少年牛頓

1643年1月4日，在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭裡，牛頓誕生了。牛頓是一個早産兒，出生時隻有三磅重，接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位名垂千古的科學巨人，并且竟活到了84歲的高齡。

牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時，母親改嫁給一個牧師，把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時，母親的後夫去世，母親帶着和後爸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，這種習性可能來自他的家庭處境。

大約從五歲開始，牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓并不是神童，他資質平常、成績

一般，但他喜歡讀書，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，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。

傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後，自己制造了一架磨坊的模型，他将老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然後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，就不斷的跑動，于是輪子不停的轉動；又一次他放風筝時，在繩子上懸挂着小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現；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，家裡牆角、窗台上到處安放着他刻畫的日晷，用以驗看日影的移動。

牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民，但牛頓本人卻無意于此，而酷愛讀書。随着年歲的增大，牛頓越發愛好讀書，喜歡沉思，做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時，曾經寄宿在一位藥劑師家裡，使他受到了化學試驗的熏陶。

牛頓在中學時代學習成績并不出衆，隻是愛好讀書，對自然現象有好奇心，例如顔色、日影四季的移動，尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門别類的記讀書筆記，又喜歡别出心裁的作些小工具、小技巧、小發明、小試驗。

當時英國社會滲透基督教新思想，牛頓家裡有兩位都以神父為職業的親戚，這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中，還看不出幼年的牛頓是個才能出衆異于常人的兒童。

後來迫于生活，母親讓牛頓停學在家務農，贍養家庭。但牛頓一有機會便埋首書卷，以至經常忘了幹活。每次，母親叫他同傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經時，他便懇求傭人一個人上街，自己則躲在樹叢後看書。有一次，牛頓的舅父起了疑心，就跟蹤牛頓上市鎮去，發現他的外甥伸着腿，躺在草地上，正在聚精會神地鑽研一個數學問題。牛頓的好學精神感動了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓複學，并鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓又重新回到了學校，如饑似渴地汲取着書本上的營養。

求學歲月

1661年，19歲的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，1664年成為獎學金獲得者，1665年獲學士學位。

17世紀中葉，劍橋大學的教育制度還滲透着濃厚的中世紀經院哲學的氣味，當牛頓進入劍橋時，那裡還在傳授一些經院式課程，如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年後三一學院出現了新氣象，盧卡斯創設了一個獨辟蹊徑的講座，規定講授自然科學知識，如地理、物理、天文和數學課程。

講座的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學的科學家。這位學者獨具慧眼，看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。于是将自己的數學知識，包括計算曲線圖形面積的方法，全部傳授給牛頓，并把牛頓引向了近代自然科學的研究領域。

在這段學習過程中，牛頓掌握了算術、三角，讀了開普勒的《光學》，笛卡爾的《幾何學》和《哲學原理》，伽利略的《兩大世界體系的對話》，胡克的《顯微圖集》，還有皇家學會的曆史和早期的哲學學報等。

牛頓在巴羅門下的這段時間，是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲，精于數學和光學，他對牛頓的才華極為贊賞，認為牛頓的數學才華超過自己。後來，牛頓在回憶時說道：“巴羅博士當時講授關于運動學的課程，也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。”

當時，牛頓在數學上很大程度是依靠自學。他學習了歐幾裡得的《幾何原本》、笛卡爾的《幾何學》、沃利斯的《無窮算術》、巴羅的《數學講義》及韋達等許多數學家的著作。其中，對牛頓具有決定性影響的要數笛卡兒的《幾何學》和沃利斯的《無窮算術》，它們将牛頓迅速引導到當時數學最前沿～解析幾何與微積分。1664年，牛頓被選為巴羅的助手，第二年，劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的決定。

1665～1666年嚴重的鼠疫席卷了倫敦，劍橋離倫敦不遠，為恐波及，學校因此而停課，牛頓于1665年6月離校返鄉。

由于牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養，對探索自然現象産生濃厚的興趣，家鄉安靜的環境又使得他的思想展翅飛翔。1665～1666年這段短暫的時光成為牛頓科學生涯中的黃金歲月，他在自然科學領域内思潮奔騰，才華迸發，思考前人從未思考過的問題，踏進了前人沒有涉及的領域，創建了前所未有的驚人業績。

1665年初，牛頓創立級數近似法,以及把任意幂的二項式化為一個級數的規則；同年11月，創立正流數法(微分)；次年1月，用三棱鏡研究顔色理論；5月，開始研究反流數法(積分)。這一年内，牛頓開始想到研究重力問題，并想把重力理論推廣到月球的運動軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說，說的也是此時發生的轶事。

總之，在家鄉居住的兩年中，牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造，并關心自然哲學問題。他的三大成就：微積分、萬有引力、光學分析的思想都是在這時孕育成形的。可以說此時的牛頓已經開始着手描繪他一生大多數科學創造的藍圖。

1667年複活節後不久，牛頓返回到劍橋大學，10月1日被選為三一學院的仲院侶(初級院委)，翌年3月16日獲得碩士學位，同時成為正院侶(高級院委)。1669年10月27日，巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職，26歲的牛頓晉升為數學教授，并擔任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學生涯打通了道路，如果沒有牛頓的舅父和巴羅的幫助，牛頓這匹千裡馬可能就不會馳騁在科學的大道上。巴羅讓賢，這在科學史上一直被傳為佳話。

晚年牛頓

對于牛頓的晚年，人們普遍存在一些“誤解”。認為牛頓開始相信上帝。但事實并非如此。對于微積分的研究是牛頓晚年的研究重點。微積分可以在實驗的基礎上推導出物理量之間關系的函數形式，但具體函數物無從知曉（簡單來說，就是知道誰和誰呈正比或反比關系，但作為初始條件的比例系數不知道），隻能通過實驗得知。所以，牛頓提出“上帝第一次推動”這一個概念，就是說，像密度等物質固有屬性是大自然自己制定的，無法更改，也無從推導。而人們的誤解普遍來源于“上帝第一次推動”，誤解為“上帝第一次推動力”（牛頓生活的時代還沒有力的物理概念，牛頓定律是牛頓通過動量形式表達出來的）。

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