自然和自然的規(guī)律隱藏在茫茫黑夜之中，上帝說：讓牛頓降生吧，于是一片光明。

——英國詩人亞歷山大·蒲柏

229年前的今天，一位超級天才隕落了。

在美國學者麥克·哈特《影響人類歷史進程的100名人排行榜》中，牛頓超越耶穌，排名第二；

在科學史中，愛因斯坦的偉大毋庸置疑，但是所有人都認為，與牛頓相比，他不得不屈居第二。

牛頓對人類核心知識的發(fā)現(xiàn)，是古今無人能及的，他對宇宙真理的觸摸，讓人類從愚昧徹底走出，迎來光明。

如今，牛頓早已融入我們的日常生活，成為常識和應用的一部分。他的三大貢獻——運動三定律，中學就學過；萬有引力，人人都知；微積分，大學會學但普通人一輩子也用不到。

然而，牛頓之于我們的價值，不止是科學發(fā)現(xiàn)，他更將人類的科學精神內(nèi)化為一種人文力量，始終啟迪著人類的智慧。他天才發(fā)現(xiàn)的一生，始終在告誡我們：要用真理解放頭腦，而非武力奴役世界。

▋天才的成長——

積極思考與強大的行動力

1643年1月4日，牛頓出生于英格蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個小村落 ——伍爾索普村的伍爾索普莊園。

在牛頓出生三個月前，父親就去世了。

由于早產(chǎn)，牛頓出生時只有三磅重。據(jù)傳聞，他的母親漢娜·艾斯庫曾說過，牛頓剛出生時小得可以把他裝進一夸脫的馬克杯中。

當牛頓3歲時，他的母親改嫁巴納巴斯·史密斯牧師，將牛頓托付給了他的外祖母瑪。

年幼的牛頓不喜歡他的繼父，并因此對母親一直都很疏遠，牛頓甚至曾經(jīng)寫下：“威脅我的繼父與生母，要把他們連同房子一齊燒掉?！?/strong>

11歲時，牛頓的繼父去世，母親帶著與后夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言、性格倔強，這與他的家庭環(huán)境不無關系。

▲ 小時候的牛頓

1648年，牛頓開始上公立學校讀書。

實際上，牛頓少年時成績一般，但卻很喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機械模型制作方法的讀物，并從中受到啟發(fā)，自己動手制作些奇奇怪怪的小玩意，如風車、木鐘、折疊式提燈等等。

據(jù)說小牛頓把風車的機械原理摸透后，自己制造了一架磨坊的模型，他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然后在輪子的前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。

老鼠想吃玉米，就不斷地跑動，于是輪子不停地轉動；又一次他放風箏時，在繩子上懸掛著小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現(xiàn)；他還制造了一個小水鐘。每天早晨，小水鐘會自動滴水到他的臉上，催他起床。

他還喜歡繪畫、雕刻，尤其喜歡刻日晷，家里墻角、窗臺上到處安放著他刻畫的日晷，用以驗看日影的移動。

▲ 模擬牛頓制造的模型

母親原希望他成為一個農(nóng)民，但牛頓本人卻無意于此，而酷愛讀書。隨著年歲的增大，牛頓越發(fā)愛好讀書，喜歡沉思，做科學小實驗。

12歲左右牛頓被送進離家不遠的格蘭瑟姆鎮(zhèn)的金格斯皇家中學讀書，并成為了 該校最出色的學生。

在國王中學時，他寄宿在當?shù)氐乃巹熗た死思抑?，在這里，牛頓跟隨克拉克接受了化學試驗的熏陶。

并在19歲前往劍橋大學求學前，與藥劑師的繼女安妮·斯托勒訂婚。之后因為牛頓專注于他的研究而使得愛情冷卻，斯托勒小姐嫁給了別人。

據(jù)說牛頓對這次的戀情保有一段美好的回憶，但此后便再也沒有其他的羅曼史，牛頓也終生未娶。

牛頓在中學時代學習成績很出眾，愛好讀書，對自然現(xiàn)象有好奇心，例如顏色、日影四季的移動，尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。

他還分門別類的記讀書筆記，又喜歡別出心裁地做些小工具、小技巧、小發(fā)明、小試驗。

從12 歲左右到17歲，牛頓都在金格斯皇家中學學習，在該校圖書館的窗臺上還可以看見他當年的簽名。

1659年，在他的繼父去世后，迫于生活困難，母親讓牛頓停學在家務農(nóng)，贍養(yǎng)家庭。10月牛頓回到埃爾斯索普村。牛頓雖然順從了母親的意思，但據(jù)牛頓的同儕后來的敘述，耕作工作讓牛頓相當不快樂。

牛頓一有機會便埋首書卷，以至經(jīng)常忘了干活。每次，母親叫他同傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經(jīng)時，他便懇求傭人一個人上街，自己則躲在樹叢后看書。

▲ 康斯太勃爾的畫

有一次，牛頓的舅父起了疑心，就跟蹤牛頓上市鎮(zhèn)去，發(fā)現(xiàn)他的外甥牛頓伸著腿，躺在草地上，正在聚精會神地鉆研一個數(shù)學問題。

牛頓的好學精神感動了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復學，并鼓勵牛頓上大學讀書。最終，金格斯皇家中學的校長亨利·斯托克斯說服了牛頓的母親，牛頓又被送回了學校以完成他的學業(yè)。

他在18歲時完成了中學的學業(yè)，并得到了一份完美的畢業(yè)報告。

▌所謂天才，

不過是把創(chuàng)造力變成持續(xù)輸出的能力

1661年6月3日，牛頓以減費生的身份進入劍橋大學三一學院，靠為學院做雜務的收入支付學費。

在那時，該學院的教學基于亞里士多德的學說，但牛頓更喜歡閱讀一些笛卡爾等現(xiàn)代哲學家以及伽利略、哥白尼和開普勒等天文學家更先進的思想，這些思想當時還被排斥在主流之外，敏銳的牛頓第一時間發(fā)現(xiàn)了它們的價值，并用于自己的研究。

1665年，他發(fā)現(xiàn)了廣義二項式定理，并開始發(fā)展一套新的數(shù)學理論，也就是后來為世人所熟知的微積分學。

同年，劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的決定。

牛頓的廣義二項式定理適用于任何冪。他發(fā)現(xiàn)了牛頓恒等式、牛頓法，分類了立方面曲線（兩變量的三次多項式），為有限差理論作出了重大貢獻，并首次使用了分式指數(shù)和坐標幾何學得到丟番圖方程的解。他用對數(shù)趨近了調(diào)和級數(shù)的部分和（這是歐拉求和公式的一個先驅），并首次有把握地使用冪級數(shù)和反轉（revert）冪級數(shù)。他還發(fā)現(xiàn)了π的一個新公式。

▲ 歐洲鼠疫

1665～1666年嚴重的鼠疫席卷了倫敦，劍橋離倫敦不遠，為了預防倫敦大瘟疫被迫停課。1665年6月牛頓離校返鄉(xiāng)。

在此后兩年里，牛頓在家中繼續(xù)研究微積分學、光學和萬有引力定律。

1666年，他用三棱鏡研究日光，得出結論：白光是由不同顏色（即不同波長）的光混合而成的，不同波長的光有不同的折射率。在可見光中，紅光波長最長，折射率最?。蛔瞎獠ㄩL最短，折射率最大。

牛頓的這一重要發(fā)現(xiàn)成為光譜分析的基礎，揭示了光色的秘密。

▲ 牛頓揭示了光的秘密

牛頓還曾把一個磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面，壓在一個十分光潔的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接觸點是一個暗點，周圍則是明暗相間的同心圓圈。后人把這一現(xiàn)象稱為“牛頓環(huán)”。

他創(chuàng)立了光的“微粒說”，從一個側面反映了光的運動性質，但牛頓對光的“波動說”并不持反對態(tài)度。

1669年10月27日，巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職，26歲的牛頓被授予盧卡斯數(shù)學教授席位，是擔任該職位的最年輕的人。在此之前，劍橋或牛津的所有成員都是經(jīng)過任命的圣公會牧師。

巴羅讓賢，也一直被傳為科學史上的一段佳話。

1670—1671年，通過對研究得出結論：任何折光式望遠鏡都會受到光散射成不同顏色的影響，并因此發(fā)明了反射式望遠鏡（現(xiàn)稱作牛頓望遠鏡）來回避這個問題。并于1671年在皇家學會上展示了自己的反射式望遠鏡。

1672年，牛頓應邀加入皇家學會。

1675年，牛頓在著作《解釋光屬性的解說》中，假定了以太的存在，認為粒子間力的傳遞是透過以太進行的。

后來，在與神智學家亨利·莫爾接觸后重新燃起了對煉金術的興趣，并改用源于漢密斯神智學中粒子相吸互斥思想的神秘力量來解釋，替換了先前假設以太存在的看法。

擁有許多牛頓煉金術著作的經(jīng)濟學大師約翰·梅納德·凱恩斯曾說：“牛頓不是理性時代的第一人，他是最后的一位煉金術士。”

但牛頓對煉金術的興趣卻與他對科學的貢獻息息相關，而且在那個時代煉金術與科學也還沒有明確的區(qū)別。如果他沒有依靠神秘學思想來解釋穿過真空的超距作用，他可能也不會發(fā)展出他的引力理論。

1676年，牛頓首次公布了他發(fā)明的二項式展開定理。牛頓還利用它發(fā)現(xiàn)了其他無窮級數(shù)，并用來計算面積、積分、解方程等等。

1679年，牛頓重新回到力學的研究中：引力及其對行星軌道的作用、開普勒的行星運動定律、與胡克和弗拉姆斯蒂德在力學上的討論。他將自己的成果歸結在《物體在軌道中之運動》（1684年）一書中，該書中包含有初步的、后來在《原理》中形成的運動定律。

1687年7月5日，在埃德蒙·哈雷的鼓勵和支持下《自然哲學的數(shù)學原理》正式出版。書中闡述了其后兩百年間都被視作真理的三大運動定律。

牛頓使用拉丁單詞“gravitas”（沉重）來為現(xiàn)今的引力（gravity）命名，并定義了萬有引力定律。在這本書中，他還基于波義耳定律提出了首個分析測定空氣中音速的方法。

牛頓總結了物體運動的三個基本定律（牛頓三定律）：第一定律（即慣性定律），第二定律是力的瞬時作用規(guī)律。力和加速度同時產(chǎn)生、同時變化、同時消逝。

第三定律表達式　F=-F'（F表示作用力，F(xiàn)'表示反作用力，負號表示反作用力F'與作用力F的方向相反）這三個非常簡單的物體運動定律，為力學奠定了堅實的基礎，并對其他學科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。

牛頓的萬有引力定律將地球上的力學與天體力學統(tǒng)一到一個力學體系中，創(chuàng)立了經(jīng)典力學理論體系，實現(xiàn)了自然科學的第一次大統(tǒng)一，直接促成現(xiàn)代天文學的誕生。

▌當科學天才步入政壇，

依然是天才

1689年，他當選為國會議員。

牛頓在1689年到1690年和1701年是皇家科學院的成員，在1703年成為皇家學會會長，并任職24年之久，在歷任會長中僅次于約瑟夫·班克斯，同時也是法國科學院的會員。

1696年，牛頓通過了當時的財政大臣查爾斯·孟塔古的提攜遷到了倫敦作皇家鑄幣廠的監(jiān)管，一直到去世。他主持了英國最大的貨幣重鑄工作，此職位一般都是閑職，但牛頓卻非常認真的對待。

身為皇家鑄幣廠的主管官員，牛頓估計有大約20%的硬幣是偽造的。

為那些惡名昭著的罪犯定罪是非常困難的；不過事實證明牛頓做得很好。

牛頓為此當上了太平紳士。

▲ 議員牛頓

▋最高級的認可，

往往來自最強的對手

在1699年初，皇家學會的其他成員們指控萊布尼茨剽竊了牛頓的成果，爭論在1711年全面爆發(fā)了。

牛頓所在的英國皇家學會宣布，一項調(diào)查表明了牛頓才是真正的發(fā)現(xiàn)者，而萊布尼茨被斥為騙子。

但在后來，發(fā)現(xiàn)該調(diào)查評論萊布尼茨的結語是由牛頓本人書寫，因此該調(diào)查遭到了質疑。這導致了激烈的牛頓與萊布尼茨的微積分學論戰(zhàn)，并破壞了牛頓與萊布尼茨的生活，直到后者在1716年逝世。

這場爭論在英國和歐洲大陸的數(shù)學家間劃出了一道鴻溝，并可能阻礙了英國數(shù)學至少一個世紀的發(fā)展。

牛頓與萊布尼茨獨立發(fā)展出了微積分學，并為之創(chuàng)造了各自獨特的符號。根據(jù)牛頓周圍的人所述，牛頓要比萊布尼茨早幾年得出他的方法，但在1693年以前他幾乎沒有發(fā)表任何內(nèi)容，并直至1704年他才給出了其完整的敘述。其間，萊布尼茨已在1684年發(fā)表了他的方法的完整敘述。

此外，萊布尼茨的符號和“微分法”被歐洲大陸全面地采用，大約在1820年后，英國也采用了該方法。萊布尼茨的筆記本記錄了他的思想從初期到成熟的發(fā)展過程，而在牛頓已知的記錄中只發(fā)現(xiàn)了他最終的結果。

牛頓聲稱他一直不愿公布他的微積分學，是因為他怕被人們嘲笑。

萊布尼茨并不是牛頓的朋友，他們之間甚至有過非常激烈的爭論。但他后來寫道：“從世界的開始直到牛頓生活的時代為止，對數(shù)學發(fā)展的貢獻絕大部分是牛頓做出的?！?/strong>

▋他用真理的力量統(tǒng)治我們的頭腦，

而不是用武力奴役我們

牛頓的微積分理論，被恩格斯稱為人類精神最偉大的勝利，被廣泛的應用于自然科學的各個領域。

1704年，牛頓著成《光學》，系統(tǒng)闡述他在光學方面的研究成果，其中他詳述了光的粒子理論。他認為光是由非常微小的微粒組成的，而普通物質是由較粗微粒組成。牛頓還使用玻璃球制造了原始形式的摩擦靜電發(fā)電機。

次年，被安妮女王封為爵士，他是第一位獲此殊榮的科學家。

1707年，牛頓的代數(shù)講義經(jīng)整理后出版，定名為《普遍算術》。他主要討論了代數(shù)基礎及其（通過解方程）在解決各類問題中的應用。

書中陳述了代數(shù)基本概念與基本運算，用大量實例說明了如何將各類問題化為代數(shù)方程，同時對方程的根及其性質進行了深入探討，引出了方程論方面的豐碩成果。

他得出了方程的根與其判別式之間的關系，指出可以利用方程系數(shù)確定方程根之冪的和數(shù)，即“牛頓冪和公式”。

▲牛頓數(shù)學筆記

1727年3月31日，偉大的艾薩克·牛頓逝世，英國人將他葬于西敏寺。西敏寺的前身是一個修道院，1579年，英國女王伊麗莎白一世將西敏寺改為學院，校長由英國君主任命。

西敏寺的正式名稱因此改為“威斯敏斯特圣彼得學院教堂”，其后三個世紀，詩人亞歷山大·波普為牛頓寫下了以下這段墓志銘：自然與自然的定律，都隱藏在黑暗之中；上帝說"讓牛頓來吧！"于是，一切變?yōu)楣饷鳌?/strong>

牛頓一生科學貢獻卓越，研究的領域非常廣泛，并且都取得了開創(chuàng)性的成就。他是近代科學的鼻祖， 他開拓了向科學進軍的新紀元。他是人類歷史上第一個獲得國葬的自然科學家。

他的墓碑上鐫刻著：讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)在世界上存在。

不管牛頓的生平有過多少謎團和爭議，但這都不足以降低他的影響力。

1726年，伏爾泰曾說過牛頓是最偉大的人，因為“他用真理的力量統(tǒng)治我們的頭腦，而不是用武力奴役我們”。

牛頓曾說：“我不知道這個世界會如何看我，但對我自己而言，我僅僅是一個在海邊嬉戲的頑童，為時而發(fā)現(xiàn)一粒光滑的石子或一片可愛的貝殼而歡喜，而我面前偉大的真理的海洋依然未經(jīng)探索?！?/p>

毫無疑問，牛頓已經(jīng)成為人類歷史上最偉大的一個存在。他還說：“如果我比別人看得更遠，那是因為我站在巨人的肩上?！倍ｎD，就是巨人本身，我們?nèi)缃竦氖澜?，無不是站在牛頓的肩膀上建立起來的。我們今人，也得以在牛頓的肩上，用牛頓帶給我們的視野，來眺望世界。

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