偉大的曆史豐碑
牛頓(IsaacNewton，1643～1727)是近代科學史上最負盛名的科學家。在他生活的那個時代，就曾有過這樣的讚語：“自然界和自然界的定律隱藏在黑暗中：
上帝說：‘讓牛頓幹吧！’
於是，一切成為光明”
這當然隻是誇張的溢美之詞，但牛頓在那時能獲得“上帝使者”的盛譽，足見其在人們心目中的地位何等崇高。
牛頓的不朽科學功績是他同時為近代科學的兩大支柱——力學和高等數學奠定了基礎，開創了科學發展的新時代。恩格斯曾經指出：“牛頓由於發明了萬有引力定律而創立了學科的天文學，由於進行了光的分解而創立了科學的光學，由於創立了二項式定律和無限理論而創立了科學的數學，由於認識了力的本性而創立了科學的力學。”
牛頓生活在資本主義生產迅速發展，技術發明和科學探索空前活躍的時代。由哥白尼開始的近代科學革命，已進入需要綜合且有條件進行綜合的時期。牛頓以其無與倫比的創造才能和獨特的科學方法，完成了近代科學史上第一次理論大綜合，在人類認識史上豎起了一座不朽的曆史豐碑。正如愛因斯坦對牛頓所讚許的：“在他以前和以後，都還沒有人能像他那樣地決定著西方的思想、研究和實踐的方向。他不僅作為某些關鍵性方法的發明者來說是傑出的，而且他在善於運用他那時的經驗材料上也是獨特的，同時他還對於數學和物理學的詳細證明方法有驚人的創造才能”。
1643年1月4日，在伽利略(G.Galileo，1564～1642)去世將近一年之後，牛頓誕生在英格蘭林肯郡一個小村莊沃爾斯索普的農戶家裏。他是個遺腹子，幼年時身體纖弱，學業平常，除對機械設計有興趣外，並無特殊才華。1656年牛頓曾一度停學，回家幫助母親料理農莊，後來在舅父支持下得以繼續學習並於1661年6月進入劍橋大學的三一學院。在大學時代牛頓基本上依靠自修全麵攻讀了那個時代的數學和光學著作，受到巴羅（I.Barrow）教授的賞識和指點。牛頓的科學創造活動是從1665年開始的。那年仲夏倫敦瘟疫流行，學校因此關閉，牛頓回到安靜的家鄉度過了十八個月。他潛心於研究，進行多方麵探索，發現了二項式定理；著手發明流數術（微積分）；進行關於光和顏色的一係列實驗並開始把重力問題與天體運行結合起來加以研究，產生了萬有引力定律的最初構想。可以說牛頓後來在數學、力學和光學方麵的大多數科學成果，差不多都發端於這一時期的創造與探求。牛頓自己在1714年所寫的一份備忘錄裏，曾回顧了他早年的這些成就，他說：“所有這些發現都是在1665年和1666年的鼠疫年代裏作出來的。因為在那些年代裏我年青力壯，對發明興趣也很濃厚，比在以後任何時期，我都更致力於數學和哲學研究。”一個二十幾歲的青年在不到兩年時間裏作出了那麼多劃時代的重大發現，這在科學史上是罕見的。
1667年牛頓回到劍橋大學，當選為三一學院研究員，並獲得文學碩士學位。1669年由巴羅舉薦接替他擔任盧卡斯(Lu-cas)數學講座教授。不過牛頓授課並不成功，聽課者寥寥無幾。而他的那些獨創性見解，除受到巴羅和哈雷(E．Halley，1656～1742)等少數人欣賞和支持外，也很少有其他同事注意。特別是1672年和1675年，牛頓先後發表的兩篇光學論文曾遭到“暴風雨般的批評”，這對他後來性格的發展有很大影響。德摩根(DeMorgan)說：“一種病態的害怕別人反對的心理統治了他的一生”。這或許過於誇張，但出師未捷，橫遭打擊的痛苦畢竟在牛頓心理上投下陰影，他甚至一度決定在生前不再發表其他著作。幸虧後來他並沒有這樣做，否則可能在曆史上出現的將會是另一個樣子的並不那樣偉大的牛頓！
從1679年開始，牛頓著重研究引力問題，並在1685年取得完滿結果。在哈雷一再請求下，牛頓又用了近一年半時間係統整理了自己的科學成果，寫出了《自然哲學的數學原理》。這部巨著由哈雷協助編輯，並慷慨出資，於1687年用拉丁文出版。
《自然哲學的數學原理》是牛頓的代表作，被公認為科學史上最偉大的著作。在對當代和後代思想的影響上，無疑沒有什麼別的傑作可以同《原理》相媲美。二百多年來，它一直是全部天文學和宇宙學思想的基礎。在第一版的序言中，牛頓說：“我把這部著作叫作哲學的數學原理，因為哲學的全部任務看來就在於從各種運動現象來研究各種自然之力，而後用這些力去論證其他的現象。……我希望能用同樣的推理方法從力學原理中推導出自然界的其他許多現象……這些現象都是和某些力相聯係著的，……正由於我們還不知道這些力是什麼，所以直到現在哲學家對自然界的探討都以失敗而告終。但是，我希望本書所奠定的原理將對這種或某些更正確的哲學方法提供一些線索。”
《原理》一書以一係列的定義開篇，這些定義是：質量（物體的體積與其密度的乘積，用其重量來量度）；動量或運動數量（質量與速度的乘積）；和力（用它所產生的動量的變化來量度）。牛頓是第一個精確地使用這些概念的人。接著在注釋中，他提出了絕對時空觀念和關於相對運動和絕對運動的區分。在明確這些概念後，牛頓論述了現在以他的名字命名的三條著名的運動定律。所有這些構成了牛頓力學的基礎，也是整個近代物理學的重要支柱。
《原理》共分三篇。第一篇開始先說明了流數原理，用以確定無限小量的比（這一方法是貫穿全書的最重要的數學工具），然後係統討論了在中心力作用下質點和物體的無阻力運動。第二篇論述了阻尼介質中的運動和有關流體力學問題。第三篇應用上述結果闡明太陽係諸天體的運動，主要討論了月球運動、潮汐、歲差及慧星運動。全書的核心是牛頓運動三定律和萬有引力定律。《原理》一書以大量實驗和觀測為依據，進行了嚴格的邏輯論證和數學分析，把過去一向認為是截然無關的地球上的物體運動規律和天體運動規律概括在一個完整的力學體係之中，這是物理科學，也可以說是人類認識自然的曆史中第一次理論的大綜合。
《原理》出版後不久，牛頓患了神經衰弱症。雖然他仍繼續作些研究工作並出版過另外一些著作。如《光學》（1704年）和《普通算術》（1707年），但總的來說並無新的建樹。特別是晚年，他愈來愈轉向神學研究和社會活動。1699年他受任造幣廠長，1703年當選英國皇家學會會長並一直擔任到1727年去世。
牛頓所以能夠作出劃時代的偉大貢獻，是與他在科學方法上的獨創分不開的。他不僅係統地運用數學方法探求物理規律，而且把探求物理問題和進行新的數學創造結合起來，從而為整個近代數理科學的研究方法奠定了重要基礎。在《自然哲學的數學原理》一書中，物理的論述與數學的推演有機結合，相得益彰，其體係之嚴謹、內容之深刻、論理之精辟、形式之完美，在科學著作中是少有的。J．D．貝爾納說：“就數學而論，隻可以拿歐幾裏得的‘幾何原本’(Elements)來和它相比；就它洞察物理的卓識和對思想上的影響而論，就隻有達爾文的‘物種起源’(O-riginofSpecies)比得上它”。這部巨著能夠產生久遠的社會影響，不僅因為其理論之博大精深，出類拔萃，而且由於其方法之新穎、絕妙更使人耳目一新。
牛頓的數理研究方法的主要特征是堅持尋求自然規律的數學表述與物理解釋的統一。他認為：“自然哲學的目的在於發現自然界的結構和作用，並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法則和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物的原因和結果。”因此牛頓科學方法的程序是，從觀察和實驗出發，運用（或創造）數學工具以尋求自然現象的普遍規律與法則，然後再用這些規律與法則更廣泛地建立各種事物的物理解釋。在牛頓看來，數學是認識工具。他指出：“幾何學是建立在力學的實踐之上的，它無非是普通力學的一部分，能夠精確地提出並論證測量的方法。”“在數學內我們研究力之量，以及在其種假定的狀況下之力的關係。倘進入物理學的範圍，則需將此項關係與現象相比較，以知某種能吸引的力有某種狀況，於是可論及力之種類以及其物理的原因與關係。”這些方法論思想是對伽利略數學——實驗方法的繼承與發展。