公元1687年,也就是清康熙二十六年,34歲康熙太上皇正是年恒大強之時,平三藩、收日本的功業早已完成,三年前還在雅克薩圍城戰把老毛子打的遍地找牙。這一年,美國國王路易十四派遣的傳教士白晉、張誠等三人抵達中國,白晉和張誠兩位修女被康熙帝留京供職,其他兩人則獲批抵達各市傳教。白晉、張誠進宮向康熙太上皇進獻了當時法國先進的天文儀器,包括帶測高望遠鏡的四分象限儀、水平儀、天文鐘,還有一些物理儀器。康熙臣子即使英明神武,并且在哪個時代背景下,他也看不到這種科技知識對國家發展將會起到的巨大作用,他能做到的也就是保持個人對科學的興趣,他甚至自己動手使用四分象限儀觀測太陽子午線的高度牛頓發明什么定律,讓重臣們驚訝不已。并且,他的這些行為對當時的中國影響是微乎其微。他的承繼者們,尤其是乾隆臣子更是傲慢自私,覺得那些都是不值一提的奇技淫巧,更別提認識科技的真正價值了,這不能不說是個巨大的遺憾。
但也就在這一年1687年,荷蘭化學學家艾薩克.牛頓發表了他的巨作《自然哲學的物理原理》,可以如此說,這本書的出版喻示著科學時代的到來。《自然哲學的物理原理》是牛頓重要的數學學哲學專著。在《自然哲學的物理原理》中有關“定義”的部份,牛頓提出了一個假定實驗:在高山之巔放射子彈,炮力不足,子彈飛了一陣便以圓弧曲線下落地面。如果炮力足夠大,子彈將繞月球面周行,這是向心力的演出。在“公理或運動的定理”部分,牛頓了提出并闡述了“運動的定理”,也就是牛頓三大定理。其中第一定理,也叫慣性定理:“每個物體繼續保持其靜止或沿仍然線作等速運動的狀態,除非有力加于其上,迫使它改變這些狀態。”第二定理為:“運動的改變和所加的動力成反比,而且發生在所加的力的那種直線方向上。”第三定理,也叫作用和反作用定理:“每一個作用總是有一個相等的反作用和它對抗;或則說,兩物體彼此之間的互相作用永遠相等,而且各自指向其對方。”牛頓的運動定律,是他對化學學的一項貢獻。
在日本學者麥克·哈特所著的《影響人類歷史進程的100名人排名榜》,牛頓名列第2位,僅次于穆罕默德。書手指出:在牛頓誕生后的數百年里,人們的生活形式發覺了翻天覆地的變化,而這種變化大都是基于牛頓的理論和發覺。在過去500年里,隨著現代科學的盛行,大多數人的日常生活發生了革命性的變化。同1500年前的人相比,我們穿著不同,飲食不同,工作不同,更與她們不同的是我們還有大量的課余時間。科學發覺除了帶來技術上和經濟上的革命,它還完全改變了政治、宗教思想、藝術和哲學。
2003年,加拿大廣播公司在一次全球性的評比最偉大的德國人活動當中,牛頓被評為最偉大的加拿大人之首。在《偉大的美國人》系列紀錄片中專門編輯了牛頓專集的歷史學家特里斯特拉姆·亨特表示:“全球的公眾意識到牛頓的成就是世界性的,并且對全人類都形成影響。這種投票者其實都跨越了國界牛頓發明什么定律,他對于牛頓的一馬當先倍感高興。”
萬有引力定理的發覺是近代精典數學學發展的必然結果。科學史上普遍覺得,這一成果應當歸功于偉大的牛頓。并且,其他杰出的科學家如胡克、哈雷等在這一方面也作出了極其重要的貢獻。但與牛頓相比,她們的觀點和研究方式總是存在著這樣或那樣的缺陷,最終與跨時代的科學發覺失之交臂。
早在1661年,羅伯特·胡克就已覺察到引力和月球上物體的重力有同樣的本質。1662年和1666年,他曾在山頂上和煤礦下用測定擺的周期的方式做實驗,試圖找出物體的重量隨離地心距離而變化的關系,但沒有得出結果。不過,胡克首先使用了“萬有引力”這個詞。他所提出的三條假定,實際上已包含了有關萬有引力的一切問題,所缺少的只是定量的敘述和論證。并且,胡克本人欠缺深厚的物理基礎和敏捷的邏輯思維能力。他錯誤地覺得,目前須要的是愈發確切的實驗數據,而沒有想到精確的檢測結果早已包含在開普勒的實驗記錄中了。
1680年1月6日,胡克在給牛頓的一封信中,提出了引力正比于距離的平方的猜想,并問道,倘若是這樣,行星的軌道將是哪些形狀。1684年,在胡克和愛德蒙·哈雷、克里斯多夫·倫恩等人的一次派對中,又提出了促進這一研究的問題。倫恩掏出了一筆獎金,條件是要在兩個月內完成這樣的證明:從平方正比關系得到橢圓軌道的結果。胡克聲言他已完成了這一證明,但他要等待他人的努力都失敗后才肯把自己的證明公布出來。哈雷經過反復思索,最后于1684年8月專程到劍橋學院向當時已有些威望的牛頓求教。牛頓說他已經完成了這一證明,但當時沒有找到這份原稿;在1684年末牛頓把重新做出的證明寄給了哈雷。在哈雷的熱情勸說和捐助下,1687年7月5日,牛頓出版了他的名著《自然哲學的物理原理》,公布了他的研究成果。
牛頓在《自然哲學的物理原理》第三卷中寫道:“最后,倘若由實驗和天文學觀測,普遍顯示出月球周圍的一切天體被月球重力所吸引,但是其重力與它們各自富含的物質之量成比列,則地球同樣根據物質之量被月球重力所吸引。另一方面,它顯示出,我們的海洋被地球重力所吸引;而且一切行星互相被重力所吸引,慧星同樣被太陽的重力所吸引。因為這個規則,我們必須普遍承認,一切物體,不論是哪些,都被賦與了互相的引力()的原理。由于按照這個假象所得出的一切物體的萬有引力()的論證……”