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牛頓
本詞條是多義詞，共8個義項
提出了“萬有引力定律”
近代科學(xué)鼻祖
物理學(xué)之父
艾薩克·牛頓（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，出生于英格蘭東米德蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個小村落伍爾索普村的伍爾索普（Woolsthorpe）莊園。英國皇家學(xué)會會長，著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和煉金術(shù)師，百科全書式的“全才”，著有《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》、《光學(xué)》等。
1687年，牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，闡述了萬有引力和三大運動定律，奠定了此后三個世紀(jì)里力學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓通過論證開普勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律；為太陽中心說提供了強有力的理論支持，并推動了科學(xué)革命。
在力學(xué)上，牛頓闡明了動量和角動量守恒的原理，提出牛頓運動定律。在光學(xué)上，他發(fā)明了反射望遠鏡，并基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的觀察，發(fā)展出了顏色理論。他還系統(tǒng)地表述了冷卻定律，并研究了音速。在數(shù)學(xué)上，牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學(xué)的榮譽。他也證明了廣義二項式定理，提出了“牛頓法”以趨近函數(shù)的零點，并為冪級數(shù)的研究做出了貢獻。在經(jīng)濟學(xué)上，牛頓提出金本位制度。
2005年，英國皇家學(xué)會進行了一場“誰是科學(xué)史上最有影響力的人”的民意調(diào)查，在被調(diào)查的皇家學(xué)會院士和網(wǎng)民投票中，牛頓被認(rèn)為比阿爾伯特·愛因斯坦更具影響力。
基本信息
| 原名 | 艾薩克·牛頓 |
| 出生日期 | 1643年1月4日 |
| 出生地 | 英國林肯郡伍爾索普村 |
| 去世日期 | 1727年3月31日 |
| 國籍 | 英國 |
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大事件
出生
1643年
1643年1月4日，牛頓出生于英格蘭東米德蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個小村落伍爾索普村的伍爾索普（Woolsthorpe）莊園。
就讀于格蘭瑟姆國王中學(xué)
1655年-1660年
1655年，牛頓就讀于格蘭瑟姆的國王中學(xué)，在中學(xué)時代其學(xué)習(xí)成績并不出眾，只是愛好讀書，對自然現(xiàn)象有好奇心。牛頓寄宿在當(dāng)?shù)氐乃巹熗た死耍╓illiam Clarke）家中，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（Anne Storer）訂婚。
就讀于劍橋大學(xué)
1661年-1665年
1661年6月，牛頓進入了劍橋大學(xué)三一學(xué)院。1664年成為獎學(xué)金獲得者，1665年或?qū)W士學(xué)位。在此期間，伊薩克·巴羅教授把牛頓引向了自然科學(xué)，他對牛頓的才華極為贊賞，認(rèn)為牛頓的數(shù)學(xué)才能超過自己。
發(fā)現(xiàn)廣義二項式定理
1665年
1665年，牛頓發(fā)現(xiàn)了廣義二項式定理，并開始發(fā)展一套新的數(shù)學(xué)理論，也就是后來為世人所熟知的微積分學(xué)。此外，牛頓還發(fā)現(xiàn)了牛頓恒等式、牛頓法，分類了立方面曲線，為有限差理論做出了重大貢獻。
當(dāng)選盧卡斯數(shù)學(xué)教授
1669年
1669年，伊薩克·巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職，牛頓晉升為數(shù)學(xué)教授，并擔(dān)任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學(xué)生涯打通了道路，巴羅讓賢在科學(xué)史上一直被傳為佳話。
研究、發(fā)表光的折射理論成果
1670年-1672年
從1670年到1672年，牛頓負(fù)責(zé)教授光學(xué)。在此期間，他研究了光的折射，并說明了光的色散現(xiàn)象。
發(fā)明了反射望遠鏡
1671年
牛頓發(fā)現(xiàn)任何折射望遠鏡都會受到光散射成不同顏色的影響，因此發(fā)明了反射望遠鏡來克服這個困難。1671年，牛頓向皇家學(xué)會展示了反射望遠鏡，隨后出版了自己的光學(xué)筆記，后來擴編為《光學(xué)》一書。次年，牛頓把自己的研究成果發(fā)表在《皇家學(xué)會哲學(xué)雜志》上，這是他第一次公開發(fā)表的論文。
出版《解釋光屬性的假說》
1675年
1675年，牛頓出版了《解釋光屬性的假說》。該書中，牛頓認(rèn)為粒子間力的傳遞是透過以太進行的。
重新研究力學(xué)
1679年
1679年，在胡克的啟發(fā)下，牛頓注意到開普勒定律的重要性，并對其作出了力學(xué)上的證明。他將自己的成果歸結(jié)在《物體在軌道中之運動》一書中，該書包含有初步的、后來在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中形成的運動定律。
出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》
1687年
《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》在埃蒙德·哈雷的鼓勵和支持下于1687年7月出版。該書中牛頓闡述了三大運動定律。《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書的出版，使得牛頓成為當(dāng)時最有影響力的科學(xué)家。
入選國會和皇家科學(xué)院
1689年-1705年
1689年，牛頓當(dāng)選為國會議員。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(xué)院的會員。1705年，牛頓被安妮女王封為爵士。
任職于皇家鑄幣廠
1696年
1696年，牛頓通過了當(dāng)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(rèn)真的對待，當(dāng)上了太平紳士。
微積分學(xué)論戰(zhàn)
1699年-1716年
1693年，牛頓發(fā)表了微積分的文章，之后他陸續(xù)發(fā)表了更多的論文。直到1699年，他被皇家學(xué)會的成員們指控剽竊萊布尼茨的研究成果，這導(dǎo)致了激烈的牛頓與萊布尼茨的微積分學(xué)論戰(zhàn)。這場論戰(zhàn)玷污了牛頓與萊布尼茨的聲譽，直到1716年才暫時停止。
著成《光學(xué)》
1704年
1704年，牛頓著成《光學(xué)》，其中他詳細論述了光的粒子理論。
改革英國貨幣體系
1717年
牛頓在改革對低成色貨幣和偽幣的流通和懲罰上鍛煉了能力，于1717年通過安妮女王法案創(chuàng)立了在金幣和銀幣之間的聯(lián)系，非正式的把英鎊錢幣從銀本位轉(zhuǎn)移到了金本位。這相當(dāng)程度上增加了英格蘭的財富和穩(wěn)定。
逝世
1727年
1727年3月31日（格蘭歷），牛頓在倫敦逝世于西敏寺。為其舉行了國葬，成為史上第一個獲得國葬的自然科學(xué)家。
人物生平
少年時代
牛頓老家伍爾索普莊園
牛頓
學(xué)生時代
1654年，牛頓進了離家有十幾公里九龍的金格斯皇家中學(xué)讀書。牛頓的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(xué)小實驗。他在金格斯皇家中學(xué)讀書時，曾經(jīng)寄宿在一位藥劑師家里，使他受到了化學(xué)試驗的熏陶。
艾薩克·牛頓
當(dāng)時英國社會滲透基督教新思想，牛頓家里有兩位都以神父為職業(yè)的親戚，這可能是牛頓晚年的宗教生活所受的影響。僅從這些平凡的環(huán)境和活動中，還看不出幼年的牛頓是個才能出眾異于常人的兒童。
后來迫于生活困難，母親讓牛頓停學(xué)在家務(wù)農(nóng)，贍養(yǎng)家庭。但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。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(xué)問題。牛頓的好學(xué)精神感動了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)，并鼓勵牛頓上大學(xué)讀書。牛頓又重新回到了學(xué)校，如饑似渴地汲取著書本上的營養(yǎng)。
據(jù)《大數(shù)學(xué)家》（Men of Mathematics，E·T·貝爾（E.T.Bell）著）和《數(shù)學(xué)史介紹》（An introduction to the history of mathematics，H·伊夫斯（H.Eves）著）兩書記載：“牛頓在鄉(xiāng)村學(xué)校開始學(xué)校教育的生活，后來被送到了格蘭瑟姆的國王中學(xué)，并成為了該校最出色的學(xué)生。在國王中學(xué)時，他寄宿在當(dāng)?shù)氐乃巹熗た死耍╓illiam Clarke）家中，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（Anne Storer）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。”
不過據(jù)和牛頓同時代的友人威廉·斯蒂克利（William Stukeley）所著的《艾薩克·牛頓爵士生平回憶錄》（Memoirs of Sir Isaac Newton's Life）一書的描述，斯蒂克利在牛頓死后曾訪問過文森特（Vincent）夫人，也就是當(dāng)年牛頓的戀人斯托勒小姐。文森特夫人的名字叫作凱瑟琳，而不是安妮，安妮是她的妹妹（參見Arthur Storer），而且夫人僅表示牛頓當(dāng)年寄宿時對她只不過是“懷有情愫”的程度而已。
牛頓的晚年畫像-1712年
1661年6月3日，他進入了劍橋大學(xué)的三一學(xué)院。在那時，該學(xué)院的教學(xué)基于亞里士多德的學(xué)說，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、哥白尼和開普勒等天文學(xué)家更先進的思想。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(xué)理論，也就是后來為世人所熟知的微積分學(xué)。在1665年，牛頓獲得了學(xué)位，而大學(xué)為了預(yù)防倫敦大瘟疫而關(guān)閉了。在此后兩年里，牛頓在家中繼續(xù)研究微積分學(xué)、光學(xué)和萬有引力定律。
政治生涯
1689年，他當(dāng)選為國會議員。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(xué)院的會員。
1696年，牛頓通過了當(dāng)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(rèn)真的對待。身為皇家鑄幣廠的主管官員，牛頓估計大約有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(dāng)上了太平紳士。
與世長辭
牛頓之墓
九百多年來，西敏寺除了供信徒作禮拜、祈禱、膜拜之外，也是英國慶典的重要場所。英國的社會名流無不以死后能安葬于此為榮耀。而根據(jù)統(tǒng)計，占地面積達2972平方米的西敏寺（威斯敏斯特圣彼得學(xué)院教堂）內(nèi)，安葬了共三千三百多人，包括很多當(dāng)代的知名人士，如：達爾文、狄更斯、牛頓、丘吉爾……無數(shù)位在英國有著深遠影響的歷史人物都安息在西敏寺中，也有許多名人，本身并沒葬在這里，卻有寫上其名字的石板子嵌在地上作為紀(jì)念。而里頭最著名的便是牛頓，他是人類歷史上第一個獲得國葬的自然科學(xué)家。
他的墓地位于威斯敏斯特教堂正面大廳的中央，也就是中殿(nave)那里，墓地上方聳立著一尊牛頓的雕像，其石像倚坐在一堆書籍上，雙手沒有合十。身邊有兩位天使，還有一個巨大的地球造型以紀(jì)念他在科學(xué)上的功績。
牛頓的浮雕像
在美國學(xué)者麥克·哈特所著的《影響人類歷史進程的100名人排行榜》，牛頓名列第2位，僅次于穆罕默德。書中指出：在牛頓誕生后的數(shù)百年里，人們的生活方式發(fā)現(xiàn)了翻天覆地的變化，而這些變化大都是基于牛頓的理論和發(fā)現(xiàn)。在過去500年里，隨著現(xiàn)代科學(xué)的興起，大多數(shù)人的日常生活發(fā)生了革命性的變化。同1500年前的人相比，我們穿著不同，飲食不同，工作不同，更與他們不同的是我們還有大量的閑暇時間。科學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅帶來技術(shù)上和經(jīng)濟上的革命，它還完全改變了政治、宗教思想、藝術(shù)和哲學(xué)。
2003年，英國廣播公司在一次全球性的評選最偉大的英國人活動當(dāng)中，牛頓被評為最偉大的英國人之首。在《偉大的英國人》系列紀(jì)錄片中專門編輯了牛頓專集的歷史學(xué)家特里斯特拉姆·亨特表示：“全球的公眾意識到牛頓的成就是世界性的，而且對全人類都產(chǎn)生影響。這些投票者顯然都跨越了國界，他對于牛頓的一馬當(dāng)先感到高興。”
主要成就
力學(xué)成就
1679年，牛頓重新回到力學(xué)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(xué)上的討論。他將自己的成果歸結(jié)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。
《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（現(xiàn)常簡稱作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓勵和支持下出版于1687年7月5日。該書中牛頓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。
由于《原理》的成就，牛頓得到了國際性的認(rèn)可，并為他贏得了一大群支持者：牛頓與其中的瑞士數(shù)學(xué)家尼古拉·法蒂奧·丟勒建立了非常親密的關(guān)系，直到1693年他們的友誼破裂。這場友誼的結(jié)束讓牛頓患上了神經(jīng)衰弱。
牛頓在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上進行深入研究，總結(jié)出了物體運動的三個基本定律（牛頓三定律）：
任何一個物體在不受任何外力或受到的力平衡時（Fnet=0），總保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
第二定律
①牛頓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。②F=ma是一個矢量方程，應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，凡與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負(fù)值，一般常取加速度的方向為正方向。③根據(jù)力的獨立作用原理，用牛頓第二定律處理物體在一個平面內(nèi)運動的問題時，可將物體所受各力正交分解，在兩個互相垂直的方向上分別應(yīng)用牛頓第二定律的分量形式：Fx=max，F(xiàn)y=may列方程。
牛頓第二定律的六個性質(zhì)：①因果性：力是產(chǎn)生加速度的原因。②同體性：F合、m、a對應(yīng)于同一物體。 ③矢量性：力和加速度都是矢量，物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓第二定律數(shù)學(xué)表達式∑F=ma中，等號不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向一致，即物體加速度方向與所受合外力方向相同。④瞬時性：當(dāng)物體（質(zhì)量一定）所受外力發(fā)生突然變化時，作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發(fā)生突變；當(dāng)合外力為零時，加速度同時為零，加速度與合外力保持一一對應(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律是一個瞬時對應(yīng)的規(guī)律，表明了力的瞬間效應(yīng)。⑤相對性：自然界中存在著一種坐標(biāo)系，在這種坐標(biāo)系中，當(dāng)物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的坐標(biāo)系叫慣性參照系。地面和相對于地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系，牛頓定律只在慣性參照系中才成立。⑥獨立性：作用在物體上的各個力，都能各自獨立產(chǎn)生一個加速度，各個力產(chǎn)生的加速度的失量和等于合外力產(chǎn)生的加速度。
適用范圍：①只適用于低速運動的物體（與光速比速度較低）。②只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子。③參照系應(yīng)為慣性系。兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一直線上，大小相等，方向相反。（詳見牛頓第三運動定律）
第三定律
表達式 F=-F' （F表示作用力，F(xiàn)'表示反作用力，負(fù)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(xué)奠定了堅實的基礎(chǔ)，并對其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。第一定律的內(nèi)容伽利略曾提出過，后來R.笛卡兒作過形式上的改進，伽利略也曾非正式地提到第二定律的內(nèi)容。第三定律的內(nèi)容則是牛頓在總結(jié)C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的結(jié)果之后得出的。
牛頓是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者。他在1665～1666年開始考慮這個問題。萬有引力定律（Law of universal gravitation）是艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》上發(fā)表的。1679年，R·胡克在寫給他的信中提出，引力應(yīng)與距離平方成反比，地球高處拋體的軌道為橢圓，假設(shè)地球有縫，拋體將回到原處，而不是像牛頓所設(shè)想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒有回信，但采用了胡克的見解。在開普勒行星運動定律以及其他人的研究成果上，他用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出了萬有引力定律。
牛頓把地球上物體的力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一到一個基本的力學(xué)體系中，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規(guī)律，實現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次大統(tǒng)一。這是人類對自然界認(rèn)識的一次飛躍。
牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比。他說：流體部分之間由于缺乏潤滑性而引起的阻力，如果其他都相同，與流體部分之間分離速度成比例。在此把符合這一規(guī)律的流體稱為牛頓流體，其中包括最常見的水和空氣，不符合這一規(guī)律的稱為非牛頓流體。
數(shù)學(xué)成就
牛頓微積分
在1699年初，皇家學(xué)會（牛頓也是其中的一員）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(xué)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(jié)語是由牛頓本人書寫，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。這場爭論在英國和歐洲大陸的數(shù)學(xué)家間劃出了一道鴻溝，并可能阻礙了英國數(shù)學(xué)至少一個世紀(jì)的發(fā)展。
牛頓的一項被廣泛認(rèn)可的成就是廣義二項式定理，它適用于任何冪。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(biāo)幾何學(xué)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(qū)），并首次有把握地使用冪級數(shù)和反轉(zhuǎn)（revert）冪級數(shù)。他還發(fā)現(xiàn)了π的一個新公式。
他在1669年被授予盧卡斯數(shù)學(xué)教授席位。在那一天以前，劍橋或牛津的所有成員都是經(jīng)過任命的圣公會牧師。不過，盧卡斯教授之職的條件要求其持有者不得活躍于教堂（大概是如此可讓持有者把更多時間用于科學(xué)研究上）。牛頓認(rèn)為應(yīng)免除他擔(dān)任神職工作的條件，這需要查理二世的許可，后者接受了牛頓的意見。這樣避免了牛頓的宗教觀點與圣公會信仰之間的沖突。
17世紀(jì)以來，原有的幾何和代數(shù)已難以解決當(dāng)時生產(chǎn)和自然科學(xué)所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點、遠日點、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對數(shù)、解析幾何、無窮級數(shù)等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當(dāng)時笛卡兒的《幾何學(xué)》和沃利斯的《無窮算術(shù)》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統(tǒng)一為兩類算法：正流數(shù)術(shù)（微分）和反流數(shù)術(shù)（積分），反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數(shù)術(shù)與無窮級數(shù)》、1676年的《曲線求積術(shù)》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數(shù)》中。所謂“流量”就是隨時間而變化的自變量如x、y、s、u等，“流數(shù)”就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的“差率”“變率”就是微分。與此同時，他還在1676年首次公布了他發(fā)明的二項式展開定理。牛頓利用它還發(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。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號，從此牛頓創(chuàng)立的微積分學(xué)在大陸各國迅速推廣。
微積分的出現(xiàn)，成了數(shù)學(xué)發(fā)展中除幾何與代數(shù)以外的另一重要分支——數(shù)學(xué)分析（牛頓稱之為“借助于無限多項方程的分析”），并進一步進進發(fā)展為微分幾何、微分方程、變分法等等，這些又反過來促進了理論物理學(xué)的發(fā)展。例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲線的解答，這是變分法的最初始問題，半年內(nèi)全歐數(shù)學(xué)家無人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說此事，當(dāng)天晚上一舉解出，并匿名刊登在《哲學(xué)學(xué)報》上。伯努利驚異地說：“從這鋒利的爪中我認(rèn)出了雄獅”。
微積分的創(chuàng)立是牛頓最卓越的數(shù)學(xué)成就。牛頓為解決運動問題，才創(chuàng)立這種和物理概念直接聯(lián)系的數(shù)學(xué)理論的，牛頓稱之為"流數(shù)術(shù)"。它所處理的一些具體問題，如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數(shù)的極大和極小值問題等，在牛頓前已經(jīng)得到人們的研究了。但牛頓超越了前人，他站在了更高的角度，對以往分散的結(jié)論加以綜合，將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統(tǒng)一為兩類普通的算法——微分和積分，并確立了這兩類運算的互逆關(guān)系，從而完成了微積分發(fā)明中最關(guān)鍵的一步，為近代科學(xué)發(fā)展提供了最有效的工具，開辟了數(shù)學(xué)上的一個新紀(jì)元。
牛頓沒有及時發(fā)表微積分的研究成果，他研究微積分可能比萊布尼茨早一些，但是萊布尼茨所采取的表達形式更加合理，而且關(guān)于微積分的著作出版時間也比牛頓早。
在牛頓和萊布尼茨之間，為爭論誰是這門學(xué)科的創(chuàng)立者的時候，竟然引起了一場悍然大波，這種爭吵在各自的學(xué)生、支持者和數(shù)學(xué)家中持續(xù)了相當(dāng)長的一段時間，造成了歐洲大陸的數(shù)學(xué)家和英國數(shù)學(xué)家的長期對立。英國數(shù)學(xué)在一個時期里閉關(guān)鎖國，囿于民族偏見，過于拘泥在牛頓的“流數(shù)術(shù)”中停步不前，因而數(shù)學(xué)發(fā)展整整落后了一百年。
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（通過解方程）在解決各類問題中的應(yīng)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(zhì)進行了深入探討，引出了方程論方面的豐碩成果，如：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”。
牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心，給出密切線圓（或稱曲線圓）概念，提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。并將自己的許多研究成果總結(jié)成專論《三次曲線枚舉》，于1704年發(fā)表。此外，他的數(shù)學(xué)工作還涉及數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論等眾多領(lǐng)域。
牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，提出“流數(shù)（fluxion）法”，建立了二項式定理，并和G.W.萊布尼茨幾乎同時創(chuàng)立了微積分學(xué)，得出了導(dǎo)數(shù)、積分的概念和運算法則，闡明了求導(dǎo)數(shù)和求積分是互逆的兩種運算，為數(shù)學(xué)的發(fā)展開辟了一個新紀(jì)元。
二項式定理
在一六六五年，剛好二十二歲的牛頓發(fā)現(xiàn)了二項式定理，這對于微積分的充分發(fā)展是必不可少的一步。二項式定理在組合理論、開高次方、高階等差數(shù)列求和，以及差分法中有廣泛的應(yīng)用。
推廣形式
光學(xué)成就
牛頓曾致力于顏色的現(xiàn)象和光的本性的研究。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）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，折射率最小；紫光波長最短，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(cè)面反映了光的運動性質(zhì)，但牛頓對光的“波動說”并不持反對態(tài)度。
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，并推測如果通過某種煉金術(shù)的轉(zhuǎn)化“難道物質(zhì)和光不能互相轉(zhuǎn)變嗎？物質(zhì)不可能由進入其結(jié)構(gòu)中的光粒子得到主要的動力（Activity）嗎？牛頓還使用玻璃球制造了原始形式的摩擦靜電發(fā)電機。
提出光的微粒說
牛頓
從這項工作中，他得出了如下結(jié)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。他自己打磨鏡片，使用牛頓環(huán)來檢驗鏡片的光學(xué)品質(zhì)，制造出了優(yōu)于折光式望遠鏡的儀器，而這都主要歸功于其大直徑的鏡片。1671年，他在皇家學(xué)會上展示了自己的反射式望遠鏡。皇家學(xué)會的興趣鼓勵了牛頓發(fā)表他關(guān)于色彩的筆記，這在后來擴大為《光學(xué)》（Opticks）一書。但當(dāng)羅伯特·胡克批評了牛頓的某些觀點后，牛頓對其很不滿并退出了辯論會。兩人自此以后成為了敵人，這一直持續(xù)到胡克去世。
牛頓使用過的望遠鏡
在1675年的著作《解釋光屬性的解說》（Hypothesis Explaining the Properties of Light）中，牛頓假定了以太的存在，認(rèn)為粒子間力的傳遞是透過以太進行的。不過牛頓在與神智學(xué)家亨利·莫爾（Henry More）接觸后重新燃起了對煉金術(shù)的興趣，并改用源于漢密斯神智學(xué)（Hermeticism）中粒子相吸互斥思想的神秘力量來解釋，替換了先前假設(shè)以太存在的看法。擁有許多牛頓煉金術(shù)著作的經(jīng)濟學(xué)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(shù)士。”但牛頓對煉金術(shù)的興趣卻與他對科學(xué)的貢獻息息相關(guān)，而且在那個時代煉金術(shù)與科學(xué)也還沒有明確的區(qū)別。如果他沒有依靠神秘學(xué)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。
熱學(xué)成就
牛頓確定了冷卻定律，即當(dāng)物體表面與周圍有溫差時，單位時間內(nèi)從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。
天文成就
牛頓1672年創(chuàng)制了反射望遠鏡。他用質(zhì)點間的萬有引力證明，密度呈球?qū)ΨQ的球體對外的引力都可以用同質(zhì)量的質(zhì)點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現(xiàn)象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有關(guān)，而且同太陽的方位有關(guān)。牛頓預(yù)言地球不是正球體。歲差就是由于太陽對赤道突出部分的攝動造成的。
哲學(xué)成就
牛頓的哲學(xué)思想基本屬于自發(fā)的唯物主義，他承認(rèn)時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣，牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻，但他也不能不受時代的限制。例如，他把時間、空間看作是同運動著的物質(zhì)相脫離的東西，提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念；他對那些暫時無法解釋的自然現(xiàn)象歸結(jié)為上帝的安排，提出一切行星都是在某種外來的“第一推動力”作用下才開始運動的說法。
《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》牛頓最重要的著作，1687年出版。該書總結(jié)了他一生中許多重要發(fā)現(xiàn)和研究成果，其中包括上述關(guān)于物體運動的定律。他說，該書“所研究的主要是關(guān)于重、輕流體抵抗力及其他吸引運動的力的狀況，所以我們研究的是自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理。”該書傳入中國后，中國數(shù)學(xué)家李善蘭曾譯出一部分，但未出版，譯稿也遺失了。現(xiàn)有的中譯本是數(shù)學(xué)家鄭太樸翻譯的，書名為《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》，1931年商務(wù)印書館初版，1957、1958、2006年三次重印。
個人生活
人物軼事
在中小學(xué)教科書中，學(xué)生們肯定不止一次接觸到牛頓這一非同凡響的名字。正如人們所熟知的那樣，他是英國偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，提出過萬有引力定律、力學(xué)三大定律、白光由各色光組成的理論，并開創(chuàng)了微積分學(xué)，等等。在邁克爾·懷特所著的《100位杰出人物》一書中，艾薩克·牛頓（1642～1727年）被列為最具影響力人物之第二，排在穆罕默德之后，耶穌基督之前。他之所以能夠獲得如此殊榮，當(dāng)然是因為他對科學(xué)發(fā)展的杰出貢獻。
人們往往傾向于把科學(xué)史上具有劃時代意義的偉大科學(xué)家看作是品德高尚的天才和圣人，無數(shù)榮譽和光環(huán)圍繞著他們，使人們難以了解他們作為普通人的真實性情。新近出版的《牛頓傳：最后的煉金術(shù)士》，通過大量翔實的資料和原始檔案，還原了一個真實的牛頓。
這位站立在巫術(shù)終結(jié)和科學(xué)興起的歷史轉(zhuǎn)折點上的天才，通過對未知世界永無止境的探索，使他成為有史以來最偉大的科學(xué)家之一，也使他將自己一生中更多的精力花費在煉金術(shù)上，牛頓總共留下50多萬英文單詞的煉金術(shù)手稿和100多萬單詞的神學(xué)手稿，而這些工作與他的科學(xué)發(fā)現(xiàn)很難說是毫無關(guān)聯(lián)的。除此之外，他還專門研究過治療想像中他所患疾病的藥物。
此書作者基于科學(xué)發(fā)生學(xué)的視角，提出了牛頓癡迷煉金術(shù)與奠立近代科學(xué)基礎(chǔ)之間的重大關(guān)聯(lián)。他借助牛頓遺留下來的重要信件和從未發(fā)表過的筆記，闡釋了牛頓從事煉金術(shù)和神學(xué)研究對于他發(fā)現(xiàn)萬有引力，以及后來進行的統(tǒng)一場論研究的作用。
值得一提的是，直到1936年，牛頓真實的另一面才逐漸顯露出來，而這要歸功于20世紀(jì)的經(jīng)濟學(xué)大師、牛頓研究者約翰·梅納德·凱恩斯。當(dāng)時有一批牛頓遺留下來的文件在蘇富比拍賣公司拍賣，這些文件是大約50年前由劍橋大學(xué)所接受的捐贈中被認(rèn)為“不具科學(xué)價值”的一部分收藏品。結(jié)果，凱恩斯在拍賣中購得這批文件。
凱恩斯在研讀這批從未向世人公布過的秘密文件后，于1942年在英國皇家學(xué)會發(fā)表演說，將歷史上這位最著名和最崇高的科學(xué)家描繪成一個受到爭議的性格偏執(zhí)者。凱恩斯對牛頓的重新評價值得我們正視和思考：“從18世紀(jì)以來，牛頓一向被認(rèn)為是第一個，也是最偉大的近代科學(xué)家，是一個理性主義者，他教導(dǎo)我們作出冷靜的思考和無偏的推理。可是現(xiàn)在我要說，我不認(rèn)為如此，我不認(rèn)為任何人在看完那一箱文件之后，還會把他看成是那樣一位道德高尚的偉人。”
萊布尼茨和牛頓各自獨立地創(chuàng)造了微積分，盡管牛頓發(fā)現(xiàn)微積分要比萊布尼茨早若干年，但他很晚才出版自己的著作。于是，誰是微積分的第一創(chuàng)造者，成了當(dāng)時科學(xué)界爭吵的一件大事。牛津大學(xué)教授基爾在<哲學(xué)通報>上發(fā)表一篇討論離心力的文章，文中把發(fā)明微積分的主要功勞記在牛頓名下，同時也提到了萊布尼茲。<哲學(xué)通報>到達萊布尼茲手上，立即惹怒了他。萊布尼茲寄信給皇家學(xué)會，要求收回那種說法。當(dāng)萊布尼茲在<教師學(xué)報>上寫了一篇評論，嚴(yán)厲批評牛頓的工作時，立場堅定的爭論就開始了。萊布尼茲使用的外交手段，是把自己隱藏在無所不知的編輯名義下，匿名寫下這篇評論的，而<教師學(xué)報>是萊布尼茲本人在1682年創(chuàng)辦并自任主編的雜志。那并非一場公開的戰(zhàn)爭，萊布尼茲一方面在大眾面前贊揚牛頓，一方面唆使別人，特別要約翰伯努利寫信攻擊牛頓來為他辯護，伯努利照他的意思去做，沒有在信上署名。萊布尼茨請求英國皇家學(xué)會予以裁定，而作為皇家學(xué)會會長的牛頓指定了一個公正的委員會來審查，皇家學(xué)會發(fā)表結(jié)論，正式譴責(zé)萊布尼茨剽竊。
至于牛頓為什么癡迷于煉金術(shù)，我們要考慮他所處的時代背景。在17世紀(jì)，煉金術(shù)和化學(xué)摻雜在一起，因為這時的化學(xué)還沒有從煉金術(shù)中脫離出來，一個人要想研究化學(xué)而不接觸煉金術(shù)是不可能的。因為沒有人可以找出一本17世紀(jì)的沒有煉金術(shù)內(nèi)容化學(xué)著作。而牛頓對于化學(xué)一定充滿了求知欲。所以他像研究數(shù)學(xué)物理那樣去研究化學(xué)，而可以供他參考自學(xué)的書只有煉金術(shù)著作，所以他不得不選擇煉金術(shù)。其實試圖把化學(xué)從煉金術(shù)中分離出來的就是牛頓，因為他曾經(jīng)寫過一本名叫《化學(xué)》的書，后來在那次大火中被燒毀了，所以他對化學(xué)的貢獻我們一無所知。留下的只是他學(xué)習(xí)過程中的一些手稿，一些沒有經(jīng)過分離的煉金術(shù)資料。
如果我們以今天的眼光來審視煉金術(shù)，我們應(yīng)當(dāng)承認(rèn)它至少帶來了一些有用的技術(shù)和工具。并且煉金術(shù)可能或多或少地激發(fā)了牛頓的靈感，有助于他在科學(xué)領(lǐng)域中的探索和發(fā)現(xiàn)。
科學(xué)巨人同樣可能走向歧途，他們的人格或個性也可能存在著這樣或那樣的缺陷，但是他們對世界文明的貢獻是第一位的，而這些有利于社會進步的探索永遠不會被貶低或者忘卻。
宗教信仰
萬有引力定律是牛頓最著名的發(fā)現(xiàn)。牛頓警告，不可用此發(fā)現(xiàn)把宇宙看成只是機器，猶如一個大時鐘。他說：“重力解釋行星的運行，但不能解釋誰使行星運行。上帝治理萬物，知道一切可做或能做的事。”但是牛頓不相信三位一體論和救恩，而且諷刺的是，他是神圣的劍橋大學(xué)三一學(xué)院的院士。著名科學(xué)哲學(xué)家李察·威斯科稱牛頓為“原型自然神論者”（proto-deist），所謂“自然神論”，是相信神創(chuàng)造這世界之后，就讓自然規(guī)律去統(tǒng)治這個世界，自己再不插手，世界在自然規(guī)律的支配下運轉(zhuǎn)。牛頓正是抱著這種宇宙觀，所以牛頓對事情的解釋是自然規(guī)律加概率，當(dāng)然沒禱告什么事。在他那部著名的著作里面，牛頓明確地說：他認(rèn)為天體之所以會運動，是因為上帝創(chuàng)造了萬物以后，也設(shè)定了各種自然規(guī)律，比如運動定律等等。上帝先把它們一推，然后天體就按“動者恒動”的定律一直運動下去，事物都就按照自然規(guī)律和概率順其自然的發(fā)生。上帝不再做任何事情。牛頓的宇宙觀，屬于宗教的另外一個分支，也叫做“機械宇宙觀”、或者“鐘表宇宙觀”。這種見解當(dāng)然與基督教的基本教義相去甚遠，難怪循道會創(chuàng)始人約翰·衛(wèi)斯理（John Welsey）對牛頓的信仰表示懷疑。
牛頓生活的年代相當(dāng)于明亡之前一年到清雍正5年，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書發(fā)表的時間相當(dāng)于康熙25年。從牛頓《原理》發(fā)表的1687年到1840年的150余年間，牛頓物理學(xué)和天文學(xué)知識幾乎沒有傳到中國。《原理》一書的基本內(nèi)容直到鴉片戰(zhàn)爭之后才在中國傳播。
哥白尼的太陽中心說、開普勒的橢圓軌道、牛頓的萬有引力三者相繼傳入中國，它們和中土奉為圭臬的“天動地靜”、“天圓地方”、“陰陽相感”的傳統(tǒng)有天壤之別。這就不能不引起中國人的巨大反響。牛頓學(xué)說在中國的傳播決不只是影響了學(xué)術(shù)界，喚醒了人們對于科學(xué)真理的認(rèn)識。更重要的是，也為中國資產(chǎn)階級改革派發(fā)起的戊戌變法（1898年）提供了一種輿論準(zhǔn)備。這個運動的主將康有為、梁啟超和譚嗣同等人，無一例外地從牛頓學(xué)說中尋找維新變法的根據(jù)，尤其是牛頓在科學(xué)上革故圖新的精神鼓舞了清代一切希望變革社會的有志之士。
科學(xué)與神學(xué)
牛頓活了80歲，但他40年用于科學(xué)研究，另外40年他居然沉迷于神學(xué)。他用許多“科學(xué)現(xiàn)象”來證明上帝的存在，甚至在研究地球有多少歲時，他居然用《圣經(jīng)》推算出6000年。這樣鮮明的對比，很難讓人們把這些事與這個科學(xué)巨人聯(lián)系起來。
唯一的遺憾
牛頓一生科學(xué)貢獻卓越，智商290的他是近代科學(xué)的鼻祖，他開拓了向科學(xué)進軍的新紀(jì)元，但卻因羞于向女孩表白而白白失去結(jié)婚的機會，然后終生未婚也未育，便沒有他的后人。
哲學(xué)思想
牛頓的著作《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》
牛頓在科學(xué)上的成就須由他的哲學(xué)思想和科學(xué)方法來尋根求源。牛頓的學(xué)生R.科茨曾在《原理》第2版序言中道出了其中的奧妙。古希臘、古羅馬的哲學(xué)家憑著對自然現(xiàn)象的觀察和思考（中國戰(zhàn)國時期也有類似之處）總結(jié)出論斷，例如泰勒斯的學(xué)說：萬物的根源是水。即使像德謨克利特、盧克萊修的原子論，總的來說來評價還是很高的。但是他們的方法憑天才的臆測、思維與辯論，稱之為思辨哲學(xué)。到了中世，經(jīng)院哲學(xué)統(tǒng)治著歐洲。科學(xué)、哲學(xué)淪為神學(xué)的奴婢。到15、16世紀(jì)，哥白尼、G.布魯諾、伽利略等人不畏入獄、火刑等堅持不屈地向教會作斗爭，掙脫了侍奉上帝的桎梏。對自然現(xiàn)象的觀察、測量和實驗的風(fēng)氣逐漸形成了。在物理學(xué)科中伽利略的實驗工作是實驗物理學(xué)的開端，牛頓深受其影響。隨后牛頓使作為實驗科學(xué)的物理學(xué)形成一個光輝體系，同時也使科學(xué)實驗方法闖入了哲學(xué)思想的殿堂。
牛頓認(rèn)為從現(xiàn)象中可以得出科學(xué)原理，或者說科學(xué)基本原理可以從現(xiàn)象中導(dǎo)得或推出。牛頓在《原理》和《光學(xué)》兩書中明白表達他的做學(xué)問的方法，即要明白無誤地區(qū)別猜測、假設(shè)和實驗結(jié)果（及由此而歸納得出的結(jié)論），還有從某些假設(shè)條件下所得到數(shù)學(xué)推導(dǎo)。《原理》第一編十四章中處理細微粒子的運動和第二編命題23中設(shè)想氣體中有相互排斥質(zhì)點的模型都是牛頓運用具有物理實質(zhì)性的數(shù)學(xué)模型的例子，但是他對這些問題缺少實質(zhì)性的實驗證據(jù)，未能寫出無可辯駁的論述。論者可能認(rèn)為牛頓只注重從實驗運用歸納法得出定律，而無視演繹法的重要性。這是有違事實的。1713年牛頓在出版《原理》第2版時在給他的學(xué)生科茨的信中提到運動定律是居于首位的定律或稱之為公理，并說它們都是從現(xiàn)象中推斷或稱演繹而來的，并運用歸納法使之普適化。牛頓說：“這是一個命題在哲學(xué)中所能達到的最高境界的例證。”誠然，必須看到歸納與演繹不能人為地對立起來。恩格斯指出“歸納和演繹正如分析和綜合一樣，是必然相互聯(lián)系著的。不應(yīng)當(dāng)犧牲一個而把另一個捧到天上去”。牛頓在此早著先鞭。關(guān)于實驗與假設(shè)之間的關(guān)系，牛頓在各種場合都有論述。他在給奧爾登堡的信中說：“進行哲學(xué)研究的最好和最可靠的方法，看來第一是勤勤懇懇地探索事物的屬性并用實驗來證明這些屬性。然后進而建立一些假說，用以解釋這些事物的本性。”給科茨信中說：“任何不是從現(xiàn)象中推論出來的說法都應(yīng)稱之為假說，而這樣一種假說無論是形而上學(xué)的還是物理學(xué)的，無論屬于隱蔽性質(zhì)的還是力學(xué)性質(zhì)的，在實驗哲學(xué)中都沒有它們的地位。”牛頓這些論述奠定了自然哲學(xué)的基礎(chǔ)，啟開了實驗科學(xué)的大門，300年來為自然科學(xué)的繁榮立下了不朽功勛。牛頓研究事物規(guī)律的方法不同于那些只從簡單的物理假設(shè)出發(fā)的人，而是通過邏輯的演繹法得到對事物現(xiàn)象的解釋。愛因斯坦指出：“牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎(chǔ)，從這基礎(chǔ)出發(fā)他用數(shù)學(xué)的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現(xiàn)象并且同經(jīng)驗相符合。”“在牛頓之前還沒有什么實際的結(jié)果支持那種認(rèn)為物理因果關(guān)系有完整鏈條的信念。”牛頓是完整的物理因果關(guān)系創(chuàng)始人；而因果關(guān)系正是經(jīng)典物理學(xué)的基石。牛頓出身于篤信基督教的家庭。在劍橋求學(xué)時代，他就懷著宗教生活里亦如科學(xué)實驗一樣可以自由自在的幻想和工作。《原理》完成后，他便著手有關(guān)基督教《圣經(jīng)》的研究，并開始寫這方面的著作，手稿達150萬字之多，絕大部分未發(fā)表。可見牛頓在宗教著述上花費了大量時間的精力。關(guān)于牛頓在1692～1693年間答復(fù)本特萊大主教4封信論造物主（安拉，真主，上帝，亞伯拉罕）之存在，最為后人所詬病。所謂神臂就是第一推動出于第四封信中。從現(xiàn)代宇宙學(xué)來說，第一推動完全可能在物理框架中解決，而無需“神助”。
牛頓反對當(dāng)時的英國國教。他反對三一教義，但不鮮明表白自己的意志，只是隱蔽地表明不愿擔(dān)任圣職。總之，在對于宗教問題上牛頓比之于他的先驅(qū)者如哥白尼、布魯諾、伽利略等赴湯蹈火而不辭的精神，則遜色多了。
1942年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生300周年而寫的文章，對牛頓的一生作如下的評價“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭的舞臺上一幕才能理解他”。此贊語最恰當(dāng)不過的了。
牛頓的哲學(xué)思想和科學(xué)方法：
牛頓在科學(xué)上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學(xué)觀點和一套初具規(guī)模的物理學(xué)方法論體系，給物理學(xué)及整個自然科學(xué)的發(fā)展，給18世紀(jì)的工業(yè)革命、社會經(jīng)濟變革及機械唯物論思潮的發(fā)展以巨大影響。這里只簡略勾畫一些輪廓。
牛頓的哲學(xué)觀點與他在力學(xué)上的奠基性成就是分不開的，一切自然現(xiàn)象他都力圖力學(xué)觀點加以解釋，這就形成了牛頓哲學(xué)上的自發(fā)的唯物主義，同時也導(dǎo)致了機械論的盛行。事實上，牛頓把一切化學(xué)、熱、電等現(xiàn)象都看作“與吸引或排斥力有關(guān)的事物”。例如他最早闡述了化學(xué)親和力，把化學(xué)置換反應(yīng)描述為兩種吸引作用的相互競爭；認(rèn)為“通過運動或發(fā)酵而發(fā)熱”；火藥爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。
這種機械觀，即把一切的物質(zhì)運動形式都歸為機械運動的觀點，把解釋機械運動問題所必需的絕對時空觀、原子論、由初始條件可以決定以后任何時刻運動狀態(tài)的機械決定論、事物發(fā)展的因果律等等，作為整個物理學(xué)的通用思考模式。可以認(rèn)為，牛頓是開始比較完整地建立物理因果關(guān)系體系的第一人，而因果關(guān)系正是經(jīng)典物理學(xué)的基石。
牛頓在科學(xué)方法論上的貢獻正如他在物理學(xué)特別是力學(xué)中的貢獻一樣，不只是創(chuàng)立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現(xiàn)了以下幾種科學(xué)方法：
①實驗——理論——應(yīng)用的方法。牛頓在《原理》序言中說：“哲學(xué)的全部任務(wù)看來就在于從各種運動現(xiàn)象來研究各種自然之力，而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象。”科學(xué)史家I.B.Cohen正確地指出，牛頓“主要是將實際世界與其簡化數(shù)學(xué)表示反復(fù)加以比較”。牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠，也是將其理論應(yīng)用于天體、流體、引力等實際問題的能手。
②分析——綜合方法。分析是從整體到部分（如微分、原子觀點），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運動定律的建立等）。牛頓在《原理》中說過：“在自然科學(xué)里，應(yīng)該像在數(shù)學(xué)里一樣，在研究困難的事物時，總是應(yīng)當(dāng)先用分析的方法，然后才用綜合的方法……。一般地說，從結(jié)果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，并且已經(jīng)把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發(fā)生的現(xiàn)象，并證明這些解釋的正確性”。
③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結(jié)合的。牛頓從觀察和實驗出發(fā)。“用歸納法去從中作出普通的結(jié)論”，即得到概念和規(guī)律，然后用演繹法推演出種種結(jié)論，再通過實驗加以檢驗、解釋和預(yù)測，這些預(yù)言的大部分都在后來得到證實。當(dāng)時牛頓表述的定律他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍結(jié)論，又可用演繹法去推演出其他結(jié)論。
④物理——數(shù)學(xué)方法。牛頓將物理學(xué)范圍中的概念和定律都“盡量用數(shù)學(xué)演出”。愛因斯坦說：“牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎(chǔ)，從這個基礎(chǔ)出發(fā)他用數(shù)學(xué)的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現(xiàn)象并且同經(jīng)驗相符合”，“只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學(xué)家對因果性的要求，微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一”。牛頓把他的書稱為《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》正好說明這一點。
牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇“哲學(xué)中的推理法則”中的四條法則中，此處不再轉(zhuǎn)引。概括起來，可以稱之為簡單性原理（法則1），因果性原理（法則2），普遍性原理（法則3），否證法原理（法則4，無反例證明者即成立）。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結(jié)構(gòu)性原理：“自然哲學(xué)的目的在于發(fā)現(xiàn)自然界的結(jié)構(gòu)的作用，并且盡可能把它們歸結(jié)為一些普遍的法規(guī)和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則，從而導(dǎo)出事物的原因和結(jié)果”。
牛頓的哲學(xué)思想和方法論體系被愛因斯坦贊為“理論物理學(xué)領(lǐng)域中每一工作者的綱領(lǐng)”。這是一個指引著一代一代科學(xué)工作者前進的開放的綱領(lǐng)。但牛頓的哲學(xué)思想和方法論不可避免地有著明顯的時代局限性和不徹底性，這是科學(xué)處于幼年時代的最高成就。牛頓當(dāng)時只對物質(zhì)最簡單的機械運動作了初步系統(tǒng)研究，并且把時空、物質(zhì)絕對化，企圖把粒子說外推到一切領(lǐng)域（如連他自己也不能解釋他所發(fā)現(xiàn)的“牛頓環(huán)”），這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的“第一原因”“不一定是機械的”時，提出了“這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無所不在的上帝”的問題，（《光學(xué)》，疑問29），并長期轉(zhuǎn)到神學(xué)的“科學(xué)”研究中，費了大量精力。但是，牛頓的歷史局限性和他的歷史成就一樣，都是啟迪后人不斷前進的教材。
人物評價
牛頓像
1687年的巨作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，開辟了大科學(xué)時代。牛頓是最有影響的科學(xué)家，被譽為“物理學(xué)之父”，他是經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的牛頓運動定律的建立者。他發(fā)現(xiàn)的運動三定律和萬有引力定律，為近代物理學(xué)和力學(xué)奠定了基礎(chǔ)，他的萬有引力定律和哥白尼的日心說奠定了現(xiàn)代天文學(xué)的理論基礎(chǔ)。直到今天，人造地球衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船的發(fā)射升空和運行軌道的計算，都仍以這作為理論根據(jù)。在2005年，英國皇家學(xué)會進行了一場名為“誰是科學(xué)史上最有影響力的人”的民意調(diào)查，牛頓被認(rèn)為比阿爾伯特·愛因斯坦更具影響力。對牛頓的毛發(fā)進行基因分析，認(rèn)為牛頓是艾斯伯格癥候群攜帶者，有XQ28基因的表現(xiàn)，這更增添了牛頓的神秘感，但并未影響到他巨人的形象。
參考資料
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暗物質(zhì)和暗能量 物理學(xué)天空這兩朵烏云何時才能消散2019-11-14T09:35:52+08:00[引用日期2022-06-15 10:08:20]
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西敏寺印象2019-01-22T15:23:12+08:00[引用日期2022-06-15 14:08:57]
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記者手記：“我愿與牛頓相比”2018-03-14T21:34:56+08:00[引用日期2022-06-17 18:35:18]
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科學(xué)思想的力量2018-04-10T08:35:20+08:00[引用日期2022-06-23 19:21:09]
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（英）艾薩克·牛頓/人文社科/33.5萬字
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