光学原理，就是关于光的色散现象的发明和对颜色的理论研究。牛顿通过做
实验得出结论说：“光是由折射率不同的光线组成，这些光线无论其入射方
向有何不同，都是按照它们折射率的大小而传送到墙的不同部分上去的。”
紧接着，牛顿又做了一个实验，用一块大的透镜把经过棱镜折射后的整个光
束收集起来，发现它们会重新聚成白光。这样，牛顿就通过实验完成了一个
完整的科学认识过程，即把白光分解为不可分解的单色光，又从这些单色光
组成白光。
牛顿的实验告诉人们：白色是从红到紫多种单色光混合而成，不同颜色
的光线具有不同的折射本领，对光的折射理论进行了科学的论证。
尽管牛顿关于光的颜色的理论在科学史上具有革命性的意义，但得到的
反响却是不相同的。绝大多数的皇家学会的会员都称赞牛顿的这项工作，对
科学做出了重大的贡献，但胡克却抱怀疑的态度。胡克是个知识渊博，聪明
的能人，但他十分骄傲，又十分嫉妒别人取得成绩超过他。对于别人的成就，
凡是他不了解的，就表示怀疑；凡与他的思想相符合的，就认为是由他自己
早已发现出来了。他认为牛顿的光学理论是和他对立的。后来，胡克索性说
牛顿的某些可取的思想，他本人早已想到了，是由他首创的。牛顿被胡克的
无端指责所激怒，便针锋相对地进行反击，对胡克的反驳意见加以驳斥。他
在一次答辩中写道：“胡克先生指责我的，是要我放弃用折射的道理来改进
光学的思想，他一定知道由一个人来规定另一个人的研究和学习是不适宜
的，特别是这另一个人对正在研究的问题的基础有着充分的了解时。”
牛顿环现象，是牛顿光学研究中的又一精采发现。这个现象就是：把一
块透镜放在一块平板玻璃上面时，在接触点的的周围就形成一组明暗相间的
同心圆环：如果照射的光不是单色光，而是复色光，那么形成的就是彩色的
同心圆环，而不是明暗相间的同心圆环。
牛顿环的发现，是光具有波动性的最好的证明之一。因为它实际上是揭
示了光波的一种干涉现象，即由于光波的迭加，而在迭加区域内形成空间各
点强度的固定加强和减弱的现象，但是，牛顿坚持光的微粒说这一错误的观
点，反对光的波动说。以牛顿和惠更斯为代表的微粒说和波动说进行了长期
的争论，长达300年之久。直到20世纪初，爱因斯坦提出的光量子理论，使
光的粒子性和波动性统一起来。
牛顿有巨著《光学》，1931年该书第四版重印时，著名科学家、相对论
奠基人爱因斯坦为该书写了序言。爱因斯坦这样写道：“对于他，自然界是
一本打开的书，一本他读起来毫不费力的书。他用来使经验材料变得有秩序
的概念，仿佛是从经验本身，从他那些像摆弄玩具似的而又亲切地加以详尽
描述的美丽的实验中，自动地涌溢出来一样……”
牛顿曾经非常谦虚地说过：如果我有什么成就的话，那只是因为我站在
巨人的肩上的缘故。牛顿对万有引力定律的发现，就是在哥白尼、伽俐略、
第谷·布拉赫、开卜勒等人研究的基础上，再加上自己的艰苦努力，才得以
实现的，是牛顿在力学方面进行了一次大的综合。
牛顿在前人的基础上继续研究，认识不断深化，逐渐形成这样一个观念：
是万有引力使行星不断围绕太阳作椭圆运动。由于苹果落下来的故事，大约
在 1676年，牛顿用精确的结果证明了吸引苹果石头等物体从空中落到地
面上来的重力与吸引月球绕地球运动的引力是同一种力。同时，他也解决了
在平方比定律的作用下的轨道是一个以吸引体为一个焦点的椭圆这一问题。
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他解决了当时天文学上最重大的问题。他的万有引力定律的公式早就算出来
了，但是，牛顿却悄悄地把它放在抽屉里一直没敢拿出来发表，也没和别人
谈起，更没有及时地通报皇家学会公布他的重要发现。
恰好有另外三个人也正在努力解决这个问题，这就是英国科学家雷恩、
哈雷和胡克。雷恩态度谦逊，承认自己没有办法解决这个问题。聪明而又骄
傲的胡克则夸耀自己早已证明了这个问题，但是说答案要保密一个时期才肯
拿出来。雷恩见此情景，想出一个友好而机智的办法，他建议友好地打一个
赌，规定期限两个月，谁先对这个问题做出解答，并能提出数学论证，他不
仅可以获得很高的荣誉，而且他将给获胜者以奖励，奖给一本价值40先令的
书。据说，这就是“有名的咖啡馆打赌”。当然其价值绝不在于这本40先令
的书。
两个月的时间很快就过去了，哈雷没有解决，胡克也没有解决，哈雷等
得不耐烦了，决定去向牛顿求教。他向牛顿提出了问题：“先生，当一个行
星受到太阳以和距离的平方成反比递减的引力吸引时，它的运行轨道应是一
种什么样的曲线？”
牛顿毫不迟疑地回答：“椭圆。”
哈雷非常惊喜地问牛顿怎样知道这个结果的。
牛顿简单地回答：“计算出来的。”
1685年，牛顿公布了他证明的行星在太阳引力场作用下会沿椭园运动下
去的结果，同时还证明了广袤的球体，如地球、太阳等，如果全部质量都集
中在球体的中心其引力均保持不变，故可以把天体当作质点看待。牛顿成功
地证明了实心球体的引力恰等于球心处一个质点的引力。至此，万有引力定
律完全确立。
牛顿早在1669年被晋升为数学教授，就在这一年年底他接任了鲁卡斯数
学讲座的教授职位，直到他五十三岁，前后共26年。1672年，他被选为皇
家学会会员。自从他结识了哈雷这样一个研究天文学的青年学者后，对他思
想的成熟起了极大的催化作用。哈雷不仅能够完全理解牛顿科学成果的重要
性，而且力促和资助它尽快出版。牛顿在哈雷的帮助下，从1685年初开始整
理他的研究成果，废寝忘食、夜以继日地写论文。1 687年他的《自然哲学
之数学原理》终于问世了，它标志着经典力学的最终建立，在科学史上占有
极其重要的地位。
《原理》一书的内容极为丰富，它的主要内容是：第一编，首先提出并
定义了一系列奠定力学基础的基本概念，例如质量、动量、惯性等等。然后
系统地阐述了运动三大定律。接着提出天体力学理论，论述了向心力和回转
轨道之间的数学关系。第二编，论述了物体在有阻力的介质中的运动，阻力
和速度或速度的平方成比例。第三编，“关于宇宙的构造”则是用已发现的
力学规律去解释哥白尼学说和天体运动的规律，对地球上海水涨潮、落潮的
原因以及彗星轨道、岁差等问题也都做了科学的论述。
牛顿的科学巨著《原理》可能是近代物理学史上最伟大的一部著作，它
汇集了牛顿关于经典力学理论体系的研究成果，牛顿由于完成了经典力学的
体系，而奠定了近代物理学的基础。《原理》是人类关于自然知识的第一次
大的综合，牛顿把伽俐略关于“地上的”物体运动规律和“天上的”星体运
动规律完美地统一在他的力学体系之中。牛顿以他确立的三大运动定律和万
有引力定律为主线，由他所明确的质量、动量、惯性、力、时间和空间等基
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本概念为基础，依据他所提出的四条推理法则为基本方法.运用他所发明的微
积分为工具，巧妙地构造了完整的力学理论体系，牛顿力学成功地解释了天
上的行星、卫星和彗星的运动，也完美地解释了地上的潮汐以及一切物体的
机械运动。它代表了17世纪自然科学发展的高峰。它对自然科学和哲学思想
发展的影响是巨大的。它支配了整个自然科学发展的进程，它的影响是那样
的深远，那样的广泛，那样的持久，这在科学史上也是少见的。
牛顿是“新兴自然科学的第一个时期”的杰出代表。牛顿作为一位伟大
的自然科学家，在他从事的自然科学的研究活动中，具有朴素的、自发的唯
物主义倾向。这主要表现在：他承认物质的客观性，也承认自然界各种事物
和现象之间存在着相互联系、相互制约的普遍规律；同时承认，人们可以认
识这些普遍联系和规律。牛顿在哲学思想上基本上属于自发的唯物主义，这
是他取得科学成就的重要原因。
牛顿的形而上学的自然观突出表现为机械决定论，他始终认为有神论是
具有根本意义的东西，是不发生问题的东西。他明确地信奉世界是上帝的创
造物，但在太阳系里只给上帝留下了第一推动者的地位，而且从他的自然科
学成果和自然哲学著作中完全可以得出无神论的结论。
1689年，牛顿移居伦敦，从这以后，牛顿的思想慢慢起了变化，他虽然
已经是社会公认的大科学家，但是，尽管名声很大，却没有给他带来什么财
富。与政界的官僚相比，他只不过是个相当穷的大学教授。寺院似的大学终
究是不能与自由、热闹、繁华、富裕的伦敦相比的。而且家属和亲戚越来越
多地需要牛顿接济。我们前面已经说过，牛顿一生都在认真地扮演一个小地
主的角色。牛顿渴望改善自己的地位和生活，希望谋求到更高的与自己的身
份相称的公职，得到优厚的物质待遇。
终于，在老同学查尔斯·蒙塔克的帮助下，牛顿被任命为造币厂督办，
年俸为五、六百英镑，比牛顿以前的年薪增加了两倍。于是牛顿立即高高兴
兴地前去赴任。他满腔热清地投入了新的工作。
牛顿没有辜负蒙塔克的信任。牛顿在工作中表现了出色的管理才能，用
他丰富的科学知识，对于机器运转、熔铸速度、金属纯度等技术不断加以改
进。在造币厂的职员和官吏贪污成风的环境里，在贿赂盛行的时代，据说牛
顿表现了公正廉洁的品格，并无越轨行为。
币制改革于1696年宣告结束，财政部大为高兴，牛顿的工作也受到赞
扬，被任命为终生“皇家造币局局长”。年薪达到2000英镑，这个价值可以
与：建立格林威治天文台相比，即所谓“弗拉姆斯蒂德大厦”的基本资金才
花去了500英镑多一点。
在后期，牛顿不仅受到国内外科学界的赞扬，还被授予众多的荣誉。1699
年，他被选为法国科学院院士。1705年，英国女王安娜授给牛顿勋爵称号，
授衔仪式在剑桥大学举行，女王亲临剑桥，仪式结束后举行了盛大宴会。这
是英国历史上第一个科学家获得如此特殊的荣誉。
从1703年到1727年牛顿逝世为止，他一直担任英国皇家学会的会长，
他年年都连选连任，几乎在1/4世纪的长时间里，一直担任科学界的最高领
导职务。牛顿连任皇家学会会长，不仅仅是由于他在科学上的伟大贡献，更
重要的是由于他的出色的组织才能，他善于接受在科学上有不同意见的人，
促进科学的进步。
他还对自己过去已有的科学发现和发明，进一步的补充、丰富和发展完
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善。
在历史上，牛顿是一位博学的科学家，无论在纯数学、理论物理学或实
验物理学方面，他都有很大的贡献。在爱因斯坦之前，没有任何人的贡献能
超过他，虽然爱因斯坦在理论物理学的领域内超越牛顿；而拉塞福在实验物
理方面的贡献也可以与牛顿匹敌，但是他们之中没有任何人能同时独霸这三
个领域。
将世界上的一切天才放在一起，牛顿应是他们中最优秀的人物。因为有
了牛顿，一切才变得更加光明。
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克伦威尔——英国资产阶级革命的先驱
17世纪，如果没有奥利弗·克伦威尔，欧洲的历史可能要重新改写，世
界历史也可能会面目全非，更不用说英国的历史了。克伦威尔，封建势力恐
惧他；资产阶级依靠他，农民和手工业者敬畏他。克伦威尔是英国资产阶级
革命过程中叱咤风云的人物，是军事独裁者和杰出的政治家。无产阶级革命
导师恩格斯曾指出：克伦威尔是“兼罗伯斯庇尔与拿破仑于一身”的人物。
克伦威尔出生于1599年4月25日。30岁以前，他主要是在出生地汉丁
顿度过的。汉丁顿位于英格兰中部的东南，是一个僻静而又萧条的乡间小镇。
1599年，克伦威尔家庭的声望达到了顶点，英国的国王也曾到他家作客。克
伦威尔小时候行为粗鲁狂野，经常打架闹事。十几岁时在父母的要求下，克
伦威尔就学于当地的汉丁顿文法学校，1616年，又去剑桥学习。不幸的是1617
年，克伦威尔的父亲去世，他不得不担起了赡养家庭的重任。为了找到一份
好的职业，克伦威尔去伦敦学习法律知识，在那里，他同许多年龄、身份相
当的青年人交往甚密。
要想出人头地，一个最重要的因素是需要有一个美满的婚姻。1620年8
月22日，克伦威尔刚过21岁生日，便与伦敦商业区一位很有钱的皮货商人
詹姆士·布尔歇爵士的大女儿伊丽莎白结了婚。在克伦威尔婚后11年里，伊
丽莎白为他生了7个孩子，其中一个出生后不久即夭折，留下来四男二女。
按照17世纪的标准，这算得上是一个较为称心如意的家庭。
1641年，克伦威尔成为英国议员。英国内战爆发后，克伦威尔积极组织
平民武装，多次打败封建势力的进攻，在战争中，他成为一名很优秀的军事
指挥家。
克伦威尔从来就不是一个不过问政治的职业军人。他绝不盲目地去执行