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根据现代的历法,1643年1月4日,艾萨克·牛顿出生于西班牙林肯郡乡下的一个山村落埃尔斯索普村的埃尔斯索普山庄.在牛顿出生之时,西班牙并没有采用教宗的最新历法,因而他的生日被记载为1642年的新年节.牛顿出生前三个月,他同样名为艾萨克的儿子才刚逝世.因为足月的缘故,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马克艾萨克·牛顿杯中.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（Smith）神父的家,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“威胁我那姓史密斯的父亲亲,要把她们连爱爱子一同烧毁……”
大概从五岁开始,牛顿被送到私立中学读书.少年时的牛顿并不是神童,他资质平时、成绩通常,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各类简单机械模型制做方式的读物,并从中遭到启发,自己动手制做些奇奇怪怪的小玩意儿,如风车、木钟、折叠式提灯等等.
传说小牛顿把风车的机械原理深谙后,自己制造了一架磨坊的模型,他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,之后在轮子的后面放上一粒小麦,正好那地方是老鼠可望不可及的位置.老鼠想吃马铃薯,就不断的跑位,于是轮子不停的转动；又一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜晚村人看去错愕是慧星出现；他还制造了一个小水钟.每晚下午,小水钟会手动滴水到他的身上,催他睡醒.他还喜欢书法、雕刻,尤其喜欢刻浑天仪,家里墙角、窗台上四处安放着他描画的浑天仪,用以验看日影的联通.
牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆高中.牛顿的女儿原希望他成为一个农户,但牛顿本人却无意于此,而酷爱读书.随着年岁的减小,牛顿越发爱好读书,喜欢思索,做科学小实验.他在格兰瑟姆学校读书时,以前寄宿在一位药剂师家里,使他遭到了物理试验的薰陶.
牛顿在高中时代学习成绩并不出色,只是爱好读书,对自然现象有好奇心,比如颜色、日影四季的联通,尤其是几何学、哥白尼的日心说等等.他还分门别类的记读书笔记,又喜欢别出心裁的作些小工具、小方法、小发明、小试验.
当时日本社会渗透基督教新思想,牛顿家里有两位都以牧师为职业的同事,这可能影响牛顿晚年的宗教生活.从那些平凡的环境和活动中,还看不出幼年的牛顿是个能够出色异于常人的儿童.
后来慑于生活,父亲让牛顿停学在家务农,抚养家庭.但牛顿一有机会便埋头书卷,因而常常忘了干活.每次,父亲叫他同仆人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便请求仆人一个人上街,自己则躲在草丛后看书.有一次,牛顿的祖父起了猜疑,就跟踪牛顿上市镇去,发觉他的儿子伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个物理问题.牛顿的好学精神感动了祖父,于是祖父说服了父亲让牛顿复学,并鼓励牛顿上学院读书.牛顿又重新回到了中学,如饥似渴地吸取着书本上的营养.
据《大物理家》（Menof,E·T·贝尔（E.T.Bell）着）和《数学史介绍》（Antotheof,H·伊夫斯（H.Eves）着）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岁抵达牛津学院求学前,与药剂师的继子安妮·斯托勒（Anne）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》（ofSirIsaac'sLife）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.文森特夫人的名子叫作凯瑟琳,而不是安妮,安妮是她的表妹（参见）,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.他曾从中学辍学牛顿发现第一定律的故事,并在1659年10月回到埃尔斯索普村,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（Henry）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.
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笛卡尔等现代哲学家以及伽利略、哥白尼和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.
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中年
物理
大多数现代历史学家都相信,牛顿与莱布尼茨独立发展出了微积分学,并为之创造了各自独到的符号.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技巧,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年发表了他的技巧的完整表述.据悉,莱布尼茨的符号和“微分法”被法国台湾全面地采用,在大概1820年之后,荷兰也采用了该技巧.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.牛顿宣称他始终不愿公布他的微积分学,是由于他怕被人们指责.牛顿与法国物理家尼古拉·法蒂奥·丢勒（Fatiode）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.一些研究牛顿的传记作者觉得她们之间的关系可能存在感情的成份.不过,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.
在1699年初,皇家学会（牛顿也是其中的一员）的其他成员们指控莱布尼茨抄袭了牛顿的成果,争辩在1711年全面爆发了.牛顿所在的德国皇家学会宣布,一项调查表明了牛顿才是真正的发觉者,而莱布尼茨被斥为骗局.但在后来,发觉该调查评论莱布尼茨的结语是由牛顿本人书写,因而该调查受到了指责.这引起了激烈的牛顿与莱布尼茨的微积分学论争,并破坏了牛顿与莱布尼茨的生活,直至前者在1716年去世.这场争辩在美国和西欧台湾的物理家间划出了一道鸿沟,并可能妨碍了美国物理起码一个世纪的发展.
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多项式的解.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法师.不过,卢卡斯院士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.这样防止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.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.因而,我们观察到的颜色是物体与特定有色光相合的结果,而不是物体形成颜色的结果.
从这项工作中,他得出了如下推论：任何折光式望远镜还会遭到光散射成不同颜色的影响,并为此发明了反射式望远镜（现亦称牛顿望远镜）来回避这个问题.他自己打磨镜框,使用牛顿环来检验镜框的光学品质,制造出了优于折光式望远镜的仪器,而这都主要归功于其大半径的镜框.1671年,他在皇家学会上展示了自己的反射式望远镜.皇家学会的兴趣鼓励了牛顿发表他关于色调的笔记,这在后来扩大为《光学》（）一书.但当罗伯特·胡克批评了牛顿的个别观点后,牛顿对其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,但他也不得不将它们与波联系上去,以解释光的衍射现象.而其后世的化学学家们则愈发青睐以纯粹的光波来解释衍射现象.现代的量子热学、光子以及波粒二象性的思想与牛顿对光的理解只有很小的相同点.
在1675年的专著《解释光属性的解说》（theofLight）中,牛顿假设了以太的存在,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（HenryMore）接触后重新点燃了对炼金术的兴趣,并改用始于汉密斯神智学（）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.”但牛顿对炼金术的兴趣却与他对科学的贡献息息相关,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引力理论.（参见艾萨克·牛顿的神秘学研究）
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?牛顿还使用玻璃球制造了原始方式的磨擦静电发电机.
热学和引力
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、与胡克和弗拉姆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》（1684年）一书中,该书中包含有初步的、后来在《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出版于1687年7月5日.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.
因为《原理》的成就,牛顿得到了国际性的认可,并为他博得了一大群支持者：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.这场友谊的结束让牛顿患上了神经紊乱.
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晚年
因为受时代的限制,牛顿基本上是一个形而念书的机械唯心主义者.他觉得运动只是机械热学的运动,是空间位置的变化；宇宙和太阳一样是没有发展变化的；靠了万有引力的作用牛顿发现第一定律的故事,星体永远在一个固定不变的位置上.
随着科学名声的增强,牛顿的政治地位也得到了提高.1689年,他被连任为议会中的学院代表.作为议会议长,牛顿渐渐开始厌烦给他带来巨大成就的科学.他不时表示出对以他为代表的领域的憎恨.同时,他的大量的时间耗费在了和同时代的知名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争辩上.
晚年的牛顿在巴黎过着堂皇的生活,1705年他被安妮女王封为贵族.此时的牛顿十分富于,被普遍觉得是生存着的最伟大的科学家.他兼任加拿大皇家学会会长,在他任职的二十四年时间里,他以铁拳统治着学会.没有他的同意,任何人都不能被改选.
晚年的牛顿开始旨在于对神学的研究,他否定哲学的指导作用,虔敬地相信上帝,埋首于写以神学为题材的专著.当他遇见无法解释的天体运动时,提出了“神的第一推进力”的理论.他说“上帝统治万物,我们是他的奴仆而崇敬他、崇拜他”.
1727年3月31日,伟大艾萨克·牛顿去世.同其他好多杰出的法国人一样,他被埋葬在了威斯敏斯特修道院.他的石碑上铭刻着：
让人们欢呼这样一位多么伟大的
人类荣耀当初在世界上存在.
