前言

艾薩克·牛頓爵士，（Sir Isaac Newton）1642年12月25日生于英格蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個(gè)小村落——艾爾斯索普村，1727年3月20日在倫敦病逝。是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻(xiàn)是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。他晚年潛心于自然哲學(xué)與神學(xué)。

他在1687年發(fā)表的論文《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，對(duì)萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)都遵循著相同的自然定律，從而消除了人們對(duì)太陽中心說的最后一絲疑慮，并推動(dòng)了科學(xué)革命。

清苦的童年生活使他性情羞怯而孤獨(dú)。一位老師曾斷言：“這孩子將來一定是個(gè)非常遲鈍的呆子。”然而就是這個(gè)沉默寡言、喜歡做木工活的孩子，后來靠著自己的天才和勤奮，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律、三大運(yùn)動(dòng)定律，同時(shí)，在數(shù)學(xué)、天文學(xué)、光學(xué)等許多方面為人類的科學(xué)進(jìn)步事業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn)，成為被全世界所尊敬的科學(xué)巨人。

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(yùn)算，用大量實(shí)例說明了如何將各類問題化為代數(shù)方程，同時(shí)對(duì)方程的根及其性質(zhì)進(jìn)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(duì)解析幾何與綜合幾何都有貢獻(xiàn)。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(jì)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)研究還涉及數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論等眾多領(lǐng)域。

牛頓不但擅長數(shù)學(xué)計(jì)算，而且能夠自己動(dòng)手制造各種試驗(yàn)設(shè)備并且做精細(xì)實(shí)驗(yàn)。為了制造望遠(yuǎn)鏡，他自己設(shè)計(jì)了研磨拋光機(jī)，實(shí)驗(yàn)各種研磨材料。1668年，他制成了第一架反射望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)，這是第二大貢獻(xiàn)。1671年，牛頓把經(jīng)過改進(jìn)的反射望遠(yuǎn)鏡獻(xiàn)給了英國皇家學(xué)會(huì)，因之牛頓名聲大震，并被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。反射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明奠定了現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。

同時(shí)，牛頓還進(jìn)行了大量的觀察實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)計(jì)算，比如研究惠更斯發(fā)現(xiàn)的冰川石的異常折射現(xiàn)象、虎克發(fā)現(xiàn)的肥皂泡的色彩現(xiàn)象、“牛頓環(huán)”的光學(xué)現(xiàn)象等等。

牛頓還提出了光的“微粒說”，認(rèn)為光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直線運(yùn)動(dòng)路徑。他的“微粒說”與后來惠更斯的“波動(dòng)說”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。此外，他還制作了牛頓色盤等多種光學(xué)儀器。

他生前就成為科學(xué)界的主宰，幾乎被當(dāng)作偶像崇拜。他作為英國皇家學(xué)會(huì)連任二十四年的終身會(huì)長，法國科學(xué)院至尊的外國院士，還兼任英國造幣局局長和國會(huì)議員，并前所未有地被封為貴族，獲得爵士稱號(hào)。他死后又第一個(gè)作為自然科學(xué)家獲得國葬，長眠于西敏斯特教堂，這是歷代帝王和第一流名人的墓地。

牛頓身后的聲望有增無減。他不僅以不朽的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》、《光學(xué)》等流傳于世，而且由于后繼大師們的發(fā)展，他的思想觀念長期統(tǒng)率著科學(xué)戰(zhàn)線上的士卒。他在物理、數(shù)學(xué)研究上的主要成果，至今仍是各國大中學(xué)生必修的功課。

本書沿著牛頓人生和思想發(fā)展的主要脈絡(luò)，為我們還原了一個(gè)真實(shí)的牛頓，描述了近代科學(xué)奠基人牛頓輝煌的一生，既有他潛心研究運(yùn)動(dòng)定律、萬有引力定律、微積分學(xué)和光學(xué)的探索歷程，又有他童年與外祖母相依為命，中年為官直至鑄幣局局長任上去世的人生軌跡。本書圖文并茂，引人入勝，對(duì)引導(dǎo)廣大讀者沿著科學(xué)巨匠的足跡去探索大自然的奧秘，其功效非空洞說教所能相比。

作者

2008年10月于北京