只是使《原理》的出版成为可能而没有别的成就，他也可以
获得崇高的荣誉。
当牛顿正在埋头写第三卷时，罗伯特·胡克又缠进来了。
这个古怪病态的科学家对牛顿的成就会产生什么样的感觉，
是不难想象的。因为正是这些原理和论证是他本人朝夕孜孜
以求的，而现在被一个比他年轻的人拿到手了。
当胡克松松垮垮地用他自己的神秘方法进行推究时，牛
顿完全依靠辛勤的努力，卓越地解答了不少宇宙间的重大问
题。虽然胡克无法否认牛顿用数学论证来说明引力定律的重
大意义，但他却对有些学会会员嘟哝，说这定律的有些部分
是他首先向牛顿建议的。
当然，事实上发生了几个人都独自发现了这些基本概念
的情况。我们知道，牛顿早在1666年，在荷尔泽普就已发现
了。后来哈雷和雷安也都从开普勒的一个定律分别设法得出
同样的观点。欧洲大陆还有其他人，象有名的惠更斯也单独
地得出了这个观点。
哈雷怕胡克这个出于妒忌的表白一定会使牛顿感到不愉
快，他就和新选出来的学会秘书，也是牛顿的朋友弗朗西斯
·埃斯顿商量这个问题。最初他们决定暂时不把胡克的表白
告诉牛顿。因为他们知道这位卢卡斯讲座教授僧恨这种争
吵。然而哈雷认为牛顿迟早会听到胡克这件事的，所以最好
办法还是写一封婉转的信告诉牛顿。
虽然哈雷尽量婉转地把这个消息告诉了他，牛顿还是非
常愤怒。他对这类事是非常敏感的，是谁先发现这个定律，
牛顿倒不在乎，最使他痛苦的是，有人在暗地里说他从胡克
那里剽窃了这个定律。
牛顿回顾使他发现定律的全过程，引证过去的旧信件来
85
证明，如同以前那样，对胡的说法他一点一点地作了答
辩。
哈雷尽一切力量设法阻止这场不光彩的争论继续下去，
他想缓和这场冲突。哈雷提出，胡克只不过想要表一表功；
是他最初在定律的部分内容上给牛顿以启发的。哈雷进而建
议，也许《原理》的作者在序言里提一提胡克的名字是合宜
的。
这一建议使牛顿更为恼火。牛顿不仅激烈攻击胡克，而
且给哈雷写了一封怒气冲冲的信，声称他不仅不能在第三卷
的序言中承认胡克的功绩，而且决定不出版第三卷了。
牛顿脾气的发作，使忠心的哈雷大为吃惊。因为这卷书
是牛顿全部著作的最高点；而且在这一卷中将包括使哈雷最
感兴趣的、在天文学上最新、最重要的观点——应用于行星
运动、月球理论和彗星、潮汐理论的数学论证。
幸亏哈雷有他婉转的办法使这位《原理》的作者冷静下
来。第三卷《论宇宙体系》工作才得以按计划进行下去。最后
牛顿后悔他给胡克的答复太过分了，并且终于在书中提到，
有些数学上的结果他是根据开普勒定律演算出来的，同时还
有些是雷安、胡克和哈雷演算出来的。
1686年7月初，那时的皇家学会会长——就是那位有名
的记日记者塞缪尔·匹普斯授权以学会名义出版该书。
几个星期以后，第一卷就正式付印了。在1687年3月，第
二卷送到皇家学会，再一个月以后，著名的第三卷也送到
了。
牛顿能在短短的十八个月中，完成这么伟大的著作，的
确是件使人惊奇的事。因为不光有胡克的问题打扰了他，就
在几个月前，查理二世逝世了，他的弟弟詹姆士二世接了位，
86
他是个胸襟狭隘、头脑固执的**者。他信仰罗马天主
教，便要强使所有的英国人都信奉自己信仰的宗教。
因为英国多数人信奉新教已有几个世纪了，新国王这种
刚愎自用的威胁使全英国爱好和平的人民，不论是新*还
是天主*都感到惊慌。如果国王用强制力量来推行他的意
愿，那一定会发生*。
詹姆士无视一切，决定向人民强制推行他的意愿。他认
为最好在大学里开始，因为许多年来大学一直是耶稣教——
新教的堡垒。首先受到打击的是牛津大学。詹姆士强迫大学
设置一个高职位，由国王选定的天主*来担任。当然，这类
有权的官员在那里安插得越多，他就能越快地把自己的信仰
强制推行到其他方面。
其次受打击的是牛顿所在的剑桥大学。1687年，向大学
当局下达了一条敕令，要大学给一个贝尼迪派僧侣奥尔本·
弗朗西斯神父授予文学硕士学位。显然这是对剑桥大学领导
的威胁，因为有文学硕士衔头的教师在大学的评议会上就能
有表决权。如果国王能顺利地把他的人安插进去一个，那么
其他天主教士就能很快接踵而入。
剑桥大学副校长约翰·潘切尔博士礼貌地拒绝了这道敕
令。他说，除非弗朗西斯神父遵照惯例，宣誓忠诚于大学，
否则他无权授予他文学硕士的学位。
詹姆士二世因自己意志受到违抗而勃然大怒。他立刻命
令副校长到威斯敏斯特皇家高等法院出庭。陪同副校长去的
有大学评议会的八名代表，牛顿是其中之一。他决心忠于大
学的事业，决不屈从于国王的意愿。
担任法庭庭长的皇家法官是残酷而又恶毒的杰弗莱爵
士，他是全英国人民痛恨又畏惧的一个人物。大学副校长是
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个胆小的学者，他被杰弗莱法官的粗暴指控吓得说不出话来，
别的代表因不准为大学作任何辩护，也毫无办法地站在一
边。
虽然副校长被解除了职务，但是大学最终还是赢得了胜
利。牛顿指出了击败詹姆士二世和他的奴才杰弗莱爵士的办
法。尽管后者咆哮公堂，但大学在法律上占有上风。
牛顿悄俏地事先告诉他的同事们，凡未按惯例宣誓忠于
大学的人，大学授给他的学位只能是名誉学位。属于名誉学
位的人，在大学的领导机构里没有发言权和表决权。既然弗
朗西斯神父不愿宣誓，大学只能发给他名誉学位。
杰弗莱爵士大怒，他命令剑桥大学的代表退出法庭，并
给了最侮辱性的临别赠言。他向他们咆哮：“你们大多是耶
稣教的教士，我要用《圣经》的*送你们回家去：“去吧'不
要再犯罪，否则最坏的事会降临到你们的头上。’”
伊萨克·牛顿自己并不是耶稣教的教士，他没有受过神
职，但也只好默然忍受侮辱。那时他正要完成他的伟大著
作，一部要留传后世的著作，其生命力将远远超过形形*
的象詹姆士国王和杰弗莱爵士之流的皇家恶汉。
牛顿和他的同事们胜利地回到了剑桥。牛顿在大门和圣
三一教堂之间的自己住所里,看到待校读的校样堆积如山。
就在卢卡斯讲座教授被粗暴地赶出皇家法庭后的两个
月，《原理》出版了。这书上写着：献给尊严的詹姆士二世
治理下日益繁荣的皇家学会。
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第十四章 《原理》
牛顿登峰造极的成就——《原理》一书，因今天读它的
时候已不多，在通常的书店已买不到。不论拉丁文原版或英
详本，在很多图书馆的书架上也找不到了。
现在只有很少的书店或在大图书馆的参考阅览室里才能
找到这本书。为了看看伊萨克·牛顿是怎样精确而广博地证
明和写下他的伟大理论，到这些地方去一趟，也是很值得
的。
诚然牛顿写的原文版现在已很难找得到，但是现在全世
界数以千计的书架上数以万计册表述现代观点的书，其源均
出自《原理》所叙述的基本真理。从牛顿时代以来，语言和
表达方法都发生了变化，但是在现代教科书上表达的那些真
理基本上还是保持牛顿所述的原样。
《原理》不仅仅是一部有各处原始根据的历史知识汇
编，相反，它是空前的、最具有独特见解的著作之一。
牛顿不但首先总结出力学的基本定律，而且还发明了证
明这些定律的数学方法。以前从未来有过象现在用牛顿的名
字命名的运动定律。《原理》这部书光辉地解答了几个世纪
来最有才智的人都无法回答的问题。这本惊人的著作的全部
内容显得严正、简明而宏伟，使这本书和他的作者在科学成
就上达到了无可比拟的高度。
《原理》的原始版本是在1687年7月出版的。它的开本较
89
小，约有五百多页，内有很多木刻图表说明，用牛皮作封
面，售价为九先令。
作为牛顿这本书的编辑，哈雷对此很满意。在书出版以
后，他再次表示他永恒的无私心情，又写信给牛顿说：“我
总算完成了你的杰作的出版工作，我希望能使你满意……我
将用你的名义把书送给皇家学会，波义耳，派盖脱，弗拉姆
斯蒂德以及其他在伦敦你需要致意的人。”
事实上，哈雷大约很快就把他的本钱收回来了。因为
《原理》的销路很好。当这本初版书快售完时，许多人甚至
花比原价高三四倍的钱去买这部书。据记载，有一个苏格兰
人，为了未能按公道的价格买到它，他甚至抄了一部手抄本
的《原理》。
牛顿在《原理》里完成的很多东西，这里只能把重要的
概述一下。牛顿在著作的前言里一开始就详尽无遗地介绍了
他确立的著名运动定律。
牛顿的定律是：
第一定律：一切物体除非受到外力作用，原来静止的将
保持静止，原来运动的将保持为匀速直线运动。
第一定律说明“惯性”的概念。假设你坐在一辆公共汽
车里，它们每小时20英里的速度向前开驰。当公共汽车突然
停止，不再以每小时20英里的速度向前了，你却仍然保有原
来的速度。除非你抓住刹车带或扶手，否则你将继续向前倒
去，因为你是一个在运动着的物体。
你在公共汽车里感到的这种朝前冲倒就是惯性的说明。
“惯性”是表示物体倾向于保持静止或运动状态的简单术
语。一个物体的惯性大小和使它减速、加速、停止或改变方
向所需的力成正比例。
91
,你开一辆玩车，在平的
道上行驶。按照牛顿的第一定律，火车将保持恒定的速度沿
着轨道运动。但事实不是这样，因为定律没有说到摩擦力。
如果让火车自己运动下去，它将一点点慢下来，最后停了下
来。因为轮子要遇到轨道摩擦阻力，车身要在行驶过程中遇
到空气的摩擦阻力。摩擦力越大，火车停得越早；摩擦力越
小，火车便行驶得越久。如果摩擦力能消除的话，火车的惯
性会使火车保持恒定的速度无限地继续运动下去。
在地球表面上很难说明运动第一定律，因为空气的阻力
(拉力或摩擦力)和巨大的地心吸力阻止了物体保持匀速直线
运动。天体的运动是运动第一定律的最好例证，因为在太空
中它们的运动根本不存在什么摩擦力。影响行星的巨大外力
只有使行星循轨道运转的引力。行星是真正的运动体，从人
类开始对行星进行观察以来，它们一直以不变的速度在运
转。这些天体充分证明了物体如果没有外力的影响，确实会
一直沿着直线运动。
现代的各类人造卫星也同样遵从牛顿的运动第一定律。
有不少人造卫星由于轨道还没有完全脱离地球的大气层，结
果因空气的摩擦力而被烧毁。将来的宇宙飞船在实际运行时
一定会证实牛顿的第一定律。在自由太空中，不再存在引力作
用，宇宙飞船的船长只要把火箭点一次火，然后就可以关掉。
不论他得到了怎样的速度，他将使飞船保持这个速度永远沿
着直线飞去，直到飞船进入某个天体的引力场为止。
第二定律：一个物体运动的改变和作用在物体上的外力
成正比例，并且发生在所加外力作用的直线方向上。
牛顿在表述这个定律时给当时和今日的科学家们提供了
测量力的重要方法。通过测量在一定力的作用下运动物体的
92
量（从实际应用要求出发或用重量）和由这种力产生的速度
变化，能得出测量该力大小的可靠方法。第二运动定律提
供的数学关系使科学家能算出地球表面任何一点无论是赤
道、北极或是其他什么地方上的引力大小。现代科学家在规
定人造卫星的轨道时，这种计算能力是有非常重要价值的。
第三定律：对物体的任何一个作*都有一个相等和相
反的反作*。或者可以这样说，当一物体以一定量的力作
用于第二个物体时，第二个物体也以大小相等、方向相反的
力作用于第一个物体上。
第*定律可能最吸引人了，牛顿指出：当你用手指
去推石头的时候，你的手指同时也在被石头推回来。同样，
你站在地板上，你的身体重量在下压着地板，但同时地板也用
同等的力在上推你的双脚。如果你踢一只皮球，皮球也用同
样大的力量去“踢”你的脚。当你进行*射击时，*的
前冲力与后推力（即撞向你肩头的后座力）是相等的。
在今天，最能休现牛顿第*定律的重要性的，恐怕
就是喷气机和火箭领域了，
就喷气式飞机来说，它是由喷气引擎喷出的气体的后推
力，反作用于引擎本身，从而产生前推力的。并不是由于后
面的喷气对空气的推压作用而使飞机前进的，否则牛顿第三
定律便不能成立了。不过喷气引擎是吸气式的，在引擎里燃
烧的热气是以引擎从大气中吸进的空气作原料的。
火箭又是另一种情况，它自身一直带有燃料，能在没有
空气，因而也没有空气阻力的外空间飞行。在接近于真空的
太空中，牛顿的第三定律很理想地起着作用。因为外空间没
有空气阻力，火箭引擎内部的强大推力便产生同样大小的、反
方向的、使火箭前进的推力。这股推力可能使火箭达到难以
93
想象的、每小时几千英里的速度。在将来，当人们把火箭发
展到能使自己到达太阳系的其他行星时，也同样离不开十分
重要的牛顿第*定律。
不论在我们的日常生活中或是在科学领域内，牛顿关于
运动的三条简明定律有着极其重大的意义。这三条定律无论
在何时何地都是正确的，在各个方面都是现代物理学家和天
文学家在探求新知识时所采用的方法的基础。
《原理》里的理论并不完全是牛顿一个人发现的。牛顿很
清楚他从他的前人和同时代的同行中汲取了很多东西。例如
他使用了开普勒曾提出的一些数学计算；运动第一第二定律
是以伽利略提供的极其宝贵的资料为基础的；第三定律也
有从惠更斯、雷安和华立斯的成果中获得的线索。不过只有
牛顿能*远瞩地来看待这些*的理论，并用数学论证将
之结合在单一而庞大的系统里。
《原理》的主要成就是头两卷《论物体的运动》和第三
卷《论宇宙体系》。
第一卷开始简明地叙述了他的“流数法”。除二十年前
他曾经写过关于“流数”的简要论文外，这是第一次正式公
开发表他的“流数法”。显然牛顿已读到莱布尼茨在这方面
的某一、二篇著作，觉得发表他的“流数”理论已到时候
了。
然后，他讲到物体在某一固定点的引力作用下的运动，
象卫星沿着围绕行星的轨道运动，或行星沿围绕太阳的轨道
运动。如轨道为椭圆形，引力一定和距离有着连带关系。他
在这里又引用了平方反比定律，特别用来说明引力中心在椭
圆形轨道的一个焦点上的运动。这样牛顿就可以在任何时候
计算出行星在轨道上的位置。
剪衣
94
牛顿又明确地指出，所有天体都是互相吸引着的：太阳
吸引着行星，同时也被行星吸引着。但是牛顿又写道，太阳即
使和太阳系中最大的行星相比，也显得过分大，所以在说明
行星的运动时，除太阳的引力外，其它引力可以忽略不计。
这种考虑同样可以用于说明卫星的运动。例如月亮离其所绕
转的地球很近，所以太阳的引力基本上可以忽略不计。但是
对月亮的运动又如何给予精确的解释呢？这是使牛顿多年来
感到十分困惑的一个问题。牛顿不止一次地说，只要研究到月
亮运动定理问题，他就感到头痛。
当他在《原理》中提及这个问题时，他看到开普勒在这
个问题上不是完全正确的，而只是近似。因为开普勒生活的
时代还不可能对行星的“摄动”（微量的变化）进行测量。虽
然开普勒定律对在几次公转范围内的行星运动可作非常精确
的说明，然而牛顿时代的科学家们知道，这些情况意味着在
计算上会有严重误差。例如：早在公元前四百年，已有人注
意到，月亮的运动变化是很大的。
直到现在，天文学家和数学家还不能完全解答“摄动”
的问题。可是牛顿在这方面有很大的功绩，他在解释这些问
题上取得了进展。他指出，有些已知道的月亮的“摄动”可
由太阳的引力来说明，并就这些变动的某些现象作出了正确
的计算。他预言了其他一些现象，在他死后很久证实是对
的。
牛顿更进一步说：“宇宙间每一物质粒子对其他物质粒
子都有吸力。”这可能就是万有引力的理论基础。事实上，
就是说，假使一个球体，譬如说行星，其内部物质是围绕它
的中心对称布置的话，那么在它表面任何一点上的引力和这
个球体物质全部集中在中心时可能有的引力是相等的。牛顿
95
由此了解到解决许多奥秘，其中包括解释海洋潮汐的关键所
在。
《原理》的第二卷讲的是关于物体在有阻力的介质中的运
动。牛顿说这种阻力——例如空气的阻力——和物体运动的
速度是成正比例的。这样，在有商业航机前三百年，牛顿就
预见了现在航空工程师经常要解决的这个问题，即飞机的流
线型设计问题。
在《原理》的其他篇章里，还讨论了摆动、流体的波动
和光学等理论问题。他并应用波的运动学说来解释声波在大
气中的传播。今天到剑桥大学去参观访问的人，可以试验一
下当年牛顿在圣三一学院纳维尔大院实验过的著名的四回声
仪。
第三卷，就是他为罗伯特·胡克生气、不预备发表的那
一卷。牛顿运用他的万有引力定律，把太阳系的各种现象结
合在一起。
他用一个个光辉有力的证明，证实了木星、土星、太阳
和地球的吸引力，也为他的平方反比定律提供了证明。
最后，他叙述了伟大的万有引力定律——他声誉的基
点。万有引力定律可表述如下：任何两个物体都是互相吸引
的，引力的大小跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离
的平方成反比。
牛顿更进一步阐明，由于在宇宙空间中飞驰的行星没有
遇到什么阻力，它的运动将永远保持下去。而且每个行星都
以太阳为焦点在椭圆形的轨道上围绕太阳运转。
牛顿说，所有的天体必然遵从这个定律。两个互相吸引
的天体有着相似的，环绕着一个共同的引力中心的轨道，此
外还有相互绕行的轨道。如果三个天体互相吸引着——如地
96
球、太阳和月亮，它们的轨道便会有些小变化。因此月亮的
运动是不正规的，是有摄动的。因为它既吸引太阳，也受到
太阳的吸引，同时它吸引地球，又受到地球的吸引。
现在我们知道，牛顿为什么称它为万有引力定律，他的
意思就在于“万有”这两个字上。这一吸引力适用于任何地
方的一切物体。它不仅适用于天体，并且也说明为什么一只
球会从你的手上掉到地上，为什么花园中两端系在树上的皮
带管中间会下垂，为什么象灰尘这样小的粒子最后会落在书
架上等等。
在《原理》最后，牛顿写了论彗星的一章。从前大家认
为，这些神秘的宇宙来客是无法解释的，但牛顿说：彗星也
同样要遵从万有引力定律，它们也是在太阳引力之下运动着
的物体，不过轨道是非常长的椭圆形。牛顿在这一点上也创
造了新的学说，他的叙述是正确的。
以上就是牛顿伟大著作的梗概。书中介绍的知识是在十
八个月里写就的。人类思想伟大成果层出不穷，追本溯源，
都与这本非凡的著作有直接联系。
后来象拉普拉斯、拉格雷奇和他们的后继者的成就都是
根据牛顿的发现而来的。如1846年发现海王星，在没有实际
看到海王星之前，它的轨道就已经计算出来了。这也是根据牛
顿的定律而获得的成果。现在的科学家计算人造卫星的轨
道，精确度可达到秒，这也由于有牛顿的成果的缘故。
作为我们时代最伟大的科学成就——爱因斯坦的相对论
——无疑也是基于牛顿发现的成果。无疑，引力是宇宙间普
遍存在这个事实正是使相对论获得承认的主要论据。
97
第十五章哈雷彗星
谁也没有象牛顿的推崇者——埃德蒙·哈雷那样急切地
期待着《原理》的出版。哈雷在困暇时是个欢快、爱开玩笑
的人，但在天文台则是一个工作努力、专心致志的天文学
家。哈雷对牛顿第三卷的彗星部分非常感兴趣，他头脑里有
许多没有解答的问题。
哈雷早就对突然出现转面即逝的彗星感到迷惑不解。长
长的、令人畏惧而充满迷信的物体，这些奇怪的天空来客飘
然来到太阳系，奔向太阳，在那儿逗留一个短时间，然后又
速神秘地飞逝而去，好象再也不回来了。它们好象只能让人
看到一次，便永远不见了。它们好象并不遵循任何运动的规
律。
但是当哈雷读到《原理》时，他了解到牛顿的观点都完
全相反。牛顿认为，彗星是要回到太阳的邻近来的。它们的
运动并不是没有规律的，它们和行星一样，受着万有引力的
支配。
牛顿没有提供彗星回来的证据。他，哈雷能不能帮助牛
顿呢？哈雷兴奋极了。
哈雷回想起1682年出现的大彗星。哈雷曾经亲自仔细地
观察了它，并且在它接近太阳时计算了它的轨道。它的长达
几千英里长的发光尾巴总是背向太阳，而它的头则指向太
阳。太阳又以极大的角度把它推开，哈雷看不出，它怎么还
98
能回来。哈雷以为它的轨道是一个不闭合的抛物曲线，而不
是闭合的椭圆形。
圆锥的四个断面：圆、椭圆、双曲线、抛物线。圆形和
椭圆形是闭合曲线。哈雷的彗星沿着椭圆形轨道运转，最终
要回到原来的出发处
然而牛顿在《原理》里说：彗星的轨道是一个以太阳为
焦点的非常长的椭圆形，这是完全可能的。牛顿还说，因为
彗星是按照它非常非常长的椭圆形轨道运转的，所以可以预
言，在一定时期以后会回来的。哈雷对此感到既惊喜又迷
惑。
彗星只在接近太阳时，人们才能在地球上看到它。看来
太阳使彗星从它的头部喷出物质形成一条尾巴。因此，彗星
除了它接近太阳的极短间隔时间，大部分时间是看不到的。
99
哈雷又想，当彗星重新进入辽阔无际的太空时，又该怎
么去追踪它巨大的椭圆形轨道来证明牛顿是对的呢？
哈雷对彗星回来的可能性着了迷，他特别对1682年亲自
观察到的那颗彗星发生了极大的兴趣。他和牛顿讨论了这个
问题。牛顿坚持说，1682年的彗星以前可能到过邻近太阳的
地方，而且以后还会再次观察到。然而有一点他俩都明白；
彗星回转可能要需百年之久。他们俩都活不了那么长，谁也看
不到它回来了。
当然他们只能依靠后辈天文学家来证实这颗彗星能否回
来。但是哈雷想到一个主意：为什么不可以去查阅过去旧的
记录，看看这颗彗星以前有没有出现过呢？
。哈雷告诉了牛顿这个想法。牛顿表示首肯，并指出虽然
这样做工作量非常大，但肯定是值得一做的。
于是哈雷着手寻查所有在过去出现过的彗星的可靠的观
察记录。这任务非常艰难，因为要作精确的描绘，不能光依
靠单一的叙述材料，而是要从三个不同点的可靠观察材料来
确定它的位置。这也是牛顿在《原理》中提出的证明方法。
此后二十年中，哈雷化了大量时间，全神贯注地翻阅古
籍和前人文稿，希望能查出足够的证据来说明这颗彗星以前
曾在太阳系出现过。一年一年过去了，没有从旧记录中查出
什么结果，然而哈雷并没有放弃查找。
最后，他的努力获得了成功。哈雷发现开普勒在1607年
观察到一颗彗星和1682年描述的那颗彗星相符。两次的出现
时间间隔75年。但究竟这两次是不是同一颗彗星呢？哈雷欣
喜若狂，他认为，肯定是同一颗彗星。
然而牛顿指出，这也可能是一次有趣的巧合。他要求哈
雷再推前几个世纪继续查证。这次工作毕竟比上次要容易
101
些。因为，假使牛顿的理论是正确的话，只要从1607年向前
推75年，一定有关于这个彗星的记录。
哈雷再次着手翻阅旧资料，但是这些资料要更老一些，
精确性也要更差一些，尽管如此，哈雷还是坚持下去。
又是几年过去了，最后哈雷又追寻到关于一颗彗星的记
载，差不多和1682年那颗完全相似，那是在1531年出现的。
虽然间隔的时间是76年而不是75年，哈雷并不以为意。因为
完全有可能是由于其他行星的“摄动”而减低了这颗彗星的
速度。
具有这么多的证据，其他天文学家一定会深信这几次的
出现就是同一颗彗星了。可是哈雷却不是这样。他再进一步
查考更老更老的资料时，最后在一篇古老的文稿里发现了，
在1456年出现过一颗彗星。又是75年的间隔。
最后哈雷自己也信服了。看来证据是确切的。于是在
1705年，他公开宣布说，在1682年他所观察到的彗星一定会重
新出现。他预言出现的日期为1758年年底或1759年年初。这
一段时间稍长一点，那是因为它要接近木星而受到“摄动”
的严重影响。
哈雷回顾了过去几百年的观察资料以证明彗星的回归。
现在依靠牛顿的帮助又远瞩到未来。他和牛顿逐渐老了，牛
顿在1717年去世，不能守候观察了，只剩下哈雷孤独地守视
天空，想象着那星在它漫长的旅途中飞驰，经过地
球的轨道和其他行星的轨道，更深、更深地进入太空。
哈雷知道他活不到彗星再出现的时候。他死时只希望：
假如彗星果*他预言中那样出现，后世人应当承认，这是
由一个英国人首先发现的。
在1758年圣诞节，在哈雷死后的十六年，一道灿烂的白
102
光飘然进入黄昏的夜空。牛顿旧友的预言证实了。全世界的
天文学家立刻将它命名为“哈雷星”
后来，1835年，哈雷彗星又出现了，1910年又再次出
现。目前哈雷彗星正在沿着它象雪茄形的轨道运转着，可以
预期，在1986年它将再次出现。
全世界决不会忘记埃德蒙·哈雷是英国人，同时对他的
怀念也必然要联系到他如此赤诚地钦佩的朋友牛顿，
103
第十六章硬币的保护人
在《原理》出版后不久，埃德蒙·哈雷注意到牛领象法
非常疲惫。他认为，牛顿应该暂时停止科学活动而去体息一
下。在他多次劝说下，牛顿最后接受了他的忠告。
剑桥大学当局考虑到牛顿在杰弗莱爵士事件中对大学的
贡献，选他为代表大学的下院议员。牛顿是新国王乔治·威海
三世的忠实拥护者。政治上他是个辉格党（自由党的前身）的
成员。他极力主张宗教自由，反对任何形式的压制。
牛顿在剑桥大学度过多年的恬静的研究生活后，现注房
到伦敦开始他新的生活了。他觉得非常兴奋。然面眼花乱
的伦敦生活，也使牛顿越来越考虑他个人的地位同题。他差
不多五十岁了，几乎把整个成年期都献给了科研工作。他已
是个著名的科学家，但他的名声却没有给他带来财富。和别
人相比，他还是个相当穷的大学教授，而且他的亲戚和亲属
仰仗他接济的数量却越来越多。
他平生第一次开始考虑到他将来的经济保障问题了。
他在议会一年多。在这期间，他在剑桥大学里为国王争
取到了重大的支持。他让别人知道了自己的需要。
在他的有地位的朋友中，象哲学家约翰·洛克和日记家
匹普斯都想为他求得一个与他崇高的名声相配的公职。一位
杰出的青年，下议员查理·蒙塔古——后来的哈利法克斯
爵，也竭尽他所有的力量来帮助牛顿。他们虽尽了一切努力，
104
但他们向之请求的人对这位数学家的工作完全无知，他们不
愿为之操心。一个一个的空缺职位都以种种理由没有给牛
顿，而给了他人。
牛顿沮丧地回到剑桥去过他孤独的研究生涯。那时候，
又发生一些事使牛顿心境非常阴郁。他的母亲病重，他彻夜
不眠地守着她，尽一切努力想减轻她的病痛。尽管如此，没
过多久汉娜·史密斯仍逝世了。她没有看到她的儿子伊萨克
·牛顿后来享受到的荣誉。
牛顿精神崩溃。他精疲力竭、抑郁、苦闷，认为最好的
朋友都抛弃了他
105
到1692年年底，他所受精神上的劳损开始在他身上表现
出来了。尽管他身体一般是健康的，但患有轻度精神衰竭症，
因为未能得到在政府的职位，他有时几个小时郁郁沉思，过
去的睡眠不足，不正常的饮食习惯，现在开始产生不良的反
应。他时常感到身体不适，越来越容易激动，会为很小的事
情发很大的脾气。尤其他对自己必须象乞丐一样卑躬屈膝地
去向有权势的人求得一个职位，感到非常怨恨。
撰写《原理》时的过分紧张生活，使牛顿精疲力竭。他
抑郁、苦闷，认为自己被最好的朋友抛弃了。他在这种忧郁
的情绪下，给匹普斯、洛克、哈雪和其他人写了充满怒意的
信，指责他们没有情义。
牛顿的朋友们感到为难和伤心，他们担心这位伟大科学
家的健康。他们聚在一起，商量能帮助牛顿做些什么。他们
不仅打算加紧设法为他谋得荣誉的职位，并且打算派人去探
望他，了解是什么原因困扰了他。
他们推选了约翰·密林顿去探望他。密林顿是剑桥大学
曼格特林学院的一位很有风度的青年学者。他访问牛顿后传
回消息说，这位《原理》的作者在前些时候患了神经性病症，
但现在已经在逐步恢复，而且牛顿也真诚地感到懊恼，他在
神经过度疲劳时写了一些恼怒的信。
几个月以后，这位卢卡斯讲座教授的身体完全复原了，
又钻进了科学研究工作里。他从弗莱姆斯蒂德那里收集了更
多的资料，以明他的月亮运动理论，并为《原理》的再版，准
备校正和增补的材料；同时他又为他爱好的化学实验忙了起
来了。
他完全没有想象到，他一生对金属和合金方面的兴趣，
不久将付之实际应用。他的生活和工作正在酝酿着一次彻底
106
的变化。他的朋友们正在促成其事。
最后牛顿从他的好朋友查理·蒙塔古那里获得了好消息。
蒙塔古在政治上正青云直上，在1694年被任命为英国财政大
臣。蒙塔古曾屡次和牛顿等人谈起英国的硬币面临的严重危
机。在英国，金币和银币都是合法的流通货币，但银币的价
值因含有廉价的低品质的合金已经贬值。而且几十年来人们
还时常剪削硬币边，即从没有滚刻花纹的银币边上刮下点银
子，把残缺的银币再照原价使用出去。
牛顿任造币厂督办，正考虑硬币的重铸问题
107
蒙塔古意识到，情况确实非常严重。那时的欧洲经济中
心阿姆斯特丹银行已经拒绝收用英国银币，他必须想办法挽
救这个局面。他下决心要使银币恢复币面的价值。他认为，
担当这项艰巨工作最合适的人是牛顿。
1696年初，造币厂督办的职位空缺了。三月，蒙塔古写
信给牛顿，告诉他国王已指派他担任这个职务。牛顿立刻接
受担任了造币厂督办的职务。
以前，造币厂督办被公认为是一个薪俸高、工作清闲的
肥缺。但牛顿担任这一职务却是全力以赴。他要把发出的银
币全部收回来，再在一定的日期发行新的银币，替代旧通货，
这就需要做大量工作。
1699年，牛顿胜利地完成了重新铸币的全部任务。国王
和国家都对他表示赞许。就在那年，他被委任为造币厂厂长。
这是个年薪有一千五百镑的高职位。牛顿此后一生都担任这
个职务。
此后牛顿在伦敦永久定居，住在靠近毕加迪广场的杰明
大街的一座寓所。他请他母亲第三次结婚所生的女儿做他的
管家。这位年轻的凯塞琳·巴顿性格活泼而愉快，她使牛顿
的晚年生活大为活跃。牛顿现在时常要招待客人，而这位美
丽又多才多艺，机敏又善于辞令的小姐确实是他很得力的助
手。
从1665年到1696年，差不多是他成年生活的一半，牛顿
过着科学家的生涯，他工作努力，发现了许多科学定律。这
以后的三十一年，他在官场服务，并为英国科学界无可争议
的领袖。
因为住在伦敦，牛顿于1699年决定辞去卢卡斯讲座教授
的职务，把它让给了威廉·惠司顿。但在1701年，他又被选为
108
剑桥大学代表进入议会。他继续为剑桥服务，一直到威廉三
世逝世，安娜女皇继位为止。
有些人认为牛顿去伦敦，对英国科学是一大损失。有些
人甚至说，这个伟大的科学家已经才尽。其实牛顿在科学上
的才华并未枯竭，事实是他过去发现的成果太多，因此在他
的余年，他只希望对它们做些修订改正，使之完善的工作。
当时一些最有才智的人，仍不断征求牛顿在科学问题上
的意见，他也随时抽暇与之来往。他继续在研究月球的理论，
并且打算制造一架航海中所用的仪器——六分仪。
不幸牛顿在晚年为两次持久激烈的争吵深感不快。一次
是和皇家天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德的争吵，另一次是和
德国数学家汉弗莱·冯·莱布尼茨的争吵。
牛顿在研究月亮的运动时，极需依靠弗莱姆斯蒂德的天
文观察成果。弗莱姆斯蒂德曾答应公布他的观察发现，但是
当他的工作进度越来越慢时，牛顿便向皇家学会提出意见。
随之成立了一个以牛顿为首的调查委员会来调查皇家天文台
的情况。于是两人之间爆发了公开的争吵，直到1719年弗莱
姆斯蒂德去世，这场争吵方告结束。使牛顿感到非常满意的
是，第二年哈雷被任命继任为皇家天文学家。
牛顿和莱布尼茨之间为微积分的最先发明权的争吵则是
一场更长更厉害的争吵。双方的拥护者们都提出各方的证据，
充满了愤懑的信件你来我往，激烈的辩论持续了许多年。最
后皇家学会指定一个委员会来调查所有的证据。
结论最后支持了牛顿的一方面，因为在莱布尼茨*地
发明他的微积分前几年，牛顿就明显地用他自己的“流数法”
来解答问题了。但是牛顿未把他早年的研究成果发表出来。
而现在我们在数学上用的则是莱布尼茨的完善得多的记述微
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积分问题的方法。
同时牛顿开始受到众多的荣誉。他受到国内外科学界的
赞扬。在1699年，他被选为法国科学院八个外国院士之一。
1705年，安娜女皇因牛顿在科学上的
伟大贡献而封他为爵士
1703年11月他被选为英国皇家学会会长。
1705年4月16日，安娜女皇亲临剑桥大学，因牛顿在英
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国科学上的伟大贡献而封他为爵士。从此以后，伊萨克·牛
顿的名字后面有了尊严的“爵士”称号。这位出身于林肯郡
默默无闻的乡下孩子终于赢得了他应得的举国的感激和尊
崇。
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第十七章牛顿的最后时日
伊萨克·牛顿爵士已是个国内外著名的人物了，他生
活优裕。他的朋友都是社会上最高贵最重要的人物。他有一
部马车，很多佣人，时常在家宴请朋友。他的薪金收入远远
超过了他的开销，所以他可以随心所欲地慷慨帮助别人。他
特别愿意帮助有数学才华的青年人。
有两个年轻人对牛顿的报答是帮助牛顿准备《原理》的
再版。一位叫罗吉·科茨的很有才华的青年数学家承担了第
二版的准备工作。可是他过早离开了人间。他的死对牛顿来
说是一大打击。他说：“假如科茨先生能活着，我们还会知
道一些东西。”另一位是叫亨利·潘勃登的青年医生和数学
家。他帮助牛顿准备出版了他最后的科学著作，《原理》的
第三版。
在1704年初，牛顿同意把他的最后定稿《光学》一书出
版。这部书已写好多年，但牛顿不愿在他的老对手罗伯特·
胡克在世时出版。1703年罗伯特·胡克死了。第二年这本书
问世，立刻获得了巨大成功。这本书不象《原理》那样是用
拉丁文写的，而是用英文写的，里面包括牛顿一生对光的性
质全部研究成果。
1710年，牛顿爵士搬到靠近莱斯特广场的一所更大一些
的住所，因为在这里接待显要人物和重要的国外来宾更为适
宜。
112
这时牛顿爵士将近七十岁了。他身体仍旧很健康。他虽
然待人很友好，但是在和别人一起时，却总是沉浸在自己的
思想里，很少言语。他那心不在焉的情况，一点也没有改变。
有时他一连几个钟头呆坐在床上忘了穿衣服。
还有一个传说。有一次牛顿约一个朋友一起进晚餐，可
是他迟迟不来。他的朋友饿了，把自己和牛顿的一份饭都吃
掉了。牛顿最后来了，对空盆子看看，还以为他自己已经吃
了这份饭呢！
甚至到了八十岁，牛顿爵士看上去还不很老。虽说有些
发胖，但仍显得气派庄重。他白发如银；从来用不着戴眼镜，
思想仍然敏捷而活泼。他继续担任造币厂厂长和皇家学会会
厂。
但他的健康状况到了1722年未能再继续下去。他开始患
了老年症。先是胆结石，后来又患了肺炎，脚部风湿痛。这
时他很少出门，因为马车行进时的颠簸使他疼痛难忍。
医生劝他搬到肯辛顿去住，那里空气新鲜。虽然环境
的变换看来对他有些好处，但他觉得必须辞去造币厂厂长的
职务了。他仍然担任皇家学会会长。不过据记录，他有时坐
在主席位上睡着了。
当《原理》的第三版出版时，这个有无比作为和长寿的人
快走到了尽头，牛顿爵士自己好象知道最后的日子已不远了。
他埋头研究神学史，甚至还准备就这个题目写一部长篇著作
呢。
他到肯辛顿后没有出过门，到1727年2月28日，他感到
自己身体很好，可以去伦敦主持皇家学会3月2日的会议。
他去了，但在3月4日回来时，却严重地病倒了。
这是“临终”的开始。剧烈的病痛折磨着他，但是他坚
114
持忍受着。他甚至还与来他床边的人愉快地交谈。3月15日
他好象有点恢复原气，但这不过是回光反照。到3月18日，
他昏迷了过去。1727年3月20日清晨，牛顿毫无痛苦地在睡
眠中溘然长逝。
就这样，牛顿在八十五岁这一年结束了他的生命。他得到
了他可能得到的最高荣誉。他的遗体于3月28日隆重安葬在
威斯敏斯特教堂。为了纪念他的功勋，墓前建立了一座纪念
碑。牛顿长期工作所在的造币厂还发行了一枚牛顿纪念章。
很少有人能象他那样，不仅对他所处的时代，而且对将
来作出这么大的贡献。很少有人能象他那样，对自己的功勋
这么谦虚。一如牛顿爵士在逝世前不久，给他的朋友写的一
段著名的自述：
“我不知道，世人怎样看待我；但我自己觉得，我不过
象一个在海滨玩耍的小孩，为时而拾到一片比寻常更为莹洁
的卵石、时而拾到一片更为绚丽的贝壳而雀跃欢欣，而对于
展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却茫然无知。”
附录牛顿一生大事记
1642年
(12月25日) 在英格兰荷尔泽普出生。
1661年 考入剑桥大学圣三一学院。
1665年 发明二项式定理。从剑桥毕业。
1665年 大瘟疫时期，牛顿重返荷尔泽普。
～1666年
1667年 任圣三一学院选修课研究员。
1668年 制造第一台反射望远镜。
1669年 任卢卡斯讲座数学教授之职。
写《无穷多项方程的分析》。
1672年 当选为皇家学会成员。第一次发表论文《白色光
的组成》。
1675年 国王恩准免除牛顿担任神职的申请。将关于光和
颜色的论文送交皇家学会。
1677年 巴罗和奥尔登堡去世。
1678年 胡克任皇家学会秘书。
1684年 雷安爵士在咖啡馆和哈雷及胡克打赌。哈雷到剑
桥拜访牛顿。将《论物体的运动》一文送交皇家
学会。
1685年 开始撰写《自然哲学的数学原理》。
1687年 《原理》出版。
1688年 雷开始寻找1682年彗星的记载。
1689年 当选为代表剑桥大学的下院议员。成廉和玛丽继
116 承英国王位。
1692年 牛顿精神崩溃。
1696年 牛顿任造币厂督办。
1699年 牛顿任造币厂厂长。
1702年 安娜女皇接位。
1703年 牛顿任皇家学会会长。
1704年 《光学》一书出版。
1705年 女皇封牛顿为爵士。
1727年 牛顿在肯辛顿逝世。
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