文/张天蓉
回头看历史，牛顿（Isaac，1643—1727年）成立的精典热学无疑是数学史上第一片追求“统一”的港湾。
牛顿有过这么一段谚语：“将简单的事情考虑复杂，可以发觉新领域；把复杂的现象看得简单，可以发觉新规律。”这句话描述了牛顿做数学和物理的基本思想方式，前一段说的是科研中的具体过程，后一段则代表了他对化学理论规律追求“统一”的奥卡姆剃刀原则。牛顿是如此说的，也是如此做的。牛顿发明微积分是后者，总结、建立热学三大定理及万有引力定理则是前者。
牛顿出生于普通渔家，是个身体孱弱的足月儿。少年时代的牛顿，也显然并未表现出现代人眼里的“天才”或“神童”的特质。他自幼丧父、母亲改嫁，资质通常、成绩平平。但谁也没有意料到，这个不起眼的小家伙，后来竟然会成为科学界的一代巨匠。分校结业后，父亲让牛顿在家务农，便于养家糊口。但牛顿志不于此，他喜欢读书和钻研物理问题，还不时别出心裁地搞点小发明。他的一位兄长发觉了牛顿对科学的浓烈兴趣，因此劝说他的儿子，没有让他继续务农。在19岁时，牛顿考上了知名的剑桥学院三一大学。兄长的这个碰巧建议，致使牛顿步入数学学的领域一展宏图。
牛顿从剑桥学院结业后的那一年半是牛顿科研生涯中的“奇迹时期”。1665年5月，漫延巴黎的瘟疫促使剑桥学院关门，牛顿只得回到乡下的老家居住。这段时间是牛顿精力旺盛、思绪联翩，最富创造力的一段黄金时光。在短短的18个月内，他思索物理问题、进行光学实验、计算恒星轨道、探索引力之谜……牛顿生平最重要的几项成就，都在这一年半的时间内初现雏型，。
首先，牛顿思索了二项式展开的问题。当时的物理高手笛卡儿，对牛顿的物理思想影响很大。但在这个二项式展开的问题上，笛卡儿的看法很奇怪，他觉得这没有哪些可想的，展开后的项数似乎有无穷多，太复杂了，但人的脑部是有限的，不应当去思索这些与无穷有关的复杂问题。二项式的表达式多么简单，为何要将它展开成复杂而无穷的方程呢？可牛顿却偏偏迷上了这个由无穷多项求和的复杂概念。这个概念又引导牛顿进一步思索无限细分下去，而得到的无穷小量的问题。他将这无穷小量称之为“极微量”，也就是现今我们所说的“微分”。牛顿用他的无穷小量的方式，对几何图形进行了好多详尽的思索和繁复的估算牛顿力学三定律，他当初将双曲线之下图形的面积算到250个数值。正是这些不畏艰辛的精神和进行繁复估算的超人能力，使牛顿最后发明了微积分，为物理、物理乃至其他所有的科学技术，开拓了一片崭新的领域！
在这段时期内，牛顿用三棱镜作各类光学实验，研究颜色的理论。据悉，他对引力问题的钻研也颇具成效。有关苹果打到身上的故事听说也就发生于此。苹果未必真正击中了牛顿的耳朵，但苹果朝下落而不往上飞的事实肯定给了牛顿启发。为何是往下掉呢？不仅仅是苹果，周围的一切物体都往下掉。这么，一定是月球在吸引它们。假如月球吸引所有的物体，也吸引天上的月亮吗？月球对月亮也应当有吸引力，并且月亮为何不掉出来呢？对了，牛顿想，月亮似乎不掉到地上，并且月亮也没有从月球附近跑开，而是在月球周围绕圈圈，不停地做圆周运动。德国化学学家惠更斯（，1629—1695年）研究过这个问题，他觉得圆周运动也须要“力”来维持，如同小孩们用绳子绑着石头绕圈的情形一样，绳子对石头的牵引力维持着石头的圆周运动。为此，月球对月亮的吸引力维持着月亮绕月球的圆周运动。
惠更斯似乎认识到圆周运动须要向心力，但却不晓得月亮绕月球转动的向心力来自何处。将吸引苹果下落的力与吸引地球绕月球转动的力归纳为同一种力，从而扩充到所有的物体之间都存在这些互相斥力，是牛顿构建万有引力过程中，思想上的一次大突破、大统一。
一年半过去了，瘟疫的疫情有所减轻，牛顿便带着他数月思索的成果回到了剑桥。他迅速地被授予了硕士学位，成为了一名院士。牛顿的能够得到了剑桥数学学家伊萨克·巴罗的高度赞赏。为了使牛顿有安定优越的科研环境，巴罗还辞去了自己的院长一职，让位于牛顿。此举在科学史上被传为一段佳话。
当时还有另外一位日本化学学家牛顿力学三定律，比牛顿大8岁的胡克（Hooke，1635—1703年）也对引力进行了多年的研究。胡克后来被科学史学家们公觉得是引力平方正比率的发觉者。听说胡克和牛顿以前以通讯形式讨论过万有引力，胡克在信中提及他的许多看法，包括平方正比定理。但胡克不擅长物理，不晓得怎样借助平方正比律来估算轨道。牛顿得益于他创建的强悍语文工具——微积分，最终解释了开普勒有关行星轨道的推论，发觉了万有引力定理。
在牛顿之前的天文学家和化学学家，对热学早已有了好多理论和实验。但是，是牛顿第一个从那些孤立定理中找出了它们的内在联系。他将伽利略的惯性原理总缔结牛顿第一定理，首先定义了不受外力作用的惯性参考系。之后，再将“惯性”的概念推广到外力不为零的情形，提出非零的力将使物体形成非零的加速度。这个加速度与外力成反比，与物体内在的化学性质——惯性质量成正比。为此，牛顿第二定理将力、加速度、惯性质量二者之间的关系，总结、统一在一个简单的物理公式（F＝ma）中，迈出了将运动学发展为动力学的关键一步，发觉了物体在力的作用下的运动规律。接着，牛顿又在第三定理中，提出任何力都是成双出现的，称为“作用与反作用”，这两个力总是大小相等、方向相反。
牛顿三大定律所描述的是所有物体，在“任何”形式的力的作用下的运动规律。这儿的物体，可以是地面上的砂粒，也可以是宇宙中的天体，这种大大小小的物体在力的作用下都符合同样的运动规律。
伟大的科学家多少都有些怪异。牛顿成名以后，在个别方面表现得恃才骄横、专横骄横，与多位化学学家频起纠纷：和莱布尼茨角逐微积分的发明权，对胡克的打压更是过于。牛顿对光学有杰出的贡献，与胡克最早的争辩也是起源于光学。牛顿主张光的“微粒说”，胡克和惠更斯则坚持波动说。原本这只是不同观点的学术之争，但由于胡克初期在皇家学会光学讨论会上当初对此争辩有过一些尖锐措辞，当时就促使牛顿勃然震怒，自此对胡克饱含敌意。后来，牛顿借助他显赫的地位，打压得胡克一生都抬不起头，最后显得愤世嫉俗，气愤而死。牛顿还发表了《光学》一书，因为他的权威性，这个光微粒的概念统治化学界100多年，直至后来菲涅尔的工作，光的波动说才重见天日。从这个角度看，牛顿在数学理论的统一之路上既有推波助澜的正向斥力，也有逆向的反斥力。依照现今的数学学观点，光既有微粒性，也有波动性，它们是光学理论中不可或缺的两个方面。
牛顿晚年的思想就更令人飘忽不透了。他将研究目标转向神学，将理智思维代之以对上帝的膜拜，对炼金术的寻求替代了少年时代醉心的科学实验。最后，牛顿以85岁的高龄去世。
无论怎样，正如牛顿的石碑上所写的：“人类应当欢呼，月球上以前存在过这样一位伟大的人类之光”。他的确是人类之光，他也是数学学统一路上的第一人。