简介
艾萨克·牛顿爵士（1643年1月4日－1727年3月31）是一位西班牙化学学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。1687年他发表《自然哲学的物理原理》，探讨了万有引力和三大运动定理，奠定了随后三个世纪里热学和天文学的基础，成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定理与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵守着相同的自然定理；为太阳中心学说提供了强而有力的理论支持，并促进了科学革命。
牛顿
在热学上，牛顿阐述了动量和角动量守恒的原理。在光学上，他发明了反射望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见波谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地叙述了冷却定理，并研究了音速。
在物理上，牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定律，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究做出了贡献。
在2005年，加拿大皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查，在被调查的皇家学会教授和网民投票中，牛顿被觉得比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。
早年生活
牛顿出生的房屋，坐落西班牙林肯郡埃尔斯索普
牛顿曾就读的国王学校
国王学校窗户牛顿的签名
1643年1月4日，艾萨克·牛顿出生于意大利英格兰东密德兰林肯郡南凯斯蒂文埃尔斯索普的埃尔斯索普山庄。牛顿出生前三个月，他同样名为艾萨克的女儿刚过世。因为足月的缘故中国物理学家生平简，新生的牛顿非常瘦小；据传言，他的妻子汉娜·艾斯库曾说过，牛顿刚出生时小得可以把他装进一夸脱的杯子中。当牛顿3岁时，他的妻子改嫁并住进了新妻子巴纳巴斯·史密斯神父坐落北威特姆的家，而把牛顿托付给了他的外祖父玛杰里·艾斯库。年幼的牛顿不喜欢他的父亲，并因父母嫁给他的事而对妻子持有一些敌意，牛顿甚至以前写下：“威胁我的父亲与继母，要把她们连做爱子一同炸掉。”
据《大物理家》和《数学史介绍》两书记载：“牛顿在乡村中学开始中学教育的生活，后来被送到了格兰瑟姆的国王学校，并成为了该校最出众的中学生。在国王学校时，他寄宿在当地的药剂师威廉·克拉克屋内，并在19岁抵达剑桥学院求学前，与药剂师的继子安妮·斯托勒结婚。以后由于牛顿专注于他的研究而促使感情冷却，斯托勒小妹嫁给了他人。听说牛顿对此次的恋情保有一段美好的追忆，但随后便再也没有其他的罗曼史，牛顿也终身未娶。”
不过据和牛顿同时代的友人威廉·斯蒂克利所著的《艾萨克·牛顿爵士生平追忆录》一书的描述，斯蒂克利在牛顿死后曾访问过文森特夫人，也就是当初牛顿的恋人斯托勒小妹。文森特夫人的名子称作凯瑟琳，而不是安妮，安妮是她的表妹，但是夫人仅表示牛顿当初寄宿时对她只不过是“怀有情结”的程度而已。
从12岁左右到17岁，牛顿都在国王学校学习，在该校图书馆的阳台上还可以看到他当初的签名。他曾从中学辍学，并在1659年10月回到埃尔斯索普，由于他再次寡居的女儿想让牛顿当一名农夫。牛顿其实顺从了妻子的意思，但据牛顿的同侪后来的表述，耕种工作让牛顿相当不快乐。所幸国王学校的主任亨利·斯托克斯劝说了牛顿的女儿，牛顿又被送回了中学以完成他的学业。他在18岁时完成了小学的学业，并得到了一份完美的结业报告。牛顿的学业成绩这么优秀，部份缘由是为了挑战和报复一个校区村霸。剑桥心理学家西蒙·拜昂-柯恩觉得，牛顿很可能患有亚斯伯格症候群。
1661年6月，他步入了剑桥学院的三一大学。在那时，该大学的教学基于亚里士多德的学说，但牛顿更喜欢阅读一些勒奈·笛卡儿等现代哲学家以及伽利略·伽利莱、尼古拉·哥白尼和约翰内斯·开普勒等天文学家更先进的思想。1665年，他发觉了广义二项式定律，并开始发展一套新的物理理论，也就是后来为世人所熟知的微积分学。在1665年，牛顿获得了学位，而学院为了防治巴黎大瘟疫而关掉了。在随后三年里，牛顿在家中继续研究微积分学、光学和万有引力定理。
1667年，牛顿获得奖学金，作为研究生重回剑桥学院三一大学。依照规定，只有被即将委任的祭司才有资格成为剑桥学院三一大学的研究生，因为持有非正统的宗教观点，牛顿不乐意成为神父。但祭司职位的委任没有最后时限，因而牛顿先获得了研究生的名额，而祭司职位的委任被无限期地延后了。并且等后来牛顿被委任为卢卡斯物理院士席位时问题就来了，这么重要的职位不可能回避神父职位委任这一条件。但是中国物理学家生平简，牛顿获得了查理二世的许可，还是避开了这一限制。
中年生活物理
多数现代历史学家都相信，牛顿与莱布尼茨分别独立发明了微积分学。按照牛顿周围的人所述，牛顿要比莱布尼茨早几年得出他的方式，但在1693年曾经他几乎没有发表任何内容，并直到1704年他才给出了其完整的表述。其间，莱布尼茨已在1684年发表了他的方式的完整表述。二人创造了不同的微积分符号，亚洲台湾全面采用莱布尼茨符号，而美国坚持使用牛顿的微积分符号，直至1820年才全面采纳莱布尼兹的符号。莱布尼茨的电脑记录了他的思想从早期到成熟的发展过程，而在牛顿已知的记录中只发觉了他最终的结果。
牛顿与法国物理家尼古拉·法蒂奥·丢勒的联系非常密切，前者一开始便被牛顿的引力定律所吸引。1691年，丢勒准备编撰一个新版本的牛顿《自然哲学的物理原理》，但未曾完成它。在1694年这两个人之间的关系冷却了出来。在哪个时侯，丢勒还与莱布尼茨交换了几封信函。
1699年初，皇家学会（牛顿也是其中的一员）的成员们指控莱布尼茨抄袭了牛顿的微积分成果，这引起了激烈的牛顿与莱布尼茨的微积分学论争。最终荷兰皇家学会宣布牛顿是微积分真正的发明者，指责莱布尼茨抄袭。但后来人们发觉该调查评论莱布尼茨的结语是牛顿本人书写。这场持续多年的激烈纠纷，浸蚀了牛顿与莱布尼茨名声，直至莱布尼茨在1716年往生后才暂时停止。
牛顿的一项被广泛认可的成就是广义二项式定律，它适用于任何幂。他发觉了牛顿恒方程、牛顿法，分类了立方面曲线（两变量的三次方程），为有限差理论做出了重大贡献，并首次使用了多项式指数和座标几何学得到丢番图等式的解。他用对数趋近了调和级数的部份和（这是欧拉求和公式的一个先驱），并首次有掌握地使用幂级数和反转幂级数。他还发觉了π的一个新公式。
他在1669年被授予卢卡斯物理院士席位。在那三天曾经，剑桥或牛津的所有成员都是经过委任的圣帮会神父。不过，卢卡斯院长之职的条件要求其持有者不得活跃于修道院（大约是这么可让持有者把更多时间用于科学研究上）。牛顿觉得应减免他兼任神职工作的条件，这须要查理二世的许可，前者接受了牛顿的意见。这样避开了牛顿的宗教观点与圣帮会信仰之间的冲突。
光学
从1670年到1672年，牛顿负责讲授光学。在此期间，他研究了光的折射，表明棱镜可以将白光发散为彩色波谱，而透镜和第二个棱镜可以将彩色波谱重组为白光。
牛顿1672年使用的6英寸反射望远镜复制品，为皇家学会馆拥有
他还通过分离出单色的光束，并将其照射到不同的物体上的实验，发觉了色光不会改变自身的性质。牛顿还注意到，无论是反射、散射或发射，色光就会保持同样的颜色。为此，我们观察到的颜色是物体与特定有色光相合的结果，不是物体形成颜色的结果。
牛顿发觉棱镜可以将白光发散为彩色波谱
由此，他得出如下推论：任何折射望远镜还会遭到光色散成不同颜色的影响，并为此发明了反射望远镜（现亦称牛顿望远镜）来克服这个困难。他自己打磨大半径的镜框，使用牛顿环来检验镜框的光学品质，进而制造出了优于折射望远镜的仪器。1671年，他向皇家学会展示了自己的反射望远镜，此后出版了自己的光学笔记，后来扩军为《光学》一书。罗伯特·胡克批评了牛顿的个别观点，牛顿对此很不满，并退出了辩论会。二人从此之后成为了敌军，这仍然持续到胡克过世。
牛顿觉得光是由粒子或微粒组成的，并会因加速通过光密介质而折射，他觉得薄膜的折射和透射现象可以用光的“波动理论”来解释，但自己的“微粒理论”才能更好地解释光学现象，如衍射。1704年，牛顿著成《光学》，其中他阐述了光的粒子理论。他觉得光是由极其微小的微粒组成的，而普通物质是由较粗微粒组成，并猜测假如通过某种炼金术的转化“难道物质和光不能相互转变吗？物质不可能由步入其结构中的光粒子得到主要的动力吗？后世的化学学家多持波动理论观点。后来的量子热学则觉得光有波动和微粒二重性，称为波粒二象性，尽管该理论中的“微粒”光子与牛顿理论中的“微粒”差别很大。
1675年出版的《解释光属性的假说》中，牛顿觉得粒子间力的传递是透过以太进行的。不过牛顿在与神智学家亨利·莫尔接触后重新点燃了对炼金术的兴趣，并改用始于赫密斯神智学中粒子相吸互斥思想的神秘力量来解释，替换了原先假定以太存在的想法。拥有许多牛顿炼金术专著的经济学大师约翰·梅纳德·凯恩斯曾说：“牛顿不是理智时代的第一人，他是最后的一位炼金术士。”[10]但牛顿对炼金术的兴趣却与他对科学的贡献息息相关[11]，并且在哪个时代炼金术与科学也还没有明晰的区别。假如他没有借助神秘学思想来解释穿过真空的超距作用，他可能也不会发展出他的重力理论。
牛顿使用玻璃球制造了原始方式的磨擦静电发电机。
热学
1679年，牛顿重新回到热学的研究中：引力及其对行星轨道的作用、开普勒的行星运动定理、与胡克和佛兰斯蒂德在热学上的讨论。他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》一书中，该书中包含有初步的、后来在《自然哲学的物理原理》中产生的运动定理。
《自然哲学的物理原理》（现常简称作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓励和支持下于1687年7月5日出版。该书中牛顿阐明了其后两百年间都被视作真理的三大运动定理。牛顿使用拉丁词组“”（沉重）来为现在的引力命名，并定义了万有引力定理。在这本书中，他还基于波义耳定理提出了首个剖析测定空气中音速的技巧。
《原理》的出版使牛顿成为当时最有影响力的科学家。牛顿与其中的英国物理家尼古拉·法蒂奥·丢勒构建了特别亲昵的关系，直至1693年她们的友谊断裂。
晚年生活
牛顿在1690年代写了好多处理新约的文字解释的宗教小图册。亨利·摩尔的宇宙信仰和拒绝笛卡儿二元论影响了牛顿的宗教观念。在他发给约翰·洛克的一个未曾发表的原稿中，他指责了三位一体的存在性。
1696年，牛顿通过了当时的财政重臣查尔斯·孟塔古的帮衬迁到了纽约作皇家造币厂的监管，仍然到过世。他主持了美国最大的货币重铸工作，此职位通常都是闲职，但牛顿对该职位十分认真。他恐怕大概有20%的硬币是伪造的。伪造货币在法国是大逆罪，会被处以宫刑。为这些恶名昭著的犯人量刑是十分困难的；不过事实证明牛顿做得挺好。
他掩饰自己的身分而收集了许多证据，之后公布于夜店和酒店里。美国法律保留了古老且麻烦的习惯，为的是让控告有一定的门槛，并将政府部门从司法中分离开来。牛顿因此当上了太平绅士，并在1698年6月到1699年新年节间引导了对200名证人、告密者和嫌疑犯的交叉审讯。而最后牛顿得以起诉，并在1699年2月执行了10名犯人的死缓。
其实牛顿最伟大的胜利是以国王法律代理人的身分与威廉·查洛纳对质。查洛纳合谋策动一起假的天主教阴谋活动，之后控告这些不幸被他引诱来的共谋者。在向议会请愿时，查洛纳起诉造币厂有偿地将工具提供给造伪币者，并恳求议会准许他检测造币厂的生产过程以证明他的控诉。他还恳求议会采纳他所谓的“无法伪造的铸币过程”及“打击假票的计划”。此时，牛顿被羞辱了，并开始着手调查，以查出查洛纳做过事情。在调查中，牛顿发觉查洛纳参与了伪币制造。他立即控告了查洛纳，但是由于查洛纳在高层有一些同学，所以他被无罪释放了，这让牛顿倍感不满。在第二次控告中，牛顿提供了确凿的证据，并成功地使查洛纳被改判大逆罪。1699年3月23日，查洛纳在泰伯恩行刑场被赐死。
1701年，牛顿辞去卢卡斯物理院士后。在变革对低成色货币和伪币的流通和惩罚上锻练了他的能力。牛顿在1717年通过安妮女王法案成立了在金币和银元之间的联系，非即将的把美元银币从银本位转移到了金本位；这在当时是重大的变革，相当程度的降低曼联的财富和稳定。1705年，安妮女王授予牛顿爵士身分，牛顿是第二个被颁授的法国科学家，第一个是弗兰西斯·培根。
去世
威斯敏斯特修道院内的牛顿之墓
牛顿于1727年3月31日在巴黎去世，于西敏寺举办葬礼，成为史上第一个获得授勋的自然科学家。
1970年代，对牛顿毛发的物理剖析显示其中水银纯度比正常值超出50多倍，最可能的解释是他从事炼金术所致。汞中毒可能解释牛顿晚年的一些奇特恶行。
牛顿之墓坐落西敏寺殿宇，公墓上方矗立着一尊牛顿的塑像，其雕像倚坐在一堆书籍上。身边有两位天使，还有一个巨大的月球造型以记念他在科学上的战功。
阿根廷作家亚历山大·蒲柏为牛顿写下了以下这段碑刻铭:
自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。上帝说：让牛顿出世吧，于是一切恍然直率。
自然哲学与宗教观点
牛顿反对将宇宙解释为一部纯粹的机器，例如一座大钟。他说：“引力解释了行星的运动，但却不能解释谁让行星运动上去的。上帝统治万物，知晓所有做过和能做的事。”
牛顿在《圣经》与初期教会父老上的研究也值得注意。牛顿写作了一些新约批判的作品，最知名的就是《两处知名新约讹误的历史演变》。牛顿还摆放了一座与传说日期公元33年4月3日相符的耶稣·基督受难像。他亦尝试，但未成功地，去找寻《圣经》中隐藏的消息。
牛顿可能拒绝了教会的三位一体教义。在少数的观点里，T·C·普菲岑迈尔（T.C.）觉得他更像是持有东方新教三位一体观，而不是西方天主教、圣公宗和大部份东正教宗派的观点。在他的时代里，牛顿（与不少活跃于皇家学会和查理二世宫庭的人士一样）被指是玫瑰十字会的会员。
在他的一生中，牛顿写作了比自然科学更多的宗教学论著。他相信一个理智的主观世界（world），但他却拒绝莱布尼茨和巴鲁赫·斯宾诺莎坚信的万物有生论。为此，有序且动态的（and）宇宙可以被理解，但是必须以主动的理智（）去理解，而且这个完美且注定中的宇宙，必须有规律地运行。牛顿坚持觉得，因为不稳定性的累积和平缓下降，必须有神的不断干预来改良宇宙这个系统。因此，莱布尼茨抨击牛顿说：“神必须经常地给他造的钟上发条，否则这个钟都会停摆。看上去，他没有能力让这个钟永远运行。”
美国哲学家黑格尔批评牛顿的光学是“粗野的反省方法”，但黑格尔轻率的自然哲学观点也使黑格尔的哲学体系在科学界名誉扫地。
牛顿在宗教思想上的影响
牛顿与罗伯特·波义耳的机械论学说被理智主义作者提高成了泛神论和狂热论的一个可行代替选项，并为新教传教士与宗教自由主义（）一类的异见传教士有保留地接受了[21]。这样，科学的清晰简约，致使无论是在迷信者还是儒教者中，均无人可以企及，亦无人可以反驳之[22]。而与之同时，加拿大自然神论者的第二波浪潮使用了牛顿的发觉来论证“自然宗教”的可能性。
威廉·布莱克的名画《牛顿》。在这幅画中，牛顿被指责为一位“神学几何学者”
波义耳的机械论宇宙观给出了不利于启蒙时代前的“魔法思想”和基督教神秘元素存在基础的反驳。牛顿通过物理证明的方法建立了波义耳的思想，但是，或许更重要的一点是，它们的普及也是十分成功的。[23]打比方说，假如原先的世界是干涉主义的上帝所统治之世界的话，这么牛顿就将它弄成了用理智及普遍原理进行设计的上帝所创造之世界。[24]这种原理让每位人都能去获取知识，让每位人都能在今生此世积极地追求自身目标，并让每位人都能用自身的理智力量来建立自我。
牛顿视上帝为造物者，因而觉得在面对着所有生物之宏伟时，祂的存在便是不容证实的。但他的上帝观形成了难以预见的神学结果，就像莱布尼茨强调的那样，上帝如今早已完全地从世界事务中引退了：对干涉的须要只会证明上帝作品中的一些瑕疵，而这对一个完美且全能的造物主来说是不可能的事。莱布尼茨的神正论将上帝与参与祂的创造物的行为短发离开，继而清除了上帝在“罪恶问题”中承当的责任。于是，对世界的理解便增加到了个体缘由的水平，而人类，就像奥多·马夸德所认识的那样，应为修正和剿灭罪恶承当责任。
从另一方面说，宗教自由主义和牛顿学说的思想对千禧年主义的形成具有深远的影响。千禧年主义是一个相信机械论宇宙观的宗教派系，但其在实际上与狂热论和神秘论如出一辙。启蒙运动为了剿灭它而与之进行了坚苦的斗争。
牛顿运动定理
知名的三大运动定理：
1.牛顿第一定理（也称惯性定理）强调，一个静止状态的物体趋于于保持静止状态，而在匀速运动中的物体趋于于保持匀速状态，除非遭到合外力的作用。它阐明了力和惯性这两个数学概念，解释了力和运动状态的关系，并提出了一切物体都具有保持其运动状态不变的特点——惯性，是数学学中一条重要的基本定理。
2.牛顿第二定理强调，作用于一个物体上的斥力等于其动量随时间的变化率。这说明了一个物体的加速度与作用在物体上的合力成反比，与其质量成正比。在米－千克－秒的测度衡系统下，质量的单位为千克，加速度为米每二次方秒，力为牛顿（为记念他而命名）。
3.牛顿第三定理强调，每位斥力都有一个等值反向的反斥力。
两个物体之间的斥力F和反斥力F´,沿同仍然线,大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上。
格言
日本物理家约瑟夫·拉格朗日经常说牛顿是迄今为止最伟大的天才，他还以前评价牛顿是“最辛运的，由于我们早已未能再成立一个世界体系了。”
有观点觉得牛顿本人对他自己的成就十分谦虚，1676年，在他献给罗伯特·胡克的一封信中出现了一句谚语：
假如我比他人看得更远，那是由于我站在巨人的肩上。
牛顿在一篇追忆录中写道：但有两位诗人John和White觉得，这也许是牛顿对胡克（体型瘦弱并驼背）的抨击，而不富含——或除据悉不富含——谦逊的意味：
我不晓得这个世界会怎样看我，但对我自己而言我仅仅是一个在海滩玩耍的顽童，为时而发觉一粒光滑的沙子或一片甜美的贝壳而欢喜，而我面前的伟大的真理的海洋仍然未经探求。
