آشنایی با نیوتن

مقدمه

«آیزاک نیوتن» نامی است که اکثر مردم، حتّی آنان که با فیزیک سروکار ندارند، با آن آشنایند. او فیزیک‌دان و ریاضی‌دان نابغه‌ی انگلیسی و یکی از بزرگ‌ترین دانشمندان تاریخ بشر است. نیوتن روش نوین «مشاهده‌ی علمی» را که برای نخستین بار توسط «گالیله» استفاده شده بود، تکمیل کرد. در عصر این دو دانشمند بزرگ، چنین معمول بود که درستی نظریه‌ها و مفروضات، فقط با فلسفه و فکر و برهان تأیید می‌شد، ولی در روش مشاهده‌ی علمی، اثبات هر فرضیه‌ای صرفاً از طریق تجربه و آزمایش انجام می‌گیرد. کلیّه‌ی اکتشافات واختراعات برجسته و چشمگیر نیوتن- که از آن جمله می‌توان به کشف قانون جاذبه و قوانین حرکت، اکتشافات درخشانی در زمینه‌ی ماهیّت نور، طراحی نوعی دوربین نجومی جدید و ابداع محاسبات «دیفرانسیل» و «انتگرال» اشاره کرد- با به کارگیری روش علمی صورت گرفت. او با استفاده از این روش، نحوه‌ی بررسی و تحقیق درباره‌ی جهان هستی را دگرگون کرد.
روش علمی، در واقع اساس علم نوین است. بر طبق این روش، هر فرضیه‌ای در مورد ماهیّت و ساختار جهان، فقط وقتی درست است که با نتایج به دست آمده از آزمایش و تجربه همخوانی داشته باشد.
چنین نگرشی، در قرن هفدهم میلادی گامی بزرگ در راه پیشرفت علم بود و نیوتن به خوبی از اهمیّت این موضوع آگاه بود. او می‌دانست روشی که برای مطالعه‌ی علوم برگزیده است با نگرش بسیاری از همعصرانش متفاوت است. در آن دوران هنوز کسانی بودند که به هیچ وجه این روش را قبول نداشتند، به طوری که وقتی نیوتن کشفیات خود را در زمینه‌ی نور اعلام کرد، گروهی از این افراد چنین عنوان کردند که نادرستی این گفته‌ها به قدری روشن است که برای اثبات آن نیازی به آزمایش نیست!
نیوتن همواره برای توضیح نحوه‌ی عملکرد جهان هستی از نیروی عقلانی و خرد خود بهره می‌جست و با توّجه به هوش و ذکاوتی که داشت، هرگز به سحر و عوامل غیر طبیعی متوسّل نمی‌شد. چندین سال قبل از تولّد نیوتن، «نیکولاس کوپرنیک» نظریه‌ی گردش زمین به دور خورشید را مطرح کرده بود. مدّتی بعد، گالیله برای اثبات این موضوع، مدارک مستدل و کافی ارائه داد، ولی تا آن زمان هیچ کس نمی‌دانست چه چیزی سیّارات را در مدارشان نگاه می‌دارد یا ستارگان چگونه در محلّ خود در آسمان باقی می‌مانند. بالاخره این نیوتن بود که نشان داد جهان از قوانینی دقیق و معیّن پیروی می‌کند. به این ترتیب، حرکت ستارگان، سیارات و ستارگان دنباله‌دار را می‌توان بر اساس قوانینی که بر افتادن سیبی از درخت یا حرکت گلوله‌ی توپ حاکم است، توضیح داد. قانون جاذبه و قوانین حرکت نیوتن، قوانینی فراگیرنده، به طوری که در کلّ جهان هستی و در هر زمانی صدق می‌کنند.
گالیله در 1564م. به دنیا آمد و در 1642 م. درگذشت. نیوتن یک سال پس از مرگ گالیله (1643) چشم بر جهان گشود و در 1727 م. وفات یافت. این دو دانشمند بزرگ با «رنه دکارت» (1596- 1650 م.) هم عصر بودند. همان‌گونه که خواهیم دید، دکارت عقیده‌ی گالیله را در مورد اینرسی کامل‌تر کرد و بعدها نیوتن بر اساس همین اصول، موفّق به کشف قوانین حرکت شد.
در 1564 م. دانش ارسطویی بر جهان علم حاکم بود. عقاید «ارسطو» که قرن‌ها به طور سنتی حفظ شده بود، کاملاً جنبه‌ی فلسفی داشت و هرگز به صورت عملی آزمایش نشده بود. به این ترتیب پدیده‌های جهان هستی با دلایلی عجیب و خرافی توجیه می‌شد. با چنین نگرشی، جهان مکانی مرموز و اسرارآمیز بود، ولی در 1727 م. تصویر جدیدی از جهان ارائه شد. از آن پس، جهان حکم ماشین بزرگی را داشت که مانند ساعتی دقیق و منظم کار می‌کرد. به بیانی دیگر، جهان رام شده بود.
البته این ساعت را نباید به ساعت‌های مچی مدرن تشبیه کنیم که بدون هیچ سروصدایی، گذشت زمان را به آرامی نشان می‌دهند. به جای آن، ساعتی بزرگ را در نظر بگیرید که در اوایل قرن هجدهم میلادی در کلیسای جامع نصب شده است و با نوسان آونگی بزرگ کار می‌کند. چنین ساعتی دارای تعدادی زیادی چرخ‌دنده‌های به هم پیوسته است و با مکانیسم پیچیده‌ای که دارد، گذشت زمان را نشان می‌دهد و در ساعات معین، ناقوس‌ها را نیز به صدا در می‌آورد.
نیوتن نشان داد همان‌طور که یک ساعت پیچیده با نوسان ساده‌ی یک آونگ کار می‌کند، جهان نیز از قوانین ساده و قابل فهمی پیروی می‌کند. به علاوه پیچیدگی جهان اطراف ما، حاصل تأثیر این قوانین ساده بر یکدیگر است. درک این قوانین به کمک تجربه و آزمایش، زیر بنای علم نوین را تشکیل داد.

زندگی نیوتن

آیزاک نیوتن در خانواده‌ای مزرعه‌دار به دنیا آمد. تحصیل در این خانواده، به هیچ وجه مرسوم نبود؛ به طوری که پدر و پدر جدّ او حتی قادر به خواندن و نوشتن نام خود نبودند. پدر بزرگ او «رابرت نیوتن» نام داشت و در حدود سال 1570 م. متولد شده بود. رابرت که زمینی در «وولستورپ» واقع در «لینکلن شایر» به ارث برده بود، در 1623م. ملک اربابی وولستورپ را هم خرید و بر املاک دیگر خود افزود. با خرید این ملک، موقعیت اجتماعی رابرت ارتقا یافت و او عنوان اربابی این ملک را به دست آورد. «آیزاک نیوتن» که تنها پسر رابرت بود، در واقع با استفاده از همین موقعیت توانست در 1639 م. با «هانا آیزکاف» که از خانواده‌ای با موقعیت اجتماعی بالاتر بود، نامزد شود. نام پدر هانا «جیمز آیزکاف»، همیشه در اسناد رسمی همراه با عنوان «اشراف‌زاده» ثبت می‌شد. آیزاک پس از مرگ پدرش، وارث تمام دارایی‌‌های او، از جمله ملک اربابی و ولستورپ شد.
آیزکاف‌ها برخلاف نیوتن‌ها خانواده‌ای تحصیل کرده و با سواد بودند. «ویلیام» برادر هانا، از دانشگاه کمبریج فارغ‌التحصیل شده بود. او کشیش بود. و در دهکده‌ای نزدیک وولستورپ زندگی می‌کرد. شش ماه پس از مرگ رابرت نیوتن، یعنی در آوریل 1642 م. هانا و آیزاک ازدواج کردند. شش ماه بعد، آیزاک نیز دارفانی را وداع گفت و تمام دارایی او به همسرش رسید. هانان در این زمان باردار بود. او نوزادش را پیش از موعد مقرر به دنیا آورد و نام او را به یاد همسرش آیزاک گذاشت.
بر طبق تقویم انگلستان، آیزاک نیوتن در ایام کریسمس به دنیا آمد. در آن زمان، تقویم این کشور با تقویم دیگر کشورهای اروپایی فرق داشت. در واقع، تقویم گریگوری (1) از 1582 م. در کلیه‌ی کشورهای کاتولیک معمول شده بود، ولی در انگلستان به علت بدگمانی‌هایی که نسبت به پاپ گریگوریوس وجود داشت، این تقویم تا 1752 م. استفاده نشد. برطبق تقویم گریگوری، آیزاک نیوتن در چهارم ژانویه متولد شده بود. تقویم گریگوری، ده روز جلوتر از تقویم انگلستان بود و بر اساس آن، گالیله در هشتم ژانویه‌ی سال 1642 م. در گذشته بود. با توجه به اختلافی که میان این دو تقویم وجود دارد، چنین گفته می‌شود. که نیوتن قبل از ژانویه‌ی سال 1643 میلادی متولد شده است. به بیانی دیگر، در همان سالی که گالیله درگذشت، نیوتن به دنیا آمد. درحالی که در آن زمان در ایتالیا- زادگاه گالیله - نیز همچون دیگر کشورهای کاتولیک، از تقویم گریگوری استفاده می‌شد و روز درگذشت گالیله نیز بر اساس همین تقویم بود. به این ترتیب، استفاده از دو تقویم متفاوت، باعث بروز چنین اشتباهی شده است.
دلیل دیگری که بر پیچیدگی تعیین سال تولد نیوتن افزوده، این است که در آن زمان در انگلستان بر طبق تاریخ قانونی کشور، روز اول سال نو، بیست و پنجم مارس بود. سال مالیاتی انگلستان هنوز از همین زمان آغاز می‌شود که در حال حاضر بر اساس تقویم گریگوری، اوایل ماه آوریل است. در هر حال، ما مطابق آن چه که امروزه معمول است، اول ژانویه را آغاز سال در نظر می‌گیریم و کلیّه‌ی تاریخ‌ها را بر همین اساس ذکر می‌کنیم.
آیزاک به هنگام تولد، نوزادی نارس بود. همان‌طور که خود او بعدها با علاقه این موضوع را تعریف می‌کرد، به گفته‌ی مادرش او به هنگام تولّد آن‌قدر کوچک بود که در شیشه‌ی یک لیتری جا می‌گرفت. به این ترتیب، هیچ امیدی به زنده ماندن او نبود. با این حال، او زنده ماند و رشد کرد تا این که در سه سالگی تغییری در زندگی او به وجود آمد.

در واقع، شروع جنگ‌های داخلی انگلستان در 1642 میلادی، زندگی بسیاری از مردم این کشور را زیر و رو کرده بود. این جنگ‌ها که تا 1648 م. ادامه داشت، با دستگیری «چارلز اول» به دست «ملیّون» و اعدام او در 1649م. به اتّهام خیانت، کشتار مردم و دشمنی با کشور، به پایان رسید. هر چند که بروز این شورش‌ها بر زندگی مردم در وولستورپ نیز تأثیر گذاشت ولی در واقع ازدواج مجدّد هانا در 1645 م. بود که زندگی نیوتن را متحوّل کرد. پس از این ازدواج، سرپرستی آیزاک کوچک به پدر بزرگ و مادربزرگش محوّل شد و مادرش او را نزد آن‌ها فرستاد.
ازدواج دوم هانا تقریباً نوعی معامله بود. شوهر جدید او که «بارناباس اسمیت» نام داشت، مردی ثروتمند بود. او شصت و سه ساله بود و به عنوان کشیش بخش، در ناحیه‌ای واقع در سه کیلومتری وولستورپ کار می‌کرد. اسمیت، همسر اوّلش را در 1644 م. از دست داده بود و به دنبال همسری مناسب می‌گشت تا این که با هانا نیوتن آشنا شد. او از طریق واسطه‌ای، پیشنهاد ازدواج را به اطلاع هانا رساند و هانا به توصیه‌ی برادرش با این ازدواج موافقت کرد؛ البته به این شرط که اسمیت بلافاصله قطعه زمینی را به نام آیزاک کند. به این ترتیب، هانا وولستورپ را برای شروع زندگی جدید ترک کرد. حاصل این ازدواج، دو دختر و یک پسر بود. هشت سال بعد، بارناباس اسمیت در هفتاد و یک سالگی درگذشت و هانا که ثروت همسر دومش را به ارث برده بود، به وولستورپ بازگشت. از آن پس، آیزاک می‌توانست دوباره نزد مادرش زندگی کند. در واقع، او هشت سال از حسّاس‌ترین اوقات زندگیش را در تنهایی و انزوا، نزد پدر بزرگ و مادربزرگ سالخورده‌اش گذرانده بود.
این هشت سال، تجربه‌ی ناخوشایندی برای نیوتن بود. روابط او با پدربزرگ اشراف‌زاده‌اش به گونه‌ای بود که هرگز نامی از جیمز آیزکاف، در نوشته‌ها و یادداشت‌هایش نبرده است و در وصیتنامه‌ی پدر بزرگش هم، هیچ اشاره‌ای به نام آیزاک نشده است. با این اوصاف، به نظر نمی‌آید که در تمام این مدّت، کسی دست محبّت بر سر او کشیده باشد و بعید به نظر می‌رسد که نیوتن از دوران کودکیش لذّتی برده باشد. اوضاع برای او آن قدر ناگوار بود که وقتی چند سال بعد لیستی از گناهانش تهیّه کرد، یکی از آن‌ها «تهدید به سوزاندن اسمیت و مادرش به همراه خانه‌شان» بود. هر چند که این سال‌ها برای آیزاک تجربه‌ی تلخی محسوب می‌شد، ولی در واقع، همین شرایط باعث شد که او امکان تحصیل پیدا کند.
احتمالاً اگر پدر آیزاک زنده بود، به او اجازه‌ی تحصیل نمی‌داد. او مزرعه‌دار بود و احتمالاً همین کار را برای پسرش مناسب می‌دانست. شاید اگر هانا ازدواج نمی‌کرد، به آیزاک اجازه‌ی تحصیل می‌داد، ولی این احتمال هم وجود داشت که او ترجیح می‌داد پسرش به جای تحصیل، فنون مزرعه‌داری را بیاموزد. در حالی که برای پدربزرگ و مادربزرگ آیزاک، فرستادن پسرک به مدرسه‌ی روزانه امری طبیعی بود؛ خصوصاً که با این کار او بیشتر روز را بیرون از خانه می‌گذراند. به این ترتیب، شرایطی برای تحصیل آیزاک مهیّا شد که از آن چه پسر یک مزرعه‌دار می‌توانست انتظار داشته باشد، بسیار بالاتر بود.
در 1653 م. آیزاک به خانه‌ی مادرش بازگشت، ولی کمتر از دو سال بعد، در حالی که دوازده ساله بود، وولستورپ را برای ادامه‌ی تحصیل ترک کرد. او به مدرسه‌ای در «گرانتام» واقع در هشت کیلومتری وولستورپ فرستاده شد. در آن جا نزد خانواده‌ی «کلارک» زندگی می‌کرد. آقای کلارک داروساز بود و اتاقی به آیزاک اجاره داده بود. مدرسه‌ی جدید آیزاک در واقع، دبیرستان بود و در آن، مبانی ادبیات یونان و روم باستان به زبان یونانی و لاتین و مقدار کمی هم ریاضیات تدریس می‌شد. آموزش زبان لاتین، کمک بسیار زیادی به مطالعات بعدی نیوتن کرد، زیرا این زبان، در واقع زبان علمی سراسر اروپا بود و اکثر کتاب‌های مهم علمی به همین زبان نوشته می‌شد.

مدرسه‌ی جدید نیوتن مدرسه‌ی بسیار خوبی بود. «هنری‌مور» (1614- 1687 م.) شاعر و فیلسوف انگلیسی عضو ارشد کمبریج، یکی از اعضای این مدرسه بود. نیوتن در مدّتی که در گرانتام اقامت داشت، نزد خانواده‌ی خوبی زندگی می‌کرد. خانواده‌ی کلارک یک خانواده‌ی معمولی نبود. برادر خانم کلارک، «همفری بابینگتن» عضو «گالج ترینیتی» و کشیش بخش در ناحیه‌ای نزدیک گرانتام بود. به این ترتیب، آیزاک در میان افرادی زندگی می‌کرد که می‌توانستند استعدادهای فردی او را تشخیص دهند و به پیشرفت او کمک کنند.
آیزاک در مدرسه هم به اندازه‌ی زمانی که نزد پدر بزرگ و مادربزرگش زندگی می‌کرد، تنها بود. او دوستان کمی داشت. یکی از همکلاسی‌هایش، او را جوانی آرام، متفکّر و عاقل توصیف کرده است. با این حال، گاهی اوقات کارهایی از او سر می‌زد که هیچ کس انتظار آن را نداشت. برای مثال، وقتی یکی از پسران نیرومند کلاس با او درگیر شد، نیوتن خشمگین چنان او را گوشمالی داد که دیگر هرگز مزاحم بچه‌های کوچک‌تر نشد. آن چه که نیوتن را تمام مدّت تحصیل خشنود می‌کرد، مطالعه در تنهایی و ساختن ابزارها و ماشین‌های مکانیکی بود. او آسیاب بادی کوچکی ساخته بود که همانند آسیاب واقعی کار می‌کرد. یک بار هم بادبادکی ساخت که فانوسی کاغذی به آن متصّل بود. وقتی او شب هنگام بادبادک را به پرواز درآورد، مردمی که از دور آن را مشاهده می‌کردند، چنان دچار ترس و وحشت شدند که مدّت‌ها در مورد این جسم پرنده‌ی ناشناس صحبت می‌کردند.
نیوتن در اواخر 1659 م. در حالی که تقریباً هفده ساله بود، مدرسه را برای یادگیری نحوه‌ی اداره‌ی مزرعه ترک کرد. این مزرعه پس از مرگ مادرش به نیوتن می‌رسید و او بایستی اداره‌ی آن را می‌آموخت، ولی نیوتن هرگز نمی‌توانست مزرعه‌دار خوبی شود. او همیشه هنگام انجام کار، مطالعه می‌کرد و به این ترتیب کاملاً از کارهایش غافل می‌ماند. بسیار اتّفاق افتاده بود که به خاطر غفلت او، حیوانات مزرعه به محصولات کشاورزان دیگر خسارت زده بودند. اغلب، وقتی که مادرش او را دنبال کار می‌فرستاد، سفارش مادر را فراموش می‌کرد و به حل مسائل ریاضی می‌پرداخت. او از زراعت بیزار بود و به جای این که در مزرعه مشغول کار شود، یا به مطالعه می‌پرداخت یا به فکر فرو می‌رفت.

ویلیام، برادر هانا که اعمال و رفتار نیوتن را زیر نظر داشت، فهمید که اصلاً به درد کار در مزرعه‌داری و زراعت نمی‌خورد. به همین دلیل، او هانا را متقاعد کرد که نیوتن را برای ادامه‌‌ی تحصیل به دانشگاه بفرستد. «هنری استاکز»، مدیر مدرسه‌ی گرانتام، با شنیدن این خبر بسیار خوشحال شد. او علاقه‌ی فراوانی به نیوتن داشت و حاضر نبود شاگر نمونه‌اش را از دست بدهد. استاکز پیشنهاد کرد که اگر هانا با تحصیل نیوتن موافقت کند، نیوتن می‌تواند در تمام مدّتی که در گرانتام مشغول تحصیل اسیت، بدون پرداخت هیچ هزینه‌ای نزد او زندگی کند. سرانجام، هانا موافقت کرد. در پاییز 1660 م. (سال بازگشت مجدّد سلطنت به انگلستان) آیزاک به مدرسه بازگشت تا خود را برای ورود به دانشگاه کمبریج آماده کند. او در ژوئن 1661 م. با برخورداری از توصیه و نفوذ همفری بابینگتن، وارد کالج ترینیتی شد و در هشتم ژوئیه به طور رسمی در دانشگاه پذیرفته شد. نیوتن در این زمان هجده ساله بود، در حالی که اکثر دانشجویان جدید دوره‌ی لیسانس، چهارده ساله بودند. بیشتر این دانشجویان، اشراف‌زاده‌های ثروتمندی بودند که چندین مستخدم همراه خود داشتند.
مادر نیوتن با این که امکانات مالی فراوانی داشت، زن بسیار معتقدی بود. او سالانه 700 پوند درآمد داشت، ولی سالانه فقط دَه پوند برای مخارج تحصیل نیوتن در نظر گرفته بود. به این ترتیب، نیوتن نه تنها بدون مستخدم، بلکه با حداقل امکانات روانه‌ی دانشگاه شد. به همین دلیل، او مجبور بود برای تأمین مخارجش، به اعضای دانشگاه و حتّی به دانشجویان ثروتمند خدمت کند. گاهی اوقات، چنین خدمت‌هایی می‌توانست جنبه‌ی بسیار ناخوشایندی داشته باشد (مثل خالی کردن لگن‌های دانشجویان ثروتمند)، ولی ظاهراً نیوتن ناچار نبود تا این حدّ خوار شود. در واقع، او مستخدم، همفری بابینگتن بود. بابینگتن به ندرت در کمبریج اقامت می‌کرد و به این ترتیب، وظایف اندکی به عنوان مستخدم به او محوّل می‌شد، ولی بی‌تردید، نیوتن از این شرایط چندان خشنود نبود.
نیوتن در یک سال و نیم اوّل اقامتش در کمبریج، کاملاً تنها و منزوی بود. او احتمالاً در این مدّت، هیچ دوست و همصحبتی نداشت و تمام وقتش را صرف مطالعه می‌کرد. این وضع، تا اوایل 1663 م. که او با «نیکولاس ویکینز» آشنا شد. ادامه یافت. از آن پس، این دو که از هم اتاقی‌های خود ناراضی بودند، هم اتاق شدند و به تدریج چنان دوستی عمیقی میان آن‌ها به وجود آمد که تا سال‌ها ادامه یافت. در واقع، اطلاعات اندک ما از دوران تحصیل نیوتن، از طریق پسر ویکینز به دست آمده است. در خاطرات هیچ یک از دانشجویان هم دوره‌ای نیوتن، نامی از او وجود ندارد. این نشان می‌دهد که او در این مدّت جز با ویکینز، با کسی دوستی نزدیکی نداشت و اندیشه‌های خود را برای کسی بازگو نمی‌کرد. در واقع، او در تمام این دوران، متفکری خاموش بود.
در آن زمان، عشق به مطالعه و تفّکر در خلوت و تنهایی، بهترین راه برای یادگیری در کمبریج بود. با وجود این که تنها شرط فارغ‌التحصیلی در این دانشگاه چهار سال اقامت در آن بود، فقط یک سوم از دانشجویان موفّق به دریافت مدرک می‌شدند. دانشگاه کمبریج، زمانی که در قرن سیزدهم تأسیس شد، یکی از بهترین دانشگاه‌ها بود، اما در نیمه‌ی هفدهم، در مقایسه با استانداردهای اروپا، این دانشگاه به شدّت دچار رکود شده بود. عقاید ارسطو، هنوز هم طبق عادت تدریس می‌شد. کسانی که فارغ‌التحصیل می‌شدند، فقط می‌توانستند یا یکی از مشاغل مربوط به کلیسا را انتخاب کنند یا پزشک شوند. تنها کرسی استادی ریاضیّات، در 1663 م. دایر شد و بقه «آیزاک بارو» که قبلاً استاد ادبیات یونان باستان بود، محوّل شد. در آن زمان بیش از سی‌سال از انتشار کتاب «گفت‌وگو» ی گالیله می‌گذشت، با این حال کمبریج، کیهان شناسی «خورشید مرکزی کوپرنیکی» - که برخلاف نظریه‌ی ارسوط معتقد بود زمین و سیّارات به دور خورشید می‌گردند - را ردّ می‌کرد. این در حالی بود که انگلیسی‌ها معمولاً نسبت به هر چه که مورد انزجار نظام پاپی بود، علاقه نشان می‌دادند.
با این تفاسیر، می‌توان دریافت که آن چه نیوتن می‌آموخت، نتیجه‌ی مطالعات خودش (مخصوصاً در مورد آثار و نوشته‌های گالیله و دکارت) بود. نیوتن دانشجویی ممتاز و نمونه بود و به همین دلیل در آوریل 1664 م. کمک هزینه‎‌ای تحصیلی از سوی دانشگاه به او اعطا شد. وی سرانجام در ژانویه‌ی 1665 م. موفق به دریافت دانشنامه‌ی لیسانس شد. البتّه او به خاطر دریافت کمک هزینه، می‌توانست تا 1668 م. در کمبریج بماند و فوق‌لیسانس خود را نیز دریافت کند. در این مدّت او می‌توانست هر چه دوست داشت مطالعه کند.
نیوتن قبل از فارغ‌التحصیلی به خاطر علاقه‌ای که به تجربه و آزمایش داشت، دست به یک سری آزمایش خطرناک زد. او قصد داشت به مطالعه‌ی تصاویری بپردازد. که پس از نگاه کردن به یک منبع نورانی شدید، در چشم به وجود می‌آید. وی هیچ ابزاری برای آزمایش نداشت. به همین دلیل، مجبور بود این آزمایش را روی خود انجام دهد. او برای انجام این کار، با چشم، تا حدّی که امکان داشت به خورشید خیره شد و تقریباً خود را کور کرد (شما هرگز چنین امتحانی نکنید)! و برای این که بینایی‌اش را دوباره به دست آورد، چندین روز در اتاقی کاملاً تاریک حبس شد، ولی نیوتن که سر نترسی داشت، باز هم چنین آزمایش‌هایی را تکرار کرد.
احتمالاً علاقه‌ی شدید نیوتن به ریاضیّات و مدّتی بعد به علوم، پس از اولین سخنرانی‌های بارو در بهار 1664 م. به عنوان استاد ریاضیّات، برانگیخته شد. نیوتن از آن به بعد، چنان مجذوب مطالعاتش شده بود که بر اساس گفته‌ی ویکینز، فراموش می‌کرد غذا بخورد و تمام شب را صرف مطالعه‌ی کتاب‌هایش می‌کرد. او اهمیتی به طرز لباس پوشیدن خود نمی‌داد و به ندرت به حمام می‌رفت؛ البته نه به این دلیل که حمام رفتن در انگلستان قرن هفدهم میلادی امری غیر عادی بود.
نیوتن پس از فارغ‌التحصیلی، مطالعاتی را آغاز کرد که منجر به کشفیّات جدیدی در زمینه‌ی ریاضیّات شد. او قبلاً مطالعه در مورد نور را آغاز کرده بود و هم چنان به بررسی‌های خود ادامه می‌داد. مدّتی بعد، اتفاقی رخ داد که او مجبور به ترک موقت کمبریج شد.
در 1665 م. کمبریج به خاطر شیوع بیماری طاعون، به طور موقّت تعطیل شد. به همین دلیل، تعدادی از دانشجویان، همراه با استادان خود به روستاهای اطراف نقل مکان کردند. نیوتن در این زمان، درجه‌ی لیسانس خود را گرفته بود و به تنهایی کار می‌کرد. تعطیلی دانشگاه باعث شد که او در تابستان 1665 م. به لینکلن شایر برگردد و تا مارس 1666 م. در همان جا بماند. شیوع بیماری طاعون در ماه‌های زمستان متوقّف شد. به این ترتیب، نیوتن نیز همراه دانشجویان دیگر به کمبریج بازگشت، اما با گرم شدن هوا بار دیگر طاعون شیوع پیدا کرد. او در ژوئن دوباره به لینکلن شایر رفت تا این که بالاخره در آوریل 1667 م. یعنی زمانی که طاعون کاملاً از بین رفته بود، دوباره به کمبریج بازگشت.
هجده ماهی که نیوتن در لینکلن شایر گذراند، دارای چنان اهمیّتی است که «دوران زریّن» نامیده می‌شود. البته او در این مدت، بازگشت بی‌ثمری به کمبریج داشت و بخشی از این زمان را نزد همفری باینگتن در دهکده‌ای که او در آن کشیش بود، سپری کرد. با این حال، او طی مدّتی که در وولستورپ بود، به شدّت به مطالعه و تحقیق پرداخت. در واقع، مهم‌ترین اکتشافات نیوتن در زمینه‌ی ریاضیّات، فیزیک و مکانیک، در همین دوران صورت گرفت. او پنجاه سال بعد، این دوران را چنین توصیف می‌کند: «در آن روزها (سال‌های 1666 و 1665 م) من بیش از هر زمان دیگری در زندگیم، مستّعد اختراع و تفکّر در ریاضیّات و فلسفه بودم.» در پایان 1666 م. او فقط بیست و چهار سال داشت.

موفقیّت‌هایی که نیوتن جوان در زمینه‌ی ریاضیّات به دست آورد، حقیقتاً فوق‌العاده بود. او موفّق به کشف شاخه‌ای از ریاضیّات شد که امروزه «حساب دیفرانسیل و انتگرال» نامیده می‌شود. ولی بی‌تردید، آن چه برای همه جالب است، داستان فرو‌افتادن سیب است و این که آیا این داستان حقیقت دارد؟ و اگر حقیقت دارد، چگونه منجر به کشف قانون جاذبه شد؟ در واقع، نیمی از این داستان واقعیّت دارد. سیبی در کار بوده،

ولی این سیب بر سر نیوتن نیفتاده است. در مدّتی که نیوتن در لینکلن شایر به سر می‌برد، موضوعی ذهنش را مشغول کرده بود. چرا ماه به دور زمین می‌چرخد؟ و چرا بر اساس «نیروی گریز از مرکز»، مماس بر مدار خود به فضا پرتاب نمی‌شود؟ چه نیرویی آن را در مدار خود نگه می‌دارد؟ این سؤال، عمیق‌تر از آن بود که امروزه تصو‌ّر می‌کنیم. در آن زمان، فقط چند دهه از کشف «خاصیت اینرسی» توسط گالیله می‌گذشت. برطبق این خاصیّت، جسمی که در حال حرکت است، همواره به حرکت خود ادامه می‌دهد، مگر این که نیرویی بر آن اثر کند، امّا گالیله تصوّر می‌کرد که تمایل طبیعی یک جسم در حال حرکت، حرکت در مسیر منحنی شکل است. گالیله چنین استدلال می‌کرد که چون زمین گرد است، بنابراین حرکت مستقیم در سطح افقی، به معنای حرکت در مسیری منحنی شکل است. او از همین مسئله برای توضیح گردش سیارات به دور خورشید و ماه و دور زمین استفاده می‌کرد. مدّتی بعد، دکارت کشف کرد که تمایل طبیعی اجسام، حرکت روی خطّ مستقیم است، نه مسیر منحنی شکل. به این ترتیب، در عصر نیوتن، حرکت زمین و دیگر سیّارات بر مدارشان به صورت یک معمّا درآمده بود.
وجود نیروی گریز از مرکز، حتی در زمان گالیله هم سؤالی بزرگ بود. در آن زمان، عدّه‌ای از فیلسوفان برای ردّ نظریه‌ی گالیله و کوپرنیک، چنین استدلال می‌کردند که اگر زمین می‌چرخد، چرا با وجود نیروی گریز از مرکز، همه چیز از روی زمین به فضا پرتاب نمی‌شود. این افراد (که نظیر آن‌ها در دهه‌ی 1660 م. کم نبود)، هرگز خود را با انجام محاسبات به زحمت نمی‌انداختند بلکه این استدلال صرف را نوعی پیروزی برای اثبات حماقت گالیله و کوپرنیک می‌دانستند. نیوتن اما با آن‌ها تفاوت داشت. او مقدار نیروی گریز از مرکزی را که در نتیجه‌ی چرخش زمین به وجود می‌آید، محاسبه کرد. او نشان داد که این نیرو 300 بار کوچک‌تر از نیروی جاذبه‌ای است که از سوی زمین بر اجسام وارد می‌شود. به همین دلیل، با وجود نیروی گریز از مرکز، اجسام به فضا پرتاب نمی‌شوند.
پس از این کشف، نیوتن به این فکر افتادکه حوزه‌ی تأثیر جاذبه، ممکن است تا فضای خارج از زمین هم امتداد داشته باشد واین جاست که داستان سیب مطرح می‌شود. روزی هنگامی که نیوتن سخت مشغول تفکّر در باره‌ی نیروی گریز از مرکز و جاذبه بود، سیبی را در حال سقوط از درخت دید. اگر نیروی جاذبه تا بالای شاخه‌های درخت اثر می‌گذشت، آیا نمی‎توانست از آن هم فراتر رود؟ اصلاً چرا حوزه‌ی تأثیر این نیرو باید محدود باشد؟ شاید این نیرو بر ماه هم اثر می‌گذارد؟
نیوتن به این نتیجه رسید که نیروی نگهدارنده‌ی ماه در مداری ثابت، باید با مجذور فاصله‌ی آن از مرکز زمین، نسبت عکس داشته باشد. او پس از انجام یک سری محاسبات، دریافت که این نیرو تقریباً با نیروی جاذبه در سطح زمین برابر است (در آن زمان، اندازه‌ی شعاع زمین به دقّت محاسبه نشده بود، به همین دلیل در محاسبات نیوتن، مقدار این دو نیرو، کمی با هم فرق داشت). حال دیگر نیوتن به راحتی می‌توانست علّت گردش سیّارات به دور خورشید را درک کند. او نظر خود را تعمیم داد و «قانون جاذبه‌ی عموم» را کشف کرد. بر اساس این قانون، دو جسم یکدیگر را با نیرویی که با مجذور فاصله‌ی آن‌ها نسبت عکس دارد، جذب می‌کنند. این نیرویی است که میان تمام اجرام آسمانی وجود دارد. نیوتن با استفاده از قوانین کپلر و با روش ریاضی ثابت کرد که سیّارات، تحت تأثیر نیروی جاذبه باید روی مداری بیضی شکل حرکت کنند. به علاوه، نیروی کشش آن‌ها به طرف خورشید، باید به نسبت عکس مجذور فاصله‌ی آن‌ها از خورشید، کم شود.
قانون جاذبه‌ی عمومی، بسیاری از پدیده‌هایی را که تا آن زمان برای بشر نامفهوم باقی مانده بود، توضیح می‌داد. برای مثال، با این که حرکت سیّارات از قوانین کپلر پیروی می‌کند، کمی با آن‌ها فرق دارد. نیوتن ثابت کرد که این پدیده، ناشی از جاذبه‌ی متقابل سیّارات است. حل معمّای جزر و مدّ نیز با استفاده از قانون جاذبه‌ی عمومی میسّر شد. نیوتن توضیح داد که مدّ دریاها، نتیجه‌ی کشش آب آن‌ها توسط نیروی جاذبه ماه است.
نیوتن قبل از سال‌های طاعون، مطالعه در مورد رنگ‌ها و نور را آغاز کرده بود. او این تحقیقات را در مدّتی که در لینکلن شایر به سر می‌برد، به کلی کنار گذاشت، ولی به محض این که به ترینیتی برگشت، مطالعاتش را از سر گرفت. نیوتن آزمایش‌های خود را با ایجاد سوراخی کوچک در مسیر نو، شروع کرد. او در مسیر پرتوی که از سوراخ خارج می‌شد، یک منشور شیشه‌ای گذاشت که قاعده‌ی آن به شکل مثلث بود. به این ترتیب، نور از منشور عبور می‌کرد و روی دیوار مقابل، لکّه‌ای مرکب از هفت رنگ تشکیل می‌داد. او این منظره‌ی رنگین را «طیف» نامید. محققّان دیگری که چنین آزمایش‌هایی را انجام می‌دادند، طیف به دست آمده را روی پرده‌ای که تقریباً در فاصله‌ی یک متری قرار داشت، می‌انداختند. این فاصله کافی نبود و به همین دلیل، پرتوی که از منشور خارج می‌شد، به صورت لکّه‌ای سفید همراه با لبه‌های رنگین ظاهر می‌شد، امّا نیوتن فاصله‌ی میان منشور و دیوار را به هفت متر رساند. اندازه‌ی طیفی که به این ترتیب به دست می‌آمد، پنج برابر طیفی بود که محققّان دیگر به دست آورده بودند. در آن زمان، اعتقاد بر این بود که نور سفید، نور خالص است و رنگ‌ها از افزوده شدن مقدار مشخّصی رنگ سیاه به رنگ سفید به وجود می‌آیند. نیوتن نشان داد که نور سفید، نوری خالص نیست بلکه آمیزه‌ای از هفت رنگ است و سیاهی، در واقع ناشی از نبودن نور است. نیوتن نظریه‌ی جدید نور و رنگ را مطرح کرد. مطابق این نظریه، نور از ذرّات بسیار کوچکی تشکیل شده است که از منبع نور پرتاب شده، به خطّ مستقیم در فضا پخش می‌شوند.

جالب‌ترین نکته‌ای که در مورد موفقیّت‌های علمی نیوتن وجود دارد، این است که او نتایج تحقیقاتش را برای خودش نگه می‌داشت و آن‌ها را منتشر نمی‌کرد. او هیچ علاقه‌ای به شهرت نداشت و طبیعت را صرفاً به خاطر لذّتی که از فهم و کشف معمّاهای هستی می‌برد، مطالعه می‌کرد.
در 1667م. رأی‌گیری برای انتخاب اعضای دانشگاه کمبریج برگزار شد. در واقع طی سه سال گذشته، هیچ انتخاباتی صورت نگرفته بود و رأی‌گیری برای 9 سمت خالی در ترینیتی انجام می‌گرفت. انتخاب شدن، اهمیّت فوق‌العاده‌ای برای نیوتن داشت، چون در واقع، تضمینی برای آرامش و امنیّت چند سال دیگر بود. اگر او انتخاب می‌شد، ابتدا به عنوان دستیار آموزشی، عضو ترینیتی می‌شد، سپس، زمانی که در 1668 م درجه‌ی فوق‌لیسانس خود را دریافت می‌کرد، به یکی از اعضای ارشد دانشگاه تبدیل می‌شد. از آن پس، او می‌توانست تا هفت سال به هر نوع فعالیّتی که علاقه داشت بپردازد یا مانند بسیاری از اعضای ارشد دانشگاه، هیچ کاری نکند. پس از این هفت سال، بر طبق مقرّرات، ملزم به گرفتن فرمان‌های مذهبی بود (در قرن هفدهم، دانشگاه کمبریج هنوز موسسه‌ای وابسته به کلیسا بود).

نیوتن در اکتبر 1667م. به عضویّت کالج ترینیتی درآمد. او با وجود این که نتایج تحقیقاتش را برای کسی بازگو نکرده بود، موفّق به احراز این شغل شد. در آن روزگار، به دست آوردن چنین پستی نیازمند نفوذ و حمایتی خاص بود. احتمالاً انتصاب همفری بابینگتن به عنوان یکی از اعضای ارشد کالج که در اوایل همان سال انجام گرفته بود، در این امر بی‌تأثیر نبوده است. نیوتن پس از عضویت، باید سوگندی با این مضمون یاد می‌کرد: «من الهیّات را هدف اصلی مطالعاتم قرار خواهم داد و در موعد مقرّر، برطبق مقرّرات، آماده‌ی گرفتن فرمان‌های مذهبی خواهم بود؛ در غیر این صورت، از کالج کناره‌گیری خواهم کرد». او پس از این موفقیّت، هم چنان به مطالعات خود درباره‌ی ریاضیّات، نور و رنگ‌ها ادامه داد. نیوتن هرگز توجّهی به اوضاع و احوال اطرافش نداشت. او در تمام این مدّت، فقط سه دوست داشت: ویکینز، همفری بابینگتن و آیزاک بارو. در مورد ریاضیّات گفت‌وگو می‌کرده و بارو از استعداد فوق‌العاده‌ی او آگاه بوده است.
نیوتن با تفریح و سرگرمی مخالف بود و اعتقاد داشت هر لحظه‌ای که بدون مطالعه می‌گذرد، به هدر می‌رود. او معمولاً با کسی ملاقات نمی‌کرد و کسی هم به دیدار او نمی‌رفت. او مظهر فردی فراموشکار بود. بیشتر اطرافیان نیوتن، در نوشته‌ها و یادداشت‌های خود تأکید کرده‌اند که او اغلب چنان غرق در تفکّر بود که وقتی برای شام پشت میز غذا می‌نشست، به کلّی فراموش می‌کرد چیزی بخورد. با این حال، اعضای دانشگاه همه می‌دانستند که نبوغی خارق‌العاده در او نهفته است. او اغلب هنگام قدم زدن در باغ اساتید دانشگاه، با چوب‌دستی خود نمودارهایی روش شن‌ها رسم می‌کرد. اعضای دانشگاه همیشه مراقب بودند روی این طرح‌ها راه نروند، به طوری که این نمودارها تا هفته‌ها روی شن‌ها باقی می‌ماند.
نیوتن در اواخر دهه‌ی 1660م. به کیمیاگری علاقه‌مند شد. شاید این موضوع، امروزه عجیب و باور نکردنی به نظر برسد، ولی در واقع او مجذوب این کار شده بود. او از انواع مواد سمّی برای آزمایش‌های خود استفاده می‌کرد. کُتبی که او در این زمینه مطالعه می‌کرد، حتّی در آن زمان هم متونی مطرود تلقی می‌شد. به هر حال، ما فعالیّت‌هایی را که او در این زمینه داشت ذکر نمی‌کنیم، زیرا چنین کارهایی حقیقتاً شایسته‌ی یکی از بزرگ‌ترین دانشمندان تاریخ نبوده است.
تقریباً در همان زمانی که نیوتن مشغول انجام آزمایش‌های عجیب خود بود، واقعه‌ای رخ داد که سکوت او را پس از سال‌ها شکست. در 1669 م. ریاضی‌دانی به نام «نیکولاس مرکاتُر» کتابی در مورد یافته‌های خود منتشر کرد. مرکاتر با بیان مباحث جدیدی از ریاضیّات، در واقع، قدم در راهی گذاشته بود که نیوتن مدّت‌ها قبل تمام آن را پیموده بود. مدّتی بعد، یکی از اعضای بخش ریاضیّات در انجمن سلطنتی لندن به نام «جان کالینز»، نسخه‌ای از این کتاب را برای آیزاک بارو فرستاد. بارو که تا حدودی از تحقیقات نیوتن آگاهی داشت، بلافاصله متوجّه شد که حق تقدّم در طرح چنین مباحثی با نیوتن است.
بارو با پافشاری و اصرار از نیوتن خواست که اقدامی بکند. نیوتن برای اوّلین بار دچار دلهره و عذابی شده بود که از آن پس هرگاه از او می‌خواستند آثارش را منتشر کند، به آن مبتلا می‌شد. او نسخه‌ای تهیّه کرد که در آن، مطالبی فراتر از نظریات مرکاتر بیان کرده بود. با وجود این، آن چه در این نسخه آمده بود، فقط اشاره‌ی کوچکی به کشفیّات فوق‌العاده‌ی او بود. نیوتن این نسخه را برای کالینز فرستاد، ولی مدّتی بعد، از منتشر کردن آن منصرف شد. او از کالینز خواست که نسخه را برگرداند، امّا کالینز که متوجّه اهمیّت کار نیوتن شده بود، یک کپی از آن تهیّه کرد و آن را نزد خود نگه داشت. کالینز این کپی را به اطرافیان خود نشان داد و از آن پس همه جا صحبت از ریاضی‌دان بزرگی بود که در کمبریج به سر می‌برد.
این وقایع، احتمالاً نقش بسزایی در ارتقای درجه‌ی علمی نیوتن داشته است. در 1669 م. بارو تصمیم گرفت از کرسی استادی خود استعفا دهد. انگیزه‌ی او از این کار مشخّص نیست، ولی به نظر می‌رسد که آمیزه‌ای از بلند‌پروازی و در عین حال وقف کلیسا شدن او را به این کار واداشت. گفته می‌شود که بارو، نیوتن را سزاوارترین از خود می‌دانست، به همین دلیل از مقامش کناره‌گیری کرد تا نیوتن موقّعیتی برای احراز کرسی استادی داشته باشد. امّا در آن روزها، جوّ حاکم بر کمبریج اجازه‌ی چنین از خودگذشتگی‌هایی را نمی‌داد. به علاوه، بارو بلافاصله پس از استعفا کشیش دربار و سپس در 1673 م. رئیس کالج ترینیتی شد. به این ترتیب، استعفا از مقام استادی ریاضیّات، چندان هم برای او بی‌نتیجه نبود.

بارو پس از کناره‌گیری از کرسی استادی، از نفوذ خود استفاده کرد تا شخص مورد نظرش، جانشین او شود. این شخص، کسی جز نیئن نبود. بارو دیگر می‌دانست که نیوتن، تواناترین ریاضی‌دان اروپاست.
کرسی استادی ریاضیّات، یکی از پرطرفدارترین مناصب در کمبریج بود. دوره‌ی تصدّی این شغل مادام‌العمر و درآمد حاصل از آن صد پوند در سال بود؛ بدون این که متصدی آن مسئولیتی برای تدریس داشته باشد. تنها وظیفه‌ای که استاد کرسی ریاضیّات بر عهده‌ داشت، برگزاری یک دوره سخنرانی در سال بود که اغلب اوقات نادیده گرفته می‌شد. زمانی که نیوتن به این سمت منصوب شد، فقط بیست و شش سال داشت. از آن جا که او یکی از اعضای کمبریج بود، از غذا و مسکن رایگان و درآمدی مختصر برخوردار بود و می‌توانست از مزایای شغل جدید نیز استفاده کند. تنها محدودیتی که برای این شغل وجود داشت، این بود که متصدّی آن نمی‌توانست پستی در کلیسا قبول کند که مجبور به اقامت در خارج از کمبریج شود.
نیوتن تصوّر می‌کرد که باز هم می‌تواند به زندگی در گمنامی و انزوا بازگردد، امّا خلاقیّت او و علاقه‌ای که بارو به کارهایش داشت، خیلی زود توجه همگان را به او جلب کرد.
نیوتن تا اواخر دهه‌ی 1660 م. هم چنان به تحقیقات خود در مورد نور و رنگ‌ها ادامه داد و سپس به فکر اصلاح عیوب تلسکوپ‌ها افتاد. در آن زمان، یکی از مشکلات اصلی تلسکوپ‌های انکساری این بود که عدسی آن‌ها، حاشیه‌‌ای رنگی در اطراف تصویر جسم مورد مشاهده ایجاد می‌کرد. نیوتن می‌دانست تا زمانی که از عدسی‌های ساده برای ساختن این تلسکوپ‌ها استفاده می‌شود، این عیب برطرف نخواهد شد (امروزه در ساختمان تلسکوپ‌های مدرن، از عدسی‌های مرکّبی استفاده می‌شود که چندین نوع مادّه برای ساختن آن‌ها به کار رفته است، ولی در آن روزگار، این تکنولوژی در اختیار نیوتن نبود). وی متوجّه شده بود که اگر در تلسکوپ‌ها به جای عدسی از آینه‌ی مقعر استفاده شود، چنین مشکلی به وجود نمی‌آید.
نیوتن برای اثبات نظریه‌ی خود، یک تلسکوپ بازتابی ساخت. تلسکوپ بازتابی، قبل از 1550 م. توسط «لئونارد دیگز» اختراع شده بود، ولی نیوتن چیزی از آن نمی‌دانست و با استفاده از دانش خود، این تلسکوپ را ساخت.
تلسکوپ‌های بازتابی، یک اشکال داشتند، یعنی وقتی سر ناظر در مقابل دهانه‌ی تلسکوپ قرار می‌گرفت، جلوی پرتوهای نوری که از فضا به تلسکوپ می‌رسید، گرفته می‌شد. در 1663 م. «جیمز گریگوری» طرح دیگری از تلسکوپ بازتابی تهیّه کرده بود. دراین طرح، از دو آینه‌ی کروی استفاده شده بود. آینه‎‌ی دوم، آینه‌ی کوچکی بود که بر دهانه‌ی تلسکوپ قرار داشت و نوری را که از روی آینه‌ی اصلی منعکس می‌شد، دوباره بازتاب می‌داد. تلسکوپ گریگوری در آن زمان ساخته نشد بلکه مدّت‌ها بعد در اخترشناسی به کار گرفته شد. طرحی که نیوتن برای تلسکوپ خود ارائه داده بود، ساده‌تر از طرح گریگوری بود. نیوتن، آینه‌ی تخت کوچکی را با زاویه‌ی 45 درجه درون دستگاه قرار داد این آینه پرتوهایی را که از آینه‌ی مقعر بازتابیده می‌شد، به طرف جایی که چشم قرار می‌گرفت، منعکس می‌کرد. به این ترتیب، هیچ گونه اختلالی در عملکرد دستگاه ایجاد نمی‌شد. آینه‌هایی که برای ساختن این دستگاه به کار رفته بود، توسط خود نیوتن ساخته و صیقل داده شده بود.
ظاهراً نیوتن دو بار اقدام به ساخت تلسکوپ خود کرد. بار اوّل حول و حوش سال 1667 یا 1668 میلادی بود که اطلاعات زیادی درباره‌ی چگونگی آن نداریم. بار دوم در 1671 م بود. که احتمالاً تلسکوپی را که چند سال قبل ساخته بود، تکمیل کرد. تلسکوپ نیوتن 15 سانتی‌متر طول داشت. درشت نمایی آن همانند یک تلسکوپ انکساری سه متری بود. بعدها، وقتی از نیوتن سؤال شد که تلسکوپش را کجا ساخته است، پاسخ داد خودش این کار را انجام داده است. وقتی دوباره از او سؤال کردند که وسایل و ابزار مورد نیازش را از کجا تهیّه کرده است، او خندید و پاسخ داد آن‌ها را هم خودش ساخته است زیرا: «اگر از دیگران می‌خواستم که ابزار و وسایل مورد نیازم را بسازند، هرگز موفّق به ساختن چیزی نمی‌شدم.» کالینز قبل از پایان دهه‌ی 1660 م. از اختراع جدید نیوتن آگاه شد. مدّتی بعد، این خبر توسط او و عدّه‌ای از کسانی که برای بازدید به کمبریج رفته بودند، پخش شد. در 1671م. انجمن سلطنتی که تازه تأسیس شده بود، از وجود این دستگاه آگاهی یافت و خواستار به نمایش گذاشته شدن این تلسکوپ و توضیح طرز کار آن شد. در واقع، این آیزاک بارو بود که تلسکوپ را به لندن برد و به اعضای انجمن نشان داد. نیوتن بلافاصله (در 11 ژانویه‌ی 1672 م.) طی مراسمی رسمی به عنوان یکی از اعضای انجمن سلطنتی پذیرفته شد. انجمن، خیلی زود اخبار مربوط به این اختراع انگلیسی را منتشر کرد و به این ترتیب نیوتن ظرف مدّت کوتاهی نه تنها در انگلستان، بلکه در تمام اروپا مشهور شد.
در قرن هفدهم میلادی امکانات لازم برای ساختن یک تلسکوپ بازتابی که عملاً در اخترشناسی به کار آید، وجود نداشت. نیوتن می‌دانست که چنین تلسکوپی باید به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد و آینه‌ای مناسب و دقیق داشته باشد. با این حال، ساختن همان تلسکوپ کوچک، برای معروف شدن او کافی بود.
نیوتن می‌دانست که دیگر به عنوان دانشمندی برجسته، مورد توجّه همگان است. این موضوع، نوعی احساس امنیّت در او به وجود آورد. به همین دلیل، اوّلین کاری که پس از عضویّت در انجمن انجام داد، فرستادن نظریه‌ی نورش به انجمن سلطنتی لندن بود. در این نظریه، او مفهوم کاملاً جدیدی در مورد نور و رنگ‌ها بیان کرده بود. نیوتن قصد داشت آن را از طریق انجمن چاپ و منتشر کند، امّا برخلاف انتظار او، این نظریّه مورد توجه دانشمندان قرار نگرفت و فقط باعث درگیری او با «رابرت هوک» شد. رابرت هوک یکی از اعضای انجمن و اولین کسی بود که برای تصدّی آزمایش‌های انجمن سلطنتی برگزیده شده بود. هوک اعتقاد داشت که نظریه‌ی نیوتن غیرقابل قبول است. او فقط بخشی از این نظریه را می‌پذیرفت و ادّعا می‌کرد که خودش قبل از نیوتن به آن پی‌برده است. در واقع، این یکی از ویژگی‌های رابرت هوک بود. او هرگز تمام توجّه و نیروی خود را روی یک موضوع خاص متمرکز نمی‌کرد، بلکه به بررسی و تحقیق در مورد مسائل پراکنده می‌پرداخت. به علاوه، هوک هیچ‌وقت تحقیقات خود را برای رسیدن به نتیجه‎‌ای منطقی به پایان نمی‌رساند. به همین دلیل، هر وقت دانشمندی از نظریه یا کشف تکمیل شده‌ی خود خبر می‌داد، هوک جنجال شدیدی به راه می‌انداخت، و ادّعا می‌کرد که چون خودش زودتر آن موضوع را فهیمده است، پس حقّ تقدّم در طرح موضوع با اوست.
درگیری نیوتن با هوک تا 1675م. ادامه یافت. در این مدّت، نیوتن سعی کرد با بیان دلایل منطقی، از نظریّه‌ی خود دفاع کند، ولی هوک این دلایل را نمی‌پذیرفت و هم چنان نظریه‌ی او را نادرست می‌دانست.
به هر حال، نیوتن از این که هر کسی به راحتی عقاید او را دست کم می‌گرفت و به گفته‌هایش شکّ می‌کرد، به شدّت خشمگین بود. او ناراحت بود که چرا باید وقتش را به جای انجام کارهای جدید، برای دفاع از نظریه‌اش تلف کند. نیوتن تهدید کرد که از انجمن سلطنتی استعفا خواهد داد، ولی اعضای انجمن او را راضی به ماندن کردند. او از «هنری اولدنبرگ» منشی انجمن خواست که هیچ نامه‌ای را برای او ارسال نکند، زیرا: «قصد ندارم بیش از این خود را به خاطر موضوعات فلسفی نگران و مضطرب کنم.»
نیوتن از آن پس دوباره به گوشه‌ی خلوت خود در کمبریج پناه برد و مطالعات جدیدی را آغاز کرد که نوعی بحران شخصی برایش به وجود آورد؛ بحرانی که موقعیت شغلی او را به عنوان استاد ریاضیّات تهدید می‌کرد. به این ترتیب، درگیری او با هوک - که تا پایان عمر هم چنان ادامه یافت - و تصمیم او برای کناره‌گیری از انجمن سلطنتی، جای خود را به مشکل پیچیده‌ی دیگری داد.
نیوتن در 1672 م. درست بعد از این که به عضویّت انجمن سلطنتی درآمد، همراه با مطالعات کیمیاگری، مطالعه درباره‌ی الهیّات را آغاز کرد. در آن هنگام، او بیش از نیمی از دوره‌ی هفت‌ساله‌ی مقدماتی را به عنوان عضو ارشد طی کرده بود و به زمان گرفتن فرمان‌های مذهبی نزدیک می‌شد. برای اکثر اعضای کمبریج، گرفتن این فرمان‌ها صرفاً حکم تشریفات داشت؛ بدون این که نیازی به تفکر و تأمل در مورد آن وجود داشته باشد، امّا نیوتن هرگز کاری را بدون تفکّر انجام نمی‌داد. اصولاً او کسی بود که وقتی بررسی و تحقیق در مورد موضوعی را آغاز می‌کرد، درمطالعه و کندوکاو غرق می‌شد و تا به نتیجه‌ی قابل قبول نمی‌رسید، دست از مطالعه بر نمی‌داشت. او از مدّت‌ها قبل متقاعد شده بود که کتاب مقدس تحریف شده و شالوده و اساس دین در انگلستان، از همین کتاب تحریف شده نشأت گرفته است. نیوتن مخصوصاً مفهوم تثلیث (پدر، پسر، روح‌القدس) را که در آن، مسیح در مقامی هم سطح با خدا قرار می‌گیرد، مردود می‌دانست.
چنین عقایدی، کاملاً مغایر با تعالیم کلیسا در انگلستان بود، خصوصاً برای یکی از اعضای کالجی که در واقع به احترام تثلیث مقدس، نام ترینیتی را به خود گرفته بود. نیوتن به هنگام گرفتن فرمان‌های مذهبی، باید سوگند یاد می‌کرد که به تثلیث مقدّس ایمان دارد، ولی او ابداً آمادگی چنین کاری را نداشت. از نظر او پرستش مسیح همانند خدا، گناهی بزرگ بود و بت‌‎پرستی محسوب می‌شد، امّا او مجبور بود به عنوان یکی از اعضای ارشد دانشگاه کمبریج، این آیین را به جا آورد؛ در غیر این صورت دیگر نمی‌توانست در دانشگاه به کار خود ادامه دهد و این به معنی بازگشت به مزرعه در لینکلن شایر بود.
با نزدیک شدن سال 1675 م. اهمیّت این موضوع برای نیوتن بیشتر شد. از آن پس، بحث و مجادله درباره‌ی نورشناسی یا ریاضیّات برایش اهمیّتی نداشت، بلکه ذهن خود را با وسواس فراوان بر الهیّات و خداشناسی متمرکز کرده بود. نیوتن بدون این که عقاید خود را برای کسی بازگو کند، چندین سال به تحقیقاتی دقیق در این مورد ادامه داد. او در تمام این مدّت به موجودی مرموز و تودار تبدیل شده بود. با فرا رسیدن سال 1675 م. دیگر اطمینان داشت که قادر به انجام مراسم نیست. این موضوع کاملاً او را ناامید کرده بود. به همین دلیل، طی نامه‌ای از اولدنبرگ تقاضا کرد که او را از پرداخت حق عضویّت به انجمن سلطنتی معاف کنند. او نوشته بود: «من در حال کناره‌گیری از سِمَت خود در دانشگاه کمبریج هستم. به این ترتیب، درآمدم در آینده کاهش خواهد یافت و فکر می‌کنم بهتر باشد که مخارجم را هم کم کنم.»
نیوتن قبل از کناره‌گیری از دانشگاه، آخرین شانس خود را آزمود. او پس از کسب اجازه از بارو که در آن زمان رئیس کالج ترینیتی بود، از شاه تقاضا کرد که او و تمام اساتید را از انجام این مراسم معاف کند. نیوتن دلیل اصلی درخواست خود را بیان نکرد. فقط چنین استدلال کرد که بر طبق قوانین دانشگاه، وقتی شخصی به سِمَت استادی گمارده می‌شود، نباید در کلیسا فعّال باشد. در حالی که اساتید طی این آیین، عملاً به مقام روحانیّت می‌رسند. در آن زمان پادشاه - چارلز دوم - این اختیار را داشت که مقررّات دانشگاه را به هر دلیلی لغو کند. به این ترتیب، او که از طرفداران علم و حامی انجمن سلطنتی بود، موافقت خود را با معافیت دائم اساتید از مقام روحانیت اعلام کرد. شاه اعلام کرد که این کار را به منظور حمایت و تشویق مردان دانشمندی که در سِمَت استادی‌اند یا در آینده به این سِمت منصوب خواهند شد، انجام داده است.
بالاخره نیوتن موقعیّت خود را حفظ کرد. او پس از این بحران و بعد از کشمکش ناخوشایندی که با هوک داشت، درمطالعه‌ی الهیّات و کیمیاگری غرق شد و دنیای خارج را به کلّی رها کرد. در 1677 م. اولدنبرگ درگذشت و هوک به عنوان منشی انجمن سلطنتی، جانشین او شد. این واقعه‌، بی‌تردید تصمیم نیوتن را برای زندگی در انزوا تقویت کرد.
طی سال‌های بعد، نیوتن فقط یک بار کمبریج را برای مدتی طولانی ترک کرد و آن هم به هنگام بیماری شدید مادرش بود. او در 1679 م. به وولستورپ رفت تا هنگام مرگ مادرش نزد او باشد. نیوتن وارث هانا بود و بایستی برای رسیدگی به امور املاک و مرتّب کردن اوضاع، چند ماه در لینکلن شایر می‌ماند. در تمام این مدّت، او با هیچ یک از دانشمندان ملاقاتی نداشت. با این حال، به خود اجازه داد تا با چند تن از آن‌ها مکاتبه داشته باشد که از آن جمله می‌توان به رویارویی دیگری با هوک، اشاره کرد. این بار، موضوع مورد بحث این دو دانشمند مسیر فرضی جسمی بود که از سطح زمین به طرف مرکز آن سقوط می‌کند. البته با این فرض که زمین هم چنان به حرکت چرخشی خود ادامه دهد و جسم نیز بتواند از میان بخش جامد زمین، بدون هیچ مانعی عبور کند. درمکاتباتی که میان این دو انجام گرفت، نظر هوک این بود که جسم در مسیری بیضی شکل به دور مرکز زمین می‌چرخد که البته کاملاً اشتباه بود. او هم چنین اشاره‌ی نامفهومی به قانون عکس مجذور فاصله کرده بود.
وقایعی که در طول زمستان 1681- 1680 م. رخ داد، پس از چندین سال نیوتن را متوجّه دنیای خارج از کمبریج کرد. در این زمان، ستاره‌ای دنباله‌دار در دو موقعیّت مشاهده شده بود. پیش از آن چنین تصوّر می‌شد که آن چه دیده می‌شود، دو ستاره‌ی دنباله‌دار مجزاست، امّا «جان فلمستید»، ستاره‌شناس دربار متوجّه شد که در واقع یک ستاره‌ی دنباله‌دار است که در دو موقعیت دیده می‌شود. این ستاره با نزدیک شدن به خورشید، در درخشش نور آن ناپدید شده، سپس با دور شدن از آن، مجدداً مشاهده می‌شود. فلمستید تصوّر می‌کرد که به خاطر وجود نوعی دافعه‌ی مغناطیسی، ستاره‌ی دنباله‌دار قبل از برخورد با خورشید دور می‌زند، اما نیوتن نظر دیگری داشت. او معتقد بود که ستاره‌ی دنباله‌دار روی یک مدار بیضی شکل کشیده، به دور خورشید می‌چرخد که البته این نظریه کاملاً درست بود. در این زمان، نیوتن به شدّت به تفکر در مورد مدارها و جاذبه علاقه‌مند شده بود. در 1682 م. توجه و علاقه به ستارگان دنباله‌دار، با ظهور ستاره‌ی دنباله‌دار دیگری - که امروزه «ستاره‌ی دنباله‌دار هالی» نامیده می‌شود- افزایش یافت.
پس از آن، واقعه‌ی دیگری در زندگی خصوصی نیوتن رخ داد. در 1683 م. ویکنیز، دوست دیرینه و هم اتاقی نیوتن که منشی او نیز محسوب می‌شد، تصمیم گرفت از عضویت در دانشگاه استعفا دهد. او کمبریج را ترک کرد و کشیش بخش «استک ادیت» در «هیرفورد شایر» شد و ازدواج کرد. از محتوای نامه‌هایی که میان این دو ردّ و بدل می‌شد، چنین بر می‌آید که نیوتن از به هم خوردن دوستی دیرینه‌شان سخت دلخور بود. البتّه خیلی زود مرد جوانی به نام «همفری نیوتن»، جای ویکینز را به عنوان دوستی صمیمی گرفت. همفری وآیزاک هیچ یک ادعای خویشاوندی نداشتند، ولی احتمالاً قرابت دوری میان آن‌ها وجود داشته است. همفری پنج سال نزد نیوتن ماند. او علاوه بر این که منشی نیوتن بود و کارهای او را انجام می‌داد، مسئولیت نگارش آثار او را نیز بر عهده داشت. او خاطرات جالبی از زندگی نیوتن در کمبریج نقل کرده است. به علاوه، این همفری نیوتن بود که نسخه‌ی مناسبی از بزرگ‌ترین اثر آیزاک نیوتن تهیّه کرد؛ رونوشتی که از روی آن کتاب «اصول» نیوتن چاپ شد.
امّا چه شد که نیوتن پس از سال‌ها، کشفیات برجسته‌ی خود را به رشته‌ی تحریر درآورد؟ ماجرا از این جا آغاز شد که در ژانویه‌ی 1684م. در یکی از جلسات انجمن سلطنتی، میان «ادموند هالی»، «کریستوفر رن» و رابرت هوک بحثی در مورد مدار سیّارات در گرفت. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که بر طبق قوانین کپلر، مدار سیّارات به دور خورشید باید از قانون عکس مجذور فاصله پیروی کند (در واقع رن به سال 1677 م. در مورد این موضوع با نیوتن گفت‌و‌گو کرده بود) ولی آن‌ها نمی‌توانستند شکل مدار سیّارات را مشخص کنند. در واقع، آن‌ها قادر به اثبات آن چه می‌دانستند، نبودند. به این ترتیب، یافته‌های آن‌ها می‌توانست صرفاً جنبه‌ی تصادفی داشته باشد. در این م یان، هوک بر طبق معمول با ادعاهایی که قادر به اثباتشان نبود، موجب خشم همکارانش شده بود.
ما از آن چه در چند ماه بعد رخ داد، بی‌اطلاعیم، ولی چنین به نظر می‌رسد که هوک با ادعاهای بی‌اساس خود، خشم هالی را به شدت برانگیخته بود. در ماه اوت، هالی به کمبریج رفت تا مردی را که بهترین ریاضی‌دان اروپا قلمداد می‌شد، ملاقات کند؛ کسی که مطمئناً می‌توانست راهی برای بر جای نشانده هوک بیابد.
هالی پس از ملاقات با نیوتن، از او سؤال کرد که اگر نیروی جاذبه‌ی میان سیّارات و خورشید متناسب با عکس مجذور فاصله‌ی سیّارات از خورشید باشد، شکل منحنی پیموده شده توسط سیّارات چگونه است؟ نیوتن بی‌درنگ پاسخ داد: «بیضی». هالی با تعجّب پرسید که او این موضوع را از کجا می‌داند و نیوتن در پاسخ گفت که مدّت‌ها قبل آن را محاسبه کرده است. هالی از نیوتن خواست که محاسباتش را به او نشان دهد، ولی نیوتن نتوانست آن‌ها را پیدا کند. نیوتن قول داد که به محض یافتن یادداشت‌هایش، آن‌ها را برای او به لندن بفرستد.
البتّه یادداشت‌ها گم نشده بود بلکه نیوتن بر طبق معمول قصد نداشت کشفیّاتش را اعلام کند. او از این که می‌دید شهرتش فراگیر شده است، ناراحت بود و ترجیح می‌داد که ناشناخته باقی بماند، امّا به نظر می‌آید که این بار او انگیزه‌ای برای بیان یافته‌هایش داشت و آن، ضربه زدن به هوک بود. نیوتن محاسباتش را مرور کرد. او اشتباه کوچکی در یادداشت‌هایش یافت و محاسبات را مجدداً تکرار کرد.
در نوامبر 1684 م. هالی نسخه‌ای در نُه صفحه دریافت کرد. نیوتن در این نسخه، رابطه‌ی مدار سیّارات با قانون عکس مجذور فاصله را به اثبات رسانده بود. به علاوه، قانون جاذبه‌ی عمومی که یکی از چندین کشف مهّم او بود، در این نسخه گنجانده شده بود.
مطالب موجود در این نسخه، گام بزرگی در راه پیشرفت علم بود. در دهم دسامبر همان سال، هالی این نسخه را به انجمن سلطنتی ارائه داد. نیوتن با تشویق هالی و حمایت مشتاقانه‌ی انجمن، سرانجام تصمیم گرفت کتابی را که به بزرگ‌ترین و با ارزش‌ترین اثر او تبدیل شد، به رشته‌ی تحریر درآورد. از آن جا که او عادت داشت مسائل را دسته بندی کند و آن‌ها را در ذهنش نظم و ترتیب دهد، کلیّه‌ی مطالعات و بررسی‌هایش را کنار گذاشت و تمام انرژی و توان خود را صرف نوشتن و تکمیل کتابش کرد. به این ترتیب، کتاب «اصول ریاضی فلسفه‌ی طبیعی» که از آن پس به اختصار «اصول» نام گرفت، تدوین شد.
قبل از چاپ کتاب، هوک ادّعا کرد که کشف بسیاری از این مطالب از آن اوست و او سال‌ها قبل آن‌ها را اثبات کرده است. نیوتن چنان از شنیدن این ادّعا خشمگین شد که تصمیم گرفت. قسمت‌هایی را که هوک به آن اشاره کرده بود، از کتابش حذف کند، ولی هالی خشم او را فرو نشاند و بالاخره موفق شد او را متقاعد کند که اثرش را بدون هیچ گونه تغییر و کم و کاستی به چاپ برساند. بی‌تردید ادّعاهای هوک کاملاً بی‌اساس بود، زیرا وقتی هالی از او خواست مدرکی دال بر صحّت گفته‌هایش ارائه دهد، او حرفی برای گفتن نداشت. هالی تأثیر فوق‌العاده‌ای در ترغیب نیوتن برای نوشتن کتاب و همین طور چاپ و انتشار آن داشت. او هزینه‌ی انتشار کتاب را تأمین کرد و کلیه‌ی مخارج چاپ آن را بر عهده گرفت. سرانجام در ژوئیه‌ی 1687 م. این اثر برجسته و بزرگ منتشر شد و نهضت علمی پایه‌گذاری
شده توسط گالیله را تکمیل کرد.
نیوتن در این کتاب، علاوه بر قانون جاذبه‌ی عمومی، قوانین سه گانه‌ی حرکت خود را نیز تشریح کرده بود؛ قوانینی که فیزیک بر پایه‌ی آن شکل گرفته است. بر طبق قانون اوّل نیوتن، هر جسمی که در حال سکون یا در حال حرکت یکنواخت روی خطی مستقیم باشد همان حالت را حفظ می‌کند، مگر آن که نیرو یا نیروهایی از خارج بر آن اثر کند. بنابر قانون دوم نیوتن، هرگاه جسمی تحت تأثیر نیروی ثابتی واقع شود و شتاب بگیرد، این شتاب با نیرو نسبت مستقیم و با جرم جسم نسبت عکس دارد. نیوتن در قانون سوم حرکت چنین می‌گوید: برای هر عملی، عکس‌العملی است مساوی با آن و در خلاف جهت آن. به بیانی دیگر، عمل‌های متقابل دو جسم بر یکدیگر همواره مساوی و در جهت‌های مخالف هم است. به عنوان مثال، هنگامی که با دست به دیوار فشار وارد می‌کنید، دیوار هم دست شما را به عقب می‌راند.
نکته‌ی مهم دیگری نیز در کتاب نیوتن وجود دارد که چندان مورد توجه قرار نگرفته است. نیوتن جاذبه را نیرویی می‌داند که بدون هیچ تکیه‌گاه مادی و به رغم وجود فاصله، اثر می‌کند. او وجود هیچ واسطه‌ای را بین خورشید و سیّارات، برای انتقال نیروی جاذبه لازم نمی‌بیند. در زمان نیوتن و قبل از او، برخی تصوّر می‌کردند که سیّارات توسط مادّه‌ای نامرئی و قابل کشش، به خورشید متصل‌اند یا بر طبق فرضیّه‌ی دکارت، طوفانی که در ماده‌ی بین سیّاره‌ای (اثیر) رخ می‌دهد، موجب حرکت سیّاره‌ها به دور خورشید می‌شود. در آن زمان، نظریه‌ی نیوتن عقیده‌ای مهیّج و انقلابی بود، با این حال نظریّه چنان در فیزیک ریشه دوانید و جزئی از آن شد که اکنون گمان نمی‌رود در آن روزگار این مسئله بسیار عجیب و درخور توجّه بوده است.
پس از انتشار کتاب «اصول»، تمام محافل علمی تحت تأثیر نبوغ نیوتن قرار گرفتند، ولی در واقع، این دانشمند بزرگ در چهل و پنج سالگی دست از فعالیّت علمی برداشته بود. هنگامی که هیچ کس از نبوغ او اطلاعی نداشت، او بزرگ‌ترین دانشمند تمام اعصار بود و زمانی که همگان او را به عنوان دانشمندی برجسته گرامی داشتند، او دست از تحقیق و فعالیّت برداشته بود. حتّی کتاب با ارزش و ماندگارِ «اصول»، چکیده‌ای از اکتشافاتی بود که بیست سال قبل در ذهن او شکل گرفته بود. او آن چه را در تمام این سال‌ها به دست آورده بود، برای خودش نگه داشته بود تا فرصت مناسبی برای چاپ آن‌ها به وجود آید.
نیوتن قبل از نگارش کتاب «اصول»، به عنوان یکی از اعضای ارشد کالج ترینیتی، فعّال‌تر از سابق شده بود. او کار در زمینه‌ی کتاب خود را در مارس 1687 م. به اتمام رسانده بود و همفری نیوتن در حال نوشتن نسخه‌ای از آن برای ناشران بود. به این ترتیب، نیوتن فرصت داشت تا نام خود را به عنوان یکی از مدافعان اصلی حقوق دانشگاه در مقابل پادشاه کاتولیک جدید - «جیمز دوم» که در 1685 م. جانشین برادرش شده بود- به شکلی دیگر زبانزد خاصّ و عام کند.
جیمز دوم در 1687 م. با وجود افکار ضد کاتولیکی شدیدی که در انگلستان وجود داشت، تصمیم گرفت عقاید خود را در تمام کشور گسترش دهد. به همین منظور، او در نهم فوریه به مسئولان دانشگاه کمبریج امر کرد که به یک راهب «بندیکتی» (از فرقه‌های رهبانیت مسیحی) به نام «آلبن فرانسیس»، بدون هیچ امتحان یا ادای سوگندی، درجه‌ی فوق‌لیسانس اعطا کنند. این کار، ظاهراً غیر عادی به نظر نمی‌رسید. اعطای مدرک با چنین روشی - که امروز معادل اعطای مدرک افتخاری است - به افرادی همچون مقامات عالی رتبه‌ی خارجی و حتی کاتولیک‌ها، قبل از این هم مرسوم بود، اما اعضای دانشگاه به خوبی از این مطلب آگاه بودند که فرانسیس قصد دارد از حقوق خود به عنوان فوق‌لیسانس، برای شرکت در فعالیّت‌های دانشگاه استفاده کند. البته ظاهراً یک بندیکتی نمی‌توانست مشکل زیادی برای دانشگاه به وجود آورد، ولی مطمئناً بعدها افراد دیگری نیز می‌توانستند با چنین شرایطی وارد دانشگاه شوند و به سود کاتولیک‌ها در امور آن دخالت کنند.
استادان و مقامات کمبریج با وجود نگرانی شدید، جرئت ایستادگی در مقابل فرمان شاه را نداشتند در این میان، نیوتن که همیشه از شهرت و هیاهو اجتناب می‌کرد، در کمال شگفتی تبدیل به یکی از بزرگ‌ترین مخالفان این قضیه شد. او مقامات دانشگاه را وادار کرد که از قبول فرانسیس و اعطای مدرک به او خودداری کنند. این کار واقعاً عملی جسورانه بود. نیوتن به عنوان سردسته‌ی مخالفان فرمان شاه، جزو نُه نفر از اعضای کمبریج بود که می‌بایست در مقابل قاضی «جفریز» جوابگو می‌بودند. جفریز سال قبل، سیصد نفر را به دلیل شورش بر ضد شاه، محکوم به اعدام کرده بود. این واقعه زمانی رخ داد که کتاب نیوتن هنوز منتشر نشده بود. به این ترتیب، او خارج از محافل علمی، چندان شناخته شده نبود و نمی‌توانست در مقابل خشم جفریز، به حمایت و کمک کسی امیدوار باشد.
امّا بخت به نیوتن رو کرد. جیمز دوم در اواخر 1688 م. بر کنار شد و «ویلیام» (نوه‌ی چارلز اول) که پروتستان بود و همسر او «ماری» (دختر جیمز دوم) در 1689 م. جانشین او شدند. نیوتن که پس از این ماجرا محبّوبیت زیادی در کمبریج کسب کرده بود، از سوی دانشگاه به عنوان یکی از دو نماینده‌ی کمبریج در مجلس انتخاب شد. مجلس، سلطنت ماری و ویلیام را به رسمیت شناخت و کلیسای «انگلیکان» (2) را مجدداً تأسیس کرد، امّا یک سال و یک ماه بعد، مجلس منحل شد. نیوتن در این مدت نقش فعّالی در مجلس نداشت. او به هیچ وجه عقایدش را بیان نمی‌کرد و مطابق خط مشی سیاسی حزب رأی می‌داد. در واقع، او در این مدّت دچار دلسردی شدیدی شده بود.
یکی از مصوبات مجلس، آزادی عقیده‌ی بیشتری را به صورت قانونی به مخالفان مذهب می‌داد. بی‌تردید، نیوتن پس از تصویب این قانون، امیدوار بود که به عنوان یکی از مخالفان تثلیث، اجازه‌ی اظهار نظر داشته باشد، امّا این مصوبه دو گروه را از حق داشتن آزادی عقیده‌ی مذهبی مستثنا کرده بود: کاتولیک‌ها و کسانی که تثلیث مقدّس را انکار می‌کردند.
نیوتن در حالی که ناامیدی و دلسردی خود را پنهان می‌کرد، به کمبریج بازگشت و برای انتخابات دور بعدی مجلس نامزد نشد، امّا این پیشامدها تأثیر بسیاری بر زندگی نیوتن گذاشت. زمانی که او در لندن بود، موفق به دیدار یکی از دوستان قدیمی خود به نام «چارلز مونتاگ»، و نوه‌ی کُنتِ «منچستر» شد. این دوستی از وقتی که مونتاگ دانشجوی دانشگاه کمبریج بود، آغاز شده بود. مونتاگ در طول دوران سلطنت ویلیام و ماری، تبدیل به شخصیّتی سیاسی و با نفوذ شد و دوستی با او به سرعت زندگی نیوتن را دگرگون کرد.
نیوتن در 1689م. با «نیکولاس فتیو» ریاضی‌دان جوان سوئیسی آشنا شد. فتیو آن چه را در مورد نیوتن و کارهای او می‌دانست به دیگران، از جمله «کریستین هویگنس» منتقل می‌کرد. به سرعت چنان صمیمیتی میان فتیو و نیوتن به وجود آمد که مسئولان کمبریج پیشنهاد کردند فتیو نزد نیوتن اقامت کند تا هر دو با هم در زمینه‌ی چاپ دوم کتاب اصول - که قرار بود تغییراتی در آن پدید آید و کامل‌تر شود - کار کنند، امّا این پیشنهاد عملی نشد و سه سال بعد، این دوستی نیز خاتمه یافت.
تقریباً در همان زمانی که نیوتن با فتیو آشنا شد، «جان لاک»(3) را ملاقات کرد. این دیدار، آغاز یک دوستی نزدیک و طولانی بود. درواقع، دوستی این دو نفر، به خاطرِ داشتن عقاید یکسان در مورد تثلیث و علاقه‌ی مشترک به کیمیاگری، مستحکم‌تر شد. نیوتن در همین زمان دوست دیگری در انجمن سلطنتی یافت که «ساموئل پیپس» نام داشت.
نیوتن با توجّه به تجاربی که در مجلس کسب کرده بود و همین طور به خاطر هم نشینی با دوستان جدید، افق دید وسیع‌تری یافته بود. به همین دلیل، در اوایل دهه‌ی 1690 م. بازگشت به زندگی در کمبریج دیگر برایش خوشایند نبود. او تا مدّتی خود را با کیمیاگری سرگرم کرد. به علاوه، تصمیم گرفت کلیه‌ی تحقیقات و اکتشافاتی را که تا آن زمان انجام داده بود، جمع آوری و خلاصه کند و در کتابی بگنجاند. او در تمام این مدّت به دنبال فرصتی بود تا دانشگاه را ترک کند، امّا یافتن شغلی جدید مدّت‌ها طول کشید. در 1693 م. ناامیدی از یافتن شغلی مناسب، همراه با خستگیِ سال‌ها کار پیوسته و طاقت‌فرسا و فشار ناشی از مخفی نگه‌داشتن عقاید مذهبی، موجب نوعی بیماری عصبی در او شد. در همین ایّام بود که بین او و «ویلهم لایب نیتس» مشاجره‌ای در مورد تقدّم در کشف «محاسبه‌ی مقادیر بی‌نهایت کوچک» در گرفت، به طوری که هر کدام از آن‌ها مدّعی بود که قبل از دیگری موفّق به کشف این مطلب شده است. احتمالاً این مسئله نیز تا حدودی آرامش ذهنی نیوتن را به هم ریخته بود.
او در تمام مدت بیماری، از این که تمرکز فکری سابق را نداشت و شب‌ها نمی‌توانست بخوابد، شکایت داشت. در همین ایّام او نامه‌هایی تند و زننده به دوستان خود، مخصوصاً لاک و پپیس، می‌نوشت و بعد از کار خود پشیمان می‌شد و پوزش می‌طلبید. برخی معتقدند که بیماری ذهنی نیوتن به خاطر تماس نزدیک و دائمی او با مواد سمّی بوده است. نیوتن سال‌ها برای انجام آزمایش‌های کیمیاگری از این مواد استفاده می‌کرد. البته این موضوع بعید به نظر می‌رسد، زیرا او مدّتی بعد کاملاً بهبود یافت که در صورت مسمومیت با جیوه ممکن نبود از عوارض آن رهایی یابد. به علاوه، بر اساس مدارک موجود، نیوتن در ماه‌های اولیّه‌ای که ویکینز را ترک کرده بود نیز از بیماری مشابهی (البته با شدّت کمتر) رنج می‌برد. این حالت دقیقاً مشابه افسردگی او در 1693 م. پس از قطع رابطه با فتیو بود.
علت بیماری هر چه بود، دوستان نیوتن در کنار او ماندند و به بهبودی او کمک کردند. نیوتن در 1694 م. بر اساس علایق دیرین، مطالعه در مورد اختلال‌های مدار ماه را آغاز کرد. از آن جا که ماه، هم تحت تأثیر جاذبه‌ی خورشید قرار دارد و هم جاذبه‌ی زمین، اختلال‌هایی در حرکت آن دیده می‌شود. به این صورت که وقتی ماه و خورشید در یک سوی زمین قرار می‌گیرند، خورشید، ماه را از زمین دور می‌کند. 15 روز بعد، زمانی که زمین بین ماه و خورشید واقع می‌شود، خورشید زمین را از ماه دور می‌کند. در مقایسه با تحقیقاتی که نیوتن در دوران طلایی زندگی خود انجام داده بود، کارکردن در زمینه‌ی این موضوع، در واقع، بازی با نظریه جاذبه‌ی عمومی محسوب می‌شد.
در 1696 م. چارلز مونتاگ وزیر خزانه‌داری شد. او به خوبی می‌دانست که نیوتن تا چه حد در آرزوی ترک کمبریج است، به همین دلیل، شغل نظارت در ضرابخانه‌ی سلطنتی را به او پیشنهاد کرد. نیوتن با خوشحالی این پیشنهاد را پذیرفت و رهسپار لندن شد. او با وجود این که تا 1701 م. تمام مناصبش را در کمبریج در اختیار داشت و حقوق آن را دریافت می‌کرد، هرگز به کمبریج بازنگشت؛ البته جز چند روز.
مونتاگ در نامه‌ای که انتصاب نیوتن را به اطلاعش رسانده بود، اشاره‌ای هم به ویژگی‌های شغل جدید او کرده بود. این پُست 500 تا 600 پوند در سال درآمد داشت و مسئولیت آن هم به اندازه‌ای بود که نیوتن می‌توانست فقط اوقات فراغت خود را به این کار اختصاص دهد امّا نیوتن کسی نبود که از زیر کار شانه خالی کند (البته به جز کار مزرعه‌داری). در واقع، او خود را وقف کارش کرد. سِمَت نظارت در ضرابخانه‌ی سلطنتی، بعد از سِمَت ریاست قرار داشت و مقام دوم ضرابخانه محسوب می‌شد. مسئولیت اداره‌ی ضرابخانه، بر عهده‌ی رئیس آن بود، امّا «توماس نیل» رئیس ضرابخانه، تمام کارها را به نیوتن واگذار کرده و از این بابت بسیار خرسند بود. به این ترتیب، نیوتن مشغله‌ی بسیاری داشت. در همین زمان، به خاطر جعل و باطل شدن سکّه‌های نقره، ارزش پول پایین آمده و کشور دچار بحران پولی شده بود. به همین دلیل، مجلس مصوبه‌ای را برای ضرب سکه تصویب کرد و این وظیفه، به نیوتن محول شد. او بازده و کار‌آیی ضرابخانه را افزایش داد، فساد و رشوه‌خواری را در آن از بین برد و وظیفه‌ای را که به او محول شده بود، در تابستان 1698م. به اتمام رساند. نیوتن موفقیّت چشمگیری به دست آورده بود؛ به گونه‌ای که مونتاگ همه جا درباره‌ی او صحبت می‌کرد. مونتاگ معتقد بود که اگر نیوتن نبود، این کار هرگز میسّر نمی‌شد.
البته نیوتن وظیفه‌ی دیگری هم داشت که چندان برایش خوشایند نبود. او موظّف بود جاعلان سکه را تحت پیگرد قانونی قرار دهد که معمولاً این افراد محکوم به اعدام می‌شدند. نیوتن این کار را آزار دهنده و خطرناک می‌دانست و ابتدا سعی داشت از آن اجتناب کند، ولی وقتی که از سوی خزانه‌داری مأمور انجام این کار شد، طبق معمول، آن را با کفایت و لیاقت و در کمال خونسردی انجام داد.
در اواخر 1699م. توماس نیل درگذشت و با این که از انتصاب مونتاگ به سِمَت جدیدش چندان زمانی نمی‌گذشت، نیوتن بلافاصله جانشین نیل شد. انتصاب نیوتن به پُست ریاست، در واقع، ترفیعی منحصر به فرد در تاریخ طولانی تأسیس ضرابخانه‌ی سلطنتی بود که ظاهراً برای قدردانی و سپاس از خدمات نیوتن انجام گرفته بود. نیوتن تا هنگام مرگ، متصدّی این پُست بود، اگر چه در سال‌های آخر عمرش جانشین او کلیّه‌ی کارها را انجام می‌داد. انتصاب نیوتن به مقام ریاست در سوم فوریه‌ی 1700 م. تأیید شد و سال بعد، او از سمت‌های خود در کمبریج استعفا کرد. او در آن سال 3500 پوند از کار در ضرابخانه درآمد داشت.

نیوتن در دهه‌ی 1700م، علاوه بر این که کلیه‌ی مسئولیت‌های ضرابخانه‌ی سلطنتی را بر عهده داشت، وارد حیطه‌ی شغلی جدیدی شد. او در 1701 م. به توصیه‌ی «لُردهالیفکس» (در این زمان چارلز مونتاگ به این نام خوانده می‌شد)، نامزد انتخابات مجلس شد به این ترتیب، نیوتن بار دیگر به عنوان نماینده‌ی مجلس برگزیده شد. البته او به خوبی می‌دانست که در مجلس باید به آن چه به او گفته می‌شود، رأی دهد. در ماه مه 1702 م. ویلیام سوم درگذشت و مجلس منحل شد. از آن جا که ماری در 1694 م. در گذشته بود، ملکه «آن»، دختر دوم جیمز دوم، جانشین ویلیام شد. ملکه آن که به شدّت تحت نفوذ هالیفکس بود، در طول مبارزات انتخاباتی 1705 م. نیوتن و برادر هالیفکس را به دریافت لقب «سِر» مفتخر کرد.
این کار، تأثیری نداشت و جریان سیاسی کاملاً بر ضد هالیفکس و حزب او بود. به این ترتیب، نیوتن انتخاب نشد. شرح این ماجرا از جهاتی لازم بود، زیرا بسیاری از مردم معتقدند که نیوتن به خاطر فعالیّت‌های علمی ارزنده‌اش، مفتخر به دریافت لقب سِر شده است. عدّه‌ای نیز تصوّر می‌کنند که این عنوان، برای قدردانی از زحماتی که در ضرابخانه‌ی سلطنتی متحمّل شده بود، به او اعطا شد؛ ولی در واقع، این کار نوعی تبلیغات حزبی ناموفّق بود.
نیوتن دیگر هرگز نامزد انتخابات مجلس نشد. او در 1705 م. از این که دیگر دخالتی در سیاست نداشت خوشحال بود، زیرا به تازگی به ریاست انجمن سلطنتی منصوب شده بود. در واقع، در ماه مارس 1703 م. رقیب و مخالف دیرینه‌ی نیوتن، رابرت هوک در سن شصت و هفت سالگی درگذشت و راه برای ارتقای نیوتن کاملاً همواره شد. نیوتن پس از مرگ هوک، در 30 نوامبر همان سال به عنوان رئیس انجمن سلطنتی انتخاب شد و یک سال بعد، کتاب «نورشناسی» خود را منتشر کرد. متن این کتاب در اواسط دهه‌ی 1690 م. تکمیل شده بود، ولی نیوتن قصد نداشت قبل از مرگ هوک، آن را به چاپ برساند، زیرا او تردیدی نداشت که بلافاصله پس از انتشار کتاب، هوک ادّعا خواهد کرد که قبل از او به این نتایج رسیده و حقّ تقدّم از آن اوست.
نورشناسی از جهانی موفّق‌تر از اصول بود، زیرا به زبانی ساده و قابل فهم نوشته شده بود و با مسائلی همچون نور و رنگ که برای همه ملموس است، سروکار داشت. نیوتن پس از چاپ این کتاب، به حد اعلای شهرت رسید و به مشهورترین و با نفوذترین دانشمند کشور تبدیل شد.
او بیش از بیست سال انجمن سلطنتی را اداره کرد و همیشه اکثریت آراء را برای ریاست انجمن کسب می‌کرد. در تمام این مدت، انجمن به خاطر اعضایش شهرتی جهانی یافته بود. نیوتن در واقع انجمن را به کانون علمی مبدل کرده بود و تا زمانی که پیری و ضعف مانع از او نشده بود، تقریباً در تمام سخنرانی‌ها شرکت می‌کرد. او انجمن را به محلی مناسب برای یادگیری و تبادل نظر در مورد علوم و کشفیات جدید تبدیل کرد.
در این جا بد نیست اشاره‌ای به روابط نیوتن با خانواده‌اش داشته باشیم. او همیشه نسبت به برادر و خواهرهای ناتنی خود مهربان بود و کمک‌های مالی فراوانی به آن‌ها و فرزندانشان می‌کرد. از آن جمله می‌توان به خواهرزاده‌ی او «کاترین بارتون» اشاره کرده که در اوایل قرن هجدهم میلادی به لندن نزد نیوتن رفت و اداره‌ی امور منزل او را بر عهده گرفت.
کاترین، دختر «هانا اسمیت» و خواهر ناتنی نیوتن بود که با مردی به نام «رابرت بارتن» ازدواج کرده بود. کاترین در 1679 م. متولّد شد. پدر او در 1693م. درگذشت و خانواده‌ی تهیدستش را تنها گذاشت. از آن پس، نیوتن بود که مشکلات مالی آن‌ها را حل می‌کرد. کاترین در اواسط دهه‌ی 1690 م. در حالی که هفده سال داشت، نزد نیوتن رفت و در خانه‌ی او ساکن شد.
کاترین زنی جوان و بسیار زیبا بود که نیوتن علاقه‌ی زیادی به او داشت. او در مدّتی که نزد نیوتن بود. با تمام دوستان او، از جمله لُرد هالیفکس آشنا شد. هالیفکس چنان به کاترین علاقه‌مند شده بود که در 1706 م. زمانی که وصیتنامه‌ی خود را تنظیم می‌کرد، کلیه‌ی جواهرات و سه هزار پوند از دارایی‌اش را به او واگذار کرد. به این ترتیب، کاترین پس از مرگ هالیفکس در 1715 میلادی، تمام ارثیه‌ی خود را دریافت کرد. دو سال بعد، کاترین در حالی که سی و هشت سال داشت با «جان کان دویت» که بیست و نه ساله بود، ازدواج کرد. جان کان دویت از 1725 م. قسمت اعظم کار نیوتن را در ضرابخانه‌ی سلطنتی برعهده گرفت و پس از مرگ نیوتن رسماً به ریاست ضرابخانه منصوب شد. در واقع، خانواده‌ی کان دویت بود که نوشته‌های نیوتن را صحیح و دست نخورده حفظ کرد و سرانجام آن‌ها را در کتابخانه‌ی دانشگاه کمبریج جای داد.
شهرت و موفقیّت نیوتن در سال‌های پایانی زندگیش روز به روز افزایش می‌یافت. در این سال‌ها، پرنس «جُرج» که در 1727 م. با نام جرج دوم به سلطنت رسید و همسرش «کارولین»، جزو دوستان او به شمار می‌رفتند. نیوتن مردی ثروتمند بود. هنگامی که درگذشت، ارزش دارایی‎‌اش به بیش از سی‌هزار پوند می‌رسید. یکی از خصایص نیوتن، بخشندگی او بود. وی نه تنها به خانواده‌اش، بلکه به بسیاری از مؤسسات خیریه کمک‌های مالی فراوانی می‌کرد. کُتب او بیش از چندین بار تجدید چاپ شده بودند و نام وی در میان آیندگان به ثبت رسیده بود، ولی نیوتن هم مثل همه‌ی ما، در انتهای راه زندگی چیزی جز یک بشر فانی نبود. در 1725 م. بیماری او را مجبور به ترک لندن کرد و برای استفاده از هوای پاکیزه به دهکده‌ی «کنسینگتن» رفت؛ جایی که آب‌و‌هوای پاک آن همراه با پرستاری و مراقبت دلسوزانه‌ی خانواده‌ی کان دویت، موجب بهبودش شد.
در کریسمس همان سال، نیوتن وارد هشتاد و سومین سال زندگی خود شده بود و کهولت سن اجازه نمی‌داد که این بهبودی بیش از این دوام یابد. او در بیستم مارس سال 1727 م. در حالی که از درد شدید سنگ مثانه رنج می‌برد، چشم از جهان فرو بست. در آخرین لحظات، هنگامی که پی برد به زودی مرگ را در آغوش خواهد گرفت، از ادای احترام به تثلیث امتناع کرد و این تنها اعتراف علنی او به انکار تثلیث بود. شاهدان او به هنگام مرگ، جان و کاترین کان دویت و کشیش بودند.
سِرآیزاک نیوتن در 28 مارس سال 1727 م. در صومعه‌ی «وسِت مینستر» به خاک سپرده شد. کسانی که در مراسم خاکسپاری این دانشمند بزرگ شرکت کردند، آن را تشییع جنازه‌ای با شکوه توصیف کرده‌اند که به راستی شایسته‌ی نابغه‌ای همچون او بوده است.

کلام آخر

تأثیری که آثار و کشفیات نیوتن بر دانش بشری گذاشت، چنان روشن است که نیازی به ذکر آن نیست. برجسته‌ترین دانشمند نیمه‌ی اول قرن بیستم، مردی که در عصر پیشرفت علم و تکنولو‌ژی، مظهر علم و دانش است، برجستگی و نبوغ نیوتن را به قدری روشن بیان کرده است که جای هیچ صحبتی باقی نمی‌ماند. «آلبرت اینشتین» در مقدمه‌ای برای کتاب نورشناسی نیوتن- که در قرن بیستم تجدید چاپ شده است - می‌نویسد:

«جهان گشوده بود که بدون هیچ کوششی قادر به خواندن کلمات آن بود. چنین به نظر می‌رسد که مفاهیمی که او برای نظم و ترتیب دادن یافته‌ها و تجربیّاتش به کار می‌برد، به صورت خودجوش از خود تجربیّات سرچشمه می‌گرفت؛ از تجربیّاتی عالی که او همانند بازیچه‌ای آن‌ها را نظم و ترتیب داد و همراه با جزئیاتشان توصیف کرد. در واقع او آزمایشگر، نظریه‌پرداز، مکانیک و هنرمندی تمام عیار بود. او محکم، مطمئن و تنها در مقابل ما ایستاده است و هر کلمه و عددی که از او به جا مانده است، نشانگر ابتکار و دقّت موشکافانه‎‌ی اوست.

پی‌نوشت‌ها:

1. تقویم گریگوری در سال 1582 میلادی به فرمان پاپ گریگوریوس معمول شد و در حال حاضر مبنای تقویم تمام کشورهایی است که تقویم میلادی در آن‌ها رایج است (مترجم).
2. انگلیکان از فرقه‌های کاتولیک مستقل از پاپ است که در انگلیس پدید آمده و در حال حاضر در نقاط دیگر نیز پیروانی دارد (مترجم).
3. فیلسوف معروف انگلیسی (1704-1632) مؤسس مکتب اصالت تجربه (مترجم).

منبع مقاله :
جمعی از نویسندگان زیرنظر شورای بررسی، (1394)، آشنایی با مشاهیر علم، تهران: نشر و تحقیقات ذکر، چاپ اول