根據(jù)英國當時使用的歷法，牛頓出生于1642年的圣誕節(jié)(在歐洲大陸的大部分地區(qū)是1643年1月4日)。在他出生后的頭十年里，英國經(jīng)歷了可怕的內(nèi)戰(zhàn)。17世紀40年代，議會軍與?；受娭g爆發(fā)戰(zhàn)爭，結果將查理一世于1649年1月送上了斷頭臺。牛頓的舅舅和繼父都是地方教區(qū)的教區(qū)長。在國會召集教會當局檢查宗教“虐待”情況的過程中，他們兩人似乎并沒受到什么折磨。十多歲的時候，牛頓生活在激進的、信奉新教的共和政體下。到了1660年，查理二世復辟，共和政體被取代了。牛頓出身于一個相對殷實的家庭，在一種濃厚的宗教氛圍中長大。牛頓的父親也叫艾薩克，他是一個自耕農(nóng)，在1639年12月繼承了林肯郡伍爾索普教區(qū)的一片土地和一座很氣派的莊園。牛頓的母親漢娜·艾斯庫來自下層鄉(xiāng)紳家庭，似乎僅僅受過一點基本教育(不過這在那時是比較普遍的)。不過，她弟弟威廉卻是17世紀30年代劍橋大學三一學院的畢業(yè)生。后來，在送牛頓去上三一學院的過程中，威廉發(fā)揮了很大的作用。

牛頓的父親(他顯然連自己的名字都不會寫)死于1642年10月初，當時離兒子出生還有將近三個月時間。牛頓曾對孔杜伊特講，他剛生下來時瘦小孱弱，一副病態(tài)，人們都認為他活不長久。家里打發(fā)兩個婦人到當?shù)匾晃毁F婦那里尋求幫助，結果她倆卻在半路上坐下來休息，因為她們肯定等自己返回時那個嬰兒已經(jīng)死了。然而，命運多舛的牛頓還是活了下來。母親把牛頓撫養(yǎng)到三歲的時候，當?shù)匾晃簧狭四昙o的教區(qū)牧師巴納巴斯·史密斯向她求婚。史密斯牧師很富有，他答應會給漢娜的頭生子牛頓遺留一些土地，于是漢娜就在1646年1月和史密斯結婚了。從那以后，一直到史密斯1653年去世，漢娜大部分時間都和后夫生活在一起，而且為他生育了三個孩子(其中一個就是凱瑟琳·孔杜伊特的母親)。雖然約翰·孔杜伊特用抒情的筆調(diào)描寫了漢娜的品德，并且很細心地指出漢娜是一位對所有的孩子“都很溺愛的母親”，但同時強調(diào)她最鐘愛的還是小艾薩克。無論這話的真實性如何，來自牛頓自己的證據(jù)則表明他少年時與母親的關系非常不好。此外，在長達七年的時間里，漢娜實際上都將牛頓留在伍爾索普由外婆撫養(yǎng)，歷史學家一直覺得很難將這一事實與孔杜伊特的描述協(xié)調(diào)起來。

牛頓先后就讀于當?shù)氐膬伤W，十二歲后進入格蘭瑟姆文法公學讀書。他寄宿在當?shù)氐囊晃凰巹熂s瑟夫·克拉克家中?？死说乃幏砍闪伺ｎD獲取信息的一個大好來源?？死说囊晃缓蟠嬖V威廉·斯蒂克利，牛頓對店中大量的藥品和化學制品表現(xiàn)出了極大的興趣。斯蒂克利寫道，牛頓曾花了大量時間來收集藥草，還很可能向克拉克的學徒了解過這些藥草的屬性。牛頓當時和克拉克的繼子女生活在一起。這些繼子女中有一位叫凱瑟琳——也就是后來的文森特夫人，她提供了有關這位神童的大量信息。斯蒂克利遇到的每個人都會向他敘說牛頓制造機器的“天賦和非凡的創(chuàng)造性”。他們這樣告訴他：“放學后，牛頓不跟其他男孩一起玩耍，而總是在家里忙個不停，隨心所欲地制作各種各樣的小玩意兒和木頭模型?！蔽纳胤蛉朔Q自己就是那位年輕的發(fā)明家當年關注、愛慕的對象。根據(jù)她的記錄，牛頓的同學“并不十分喜歡”牛頓，因為他們知道牛頓要比他們“心靈手巧得多”。小艾薩克“一直”都是“一個嚴肅、沉默寡言而善于思考的少年”。他從不跟男孩子一起玩耍，但偶爾會做一些玩具小屋中擺放的家具，給女孩子“擺放玩偶和懸掛小飾品”。

牛頓將母親給他的錢都用來購置鋸子、鑿子、手斧、錘子之類的工具，并慢慢在格蘭瑟姆建起了“一家齊備的工具店”?！八闷疬@些工具來得心應手，好像生來就是干這一行似的?！蔽纳胤蛉嗣枋鲞^的那些機器以及牛頓制作的其他機器，其設計構思大都源自約翰·巴特的《自然與藝術的奧秘》一書?！蹲匀慌c藝術的奧秘》屬于當時極為流行的“數(shù)學魔術”一類的書籍，其中包含了無數(shù)制作機器的法子和圖畫。那時的牛頓已不甘于按部就班地利用書中的信息，而總要大大發(fā)揮一番才行。由于不滿足于按照巴特的描述復制一個簡單的風車，牛頓曾專門跑到附近一個村子里觀摩制造一架真正風車的過程。他“天天跟工匠們待在一起”，“非常準確地掌握了風車的制作機理，然后自己制作了一個真正的、完美的風車模型”。不僅如此，牛頓還超越了他的風車樣板。他改變了風車的機理，竟讓一只老鼠來驅動風車的翼板——老鼠為了夠著谷物，只得不停地推動一只輪子。雖然給斯蒂克利提供信息的人對風車的準確機理有著不同的說法，但他們都一致說當時人們會從幾英里外趕來觀看艾薩克的“老鼠磨工”。斯蒂克利敏銳地指出，牛頓往往會專注于“滑稽的”(即“好玩的”)發(fā)明。除了老鼠磨工和玩偶家具之外，牛頓還研究過一個簡單風箏的結構和尺寸，然后做了一個更好的風箏，拴上一個點燃蠟燭的燈籠放飛。這個風箏曾一度引起當?shù)厝说捏@恐，給了他們許多飯余酒后的談資。

牛頓還造了一個木鐘，而且就像他制作風車和風箏那樣，緊接著又造了一個更好的。改進后的木鐘帶有一個鐘盤，由涓涓細流來驅動，而水是他每天早晨加進去的。這個木鐘是牛頓用漢弗萊·巴賓頓送給他的一個箱子改做的。巴賓頓是克拉克夫人的弟弟(克拉克夫人是漢娜·史密斯的好友)，他因為拒絕宣誓效忠共和政體而被三一學院開除。在以后的幾十年中，巴賓頓將在牛頓的生活中扮演一個重要的角色。此外，牛頓還進一步發(fā)揮自己的藝術天分，著手制作復雜的日晷，在克拉克家房子外部的許多地方刻畫了各種各樣的時鐘。根據(jù)斯蒂克利的記載，牛頓“畫了長長的線條，在上面系上穿有滾球的長線；在墻上插入栓子，以標明小時、半小時以及一刻鐘。凡此種種都顯示了他思維的深度與廣度”。牛頓還用這些線條做了一本“年歷”，“根據(jù)線條就能知道是某月的第幾日，太陽進入各宮的時間，以及二分點與二至點”。與牛頓的其他發(fā)明一樣，“艾薩克的日晷”在當?shù)亟虆^(qū)也非常出名。這些發(fā)明也許是少年牛頓最偉大的成就。斯蒂克利認為它們就是牛頓醉心于天體運動的開端。

牛頓在藝術方面也很出色，比如在素描方面，甚至在作詩方面——雖然他對詩歌的興趣僅僅持續(xù)了一小段時間。牛頓在自己所住閣樓的墻上用木炭畫滿了動物、人物和植物的素描以及數(shù)學圖形，還將自己的名字刻畫在隔板上。在20世紀中葉，人們在伍爾索普莊園的石雕上發(fā)現(xiàn)了蝕刻的幾何圖畫，這無疑也是牛頓的杰作。

在1659年購買的一本筆記本上，牛頓作了一系列有關巴特那本著作的筆記，從中可以看出牛頓當時的藝術傾向。這些筆記顯示出牛頓比較關注素描的實用方面，還表明牛頓對如何利用動物、植物和礦物或者通過混合幾種現(xiàn)有顏色來制作各種彩色墨水和顏料比較感興趣。僅僅十多年之后，牛頓就因混合現(xiàn)有顏色生成新的顏色而聞名遐邇。筆記本中摘錄的其他一些說明涉及魚餌制作以及通過迷醉手段捕鳥的種種方法——這些方法并非全都很復雜。巴特的書中還有一些配制萬能軟膏和藥膏的配方，牛頓也記下了好幾種。實際上，在劍橋和牛頓做過二十年室友的約翰·威金斯后來回憶起的幾件事情之一就是：牛頓經(jīng)常會拿一種自制的、令人作嘔的調(diào)和物(“盧卡泰諾香膏”)來作防腐劑。還有一些筆記來自約翰·威金斯的《數(shù)學魔術》。這是一本當時流行的著作，其中提供的信息與巴特的書類似。筆記本中的其他筆記提到了產(chǎn)生永動的不同方法，而永動是牛頓以后幾十年中都一直極感興趣的一個題目。

心靈手巧的牛頓沉浸在實用創(chuàng)造的世界中，這不僅預示了他非凡的未來，而且直接造就了他非凡的未來。實際上，對于牛頓早期所癡迷的活動與他后來所取得的成功之間有著怎樣的聯(lián)系，斯蒂克利有過極為出色的描述。他指出，少年牛頓能夠嫻熟地使用機械工具，加之具有素描與設計的專長，這對他后來擁有出色的實驗技能幫助極大，“給他打下了運用自己強大推理能力的堅實基礎”。非常罕見的是，牛頓具有成為一位偉大自然哲學家的所有素質(zhì)，諸如“深邃的洞察力”，“堅定不移、百折不撓的解決問題的精神”，“延伸其推論[與]演繹鏈的巨大思維力量”，“無與倫比的代數(shù)技能以及其他使用符號的方法”。與所有的孩子一樣，牛頓也很喜歡模仿他人。但在斯蒂克利看來，“他實際上就是一位天生的哲學家。學習、機遇和勤奮給他的洞察之眼指出了一些為數(shù)不多的、簡單而普遍的真理”。他逐步拓展這些真理，“終于揭示了宏觀世界的體系”。

圖2　牛頓借以制造水力鐘的原始設計圖。摘自約翰·巴特的《自然與藝術的奧秘》。

虔誠之子

這位極具天賦的鄉(xiāng)下男孩雖然熱衷于制造種種器具，但卻在郁郁寡歡中度過了青少年時代。1662年5月底，牛頓用速記法記下了他在前十年中犯下的所有罪行；有一小段時間，他還記下了自己在劍橋的所有不端行為。雖然拿“清教教義”這個詞來形容牛頓信奉的宗教教義是完全不當?shù)?，但如果用與這個詞相關的那些激進的新教倫理價值觀來形容這些條目所反映的牛頓，則是再恰當不過的。牛頓記下的許多罪行都是他在虔誠的基督徒理應休息的安息日(“主日”)所做的一些事情。在17世紀50年代的許多個星期天，他要么讀一本無關緊要的書，要么在小教堂中吃一個蘋果，要么做一個滑鍵、一個鐘表、一個捕鼠器或搓一截繩子，在晚間還會做一些餡餅。牛頓承認在上帝之日有過“無聊的談話”，所以他也會在不經(jīng)意間聽到并記下許多訓誡，這是不足為奇的。牛頓還寫道他有一次完全錯過了禮拜儀式。有時候，他將心思用在學習和錢財上，更喜歡“世俗的東西”，而沒有將上帝放在心上。的確，牛頓記下的許多罪行都涉及他沒能像一個虔誠的人那樣生活的情形?！耙驗闆]能按照自己的信仰生活”，而且“疏于祈禱”，所以他遠離了上帝。他沒做到為了上帝而愛上帝，沒有達到“渴望”上帝規(guī)誡的程度。

有些小插曲與村里其他孩子的經(jīng)歷也沒有什么不同。牛頓曾在另一個男孩的帽子中放大頭針“戳”人家，媽媽讓他回家時拒絕回家，藏有一把石弓卻向媽媽和外婆撒謊說沒有。在其他時候，他還會跟仆人“鬧翻”。有關食物的罪行也很突出。牛頓從克拉克的繼子愛德華·斯托勒那里偷過櫻桃棒，從媽媽的食品盒里偷過李子和糖。他還承認在病中暴飲暴食，實際上，在他所列的在劍橋求學時所犯的罪行清單上，頭幾條就是暴飲暴食。第一張罪行單上的其他評語描繪了牛頓心靈的陰暗面。他用拳打過自己的一個妹妹，毆打過“多人”，還狠揍過愛德華的弟弟阿瑟·斯托勒。牛頓的單子上還有“有過不潔的思想，說過不潔的話，有過不潔的行為，做過不潔的夢”，但其具體含義不詳。牛頓還悔恨地寫道他曾通過“非法的途徑”使自己擺脫“憂傷”，但其具體所指也不清楚。牛頓還記得自己曾“希望死亡降臨到一些人身上，詛咒他們死去”。最令人震驚的是，他還隱約記得曾經(jīng)威脅要將繼父和母親連同他們的房子一起燒掉。這些都表明牛頓懷有強烈的憎恨。牛頓還編了一份常用詞名單，依照弗朗西斯·格雷戈里1651年的《簡明名詞詞典》的樣式按字母進行排序。在“父親”、“妻子”、“寡婦”等詞后，牛頓加了“私通者”、“娼妓”等詞——這些詞是格雷戈里的書中所沒有的，可能表達了他對母親和繼父的看法。

牛頓的憤怒還體現(xiàn)在生活的其他方面?？锥乓撂貙εｎD相當熟悉，他認為從學業(yè)生涯之初開始，牛頓就在怨恨之心和競爭之念這兩大力量的驅使下，一門心思要超過其他所有人。牛頓經(jīng)常會對孔杜伊特講一件他進入文法公學不久發(fā)生的事情。這個故事可能與他對于狠揍阿瑟·斯托勒的“供認”有關。當時，牛頓是班上墊底的學生。有一天，在上學的路上，一個同學踢了牛頓的肚子。放學后，他就和這個攻擊者在教堂墓地打了一架。雖然牛頓“沒有對手健壯，但他斗志昂揚，意志堅決，一直打到對手停手求饒為止”。隨后，在校長兒子的唆使下，牛頓還強行將對手的臉抵到教堂的側墻上。從此以后，牛頓開始發(fā)奮努力，在學習上趕超對手，終于在成績名次上排到了對手的前面。而且更絕的是，他還一舉成了全校拔尖的學生。

牛頓的課外活動會對他的學習產(chǎn)生消極的影響。但是只要他愿意，他就可以隨時撿起功課，一舉超越同學。牛頓就有這種本事。斯蒂克利寫道：“有時候，一些愚笨的男孩會在排名上超過牛頓，但這往往會激勵牛頓加倍努力，反超他們?！毙ｉL約翰·斯托克斯好像在早期就發(fā)現(xiàn)了牛頓的天賦。他曾經(jīng)溫言勸告牛頓以功課為重，但仍然無法讓這個少年放開手中的錘子和鋸子?？墒?，到了1659年下半年，牛頓的母親決定讓牛頓輟學，回家料理自家的莊園，并讓一位可靠的仆人照看著牛頓。盡管如此，牛頓還是癡迷于制造水車與其他模型，而且一讀起書來就會忘掉一切，根本無法勝任料理莊園的任務。他負責照看的牛羊會闖進附近的田地。有記錄表明，這年10月他還因此被罰過款。牛頓還常常忘記吃飯；用斯蒂克利的話來說，“他整個心思都撲在哲學上了”。

各種傳記在寫到牛頓此時的發(fā)展時，都不再將他描寫成一位極具天賦的技工，而會開始將他描繪成一位超脫的學者。后來，有好幾樣不同的證據(jù)表明，到牛頓前去劍橋求學的時候，他已經(jīng)因自己超脫的行為或“愚鈍的”行為而聞名鄉(xiāng)里了。作為家務管理者，牛頓的確不可救藥。他會賄賂仆人來代替他，而本人則跑到上學時寄宿過的那間閣樓里去尋求學者式的避難，全神貫注地閱讀堆放在那里的醫(yī)學書籍和科學書籍。在其他時候，他干脆就躺到籬笆或樹下看書。還有一次，他拉的馬掙脫了籠頭，而他卻一個勁地埋頭看書，走了好幾英里路都沒有覺察。牛頓的母親“對他的這種書生氣怒不可遏”，而仆人們則稱他為“一個傻小子”，認為他“永遠都不會有什么作為”。

這時，校長斯托克斯向牛頓伸出了援手。斯托克斯告訴漢娜，牛頓極具天賦，不應埋沒于“鄉(xiāng)村俗務”中。他看到了“這個少年的非凡才能，驚嘆于他的驚人發(fā)明、心靈手巧以及遠遠超過他的年齡的奇妙洞察力”。他還告訴漢娜，牛頓“將成為一位非常了不起的人”。斯托克斯還提出愿意免除牛頓的膳食費，這一點可能是促使?jié)h娜同意兒子返回文法公學、預備上大學的關鍵因素。牛頓于1660年秋返校，并接受了拉丁語和希臘語的額外訓練。在牛頓畢業(yè)離校的那一天，斯托克斯為他舉行了一場激動人心的歡送會，據(jù)說還讓學校的其他學生熱淚盈眶。不過，斯蒂克利寫道，仆人們可沒有感受到這種情感，他們斷言牛頓“一無是處，只配上上大學”。