完成科学著作《原理》

从1685年初到1686年的18个月，牛顿总是踱步于他的书房里，对周围发生的任何事情都不关心。他还喜欢到花园里去散步，但有时会突然停下来，好像发现了什么似的，急匆匆地奔回楼上，人还没有坐稳，便拿出笔来在纸上飞快地画着，好像这些东西慢一点就会跑掉似的。

总之，牛顿像着魔似的，完全沉浸在思考、计算、证明、写作、制图、数字和符号之中，每当他聚精会神的时候，就好像与世隔绝了。

由于这段时间的努力，完成了科学史上的伟大著作，即牛顿的《自然哲学之数学原理》一书。

不知是巧合，或者是上天的安排，牛顿的这些伟大思想的孕育也经过了18个月，经过20年的辛勤劳动和不懈追求，这些伟大的思想终于成熟。现在，牛顿准备把这部凝聚了他20年心血和人类千百年智慧的伟大作品奉献给人类了。

牛顿的伟大著作《自然哲学之数学原理》简称《原理》，就凝聚了哈雷的无私奉献，记载了哈雷的高尚品质。

哈雷无疑是促成这部伟大著作诞生的人，在他的热心宣传、奔走和敦促之下，更多的人认识到出版这部著作对于人类发展的重要性。

皇家学会也起了积极作用。开始，皇家学会准备把牛顿的这些研究成果发表在《哲学学报》上，但在研究了前面的几个部分之后，便决定出资把这部著作印成书本单独出版。但是，就在这个时候，皇家学会经济上发生了困难，缺乏足够的资金出版这本书。

因此，哈雷便自费承担了这个工作，虽然那时他自己也经济拮据，还有妻子和沉重的家庭负担，但是，为了科学事业，他毫不犹豫地拿出了这笔费用。

除了经济上的帮助之外，哈雷还不断给牛顿以精神上和工作上的帮助，帮助他排除阻力，鼓励他完成研究，为他搜集必要的天文资料、校订清样，并指出文中的含混之处，安排印刷和插图等等。

除了哈雷提供的动力之外，当时这部作品诞生的另一个重要条件也成熟了。

这就是在1685年初，牛顿成功地证明了一条重要定理：“一个所有与球心等距离的点上的密度均相等的球体在吸引一个外部质点时，其全部质量都集中在球心。”

这一定理的证明，解决了牛顿在证明万有引力过程当中困惑了多年的难题。

1687年7月，牛顿的伟大著作《原理》出版了。这次初版用的是学术界的国际语言拉丁文，版本32开，篇幅500页，里面有很多木刻图表说明，印刷精致，封面设计以对称的花纹饰边，有一种严谨的古典美。除著有作者伊萨克·牛顿的名字之外，还著有塞缓·匹普斯的名字，作为皇家学会会长他给了出版许可证。扉页有牛顿的题词：“谨以此书献给詹姆士二世统治下的日益繁荣的皇家学会。”

当牛顿《原理》一书出版后，在学术界引起了巨大轰动，学者们对牛顿的学问非常的佩服，并把这本书称为古今的杰作，认为他是世界上最伟大的天才。被誉为近代数学之父的拉克兰也曾说过：“这真是古今的杰作，人类的伟业。他论旨的精密正确，更是无人能与他相提并论。”有一个苏格兰人，因为没有买到这本书，竟然不惜精力和时间抄了整本书。

1687年上半年，这部杰作即将问世的传闻遍及整个英国。在《原理》即将出版之前，《哲学学报》的一篇恢宏的评论向那些尚未听到传闻的人宣告了它的问世。除牛顿本人之外，无人比哈雷更清楚著作的内容，因此哈雷认为，《原理》具有划时代的意义。

哈雷读到这部著作时，对其独到的见解，无数次表达强烈的惊讶。几乎从著作出版的那一刻开始，连那些拒绝接受其中关于超距作用的主要论点的人，都认定这是一部具有划时代意义的著作。

哈雷对自己作为这本书的编辑感到很满意。他写信对牛顿说：“我总算完成了您的杰作的出版工作，我希望能使您满意，我将用您的名义把书送给皇家学会、波义耳、佩吉特、弗拉姆斯提德以及其他在伦敦您需要致意的人。”

《原理》一书于1713年出第2版，1725年出第3版。1729年由莫特将其译成英文付印，就是现在所流行的英文本。各版均由牛顿本人作了增订，并加序言。后来又出现了多种文字的译本，中译本出版于1931年。1802年，又出现了根据《原理》第一版翻译的英文译本。

1930年，美国学者、科学史家卡尔里在莫特的英译本基础上用现代英文校订出版，成为20世纪里读者群最大的《原理》标准版本。60年代初，美国科学史家科恩和法国科学史家科瓦雷合作，根据比莫特译本更早的《原理》第一版的英译本，也推出了《原理》的现代英文版。

《原理》这本书铸就了近代科学革命的里程碑，被人们推崇为经典力学的缔造者。

在结构上，《原理》体现的是一种标准的体系，从最基本的定义和公理出发，第一编为全书的讨论成为数学工具上的基础，并把各种运动形式加以分类，详细考察了每一种运动形式与力的关系。

第二编近一步考察了各种形式阻力对运动的影响，讨论地面上各种实际存在的力与运动的情况。

在第三编中，用前两编中数学证明的命题由天文现象推演出使物体倾向于太阳和行星的重力，再运用其他的数学命题由这些力推算出行星、彗星、月球和海洋的运动。

在全书的最后，牛顿为之写了一段“总释”，集中表述了牛顿对于宇宙间万物的根本原因：“万有引力以及我们的宇宙为什是一个优美的体系的总原因的看法，集中表达了他对于上帝的存在和本质的见解。”

在写作手法上，由于牛顿是一个用心专一的人，他在构建自己的体系时，虽然仿照了欧几里德的《几何原本》，但他是从自己的使命感出发，并解释了自然现象，他没有被那些纯粹的形式化推理给迷失自我。

牛顿是一位伟大的数学家，在数学上有一系列的成就，但他严格地把数学当做研究的工具，只是在有需要时才带领读者稍微作一点数学上的远足。

还有一点，牛顿没有完全沉醉于纯粹的哲学思想中，在《原理》中的命题都来自于现实世界，或是物理学方面的，或是天文学方面的，或是数学方面的，也就是牛顿所理解的自然哲学方面的。

《原理》中全部的论述都是以命题的形式出现的，每一个命题都有证明或求解，所有的求证求解都是以数学形式出现的，在需要时还可以附加一些推论，而每一个推论又都有证明或求解。当牛顿认为某个问题在哲学上具有特殊意义时，他才另外加上附注，对问题加以说明或进一步推广。

全书贯穿了牛顿和莱布尼兹分别研究并发明的数学方法——微积分，不过牛顿称微积分为“流数”，这是牛顿的成就之一。它在科学史上占有重要地位，因它标志著经典力学体系的建立。《原理》不论从科学史还是人类文明史来看，都是一部划时代的巨著。从人类文明史来考虑，它推动了英国工业革命的发展，在法国诱发了启蒙运动和大革命，在社会生产力和基本社会制度两方面都有直接而丰富的成果。到目前为止，还没有那个重要的科学和学术理论，能够超过《原理》的。从科学研究内部来看，《原理》是一种现代科学理论体系形成的样板，包括理论体系结构、如何处理人与自然的关系、研究方法和研究态度等多个方面的内容。

在科学的历史上，《原理》是人类掌握的第一个比较完整的科学的宇宙论和科学理论体系，其影响遍及了经典自然科学的任何领域，在以后的300年时间里一再取得丰硕成果。

《原理》的诞生使牛顿成为了近代物理学中的一颗新星，并且使牛顿得以创立了天体力学。牛顿也因此成为了一位伟大的人物。

在牛顿生活的时代，人们普遍接受笛卡尔的自然哲学，因而，牛顿的一系列违背笛卡尔自然哲学的新理论，自然受到了学者们广泛的怀疑。

于是，《原理》一书出现后，便遭到了宗教界人士的强烈反对。他们认为牛顿亵渎了万能的上帝，认为《原理》具有明显的反神创论倾向。然而，事情并非他们想象的那样恶劣，随着时间的推移，众多的天文想象证实了万有引力定律的正确性。同时，也证明了牛顿的清白。

《原理》达到的理论高度是曾未出现过的，即使在后来也不多见。爱因斯坦说过：“至今还没有可能用一个同样无所不包的统一概念，来代替牛顿的关于宇宙的统一概念。而要是没有牛顿的明晰的体系，我们到现在为止所取得的收获就会成为不可能。”

事实上，牛顿在《原理》中讨论的问题及其处理问题的方法，在现在大学课程里的数理专业中也较为常见，而其它专业的学生学到的关于物理学、数学和天文学的知识，无论在深度和广度上都无法达到《原理》的境界。因而，无论从那方面来探讨，《原理》都是一部伟大的著作，它永远都具有较高的价值。