记念牛顿
一代科学天才的浮生一梦
编：R先生
艾萨克·牛顿，加拿大皇家学会会长，美国知名的化学学家、数学家、天文学家和自然哲学家，高等物理的奠基人，万有引力的发觉者，精典热学的开创者。
他的研究涉及数学、化学、天文、地理、哲学、经济和艺术，所学包括客机制造、船舶设计、火箭鱼雷、现代建筑等诸多领域，是迄今为止人类历史上绝无仅有的“百科全书”式天才。
并著有《自然哲学的物理原理》（现常简称作《原理》）、《光学》。
伟大的德国科学家拉普拉斯讲到：“《原理》是人类智慧的产物中最卓越的杰作。”
牛顿被誉为人类历史上最伟大的科学家之一。
他的万有引力定理在人类历史上第一次把天上的运动和地上的运动统一上去，为日心说提供了有力的理论支持，促使自然科学的研究最终挣开了宗教的桎梏。
牛顿还发觉了太阳光的颜色构成，制做了世界上第一架反射望远镜。
拉格朗日常常说：牛顿是有史以来最伟大的天才。
▌天才的成长过程，积极思索与强悍的行动力
1643年1月4日艾萨克·牛顿出生于西班牙林肯郡乡下的一个山村落伍尔索普村的伍尔索普山庄。
在牛顿出生三个月前，母亲就病逝了。
因为足月，牛顿出生时只有三磅重。据传言，他的妻子汉娜·艾斯库曾说过，牛顿刚出生时小得可以把他装进一夸脱的杯子中。
当牛顿3岁时，他的妻子改嫁巴纳巴斯·史密斯法师，将牛顿托付给了他的外祖父玛。
年幼的牛顿不喜欢他的父亲，并因而对丈夫始终都很厌烦，牛顿甚至以前写下：“威胁我的父亲与继母，要把她们连做爱子一同炸掉。”
11岁时，牛顿的父亲过世，父亲带着与后夫所生的一子二女回到牛顿身边。牛顿自幼沉默寡言、性格执拗，这与他的家庭环境不无关系。
▲小时候的牛顿
1648年，牛顿开始上私立中学读书。
实际上，牛顿少年时成绩通常，但却很喜欢读书，喜欢看一些介绍各类简单机械模型制做方式的读物，并从中遭到启发，自己动手制做些奇奇怪怪的小玩意儿，如风车、木钟、折叠式提灯等等。
貌似小牛顿把风车的机械原理深谙后，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，之后在轮子的上面放上一粒小麦，正好那地方是老鼠可望不可及的位置。
老鼠想吃花生，就不断地跑位，于是轮子不停地转动；又一次他放风筝时，在绳子上悬挂着小灯，夜晚村人看去惊惧是慧星出现；他还制造了一个小水钟。每晚中午，小水钟会手动滴水到他的身上，催他睡醒。
他还喜欢画画、雕刻，尤其喜欢刻浑天仪，家里墙角、窗台上四处安放着他描画的浑天仪，用以验看日影的联通。
▲模拟牛顿制造的模型
丈夫原希望他成为一个农户，但牛顿本人却无意于此，而酷爱读书。随着年岁的减小，牛顿越发爱好读书，喜欢思索，做科学小实验。
12岁左右牛顿被送进离家不远的格兰瑟姆镇的金格斯皇家学校读书。并成为了该校最出众的中学生。
在国王学校时，他寄宿在当地的药剂师威廉·克拉克屋内，在这儿，牛顿追随克拉克接受了物理试验的薰陶。
并在19岁抵达剑桥学院求学前，与药剂师的继子安妮·斯托勒结婚。以后由于牛顿专注于他的研究而致使感情冷却，斯托勒小妹嫁给了他人。
听说牛顿对此次的恋情保有一段美好的追忆，但随后便再也没有其他的罗曼史，牛顿也终身未娶。
牛顿在学校时代学习成绩很出色，爱好读书，对自然现象有好奇心，比如颜色、日影四季的联通，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，又喜欢别出心裁地做些小工具、小方法、小发明、小试验。
从12岁左右到17岁，牛顿都在金格斯皇家学校学习，在该校图书馆的阳台上还可以看到他当初的签名。
1659年牛顿第一定律在教材中的地位，在他的父亲逝世后，慑于生活困难，父亲让牛顿停学在家务农，抚养家庭。10月牛顿回到埃尔斯索普村。牛顿其实顺从了妻子的意思，但据牛顿的同侪后来的表述，耕种工作让牛顿相当不快乐。
牛顿一有机会便埋头书卷，因而常常忘了干活。每次，父亲叫他同仆人一道上市场，熟悉做交易的生意经时，他便请求仆人一个人上街，自己则躲在草丛后看书。
▲康斯太勃尔的画
有一次，牛顿的祖父起了猜疑，就跟踪牛顿上市镇去，发觉他的儿子牛顿伸着腿，躺在草地上，正在聚精会神地钻研一个物理问题。
牛顿的好学精神感动了舅舅，于是祖父说服了父亲让牛顿复学，并鼓励牛顿上学院读书。最终，金格斯皇家学校的主任亨利·斯托克斯劝说了牛顿的女儿，牛顿又被送回了中学以完成他的学业。
他在18岁时完成了高中的学业，并得到了一份完美的结业报告。
▌剑桥生涯与躲避疟疾，梦启始的地方亦是另一段人生之路
1661年6月3日，牛顿以减费生的身分步入剑桥学院三一大学，靠为大学做杂务的收入支付杂费。
在那时，该大学的教学基于亚里士多德的学说，但牛顿更喜欢阅读一些笛卡尔等现代哲学家以及伽利略、哥白尼和开普勒等天文学家更先进的思想，这种思想当时还被敌视在主流之外，敏锐的牛顿第一时间发觉了它们的价值，并用于自己的研究。
1665年，他发觉了广义二项式定律，并开始发展一套新的物理理论，也就是后来为世人所熟知的微积分学。
同年，剑桥学院评国会通过了授予牛顿学院学士学位的决定。
牛顿的广义二项式定律适用于任何幂。他发觉了牛顿恒方程、牛顿法，分类了立方面曲线（两变量的三次方程），为有限差理论做出了重大贡献，并首次使用了多项式指数和座标几何学得到丢番图等式的解。他用对数趋近了调和级数的部份和（这是欧拉求和公式的一个先驱），并首次有把握地使用幂级数和反转（）幂级数。他还发觉了π的一个新公式。
▲欧洲流感
1665～1666年严重的霍乱肆虐了巴黎，剑桥离巴黎不远，为了防治巴黎大瘟疫被迫罢课。1665年6月牛顿离校回乡。
在随后三年里，牛顿在家中继续研究微积分学、光学和万有引力定理。
1666年，他用三棱镜研究日光，得出推论：白光是由不同颜色（即不同波长）的光混和而成的，不同波长的光有不同的折射率。在可见光中，绿光波长最长，折射率最小；紫光波长最短，折射率最大。
牛顿的这一重要发觉成为波谱剖析的基础，阐明了光色的秘密。
▲牛顿阐明了光的秘密
牛顿还曾把一个磨得很精、曲率直径较大的凸透镜的凸面，压在一个非常洁白的平面玻璃上，在白光照射下可看见，中心的接触点是一个坏点，周围则是疏密相间的同心圆圈。后人把这一现象称为“牛顿环”。
他创办了光的“微粒说”，从一个侧面反映了光的运动性质，但牛顿对光的“波动说”并不持反对心态。
1669年10月27日，巴罗为了帮衬牛顿而辞去了院长之职，26岁的牛顿被授予卢卡斯物理院士席位，是兼任该职位的最年青的人。在此之前，剑桥或牛津的所有成员都是经过委任的圣帮会神父。
巴罗让位，也仍然被传为科学史上的一段佳话。
1670—1671年，通过对研究得出推论：任何折光式望远镜还会遭到光散射成不同颜色的影响，并为此发明了反射式望远镜（现亦称牛顿望远镜）来回避这个问题。并于1671年在皇家学会上展示了自己的反射式望远镜。
1672年，牛顿应邀加入皇家学会。
1675年，牛顿在专著《解释光属性的解说》中，假设了以太的存在，觉得粒子间力的传递是透过以太进行的。
后来，在与神智学家亨利·莫尔接触后重新点燃了对炼金术的兴趣，并改用始于汉密斯神智学中粒子相吸互斥思想的神秘力量来解释，替换了原先假定以太存在的想法。
拥有许多牛顿炼金术专著的经济学大师约翰·梅纳德·凯恩斯曾说：“牛顿不是理智时代的第一人，他是最后的一位炼金术士。”
但牛顿对炼金术的兴趣却与他对科学的贡献息息相关，并且在哪个时代炼金术与科学也还没有明晰的区别。假如他没有借助神秘学思想来解释穿过真空的超距作用，他可能也不会发展出他的引力理论。
1676年，牛顿首次公布了他发明的二项式展开定律。牛顿还借助它发觉了其他无穷级数，并拿来估算面积、积分、解多项式等等。
1679年，牛顿重新回到热学的研究中：引力及其对行星轨道的作用、开普勒的行星运动定理、与胡克和弗拉姆斯蒂德在热学上的讨论。他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》（1684年）一书中，该书中包含有初步的、后来在《原理》中产生的运动定理。
1687年7月5日，在埃德蒙·哈雷的鼓励和支持下《自然哲学的物理原理》正式出版。书中探讨了其后两百年间都被视作真理的三大运动定理。
牛顿使用拉丁词组“”（沉重）来为现在的引力（）命名，并定义了万有引力定理。在这本书中，他还基于波义耳定理提出了首个剖析测定空气中音速的技巧。
牛顿总结了物体运动的三个基本定理（牛顿三定理）：第一定理（即惯性定理），第二定理是力的瞬时作用规律。力和加速度同时形成、同时变化、同时消逝。
第三定理表达式F=-F'（F表示斥力，F'表示反斥力，减号表示反斥力F'与斥力F的方向相反）这三个特别简单的物体运动定理，为热学奠定了坚实的基础，并对其他学科的发展形成了巨大影响。
牛顿的万有引力定理将月球上的热学与天体热学统一到一个热学体系中，成立了精典热学理论体系，实现了自然科学的第一次大统一，直接促使现代天文学的诞生。
▌成就传奇人生
1689年，他连任为众议院议长。
牛顿在1689年到1690年和1701年是皇家科大学的成员，在1703年成为皇家学会会长，并任职24年之久，在现任会长中仅次于约瑟夫·班克斯，同时也是美国科大学的会员。
1696年，牛顿通过了当时的财政重臣查尔斯·孟塔古的帮衬迁到了纽约作皇家造币厂的监管，仍然到过世。他主持了美国最大的货币重铸工作，此职位通常都是闲职，但牛顿却十分认真的对待。
身为皇家造币厂的主管高官，牛顿恐怕有大概20%的硬币是伪造的。
为这些恶名昭著的犯人量刑是十分困难的；不过事实证明牛顿做得挺好。
牛顿因此当上了太平绅士。
▲议员牛顿
在1699年初，皇家学会的其他成员们指控莱布尼茨抄袭了牛顿的成果，争辩在1711年全面爆发了。
牛顿所在的德国皇家学会宣布，一项调查表明了牛顿才是真正的发觉者，而莱布尼茨被斥为骗局。
但在后来，发觉该调查评论莱布尼茨的结语是由牛顿本人书写，因而该调查受到了指责。这引起了激烈的牛顿与莱布尼茨的微积分学论争，并破坏了牛顿与莱布尼茨的生活，直至前者在1716年去世。
这场争辩在美国和西欧台湾的物理家间划出了一道鸿沟，并可能妨碍了美国物理起码一个世纪的发展。
牛顿与莱布尼茨独立发展出了微积分学，并为之创造了各自独到的符号。按照牛顿周围的人所述，牛顿要比莱布尼茨早几年得出他的方式，但在1693年曾经他几乎没有发表任何内容，并直到1704年他才给出了其完整的表述。其间，莱布尼茨已在1684年发表了他的方式的完整表述。
据悉，莱布尼茨的符号和“微分法”被法国台湾全面地采用，大概在1820年后，美国也采用了该方式。莱布尼茨的电脑记录了他的思想从早期到成熟的发展过程，而在牛顿已知的记录中只发觉了他最终的结果。
牛顿宣称他仍然不愿公布他的微积分学，是由于他怕被人们抨击。
莱布尼茨并不是牛顿的同学，她们之间甚至有过特别激烈的争辩。但他后来写道：“从世界的开始直至牛顿生活的时代为止，对数学发展的贡献绝大部份是牛顿作出的。”
牛顿的微积分理论，被恩格斯称为人类精神最伟大的胜利，被广泛的应用于自然科学的各个领域。
1704年，牛顿著成《光学》，系统阐释他在光学方面的研究成果，其中他阐述了光的粒子理论。他觉得光是由特别微小的微粒组成的，而普通物质是由较粗微粒组成。牛顿还使用玻璃球制造了原始方式的磨擦静电发电机。
次年，被安妮女王封为爵士，他是第一位获此佳绩的科学家。
1707年，牛顿的代数课件经整理后出版，定名为《普遍算术》。他主要讨论了代数基础及其（通过解多项式）在解决各种问题中的应用。
书中陈述了代数基本概念与基本运算，用大量实例说明了怎样将各种问题化为代数等式，同时对多项式的根及其性质进行了深入剖析，引出了多项式论方面的丰硕成果。
他得出了多项式的根与其判定式之间的关系，强调可以借助多项式系数确定多项式根之幂的和数，即“牛顿幂和公式”。
▲牛顿爵士
1727年3月31日，伟大的艾萨克·牛顿去世，西班牙人将他迁往西敏寺。西敏寺的前身是一个教堂，1579年，西班牙女王伊丽莎白一世将西敏寺改为大学，市长由德国君主委任。
西敏寺的即将名称因而改为“威斯敏斯特圣彼得大学修道院”，其后三个世纪，作家亚历山大·波普为牛顿写下了以下这段碑刻铭：自然与自然的定理，都隐藏在黑暗之中；上帝说"让牛顿来吧！"于是，一切变为光明。
牛顿一生科学贡献卓越，研究的领域十分广泛，而且都取得了开创性的成就。他是近代科学的鼻祖，他开拓了向科学涉足的新纪元。他是人类历史上第一个获得授勋的自然科学家。
他的石碑上铭刻着：让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀当初在世界上存在。
不管牛顿的生平有过多少悬案和争议，但这都不足以增加他的影响力。
1726年，伏尔泰曾说过牛顿是最伟大的人，由于“他用真理的力量统治我们的脑子，而不是用武力奴役我们”。
牛顿是我们最熟悉的一个陌生人，说起牛顿两个字，我们就能迅速地想到牛顿三大定理，想到了牛顿的那种知名的苹果。
世界上最知名的有三个苹果，一个诱惑了夏娃，一个启发了牛顿，一个捆绑了乔布斯。
然而除此之外，我们似乎对牛顿就知之很少了。
而者格雷克利用牛顿的重要信函和未出版的笔记，记述了牛顿的生活经历，以及那位科学伟人所处的历史概貌。
牛顿的思想是怎么一步步产生的？在哪个古老的、直觉的、炼金术的宇宙牛顿第一定律在教材中的地位，是哪些蕴育了“牛顿物理”？牛顿在哲学、物理学、光学和微积分等方面的重大成果，怎么一步步改变了人类理解世界的方式？
作者生动描画了一位科学天才内心的矛盾冲动和人格的微妙之处，让我们认识了那位远见胆略的“伟人”和“怪人”的一生，与他所努力理解的宇宙一样非凡。
这是科学界最伟大的人物之一——牛顿的一生，一代科学天才的浮生一梦。
