牛顿形成了物理学的宇宙法则的概念

让我们从最重要的艾萨克·牛顿爵士开始，他被历史学家认为是最伟大的科学家。1642年的圣诞节，他出生于英格兰林肯郡的一个农场中。当时从这个家庭的环境，完全看不出来这个早产、多病的婴儿，会有日后的伟大成就。他的父亲是文盲，在艾萨克出生之前的几个月就过世了。因为贫穷，母亲迫不得已离开了牛顿，让奶奶照料了牛顿9年。牛顿在年轻的时候沉迷于制作精巧的风车、滴漏和老鼠拖动的玉米研磨器。这段经历在后来他设计自己的科学实验时有很大的帮助。因此，在没有正规的数学或科学背景的情况下，19岁的牛顿进入了剑桥大学的三一学院，这是个充满新思想的奇幻世界。

在牛顿开始在剑桥大学学习的1661年，几乎所有人(学界的和非学界的人)都认为上帝通过无法预知的超能力统治着宇宙，但现在称为科学革命的运动在那时已经开始酝酿了。在课堂之外，剑桥的学生探讨17世纪那些伟大科学家的新颖而矛盾的思想:开普勒、伽利略和勒内·笛卡尔。他们的思想让学生们兴奋不已。牛顿从这三位科学家身上所学到的知识，最终让他形成了对宇宙运行的新见解，尤其是均衡理论。

约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)最早是作为设计和建造研究行星运行象限仪的丹麦贵族科学家第谷·布拉赫( Tycho Brahe)的助手，开始他的研究生涯。那时候，天文学家分为两个派系。一派坚持由亚里士多德提出，并在提出400年后为托勒密补充的地心说，即太阳、星星和行星围绕着地球旋转的理论。另一派则支持波兰天文学家哥白尼在1543年发表，并被17世纪的人们认为是异端学说的日心说，即太阳是静止的，包括地球在内的所有行星都围绕着太阳旋转。

在布拉赫之前，两个学派的科学家都只能通过肉眼观测天体运动；天文望远镜还没有发明出来。而布拉赫的天文象限仪，类似于物体的瞄准器，可以从两个不同的角度记录行星的位置，一方面从水平的角度测量行星上升的高度，一方面从正北方观测行星的环绕轨道。

在长达25年的时间里，布拉赫一丝不苟地记录了行星的位置。他于1601年去世，这一年他将所有的观察结果交给了年轻的助理。作为一个极为出色的数学家，开普勒首先分析了布拉赫的详细记录，然后给出了非常有意义的总结，也就是行星运动的三大定律。牛顿在剑桥大学读书的时候，开普勒的三大定律开始威胁到主流天文学家地心说的地位，并建立了日心说的牢固地位。

而牛顿在开普勒身上学到的经验教训是:我们在解释人类存在这一类最基本的问题时，很大程度上取决于当时的测量工具和科学家分析数据的数学能力。

第二个对牛顿的思维体系有影响的是伽利略，他恰好在牛顿出生的那一年去世。伽利略是意大利的哲学家、数学家、发明家和物理学家，他被认为是开创现代实验科学的科学家。他发明了温度计、钟摆、绘图时使用的比例尺以及本书中提到的最重要的发明—天文望远镜。因此伽利略成为观测到早期天文学家描述的真实行星的第一人，包括开普勒、哥白尼、托勒密和亚里士多德所提及的行星。借助于光学仪器的放大技术，伽利略再一次证明地球不是宇宙的中心。

伽利略提倡从数学的角度认识科学。他认为万物都蕴含着数字的逻辑，但认为数学的存在与宗教教义并不相悖。他认为应该分清“上帝的指示”和“上帝的设计”。按伽利略的说法，上帝的设计很重要，也是科学家的目标，是依靠基本的逻辑去发现自然界的规律。现在伽利略最为人所知的是他的实验技术。

第三个对牛顿有重要影响的人是被称为现代哲学之父的勒内·笛卡尔，他是法国的数学家和科学家。他是最早反对亚里士多德地心说、坚持经验性方法和力学方法的科学家之一。笛卡尔于1650年去世，那时牛顿8岁。在牛顿读大学的时候，他的思想已经在一定范围内为人接受。

笛卡尔提倡从力学的角度观察世界。他强调在理解事物如何运作时要建立一个力学模型，即使这种模型只是根据我们的想象建立起来的。笛卡尔说，人体、滚石、生长的树木，甚至是风雨之夜都证明了力学原理的存在。这种力学的角度为17世纪的科学家提供了一个有力的研究方法。因为按这种说法，不管观察的现象多么复杂或难以辨别，科学家都有可能找到力学原理用来解释这种现象。

刚进大学的时候，牛顿对这三位科学家的发现和理论并不是非常清楚。通过不断的学习和细致的钻研，牛顿很快理解了他们的基本思想。而他对这些思想的研究则是我们本书中的关键。

尽管只是一个学生，牛顿已经开始将开普勒关于行星运行的天体法则和伽利略关于自由落体的地表法则联系在一起，同时再融合笛卡尔关于宇宙万物必须与力学法则相符合的观点，这让牛顿形成了物理学的宇宙法则的概念。