都是学生，我为什么受他的欺侮？我一定要超过他！从此，牛顿下定决心，发奋读书。他早起晚睡，抓紧分秒、勤学勤思。 过刻苦钻研，牛顿的学习成绩不断提高，不久就超过了曾欺侮过他的那个同学，名列班级前茅。

时间对人是一视同仁的，给人以同等的量，但人对时间的利用不同，而所得的知识也大不一样。

牛顿十六岁时数学知识还很肤浅，对高深的数学知识甚至可以说是不懂。“知识在于积累，聪明来自学习”。牛顿下决心靠自己的努力攀上数学的高峰。在基础差的不利条件下，牛顿能正确认识自己，知难而进。他从基础知识、基本公式重新学起，扎扎实实、步步推进。他研究完了欧几里德几何学后，又研究笛卡儿几何学，对比之下觉得欧几里德几何学肤浅，便悉心钻研笛氏几何学，直到掌握要领、融会贯通。遂之发明了代数二项式定理。传说中牛顿“大暴风中算风力”的佳话，可为牛顿身体力学的佐证。有一天，天刮着大风暴。风撒野地呼号着，尘土飞扬，迷迷漫漫，使人难以睁眼。牛顿认为这是个准确地研究和计算风力的好机会。于是，便拿着用具，独自在暴风中来回奔走。他踉踉跄跄、吃力地测量着。几次沙尘迷了眼睛，几次风吹走了算纸，几次风使他不得不暂停工作，但都没有动摇他求知的欲望。他一遍又一遍，终于求得了正确的数据。他快乐极了，急忙跑回家去，继续进行研究。

有志者事竟成。经过勤奋学习，牛顿为自己的科学高塔打下了深厚的基础。不久，牛顿的数学高塔就建成了，二十二岁时发明了微分学，二十三岁时发明了积分学，为人类科学事业作出了巨大贡献。

牛顿是个十分谦虚的人，从不自高自大。曾经有人问牛顿：“你获得成功的秘诀是什么？”牛顿回答说：“假如我有一点微小成就的话，没有其它秘诀，唯有勤奋而已。”

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。

艾萨克·牛顿的信仰

a.“毫无疑问，我们所看到的这个世界，其中各种形式是如此绚丽多彩，各种运动是如此错综复杂，它不是别的，而只能出于指导和主宰万物的上帝的自由意志。”——见《牛顿自然哲学著作选》第158页

b.“现在我们可以更趋近一步去欣赏这大自然的美并使自己陶醉于愉快的深思之中，从而更深刻地激起我们对伟大的创世主和万物主宰的敬爱和崇拜的心情，这才是哲学的最优美和最有价值的果实。如果有谁从事物的这些最明智最完善的设计中看不到全能创世主的无穷智慧和善良意志，那么他一定是个瞎子，而如果拒绝承认这些，那他一定是一个毫无感情的疯人。”——见《牛顿自然哲学著作选》第160页

c.“……但是，作为一个虔诚的教徒，牛顿很早就在他的自然科学工作里刻上了神学的印记，牛顿的家庭宗教气氛浓厚，他的继父和舅父都是牧师，抚养他长大的外祖母和母亲都是虔诚的教徒，他们送牛顿上剑桥大学的目的，是希望他将来作牧师。1678年，牛顿在剑桥毕业时，按照一般贯例，理应接受神职。但是，牛顿却公开声明，为了更好地“侍奉上帝”，他将不接受神职，而代之以自然哲学的研究来证明上帝的存在，从而赢得了英王查理二世的特许。因此，他在科学研究里，处处调和科学和神学，他说：‘从事物的表象来论上帝，无疑是自然哲学份内的事。只有在科学工作里揭示和发现上帝对万物的最聪明和最巧妙的安排，以及最终的原因，才对上帝有所认识’。”——摘自《牛顿自然哲学著作选》序第5-6页

d.“在牛顿的后期，他在资本主义世界里青云直上以后，资产阶级的动摇、妥协的一面完全支配了他，他在神学、唯心论道路上越走越远了。他埋头于炼金术的研究，写下了大量的笔记和文章；他热衷于年代学和神学，拼命考证圣经里的事迹和古希腊、埃及传说的“科学”年代，妄图证实但以理先知梦中看见的巨兽头上十只角是十个王国，一只小角是罗马教会，他还埋头于约翰启示录的研究等等。在留给他的侄女婿的大量遗稿中，有关宗教、神学、年代学的著作竟达一百五十万字。这些徒劳无益的工作占据了他的整个后半生，使他完全沦落为神学的奴仆。在牛顿的后半生里，主流是唯心论。牛顿的自然哲学只能在上帝那里找到他的最后归宿。”——摘自《牛顿自然哲学著作选》序第11-12页

牛顿在5岁上小学的时候，他那时候上的是私办的私塾学校，还是一种教鞭式的教学方式，学校请了一男一女来教他们，如果回答问题回答错了，就会挨打。

特别是那个男老师，特别的严厉，讲话的时候一脸表情都没有，动辄发怒，教鞭打在讲台上啪啪直响，孩子们一上他的课，就特别的紧张，牛顿最怕上他的课了。

每次上他的课的时候，牛顿都不敢看他一眼，越是这样，越被叫起回答问题的次数更多，一天男老师叫他回答问题，说“一加二等于几？”牛顿支支吾吾的，紧张说等于“二”，惹得全班同学哄堂大笑，后又迟疑反应一下等于“三”。

还有一次老师布置一个做板凳的作业，交作业的那一天，老师看到牛顿的作业后嘲笑说：“我想这世上再也没有比这个更难看的小板凳了”，牛顿说：“有，我的第一作品更难看”。

牛顿心里很难过，事后他细想：为什么同学和老师嘲笑我，还是自己不够争气，从此以后自己下定决心把功课学好。

人小志不小，小牛顿自从立志勤学后，好像换了个人似的，上课认真听老师讲课。下课认真复习功课，有空还不忘他的小手艺。没过多久，他的学习成绩越来越好了，而且超过了那些嘲笑他的同学了，成为班里的优秀生。

不让别人嘲笑最好的办法就是让自己变得更强大！虽然牛顿小时候被同学和老师嘲笑，可是他认识到了自己的问题，知道都是因为自己知识没学好。经过努力终于超越了那些嘲笑他的人，成为了大科学家。

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岁月拾遗