前言

艾萨克·牛顿爵士，（Sir Isaac Newton）1642年12月25日生于英格兰林肯郡乡下的一个小村落——艾尔斯索普村，1727年3月20日在伦敦病逝。是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。他晚年潜心于自然哲学与神学。

他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》中，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律，从而消除了人们对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。

清苦的童年生活使他性情羞怯而孤独。一位老师曾断言：“这孩子将来一定是个非常迟钝的呆子。”然而就是这个沉默寡言、喜欢做木工活的孩子，后来靠着自己的天才和勤奋，发现了万有引力定律、三大运动定律，同时，在数学、天文学、光学等许多方面为人类的科学进步事业作出了巨大贡献，成为被全世界所尊敬的科学巨人。

1707年，牛顿的代数讲义经整理后出版，定名为《普遍算术》。他主要讨论了代数基础及其（通过解方程）在解决各类问题中的应用。书中陈述了代数基本概念与基本运算，用大量实例说明了如何将各类问题化为代数方程，同时对方程的根及其性质进行了深入探讨，引出了方程论方面的丰硕成果。如，他得出了方程的根与其判别式之间的关系，指出可以利用方程系数确定方程根之幂的和数，即“牛顿幂和公式”。

牛顿对解析几何与综合几何都有贡献。他在1736年出版的《解析几何》中引入了曲率中心，给出密切线圆（或称曲线圆）概念，提出曲率公式及计算曲线的曲率方法。并将自己的许多研究成果总结成专论《三次曲线枚举》，于1704年发表。此外，他的数学研究还涉及数值分析、概率论和初等数论等众多领域。

牛顿不但擅长数学计算，而且能够自己动手制造各种试验设备并且做精细实验。为了制造望远镜，他自己设计了研磨抛光机，实验各种研磨材料。1668年，他制成了第一架反射望远镜样机，这是第二大贡献。1671年，牛顿把经过改进的反射望远镜献给了英国皇家学会，因之牛顿名声大震，并被选为英国皇家学会会员。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。

同时，牛顿还进行了大量的观察实验和数学计算，比如研究惠更斯发现的冰川石的异常折射现象、虎克发现的肥皂泡的色彩现象、“牛顿环”的光学现象等等。

牛顿还提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外，他还制作了牛顿色盘等多种光学仪器。

他生前就成为科学界的主宰，几乎被当作偶像崇拜。他作为英国皇家学会连任二十四年的终身会长，法国科学院至尊的外国院士，还兼任英国造币局局长和国会议员，并前所未有地被封为贵族，获得爵士称号。他死后又第一个作为自然科学家获得国葬，长眠于西敏斯特教堂，这是历代帝王和第一流名人的墓地。

牛顿身后的声望有增无减。他不仅以不朽的著作《自然哲学的数学原理》、《光学》等流传于世，而且由于后继大师们的发展，他的思想观念长期统率着科学战线上的士卒。他在物理、数学研究上的主要成果，至今仍是各国大中学生必修的功课。

本书沿着牛顿人生和思想发展的主要脉络，为我们还原了一个真实的牛顿，描述了近代科学奠基人牛顿辉煌的一生，既有他潜心研究运动定律、万有引力定律、微积分学和光学的探索历程，又有他童年与外祖母相依为命，中年为官直至铸币局局长任上去世的人生轨迹。本书图文并茂，引人入胜，对引导广大读者沿着科学巨匠的足迹去探索大自然的奥秘，其功效非空洞说教所能相比。

作者

2008年10月于北京