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)學家、物理學家、天文學家和自然哲學家。牛頓在科學上最卓越的貢獻是微積分和經(jīng)典力學的創(chuàng)建。他晚年潛心于自然哲學與神學。

他在1687年發(fā)表的論文《自然哲學的數(shù)學原理》中，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此后三個世紀里物理世界的科學觀點，并成為了現(xiàn)代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動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動都遵循著相同的自然定律，從而消除了人們對太陽中心說的最后一絲疑慮，并推動了科學革命。

清苦的童年生活使他性情羞怯而孤獨。一位老師曾斷言：“這孩子將來一定是個非常遲鈍的呆子?！比欢褪沁@個沉默寡言、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、三大運動定律，同時，在數(shù)學、天文學、光學等許多方面為人類的科學進步事業(yè)作出了巨大貢獻，成為被全世界所尊敬的科學巨人。

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)基礎及其（通過解方程）在解決各類問題中的應用。書中陳述了代數(shù)基本概念與基本運算，用大量實例說明了如何將各類問題化為代數(shù)方程，同時對方程的根及其性質(zhì)進行了深入探討，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”。

牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。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)學計算，而且能夠自己動手制造各種試驗設備并且做精細實驗。為了制造望遠鏡，他自己設計了研磨拋光機，實驗各種研磨材料。1668年，他制成了第一架反射望遠鏡樣機，這是第二大貢獻。1671年，牛頓把經(jīng)過改進的反射望遠鏡獻給了英國皇家學會，因之牛頓名聲大震，并被選為英國皇家學會會員。反射望遠鏡的發(fā)明奠定了現(xiàn)代大型光學天文望遠鏡的基礎。

同時，牛頓還進行了大量的觀察實驗和數(shù)學計算，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)”的光學現(xiàn)象等等。

牛頓還提出了光的“微粒說”，認為光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直線運動路徑。他的“微粒說”與后來惠更斯的“波動說”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儀器。

他生前就成為科學界的主宰，幾乎被當作偶像崇拜。他作為英國皇家學會連任二十四年的終身會長，法國科學院至尊的外國院士，還兼任英國造幣局局長和國會議員，并前所未有地被封為貴族，獲得爵士稱號。他死后又第一個作為自然科學家獲得國葬，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《自然哲學的數(shù)學原理》、《光學》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)率著科學戰(zhàn)線上的士卒。他在物理、數(shù)學研究上的主要成果，至今仍是各國大中學生必修的功課。

本書沿著牛頓人生和思想發(fā)展的主要脈絡，為我們還原了一個真實的牛頓，描述了近代科學奠基人牛頓輝煌的一生，既有他潛心研究運動定律、萬有引力定律、微積分學和光學的探索歷程，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，對引導廣大讀者沿著科學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