牛顿的一生

牛顿

1643年1月4日，牛顿诞生在英国林肯郡的伍尔索普。牛顿从小体质不好，力气也小，因此在学校里常常受一些身强体壮的同学的欺侮。1659年，牛顿辍学回家。后来在中学校长和舅舅的劝说下，他母亲收回了成命，牛顿在辍学近一年之后又回来了。

不久他订婚了，对象是他曾寄宿的药店老板克拉克先生的漂亮女儿斯托里小姐。牛顿十分爱她，但他们的爱情之路只走了小小的一段。牛顿上大学后，两人交流渐稀，牛顿终日沉迷于科学研究，对儿女私情看得很淡。如此一来，他的未婚妻以为他不爱她了。他们的婚期也被一再推迟，终于，有一天她等不下去了，与一位文森特先生结了婚。事实上牛顿是很爱他的未婚妻的，她也是他一辈子爱过的唯一的女人，失去她后，牛顿终身未娶。

牛顿在进行实验。牛顿发现了万有引力和运动定律，为经典力学打下了基础，并与莱布尼茨共同发展了微积分，是有史以来最伟大的科学家之一。

剑桥大学

1661年，牛顿进入剑桥大学三一学院。在剑桥大学，牛顿是所谓的“半公费生”，也就是说，他不要交学费，但必须为学校干活，干活挣的钱就等于他交的学费了。除了偶一为之的娱乐活动，牛顿大学期间基本上是“两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书”。头两年主要读哲学著作，从三年级开始就主要是自然科学著作了，其中最主要的是数学，博览广读再加上卓越的天赋，牛顿迅速走到了当时数学研究的最前沿。除数学外，他也很喜欢物理课。他的老师巴罗是当时欧洲最知名的学者之一，正主持着剑桥大学地位最崇高的讲座卢卡斯讲座，他对牛顿的天赋加勤奋十分赞赏。

1665年4月，牛顿毕业了，被授予文学学士学位。毕业后他并没有马上工作，而是躲到了乡下。这是为什么呢？因为鼠疫。1664年，伦敦爆发了鼠疫，与伦敦相距不远的剑桥自然逃不过它的魔爪，学校令学生们全部回家躲灾。牛顿也回到了他位于英格兰伍尔索普的家，这一呆就是近两年，从1665年直到1667年。

这两年牛顿到底是怎么过的，除了一些传说之外并无多少实际材料，但事实上他在数学与物理学两大领域都取得了划时代的成就，数学上是二项式定理与微积分，物理学则是光学与万有引力。其中最伟大的发现当属万有引力。据说1665年秋的某一天，牛顿像往常一样坐在他家的果园里沉思，忽然看见一个苹果掉落在面前的地上，他突然想到是什么促使苹果落地呢？是不是一种神秘的力量？——这种力量的意念就是万有引力的苗头了。

据说有一次，牛顿靠在一棵苹果树下休息，忽然一个苹果从树上掉了下来。牛顿觉得很奇怪，为什么苹果会从上往下掉而不是从下往上升？牛顿陷入了深深的沉思之中。后来，牛顿通过论证发现原来地球是有引力的，能把物体吸住。随后，《牛顿物理引力学》便问世了。

由于这个传说，牛顿后花园里的那株苹果树一直被很好地保护着，人们将之当作牛顿故居一个主要景点来瞻仰。它枯萎后树干被锯成好几段，作为珍贵的科学文物在英国皇家学会保存起来。至于这棵世界上最伟大的苹果树的枝丫则被许多人拾了起来，嫁接移植，子孙已经广布世界各地了。

1667年4月，牛顿回到了剑桥大学。这时候牛顿才24岁，却已经为科学、为人类做出了堪称冠绝古今的伟大成就！此时牛顿已经被母校聘为教师了，一开始是“选修课研究员”，次年当上了巴罗教授的助手。1668年牛顿获得了另一项重要成就——发明了反射望远镜。所谓反射望远镜就是用磨得很光发亮的金属凸板作为反射镜以代替原来是玻璃的会聚透镜作为物镜，它能够避免折射望远镜很难避免的玻璃物镜产生的色散。

牛顿制作的第一架反射望远镜直径只有一英寸，不到3厘米，但却可以放大近40倍，效果比伽利略的折射望远镜要好得多。后来牛顿又为英国皇家学会制作了一架更大更精良的反射望远镜。它至今还被珍藏在皇家学会里，上面标着：牛顿爵士亲手制作的世界第一架反射望远镜。

牛顿的成就使巴罗教授深感学生如今已经超过了老师，于是，1669年10月，他主动申请退休，让牛顿来接替自己的位置。这样，牛顿就成为剑桥大学最尊贵的科学教席卢卡斯讲座的教授，时年仅26岁。

18世纪英国绘画：《天文学家》。图中左一是牛顿，他正在进行观察。

牛顿教授

担任卢卡斯讲座教授之后，牛顿先后开设了一系列有重要影响的课程。首先是光学讲座，讲义很久后以《光学》为名出版，这也是牛顿最重要的著作之一。牛顿认为光的本质是一种微粒，但这种主张遭到了胡克与惠更斯等著名物理学家的强烈反对，他们主张光的本质是波。遭到这样猛烈的批评是牛顿始料未及的，他一开始就对这种争吵感到极端厌恶甚至恐惧，从此变得小心翼翼，轻易不再发表任何东西。1672年，牛顿被接纳为皇家学会的会员。结束光学讲座后，1673年至1683年，牛顿花了整整10年来讲代数学，后来又讲了运动学。

这些讲座诚然重要，但由于课程的内容太先进而复杂，牛顿又不是很有耐心的人，讲课的水平也有限，使他的课堂里少有学生。多数时候五个指头就数得过来，有时候甚至一个也没有。

1684年8月，著名天文学家哈雷来向牛顿求教，想知道一颗行星如果受到某一种力的吸引，使它绕太阳运行，其遵循的轨道将是什么形状。牛顿不假思索地回答：“应当是一个椭圆。”他紧接着对大吃一惊的哈雷说，他很久以前就对这个问题做过研究了。3个月后，他将以前的研究重新写了一份手稿寄给哈雷。

为什么牛顿一直不发表他这样重要的成果呢？就是因为他害怕争论。他曾说过这样一段话：我明白，我使自己变成了哲学的奴隶……从今以后，除了满足我自己的意愿而工作之外，我绝不愿意别人知道我在做什么。如果你一定要发表我的论文，那么等我死后再说吧！

这里的哲学就是科学，在牛顿时代，人们的观念里物理学与哲学之间的差别是很小的，物理学只是哲学的一个分支，它不过是研究自然界的哲学而已，故又称“自然哲学”。读了牛顿的手稿后，哈雷激动不已，立即恳求牛顿将他的理论发表出来。一开始牛顿断然拒绝，但哈雷很有耐心，婉转而坚定地劝说牛顿，软磨硬泡，什么法子都用上了。牛顿终于答应将他的发现正式写出来发表。这仍是1684年的事。

此后两年，牛顿将大部分精力都用在了写作他答应哈雷的著作上。令人啼笑皆非的是，恐怕世界上再也没有人像牛顿一样，是怀着如此不情愿甚至对之充满愤怒的心情来写一部经典巨著的，仿佛这不是在写杰作，而是在写检讨书呢！

虽然如此，但同时也很少有人能够像牛顿一样如此全心全意地写作。在近两年的时光里，牛顿像着了魔似地执着于艰苦的思索，这些思索都是前人所没有作出过的，是在思维的荒野中开拓，那里一片坎坷，荆棘满地。

关于他在写作时的勤奋，他的助手汉弗莱有过清楚的记录，在记录中他说：牛顿的全部时间都用在工作上，很少运动和休息。牛顿饮食很少，有时甚至忘了进餐。有些日子他走进牛顿的房间，发现牛顿的食物还没有动过。当他提醒牛顿忘了吃饭时，牛顿一下子惊觉过来，含糊不清地反问：“我真的没有吃过饭吗？”牛顿经常在半夜两三点钟上床，有时甚至一直工作到天亮。

以牛顿的旷世天才加上如此的勤奋，得来的成果之巨大可想而知。两年之后，也就是1686年，牛顿终于写完了他的著作，他将之定名为《自然哲学的数学原理》。写完后，牛顿将《原理》递交给皇家学会，第二年便由哈雷资助出版。

牛顿望远镜
1668年为牛顿所发明，是由两块反射镜组成的一种反射望远镜。

第一科学巨著

如果有哪部科学著作称得上是西方科学史上的第一巨著，那么就是牛顿的《原理》。《原理》共分三卷，第一卷包括八个基本定义和三条基本原理。八个基本定义都是奠定力学基础的基本概念，例如质量、动量、惯性、力、向心力、绝对时间与绝对空间等等。还系统地阐明了运动三定律。特别地，当谈到向心力时，牛顿提到了一个假想实验，他说：在高山上发射炮弹，炮力不足，炮弹飞了一阵便以弧形曲线下落地面。假如炮弹炮力够大，炮弹将绕地球球面飞行，这是向心力的表演。

大家都看得出来，这就是我们今日人造地球卫星的基本原理。第二卷里牛顿通过摆在流体中的物体的运动实验来测定物体的重量与惯性大小的关系。第三卷之中描绘了一幅极为壮观的宇宙场景，就如其名字所言，是“宇宙的体系”。在这卷里，牛顿将他的运动三定律应用于宇宙万物，为整个宇宙间天体的运行描绘了一幅整齐有序的图景，其核心就是万有引力及万有引力定律。

牛顿理论使人类对宇宙的认识有了质的飞跃。在《原理》之前，人类眼前的宇宙有如一团无边的乱麻，令人困惑迷惘，而在《原理》之后，人类眼前的宇宙则有如一幅轮廓清晰的图画，有序且美丽。《原理》出版之后，牛顿的生活就变了。

离开科学的日子

原来，1688年光荣革命后，英国要召开非常国会，剑桥有资格推荐一名议员，牛顿被推选出来了。据说他是一个很忠实的议员，从来不漏掉一次该出席的会议，不过直到这届国会解散，他从来没有发过一次言。这次在伦敦的生活给牛顿以很大影响。他结识了许多新朋友，其中不少人有名又有权，例如伟大的哲学家洛克，他对牛顿的成就备感兴奋，兴奋之余，他力邀牛顿到伦敦来，像他一样在国家权力机关里担任一个重要职位。

牛顿似乎也有同感，于是也欣然为自己在伦敦的职位而奔忙起来。这是1692年左右的事，这时候牛顿还不到50岁，是一个科学家出成果的大好年华。到1696年3月，他终于在伦敦谋得一个好职位——皇家造币厂厂长，年俸达五六百英镑，而且事情不多，开销不大。

牛顿对这个任命也十分满意，立即整理行装，离开剑桥，直奔伦敦。这是1696年的事，时年牛顿53岁。这也是他人生的分水岭，从此他由科学界走向了官场。关于以后的生活我们就不多说了，总之牛顿从此基本上离开了科学，后来还担任了 “皇家造币局局长”，年俸高达2000英镑。1705年他更是获得了一个英国科学界旷古未闻的荣誉——爵士勋位。仪式在剑桥大学举行，女王亲临授勋，牛顿成为英国历史上第一位被封为贵族的科学家，称伊萨克·牛顿爵士。此外牛顿的主要事务就是研究神学与炼金术了，这些不需多言。

牛顿死于1727年3月31日，享年85岁。他被安葬在威斯敏斯特大教堂。4年后，人们为牛顿树立了一座雄伟的纪念碑，上面镌刻着如下的诗句：伊萨克·牛顿爵士安葬在这里。他以超乎常人的智力，第一个证明了行星的运动与形状，彗星的轨道与海洋的潮汐。他孜孜不倦地研究光线的各种不同的折射角，颜色所产生的各种性质。对于自然、历史和《圣经》，他是一个勤勉、敏锐而忠实的诠释者。他以自己的哲学证明了上帝的庄严，并在他的举止中表现了福音的纯朴。让人类欢呼他代表着伟大的人类之光。

威斯敏斯特教堂是英国历代国王加冕登基、举行婚礼庆典的地方，也是英国的王室陵墓所在地。大科学家牛顿也安葬在这里。