艾萨克·牛顿（Isaac Newton，1643—1727）是科学史上的伟人，是站在巨人肩上的巨人。如果综合考虑创造力、历史作用与影响力，毫无疑问，牛顿是人类历史上迄今为止最伟大的科学家。牛顿于1643年1月4日出生于英国英格兰东密德兰林肯郡的沃尔斯索普庄园的一个中等农户家里。他是遗腹子和早产儿，新生的牛顿十分瘦小，幼年时期身体孱弱。当牛顿3岁时，他的母亲改嫁而把牛顿托付给了他的外祖母。在12岁那年，牛顿被送进格兰瑟姆的文科中学念书，他不仅聪明好学，而且心灵手巧，擅长制作机械玩具和机械模型。

1656年，他的继父去世，牛顿被叫回家来帮助操持农庄。但是因为他对农活既无兴趣也不擅长，不久就又被送回格兰瑟姆的学校。后来在他舅父威廉·艾斯库的推荐下，他进入剑桥大学学习，1661年牛顿进入三一学院。他基本上依靠自修，系统学习了那个时代的全部数学和光学，这几年他默默无闻。1665—1666年，为了躲避瘟疫，他大部分时间住在沃尔斯索普，其间他发现了二项式定理，发明了流数法，开始关于颜色的实验，并向建立万有引力定律迈出了开始的几步。1667年他回到剑桥之后，当选为三一学院的研究员。翌年他获得文学硕士学位。1669年牛顿接替伊萨克·巴罗就任数学卢卡斯教授。在这段时间里，他还制造了反射望远镜，发现了太阳光的合成性质，并于1672年初将这一发现报告给英国皇家学会，此前他已当选为皇家学会会员。1687年牛顿的《自然哲学的数学原理》（以下简称《原理》）一书出版，在英国的影响可以说是一场风暴，赢得许多著名学者的称赞，例如伟大的政治思想家约翰·洛克认定牛顿是当时的知识巨人之一，在他的传世名作《人类理解论》（1690）的前言中充满敬慕地提到了牛顿。甚至几乎从一开始，《原理》就成为自然哲学家们信奉的宗教。《原理》在欧洲大陆也随即产生巨大影响，1688年春夏，欧洲大陆最有影响的三种评介刊物都发表了有关《原理》的评论，它们是荷兰的《图书世界》、法国的《学者之刊》和德国的《资料汇编》。牛顿当选为法国科学院的八名外籍院士之一（韦斯特福尔，1999）201－202249－250。牛顿因此成为当时最著名的科学家。

1687年，牛顿作为剑桥大学的两名代表之一到国会就剑桥大学的特权问题与詹姆斯二世辩论，此后，牛顿日渐增多地参与公共事务和社会生活。1689年，牛顿代表剑桥大学当选为国会议员。1695年，他被任命为造币厂督办，他在这个新的岗位上恪尽职守，解决了当时银币成色降低的难题。1699年，被任命为造币厂厂长，他担任这个职位直到去世。1701年，他辞去了三一学院研究员和卢卡斯教授的职位。1703年，牛顿当选为皇家学会会长，并连选连任，直到去世。1705年，安妮女王授封牛顿为爵士，他是第二个被授勋的英国科学家，第一个是弗兰西斯·培根。1727年，牛顿在主持一次皇家学会的会议时突然病倒，两周以后，3月31日在伦敦去世，享年85岁。牛顿被安葬于威斯敏斯特教堂，成为英国历史上第一个获得国葬的自然科学家（沃尔夫，1997）161－164。

关于牛顿，我们应从两大方面来把握，一是牛顿何以出现，二是牛顿的历史作用与影响。成就牛顿有三大因素，一是个人天赋，可以说牛顿是天才中的天才，举一个例子就能说明。最速降线问题是一个数学难题，最早由伽利略提出。1696年6月瑞士数学家约翰·伯努利（Johann Bernoulli，1667—1748）再次就最速降线问题向全欧洲的数学家提出挑战。该问题的简明表达是在连接已知两点的无限多的曲线中，选择一条曲线，如果用一根细管或细槽代替这条曲线，把一个小球放入细管或细槽中，放手让它滚动，那么，小球将以最短的时间从一点滚向另一点。约翰·伯努利还特意把这个问题抄了一份，亲自装进信封，寄往英国。这一年，牛顿已经53岁，正在忙于英国造币厂的事务，而且正如他自己所承认的那样，他的头脑已不似20年前全盛时期那样机敏了，但是牛顿仍然只用几个小时就解决了这个困扰欧洲数学家的难题。当时牛顿与他的外甥女凯瑟琳·康迪特一起住在伦敦。凯瑟琳记述了这样的故事：1697年的一天，收到伯努利寄来的问题时，牛顿爵士正在造币厂里忙着改铸新币的工作，很晚才精疲力尽地回到家里。但是，直到解出这道难题，他才上床休息，这时，正是凌晨四点钟。挑战期限截止，约翰·伯努利一共收到了五份答案，包括他自己的答案和莱布尼茨的答案和他的哥哥雅各布等寄来的答案，其中一份答案的信封上盖着英国的邮戳，约翰打开后，发现答案虽然是匿名的，但却完全正确。他感叹道：“从他的利爪我就认出了这头狮子。”（吴佩萱，2006）

第二是站在巨人的肩上。学术传统与学术环境至关重要，科学家是离不开学术传统的。如陈方正所说，西方科学有一个大传统，它表现在两个方面：首先，这一传统并非是一堆孤立的观念、学说、发明、技术、人物的集合，而是从某些共同问题和观念所衍生出来的一整套理论、观察、论证、方法，它们互相结合，成为具有发展潜力与方向的有机体系，在此体系下又产生不同流派。其次，这一传统有强大的延续性：它不但在某些时期内蓬勃发展，而且经过移植或者长期中断之后，仍然能够凭借之前的观念、理论，而重新萌芽、滋长。公元前6世纪至3世纪是这一传统的诞生时期，在此期间古希腊宗教、神话以及埃及、巴比伦远古科学传统通过融合、蜕变而产生了多个相互关联、影响的不同流派，包括自然哲学、毕达哥拉斯学派、柏拉图哲学、严格证明的数学、亚里士多德科学，以及本书未曾论及的医学等等。它们的目标、观念、取向各异，但都以理性探究为基础，形式上着重论证、问难和竞争，而且从柏拉图开始留下了许多相当详细的典籍。需要强调的是，这一传统所产生的思想、方法、发现、价值取向，构成了西方文明最早也最根本的内核部分，其影响一直延续到两千年后的哥白尼、第谷、伽利略、开普勒与牛顿（陈方正，2009）1－34。从学术环境上讲，牛顿不仅继承先人的工作，而且与同时代的科学家的交流、竞争也是成功的必要条件。他与惠更斯、胡克、约翰·沃利斯、雷恩等科学家的交流、争论、碰撞，得到了学术共同体的支持。(www.daowen.com)

第三是站在时代的舞台上。经济社会的需要对科学发展有重要的促进作用，即使是在小科学时代。苏联学者赫森的论文比较充分地反映了这种情况。所以牛顿不仅站在巨人肩上，而且同时也站在时代的舞台上。赫森认为，科学发展的主流是由科学家所处时代的社会经济和技术的需要决定的。他在《牛顿时期的经济学、物理学与技术》一文中详细考察了这一时期的经济技术需要，包括交流方面。赫森认为，牛顿时代的人们对物理学兴趣的基本倾向就是如下这些问题：1）简单力学；2）自由落体运动及抛射物体轨迹问题；3）液体静力学和空气静力学原理及大气压力泵、物体通过耐介质运动的问题；4）潮汐理论、天体力学问题。赫森指出：“把运输技术、交流方式、工业及战争需求所产生的物理学问题与这一系列基本主题相比较，便会清楚地发现这些物理学问题基本取决于这些技术需求。”“把这一时期的主要技术和物理学问题与主流物理学方案进行比较，我们得出这样的结论：物理学方案主要由经济和技术任务所决定，这些任务被正在兴起的资产阶级推到前沿。”

赫森考察了牛顿《原理》的主要内容，与上面的考察相综合，得出结论：“《原理》的核心在于我们分析的这些技术问题。牛顿是那个时代物理学和技术问题的核心人物，这些都是那个时代的兴趣所在。《原理》内容展示了这一时期诸多物理学主题产生于经济和技术需要……所有这些问题都是力学问题，显而易见，牛顿的主要工作是对地球上和天空中物体的一个力学研究。”（赫森，2008）

下面我们探讨牛顿的历史作用与影响。