2 牛顿
自然与自然的规律隐藏在黑暗中：
上帝说，诞生吧，牛顿！于是一片光明。
——亚历山大·蒲柏
牛顿是有史以来最伟大、最有影响力的科学家。他于1642年圣诞节那天诞生在英格兰的伍尔斯托普。这年正是伽利略去世的那一年。同穆罕默德一样，他是个遗腹子。童年时代他就表现出在机械方面的才能，他的双手很灵巧。虽然他很聪明，但在学校时是个散漫的学生，并没引起别人太大的注意。十几岁时他母亲让他退学，希望他成为一个出色的农夫。幸运的是，他母亲被人说服，承认他的主要天赋是在其他方面。18岁时他进入剑桥大学。在那里，他迅速吸收着当时已知的自然科学和数学知识，并且很快进入了自己的独立研究领域。在21～27岁时，他就奠定了日后引起世界革命性变化的那些科学理论的基础。
17世纪中叶是一个孕育伟大科学的时代。在这个世纪初，望远镜的发明已经使整个天文学研究发生了革命性的变化。英国哲学家弗朗西斯·培根和法国哲学家笛卡儿极力向全欧洲的科学家呼吁停止对亚里士多德权威的依赖而依靠他们自己的实验和观测。培根和笛卡儿所倡导的也正是伽利略所实践的。他用新发明的望远镜进行天文观测，从而引起了天文学研究的革命，并且他的力学实验建立了今天我们所熟知的牛顿第一运动定律。
其他一些伟大的科学家，如发现血液循环的哈维，发现描述行星围绕太阳运行定律的开普勒，正在将新的基本知识带给科学界。但是纯科学主要还是知识分子们的玩具，并且在那时还没有证据表明像弗朗西斯·培根曾经预言的那样，科学一旦被应用到技术领域就会引起整个人类生活方式的革命性变化。
尽管哥白尼和伽利略已经扫荡掉一些古代科学中的错误概念，并加深了人类对宇宙的了解，但那时人们还没建立起一套原则，这套原则可能将这些看似无关的事实联系起来，形成一套统一的能够用来进行科学预测的理论。正是牛顿提供了这样一套统一的理论并使现代科学走上一条此后它一直遵循的路线。
牛顿从不愿意公布他的研究成果。虽然他大部分研究工作的基本思想早在1669年时已经形成，但他的大部分理论多年以后才公诸于众。牛顿公布的第一项发现是他在研究光的性质上的具有突破性的工作。经过一系列精心的实验，牛顿发现普通的白光实际是构成彩虹的所有颜色组成的混合光。他还仔细分析了光的反射和折射定律的结果。利用这些定律，他在1668年设计并实际制造了第一架反射式望远镜。今天，大多数天文观测使用的就是这种望远镜。在他29岁时，这些发现连同他所做的许多其他的光学实验一起被呈交给英国皇家学会。
仅牛顿在光学方面的成就就可能使他有资格在本书中占据一席之地；然而，这些成就同他在纯数学和力学方面的成就比起来就次要多了。他对数学的突出贡献是发明了微积分，那时他大概是23或24岁。这一发明是现代数学最重要的成就。它是种子，大多数现代数学理论由它生长繁育而来；它更是至关重要的工具，没有它，在它之后的大多数现代科学进步就不可能实现。就算牛顿没有做其他任何事情，仅仅是发明微积分本身就足以使他在本书中占据相当重要的位置。
然而，牛顿最重要的发现是在力学领域。力学是研究物体如何运动的科学。伽利略已经发现了第一运动定律，它描述了物体不受外力作用时的运动状态。毫无疑问，在现实中所有的物体都受到外力的作用，因此力学里最重要的问题是在这样的环境下物体是如何运动的。牛顿用他著名的第二运动定律解决了这一问题。该定律堪称是经典力学中最基本的定律。第二运动定律（用数学方程式表述为F=ma）说明了一个物体的加速度（即该物体速度的变化率）等于作用在该物体上的净力除以该物体的质量。作为这两个定律的补充，牛顿又加上了他著名的第三运动定律（该定律说明每一个作用力，都存在一个大小相等、方向相反的反作用力），以及他最为有名的科学定律——万有引力定律。这一组四个定律结合起来形成了一个统一的体系，借助这一体系，人们可以研究从钟摆的摆动到行星沿着它们的轨道绕太阳运行等实际上所有的宏观力学系统的问题，也可以对它们的状态进行预测。牛顿不仅阐明了这些力学定律，而且他本人还亲自运用微积分等数学工具，示范了如何应用这些基本定律解决实际问题。
牛顿的定律可能并且已经在科学问题和工程问题的广泛领域内得到应用。在他活着时，他的这些定律在天文学领域已得到最引人注目的应用。他在这一领域也领导着研究的潮流。1687年他发表了他的伟大著作《自然哲学的数学原理》（简称《原理》），在这本书中他提出了万有引力定律的运动定律。牛顿展示了如何运用这些定律来精确预测围绕太阳运行的各行星的运动。因此动态天文学中的主要问题，即精确预测恒星和行星位置和运动的问题，被牛顿漂亮地一举解决。正是因为如此，牛顿常常被认为是最伟大的天文学家。
那么，我们对牛顿科学重要性的判断是什么呢？如果你查阅一部科学百科全书的索引，你会发现有关牛顿和他的定律及发现的材料要比其他任何一位科学家都多（可能有两到三倍之多）。更重要的是，你应该考虑到其他科学家对牛顿的评价。莱布尼茨并不是牛顿的朋友，他们之间曾有过非常激烈的争论。他写道：“从世界的开始直到牛顿生活的时代为止，对数学发展的贡献绝大部分是牛顿做出的。”伟大的法国科学家拉普拉斯写道：“《原理》是人类智慧的产物中最卓越的杰作。”拉格朗日经常说牛顿是有史以来最伟大的天才。而马赫在1901年时写道：“所有自他那个时代以来在数学上所取得的成就，只是建立在牛顿定律基础之上的关于力学在演绎上、形式上和数学上的发展。”牛顿的伟大成就的关键或许是：他面对的科学是一堆孤立的事实和定律，可用来描述某些现象但几乎不能预测任何东西，而他留给我们一个统一的定律体系，它可用来解释众多的物理现象，也可用作精确的预测。
在这样简短的概括性叙述中，我们不可能详细描述牛顿所有的发现；所以虽然就其自身看它们也是重要的成就，但我们还是忽略了许多相对次要的发现。牛顿对热力学（对热的研究）和声学（对声音的研究）也做出了贡献；他阐明了物理学中的动量守恒和角动量守恒的物理学原理；他发现了数学中的二项式定理；他还第一次对恒星的起源做了令人信服的解释。
现在你可能会承认牛顿是有史以来最伟大和最有影响的科学家，但你可能仍然要问：为什么他的排名要高于如亚历山大大帝或乔治·华盛顿这样重要的政治人物，或是为什么要排在耶稣和佛祖释迦牟尼这样重要的宗教人物之前。我个人的观点是，虽然政治变迁是重要的，但公正地说，在亚历山大大帝去世500年之后，世界上大多数人的生活同他们生活在亚历山大大帝出生前500年时祖先们的生活方式没什么两样。同样，从大多数的日常活动来看，公元后1500年时的大部分人仍过着与公元前1500年的人差不多的生活。但是在过去500年里，随着现代科学的兴起，大多数人的日常生活发生了革命性的变化。同1500年前的人相比，我们穿着不同，饮食不同，工作不同，更与他们不同的是我们还有大量的闲暇时间。科学发现不仅带来了技术上和经济上的革命，它还完全改变了政治和宗教思想，艺术和哲学。经过这次科学革命，几乎人类活动的每一个方面都发生了变化。这也正是为什么你会在本书中找到许多科学家和发明家的大名的原因。牛顿不仅仅是最杰出的科学家，而且他还是科学理论发展中最有影响的人物，因此在任何一张世界最有影响人物的排名表中，牛顿完全应该排在最高或接近最高的位置上。
牛顿于1727年去世。他被葬于西敏斯特教堂（西敏寺）内。他是第一个被给予此项殊荣的科学家。