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

——英國(guó)詩(shī)人亞歷山大·蒲柏

229年前的今天，一位超級(jí)天才隕落了。

在美國(guó)學(xué)者麥克·哈特《影響人類(lèi)歷史進(jìn)程的100名人排行榜》中，牛頓超越耶穌，排名第二；

在科學(xué)史中，愛(ài)因斯坦的偉大毋庸置疑，但是所有人都認(rèn)為，與牛頓相比，他不得不屈居第二。

牛頓對(duì)人類(lèi)核心知識(shí)的發(fā)現(xiàn)，是古今無(wú)人能及的，他對(duì)宇宙真理的觸摸，讓人類(lèi)從愚昧徹底走出，迎來(lái)光明。

如今，牛頓早已融入我們的日常生活，成為常識(shí)和應(yīng)用的一部分。他的三大貢獻(xiàn)——運(yùn)動(dòng)三定律，中學(xué)就學(xué)過(guò)；萬(wàn)有引力，人人都知；微積分，大學(xué)會(huì)學(xué)但普通人一輩子也用不到。

然而，牛頓之于我們的價(jià)值，不止是科學(xué)發(fā)現(xiàn)，他更將人類(lèi)的科學(xué)精神內(nèi)化為一種人文力量，始終啟迪著人類(lèi)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(zhǎng)——

積極思考與強(qiáng)大的行動(dòng)力

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

在牛頓出生三個(gè)月前，父親就去世了。

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

當(dāng)牛頓3歲時(shí)，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(duì)母親一直都很疏遠(yuǎn)，牛頓甚至曾經(jīng)寫(xiě)下：“威脅我的繼父與生母，要把他們連同房子一齊燒掉。”

11歲時(shí)，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(qiáng)，這與他的家庭環(huán)境不無(wú)關(guān)系。

▲ 小時(shí)候的牛頓

1648年，牛頓開(kāi)始上公立學(xué)校讀書(shū)。

實(shí)際上，牛頓少年時(shí)成績(jī)一般，但卻很喜歡讀書(shū)，喜歡看一些介紹各種簡(jiǎn)單機(jī)械模型制作方法的讀物，并從中受到啟發(fā)，自己動(dòng)手制作些奇奇怪怪的小玩意，如風(fēng)車(chē)、木鐘、折疊式提燈等等。

據(jù)說(shuō)小牛頓把風(fēng)車(chē)的機(jī)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(chē)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(dòng)，于是輪子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)；又一次他放風(fēng)箏時(shí)，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(gè)小水鐘。每天早晨，小水鐘會(huì)自動(dòng)滴水到他的臉上，催他起床。

他還喜歡繪畫(huà)、雕刻，尤其喜歡刻日晷，家里墻角、窗臺(tái)上到處安放著他刻畫(huà)的日晷，用以驗(yàn)看日影的移動(dòng)。

▲ 模擬牛頓制造的模型

母親原希望他成為一個(gè)農(nóng)民，但牛頓本人卻無(wú)意于此，而酷愛(ài)讀書(shū)。隨著年歲的增大，牛頓越發(fā)愛(ài)好讀書(shū)，喜歡沉思，做科學(xué)小實(shí)驗(yàn)。

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

在國(guó)王中學(xué)時(shí)，他寄宿在當(dāng)?shù)氐乃巹熗た死思抑校谶@里，牛頓跟隨克拉克接受了化學(xué)試驗(yàn)的熏陶。

并在19歲前往劍橋大學(xué)求學(xué)前，與藥劑師的繼女安妮·斯托勒訂婚。之后因?yàn)榕ｎD專(zhuān)注于他的研究而使得愛(ài)情冷卻，斯托勒小姐嫁給了別人。

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

牛頓在中學(xué)時(shí)代學(xué)習(xí)成績(jī)很出眾，愛(ài)好讀書(shū)，對(duì)自然現(xiàn)象有好奇心，例如顏色、日影四季的移動(dòng)，尤其是幾何學(xué)、哥白尼的日心說(shuō)等等。

他還分門(mén)別類(lèi)的記讀書(shū)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(yàn)。

從12 歲左右到17歲，牛頓都在金格斯皇家中學(xué)學(xué)習(xí)，在該校圖書(shū)館的窗臺(tái)上還可以看見(jiàn)他當(dāng)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(xué)在家務(wù)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(lái)的敘述，耕作工作讓牛頓相當(dāng)不快樂(lè)。

牛頓一有機(jī)會(huì)便埋首書(shū)卷，以至經(jīng)常忘了干活。每次，母親叫他同傭人一道上市場(chǎng)，熟悉做交易的生意經(jīng)時(shí)，他便懇求傭人一個(gè)人上街，自己則躲在樹(shù)叢后看書(shū)。

▲ 康斯太勃爾的畫(huà)

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(huì)神地鉆研一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題。

牛頓的好學(xué)精神感動(dòng)了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)，并鼓勵(lì)牛頓上大學(xué)讀書(shū)。最終，金格斯皇家中學(xué)的校長(zhǎng)亨利·斯托克斯說(shuō)服了牛頓的母親，牛頓又被送回了學(xué)校以完成他的學(xué)業(yè)。

他在18歲時(shí)完成了中學(xué)的學(xué)業(yè)，并得到了一份完美的畢業(yè)報(bào)告。

▌所謂天才，

不過(guò)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(fèi)生的身份進(jìn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院，靠為學(xué)院做雜務(wù)的收入支付學(xué)費(fèi)。

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

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

同年，劍橋大學(xué)評(píng)議會(huì)通過(guò)了授予牛頓大學(xué)學(xué)士學(xué)位的決定。

牛頓的廣義二項(xiàng)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(lèi)了立方面曲線(xiàn)（兩變量的三次多項(xiàng)式），為有限差理論作出了重大貢獻(xiàn)，并首次使用了分式指數(shù)和坐標(biāo)幾何學(xué)得到丟番圖方程的解。他用對(duì)數(shù)趨近了調(diào)和級(jí)數(shù)的部分和（這是歐拉求和公式的一個(gè)先驅(qū)），并首次有把握地使用冪級(jí)數(shù)和反轉(zhuǎn)（revert）冪級(jí)數(shù)。他還發(fā)現(xiàn)了π的一個(gè)新公式。

▲ 歐洲鼠疫

1665～1666年嚴(yán)重的鼠疫席卷了倫敦，劍橋離倫敦不遠(yuǎn)，為了預(yù)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(xué)、光學(xué)和萬(wàn)有引力定律。

1666年，他用三棱鏡研究日光，得出結(jié)論：白光是由不同顏色（即不同波長(zhǎng)）的光混合而成的，不同波長(zhǎng)的光有不同的折射率。在可見(jiàn)光中，紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，折射率最小；紫光波長(zhǎng)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(chǔ)，揭示了光色的秘密。

▲ 牛頓揭示了光的秘密

牛頓還曾把一個(gè)磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面，壓在一個(gè)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(diǎn)是一個(gè)暗點(diǎn)，周?chē)鷦t是明暗相間的同心圓圈。后人把這一現(xiàn)象稱(chēng)為“牛頓環(huán)”。

他創(chuàng)立了光的“微粒說(shuō)”，從一個(gè)側(cè)面反映了光的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，但牛頓對(duì)光的“波動(dòng)說(shuō)”并不持反對(duì)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(xué)教授席位，是擔(dān)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(guò)任命的圣公會(huì)牧師。

巴羅讓賢，也一直被傳為科學(xué)史上的一段佳話(huà)。

1670—1671年，通過(guò)對(duì)研究得出結(jié)論：任何折光式望遠(yuǎn)鏡都會(huì)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(yuǎn)鏡（現(xiàn)稱(chēng)作牛頓望遠(yuǎn)鏡）來(lái)回避這個(gè)問(wèn)題。并于1671年在皇家學(xué)會(huì)上展示了自己的反射式望遠(yuǎn)鏡。

1672年，牛頓應(yīng)邀加入皇家學(xué)會(huì)。

1675年，牛頓在著作《解釋光屬性的解說(shuō)》中，假定了以太的存在，認(rèn)為粒子間力的傳遞是透過(guò)以太進(jìn)行的。

后來(lái)，在與神智學(xué)家亨利·莫爾接觸后重新燃起了對(duì)煉金術(shù)的興趣，并改用源于漢密斯神智學(xué)中粒子相吸互斥思想的神秘力量來(lái)解釋?zhuān)鎿Q了先前假設(shè)以太存在的看法。

擁有許多牛頓煉金術(shù)著作的經(jīng)濟(jì)學(xué)大師約翰·梅納德·凱恩斯曾說(shuō)：“牛頓不是理性時(shí)代的第一人，他是最后的一位煉金術(shù)士。”

但牛頓對(duì)煉金術(shù)的興趣卻與他對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)息息相關(guān)，而且在那個(gè)時(shí)代煉金術(shù)與科學(xué)也還沒(méi)有明確的區(qū)別。如果他沒(méi)有依靠神秘學(xué)思想來(lái)解釋穿過(guò)真空的超距作用，他可能也不會(huì)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(xiàng)式展開(kāi)定理。牛頓還利用它發(fā)現(xiàn)了其他無(wú)窮級(jí)數(shù)，并用來(lái)計(jì)算面積、積分、解方程等等。

1679年，牛頓重新回到力學(xué)的研究中：引力及其對(duì)行星軌道的作用、開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律、與胡克和弗拉姆斯蒂德在力學(xué)上的討論。他將自己的成果歸結(jié)在《物體在軌道中之運(yùn)動(dòng)》（1684年）一書(shū)中，該書(shū)中包含有初步的、后來(lái)在《原理》中形成的運(yùn)動(dòng)定律。

1687年7月5日，在埃德蒙·哈雷的鼓勵(lì)和支持下《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》正式出版。書(shū)中闡述了其后兩百年間都被視作真理的三大運(yùn)動(dòng)定律。

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

牛頓總結(jié)了物體運(yùn)動(dòng)的三個(gè)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(shí)作用規(guī)律。力和加速度同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消逝。

第三定律表達(dá)式　F=-F'（F表示作用力，F(xiàn)'表示反作用力，負(fù)號(hào)表示反作用力F'與作用力F的方向相反）這三個(gè)非常簡(jiǎn)單的物體運(yùn)動(dòng)定律，為力學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并對(duì)其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。

牛頓的萬(wàn)有引力定律將地球上的力學(xué)與天體力學(xué)統(tǒng)一到一個(gè)力學(xué)體系中，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)理論體系，實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次大統(tǒng)一，直接促成現(xiàn)代天文學(xué)的誕生。

▌當(dāng)科學(xué)天才步入政壇，

依然是天才

1689年，他當(dāng)選為國(guó)會(huì)議員。

牛頓在1689年到1690年和1701年是皇家科學(xué)院的成員，在1703年成為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，并任職24年之久，在歷任會(huì)長(zhǎng)中僅次于約瑟夫·班克斯，同時(shí)也是法國(guó)科學(xué)院的會(huì)員。

1696年，牛頓通過(guò)了當(dāng)時(shí)的財(cái)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(guó)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(rèn)真的對(duì)待。

身為皇家鑄幣廠的主管官員，牛頓估計(jì)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(guò)事實(shí)證明牛頓做得很好。

牛頓為此當(dāng)上了太平紳士。

▲ 議員牛頓

▋最高級(jí)的認(rèn)可，

往往來(lái)自最強(qiáng)的對(duì)手

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

牛頓所在的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)宣布，一項(xiàng)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(lái)，發(fā)現(xiàn)該調(diào)查評(píng)論萊布尼茨的結(jié)語(yǔ)是由牛頓本人書(shū)寫(xiě)，因此該調(diào)查遭到了質(zhì)疑。這導(dǎo)致了激烈的牛頓與萊布尼茨的微積分學(xué)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(chǎng)爭(zhēng)論在英國(guó)和歐洲大陸的數(shù)學(xué)家間劃出了一道鴻溝，并可能阻礙了英國(guó)數(shù)學(xué)至少一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。

牛頓與萊布尼茨獨(dú)立發(fā)展出了微積分學(xué)，并為之創(chuàng)造了各自獨(dú)特的符號(hào)。根據(jù)牛頓周?chē)娜怂觯ｎD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(méi)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(hào)和“微分法”被歐洲大陸全面地采用，大約在1820年后，英國(guó)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(guò)程，而在牛頓已知的記錄中只發(fā)現(xiàn)了他最終的結(jié)果。

牛頓聲稱(chēng)他一直不愿公布他的微積分學(xué)，是因?yàn)樗卤蝗藗兂靶Α?/p>

萊布尼茨并不是牛頓的朋友，他們之間甚至有過(guò)非常激烈的爭(zhēng)論。但他后來(lái)寫(xiě)道：“從世界的開(kāi)始直到牛頓生活的時(shí)代為止，對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)絕大部分是牛頓做出的。”

▋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(chēng)為人類(lèi)精神最偉大的勝利，被廣泛的應(yīng)用于自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。

1704年，牛頓著成《光學(xué)》，系統(tǒng)闡述他在光學(xué)方面的研究成果，其中他詳述了光的粒子理論。他認(rèn)為光是由非常微小的微粒組成的，而普通物質(zhì)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(jī)。

次年，被安妮女王封為爵士，他是第一位獲此殊榮的科學(xué)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(shù)》。他主要討論了代數(shù)基礎(chǔ)及其（通過(guò)解方程）在解決各類(lèi)問(wèn)題中的應(yīng)用。

書(shū)中陳述了代數(shù)基本概念與基本運(yùn)算，用大量實(shí)例說(shuō)明了如何將各類(lèi)問(wèn)題化為代數(shù)方程，同時(shí)對(duì)方程的根及其性質(zhì)進(jìn)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(guān)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(xué)筆記

1727年3月31日，偉大的艾薩克·牛頓逝世，英國(guó)人將他葬于西敏寺。西敏寺的前身是一個(gè)修道院，1579年，英國(guó)女王伊麗莎白一世將西敏寺改為學(xué)院，校長(zhǎng)由英國(guó)君主任命。

西敏寺的正式名稱(chēng)因此改為“威斯敏斯特圣彼得學(xué)院教堂”，其后三個(gè)世紀(jì)，詩(shī)人亞歷山大·波普為牛頓寫(xiě)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(shuō)"讓牛頓來(lái)吧！"于是，一切變?yōu)楣饷鳌?/strong>

牛頓一生科學(xué)貢獻(xiàn)卓越，研究的領(lǐng)域非常廣泛，并且都取得了開(kāi)創(chuàng)性的成就。他是近代科學(xué)的鼻祖， 他開(kāi)拓了向科學(xué)進(jìn)軍的新紀(jì)元。他是人類(lèi)歷史上第一個(gè)獲得國(guó)葬的自然科學(xué)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(lèi)榮耀曾經(jīng)在世界上存在。

不管牛頓的生平有過(guò)多少謎團(tuán)和爭(zhēng)議，但這都不足以降低他的影響力。

1726年，伏爾泰曾說(shuō)過(guò)牛頓是最偉大的人，因?yàn)椤八谜胬淼牧α拷y(tǒng)治我們的頭腦，而不是用武力奴役我們”。

牛頓曾說(shuō)：“我不知道這個(gè)世界會(huì)如何看我，但對(duì)我自己而言，我僅僅是一個(gè)在海邊嬉戲的頑童，為時(shí)而發(fā)現(xiàn)一粒光滑的石子或一片可愛(ài)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。”

毫無(wú)疑問(wèn)，牛頓已經(jīng)成為人類(lèi)歷史上最偉大的一個(gè)存在。他還說(shuō)：“如果我比別人看得更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀！倍ｎD，就是巨人本身，我們?nèi)缃竦氖澜纾瑹o(wú)不是站在牛頓的肩膀上建立起來(lái)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(lái)眺望世界。

求真，好奇，發(fā)現(xiàn)，這就是牛頓的一生。店長(zhǎng)薦書(shū)誠(chéng)摯推薦一套“走進(jìn)牛頓的世界”四書(shū)，包括《牛頓傳：破界創(chuàng)新者》，張卜天譯本《牛頓研究》，《微積分的歷程：從牛頓到勒貝格》，以及牛頓最重要的作品《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。四本書(shū)涵蓋牛頓的科學(xué)、思想、人生、思維方式等各個(gè)方面。感興趣的書(shū)友，識(shí)別圖中的二維碼，即可一鍵收藏：