中外科学家发明家丛书:牛顿- 第1部分

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一、科学巨人的童年　



　　　　　在英国东南部林肯郡格兰汉姆镇南面，有个叫沃尔斯索普的小村子。17　

世纪时，这里只有一座没落贵族留下的小小庄园，几家农户与10几间茅屋，　

河谷中潺潺的流水，犹如欢乐的歌声流经这座庄园，给小村增添了许多生气。　

要不是伊萨克·牛顿出生在这里，这个幽静的村庄也许会永远无声无息地隐　

匿在这偏僻的角落里。　

　　　　　公元1642年12月25日的圣诞节，一个婴儿诞生在庄园里。他非常瘦弱，　

所以在头几个星期，他的母亲必须在他的脖颈上系一块大围巾，以支撑他那　

小小的脑袋，使它不至于总是下垂。然而，正是这个小小的头颅里面，孕育　

着非凡的才智，它产生的思想和观点影响了以后几个世纪的科学发展。在他　

的一生中，充分显示了人类无以伦比的智慧，他是一位天才人物。他的名字　

叫伊萨克·牛顿。　

　　　　　牛顿出生的年代，正是欧洲的自然科学、社会科学向前跃进的变革时代。　

　　　　　欧洲的科学，曾经有过辉煌的过去。在爱琴海地区，在古希腊，都产生　

过一批批杰出的科学家，为人类的文明发展作出了巨大的贡献。然而从公元　

5世纪，欧洲进入中世纪后，基督教会就统治了欧洲达1000年的时间。在这　

漫长的岁月之中，欧洲的科学被禁锢在宗教思想之中，教会不准做任何有违　

　《圣经》的科学研究。这时候，欧洲的科学只是教会恭顺的仆人，它不得超　

越宗教信仰所规定的界限，所以根本称不上是科学。　

　　　　　但从15世纪后叶开始，欧洲资本主义生产关系开始萌芽并发展，新兴的　

资产阶级以文艺复兴为号召，掀起了一场反封建、反宗教的滚滚浪潮。在以　

后的200年中，真正的科学也伴随着资本主义登上了新的历史舞台，以神奇　

的速度发展起来了。在牛顿之前，冲破桎梏的科学巨人接连不断地出现。　

　　　　　16世纪前期，波兰的天文学家哥白尼，创立了不朽的太阳中心说，给教　

会坚持的地球中心说以沉重的打击。这一学说中明确提出：地球不是宇宙的　

中心，它是绕着自己的地轴自转，地球和其他行星都是绕太阳公转。这个理　

论一经发表，就引起了极大的震撼，它把被宗教教义所颠倒了的客观规律正　

了过来，从而引起了人类宇宙观的巨大革命。因此，哥白尼日心说的产生，　

成为近代自然科学诞生的标志，古典力学创立的先声。　

　　　　　继哥白尼之后，意大利哲学家布鲁诺，积极宣传日心说与无神论，最后　

触怒了基督教会，在　1600年被教会极其野蛮地火焚于罗马百花广场。但他为　

科学献身的壮举，进一步激起了更多的仁人志士为悍卫科学与真理进行着不　

懈地奋斗。　

　　　　　不久，意大利科学家伽利略挺身而出。他认为：神干涉不了世界上的事　

物，自然界中的一切，都是按照自然规律发展的。伽利略主张应该运用科学　

实验和严谨的计算，去认识自然现象的原因与规律。他的观点，对后人产生　

了积极而深远的影响，伽利略也成为古典力学和近代实验物理学的先驱者。　

　　　　　17世纪初，德国天文学家开普勒，通过了长时间的研究与观测，提出了　

著名的行星运动三定律，对行星运动的轨迹进行了正确的理论描述。这就为　

后来牛顿在这方面作出的全面的科学解释而奠定了基础。　

　　　　　在同一时代，英国哲学家培根，对自然科学的研究方法，也进行了一场　

革命。他创立了唯物主义经验论，成为近代实验科学的鼻祖。培根把那些只　

知道搜集个别事实，却不进行总结、归纳的经验主义者，比作整日忙忙碌碌　


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而又无所作为的蚂蚁；把蔑视实验经验的教条主义者，比作只会从自己肚子　

里抽丝而没有实际能力的蜘蛛；他提倡应该如同蜜蜂，即会采集、又能整理、　

加工，酿出科学的“蜜”。因此，培根制订了完整的认识归纳法，这对于实　

验科学的发展起了重要的作用。　

　　　　　此外，也是在同一时期里，英国医生哈维发现了人体的血液循环；法国　

数学家笛卡尔创立了解析几何……　

　　　　　这是一个科学踊动的大时代，牛顿正好遇上了。他出生的1642年，正是　

天才的科学家——伽利略去世的那年；似乎是为了补偿这一损失，历史给了　

世界一个同样非凡的天才人物。他的出现，更给这个风云际会的时代，增添　

了光芒四射的灿烂色彩。　

　　　　　牛顿的祖父与父亲都是通过自己辛勤劳动，使自己的家庭较为富裕的农　

民。但在牛顿出生前3个月，父亲就去世了；3岁时，他的母亲改嫁给了一　

位善良的牧师。孩童时代的牛顿便在继父的资助下，和外祖母生活在一起。　

他的母亲经常回娘家看望自己的母亲和儿子，使小牛顿仍然拥有着母爱。　

　　　　　6岁时，牛顿进入了本地一所很小的、只有一所房子的乡村小学读书。　

他的舅父很喜欢这个小外甥，对他的学习严格地督促，鼓励他好好学习。此　

时，舅父就发现小小年纪的外甥双手灵巧、脑筋灵活并善于思考，这使他很　

惊异。小牛顿就在沃尔斯索普度过了他的童年时光。跳跃的野兔、美丽的小　

鸟、小河里的游鱼、河边绿茵的草地……都给幼年的牛顿留下了深刻的印象。　

　　　　　12岁那年，牛顿进入格兰汉姆镇的皇家中学读书。可那里离家有10公　

里，小小年纪的牛顿总不能每天往返20公里去上学，因此母亲和舅父商量　

后，就决定把牛顿寄养在镇上她的朋友克拉克夫人家中。就这样，牛顿寄住　

在克拉克夫妇家。克拉克夫妇经营着一家药店，那里有许多东西引起了小牛　

顿的兴趣，特别是各种各样的药品和化学用品；克拉克夫妇待牛顿很好，常　

教他一些初步的化学药品知识。于是牛顿就对化学产生了最初的兴趣。　

　　　　　克拉克先生曾经送给牛顿一本《艺术与自然的奥秘》。在这本书中，牛　

顿学会了制作焰火、简单的魔术道具，以及一些有趣的玩具。这本书还讲了　

如何绘图、调色，配漆等技术，使牛顿学到了基础科学的许多必备知识。凡　

是书中提到的有趣的东西，牛顿都要自己动手去做一遍。他在家中雕刻了一　

个观测日影用的日圭仪；仿效村里的风车，他制造了一个依靠吹气作动力的　

模型；根据“滴漏”的原理，他制成了一只计时水钟；另外，他还制作过四　

轮自动推椅、大型风筝等许多东西。　

　　　　　但在这一时期，由于牛顿把精力都用在了机械制造上，从而忽略了学校　

的课程，成绩很差。此外，他的身体也不十分强壮，性格沉默而爱好幻想，　

几乎没什么冒尖之处。正因为如此，老师和同学们都不怎么喜欢他。随着年　

龄的增长，牛顿也逐渐认识到了学习的重要性，而且他十分渴望老师与同学　

们对他的尊重，所以他开始努力学习各科功课。不久，他蕴藏的聪明才智开　

始发挥出来，老师和同学们都惊异地发现这个差等生学习迅速进步，一跃成　

为皇家中学的一名优等生。　

　　　　　1656年，当牛顿14岁时，他的继父去世了，母亲再次寡居，只得带着　

她与后夫所生的一儿两女回到沃尔斯托普的旧居。此时，她非常需要人手帮　

她料理家务，耕种土地；当然，只有把牛顿召回家来，才能解决这个家的当　

务之急。所以，虽然母亲和舅父都不希望他中途退学，但由于当时英国正处　

于内战时期，地租重、雇人困难，最后还是不得不让牛顿辍学回家，帮助母　


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亲料理家务、干农活。　

　　　　　假如牛顿能专心于耕种，那他一定会成为一名合格的农民。但事实是，　

他对农业没有一点兴趣，他所渴望的，是读书和实验以及制造机械。1658年　

夏季的一天，刮了一场大风暴，母亲担心谷仓的门没有锁牢，就叫牛顿去检　

查一下，可是半个小时过去了，还不见牛顿回来。母亲很着急，赶紧顶着暴　

风跑向谷仓，她惊讶地发现：仓库的门已倒在地上，而牛顿却从仓库的窗口　

跳下来，然后又爬回去，再跳下来……每次都认真地记下落地的位置。母亲　

大声地问道：“孩子，你在干吗？”牛顿回答道：“我在测量大风的速度。　

妈妈，你看，当风很强的时候，我用同样的力气就会跳得远一点。”　

　　　　　母亲从这件事以及其他一些事情上，明白了牛顿的确不适宜在家干农　

活，经过与她的哥哥商量之后，最终决定把牛顿送回皇家中学，而且他们还　

商定了在孩子中学毕业后，再让他争取上剑桥大学深造，使他将来从事他喜　

爱的科学研究。这样，即使自己再苦再累，他们也心满意足了。　

　　　　　于是，牛顿高兴地重新回到格兰汉姆皇家中学，并在那里刻苦攻读了3　

年。现在保存下来的牛顿中学时代的几本笔记表明，他那时就已经对配色、　

几何原理、基础物理、甚至哥白尼的太阳中心说等问题，产生了浓厚的兴趣。　

在这期间，他的所有课程成绩都是优秀，成为学校公认的高才生。　

　　　　　1661年，牛顿19岁时，从格兰汉姆皇家中学毕业，由于成绩优异，经　

校长斯托克斯的推荐，他以清寒学生的身份，进入了剑桥大学的三一学院读　

书。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二、冉冉升起的科学之星　



　　　　　剑桥大学与牛津大学齐名，创建于12世纪，是英国历史最悠久的大学之　

一。三一学院是剑桥大学中最大的一所学院，在自然科学方面享有盛誉，在　

当时是首屈一指的。　

　　　　　由于牛顿的家庭并不富裕，于是牛顿只得在学院里作为一个减费生受教　

师使唤和干那些有钱大学生不愿做的各种零活，以减免一些在校学习费用。　

牛顿学习非常勤奋，作为一名剑桥大学的年轻大学生，他与那些饱食终日、　

碌碌无为的贵族或富家子弟比起来，有着天壤之别。　

　　　　　学院的良好条件，使牛顿有机会接触到图书馆里的大量珍贵藏书和各种　

手稿，这使得求知欲很强的牛顿如鱼得水，在知识的海洋里畅游。刚上大学　

时，他的课有希腊文、拉丁文、数学和神学。不久，他的才华开始大肆发挥。　

他的老师们时常谈到他的进步，因为他们发现这个来自乡下的学生不仅所学　

的课程成绩优异，就连尚未学过的许多课程的内容也理解得很透彻。这些知　

识当然都来自牛顿的勤奋自学。其结果，校方同意这位刻苦勤学的学生免修　

某些课程。这样，牛顿有了更多的时间安心地在图书馆里阅读自己所喜好的　

书籍。　

　　　　　在大学的头两年中，牛顿的主要精力是主攻数学和物理学方面。三年级　

时，牛顿得到了新任数学导师巴罗教授的器重。巴罗博学多才，先后主讲过　

希腊文、哲学和数学，是当时公认的优秀学者之一。在给牛顿授课的过程中，　

他很快就发现牛顿对于当时自然科学和数学的尖端知识有着非凡的理解能　

力，是个不寻常的天才，于是就把自己所掌握的数学知识，全部悉心传授给　

牛顿。　

　　　　　正是在巴罗教授的帮助、指导下，再加上牛顿本人的天赋和勤奋的学习　

态度，还是学生的牛顿，取得了他的第一项重要科学成就——发现并证明了　

　“二项式定理”。这是将任何次乘方的二项式展开成为一个级数的公式，这　

个公式在数学、物理学、天文学等学科上都有广泛的应用。它不仅能用于数　

字本身的乘法运算，还可以用于任何事物数字的运算，如计算银河系中星球　

的数字，某一物质中的原子数目等异常复杂的计算。　

　　　　　即使牛顿的一生只完成了二项式定理，那也足以在科学史上留下自己光　

荣的名字。然而，他提出这个定理时，才只有22岁！　

　　　　　1665年4月，牛顿和其他25个同学获得了剑桥大学的学士学位。这样　

他的学生生涯就结束了。这时，他已经在科学之路上迈出了坚实的步伐。由　

于他的杰出表现，巴罗教授已为他争取了一个带薪水的选修课研究员的职　

务。这样，在新的学年里，牛顿就可以免费住在三一学院并有菲薄的薪水以　

维持生计；更重要