開普勒提出了行星運(yùn)動(dòng)的三定律，伽利略揭示了地球上物體不受阻撓時(shí)以勻速直線運(yùn)動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，17—18世紀(jì)許多科學(xué)家都想用力學(xué)解釋天體運(yùn)動(dòng)的問題，想回答行星沿橢圓軌道運(yùn)行的受力狀況。如英國物理學(xué)家胡克（1635年—1703年）想用實(shí)驗(yàn)的方法說明引力隨吸引物體間距離變化的規(guī)律。荷蘭物理學(xué)家惠更斯（1629年—1695年）根據(jù)單擺和圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，于1673年得出向心力定律。胡克和哈雷（1656年—1742年）都試圖從開普勒和惠更斯的發(fā)現(xiàn)中推演出有關(guān)引力的定律，但都沒有成功。最終將開普勒和伽利略的工作進(jìn)行綜合，從而構(gòu)建經(jīng)典力學(xué)理論體系大廈的是英國科學(xué)巨匠牛頓。

牛頓（1642年—1727年）是偉大的天才。在數(shù)學(xué)上，他發(fā)明了微積分；在天文學(xué)上，他發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，開辟了天文學(xué)的新紀(jì)元；在力學(xué)中，他系統(tǒng)總結(jié)了三大運(yùn)動(dòng)定律，創(chuàng)造了完整的經(jīng)典力學(xué)體系；在光學(xué)中，他發(fā)現(xiàn)了太陽光的光譜，發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡。一個(gè)人只要享有這里的任何一項(xiàng)成就，就足以名垂千古，而牛頓一個(gè)人做出了所有這些工作。

牛頓于1642年圣誕節(jié)那一天出生在英格蘭林肯郡伍爾索普村的一戶農(nóng)民家庭。他是個(gè)遺腹子，父親在他出生前就去世了。沒有父親，生日又恰好與耶穌在同一天，這大概足以讓人相信牛頓的天分同上帝有著特殊的關(guān)系。牛頓父親那一方的家族，是英國農(nóng)牧民中正逐漸發(fā)達(dá)起來的自耕農(nóng)家庭。牛頓母親一方家庭，是鄉(xiāng)村里比較富裕也比較有教養(yǎng)的鄉(xiāng)村紳士和牧師家庭。牛頓是早產(chǎn)兒，體重不足，沒有人認(rèn)為這個(gè)嬰兒能夠活下來。由于母親再嫁，從3歲起，牛頓就與年邁的外祖母過著貧困孤苦的生活。

與伽利略年少時(shí)一樣，牛頓在小學(xué)時(shí)就非常愛科學(xué)，經(jīng)常制作一些靈巧的小機(jī)械，如水鐘、風(fēng)箏和日晷等。因?yàn)榻?jīng)濟(jì)困難，14歲就離開學(xué)?；丶覄?wù)農(nóng)。勞動(dòng)之暇，他獨(dú)自躺在草地上聚精會(huì)神地鉆研數(shù)學(xué)。牛頓的舅父是劍橋大學(xué)三一學(xué)院成員，發(fā)現(xiàn)牛頓熱愛科學(xué)，很有鉆研精神，就幫助他重新回到學(xué)校讀書。1661年，牛頓18歲時(shí)作為減費(fèi)生進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)。在劍橋大學(xué)三一學(xué)院，牛頓先后獲得了學(xué)士和碩士學(xué)位；1669年被他的老師巴羅（1630年—1677年）推薦，接替巴羅在劍橋開設(shè)的數(shù)學(xué)講座，年僅27歲就成為“盧卡斯數(shù)學(xué)教授”。 1672年，牛頓當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1687年，牛頓以拉丁文出版巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。

《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》被譽(yù)為“經(jīng)典力學(xué)的圣經(jīng)”，牛頓的主要研究成果就集中在他這本不朽的名著里?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》在結(jié)構(gòu)和寫法上仿照歐幾里得的《幾何原本》。全書從結(jié)構(gòu)上可分為兩大部分。導(dǎo)論性部分包括：“定義和注釋”與“運(yùn)動(dòng)的基本定理或定律”。這部分雖然篇幅不大，卻極為重要。八個(gè)定義分別是：“物質(zhì)的量”“運(yùn)動(dòng)的量”“固有的力”“外加的力”以及“向心力”（后四個(gè)定義）；注釋中給出了絕對(duì)時(shí)間、絕對(duì)空間、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)和絕對(duì)靜止的概念，并且為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)提出了著名的“水桶實(shí)驗(yàn)”。在“運(yùn)動(dòng)的基本定理或定律”中，牛頓給出了著名的運(yùn)動(dòng)三定律，以及力的合成和分解法則、運(yùn)動(dòng)迭加性原理、動(dòng)量守恒原理、伽利略相對(duì)性原理等。這一部分是牛頓對(duì)前人工作的一種空前的系統(tǒng)化，也是牛頓力學(xué)的概念框架。

正文部分包括三篇。第一篇運(yùn)用前面確立的基本定律研究引力問題，共十四章。第二篇討論物體在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，共九章。在這篇的結(jié)尾，牛頓批評(píng)了當(dāng)時(shí)廣泛流行的笛卡兒的宇宙旋渦假說，認(rèn)為行星在旋渦中的運(yùn)動(dòng)不可能符合開普勒定律。第三篇冠以總題目“宇宙體系”，是牛頓力學(xué)在天文學(xué)中的具體應(yīng)用。牛頓詳細(xì)地描繪了他的宇宙體系，太陽與各個(gè)行星、各行星與它們的衛(wèi)星之間的相互關(guān)系，以及彗星的運(yùn)動(dòng)和地球上海洋的潮汐運(yùn)動(dòng)，而牛頓以萬有引力作為所有這些現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)原因，可以說是有史以來人類所能對(duì)宇宙做出的最大約立法。在這一篇的寫作安排上，牛頓取消了章的設(shè)置，直接由一個(gè)個(gè)命題展開論述，重要的命題安排附注加以解釋或總結(jié)。

貫穿《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》最核心的內(nèi)容是力學(xué)三定律和萬有引力定律。

第一定律（慣性定律或伽利略定律）：物體在無外力作用時(shí)，或者保持它的靜止?fàn)顟B(tài)，或沿著筆直的線作勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。（靜者恒靜，動(dòng)者恒動(dòng)）

第二定律（加速度定律）：運(yùn)動(dòng)的變化與外加推動(dòng)力成正比，并且發(fā)生在該力的作用線方向上。F=ma，在質(zhì)量一定時(shí)，外加力與加速度成正比；質(zhì)量是物體慣性的量度。

第三定律（作用力與反作用力定律）：對(duì)每一個(gè)作用力，總存在一個(gè)相等的反作用力和它對(duì)抗；或者說，兩個(gè)物體彼此施加的相互作用力總是相等的，并各自指向其對(duì)方。

牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律是繼承和發(fā)展了伽利略、笛卡兒的工作。伽利略根據(jù)斜面實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了水平方向慣性運(yùn)動(dòng)，但是他對(duì)慣性概念的理解還存在著問題；笛卡兒糾正了伽利略的“圓慣性”概念；最后由牛頓使之完善，成為動(dòng)力學(xué)的基石之一。

牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律也是繼承和發(fā)展了伽利略的工作。伽利略發(fā)現(xiàn)了加速度概念，并把它同作用力聯(lián)系起來，但是未能進(jìn)一步弄清楚力和加速度的關(guān)系。牛頓在研究萬有引力定律的過程中，解決了這個(gè)問題，引進(jìn)了質(zhì)量的概念。

作用力和反作用力定律是由英國瓦里斯（1616年—1703年）、惠更斯等人發(fā)現(xiàn)的，并在皇家學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)分別做過證明。牛頓的貢獻(xiàn)是做了進(jìn)一步的概括，并把上述三條運(yùn)動(dòng)基本定律聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體，作為動(dòng)力學(xué)的基石，建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系。

牛頓最重要的成就是發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，而且就源自那個(gè)幾乎人盡皆知的“蘋果落地”的故事。這只蘋果引起了牛頓的注意，他想蘋果為什么不向天上飛，也不向前后左右落，而偏偏垂直地落到地上呢？肯定是地球在吸引它。既然地球能吸引離地面這么高的蘋果樹上的蘋果，那它也肯定在吸引著月亮。在長時(shí)間的思考中，牛頓逐漸認(rèn)識(shí)到，地球吸引地球表面物體的力（如吸引蘋果落地的力），與地球吸引月球的力，以及太陽吸引行星的力，是同一種力。這種力是任何物體、任何物質(zhì)都有的。于是，牛頓有了“萬有引力”的觀念。

1660年代，牛頓就深入思考了動(dòng)力學(xué)和引力問題，從開普勒第三定律推出行星維持軌道運(yùn)行所需要的力與它們到旋轉(zhuǎn)中心的距離成平方反比關(guān)系。后來，牛頓又通過對(duì)地球?qū)υ虑虻囊ρ芯浚l(fā)現(xiàn)了地月間的引力與其距離平方成反比的關(guān)系，并認(rèn)為，這一引力并非磁力，本質(zhì)上就是重力。不過，牛頓對(duì)引力的這些研究結(jié)果一直沒有發(fā)表，直到1680年代才重新提出。據(jù)后來科學(xué)史家考證，主要的原因是牛頓無法肯定天體的全部質(zhì)量是否集中在其中心，這樣也就無法確定兩個(gè)天體之間的距離精確值。雖然在一般天體情況下，這一點(diǎn)影響并不大，但牛頓是一個(gè)非常謹(jǐn)慎的人，對(duì)此他是不會(huì)貿(mào)然下結(jié)論的。后來，在1685年他的微積分創(chuàng)立后，這個(gè)問題才得到完滿的解決。這樣萬有引力定律也才完美地提出來。

牛頓力學(xué)體系正確地反映了宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，對(duì)自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合。把過去一向認(rèn)為是截然無關(guān)的地球上所謂“世俗”的運(yùn)動(dòng)和日月星辰那些屬于神圣的“天堂”的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在同一理論框架之中。經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。

從哲學(xué)上講，牛頓工作的偉大意義在于：第一，證明了地上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與天上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是統(tǒng)一的，從而破除了古希臘與中世紀(jì)以為天體具有特殊的或神圣性質(zhì)的猜想，這在一定程度上沖擊著基督教關(guān)于“天堂”與“地獄”的種種說教。第二，揭示了物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律，為機(jī)械自然觀的形成奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

1727年，牛頓去世。作為有功于國家的偉人，被葬于威斯敏斯特教堂，與英國歷代君主和名人長眠在一起。隨著牛頓理論的出現(xiàn)，人生問題如同科學(xué)體系一樣全部根據(jù)牛頓理論在修改。牛頓以前，人平安地生活在以神為中心的世界里，這個(gè)世界的全部知識(shí)是一個(gè)以拯救靈魂為目的的。牛頓一筆勾銷了中世紀(jì)的說教，認(rèn)為宇宙的全部存在僅僅是由物質(zhì)運(yùn)動(dòng)組成的，我們眼前這一切存在不是別的，只是一種無邊無際永不間斷的因果流。牛頓主義影響了科學(xué)家、哲學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家、政治學(xué)家、神學(xué)家、道德學(xué)家，無論你歡迎他，還是抵制他，最終都不得不接受他。后人沖破牛頓體系創(chuàng)造新科學(xué)，也都無可避免地要從牛頓出發(fā)，都從繼承或批判牛頓開始的。