1687年，牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的發(fā)表，標(biāo)志著牛頓經(jīng)典物理學(xué)的建立。在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，牛頓確立了力學(xué)的3條基本規(guī)律和萬有引力定律［47］。

牛頓運(yùn)動(dòng)定律包括：

（1）牛頓第一定律，任何物體都保持靜止的或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，直到其他物體的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。

物體保持它的原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為物體的慣性，所以牛頓第一定律又稱為慣性定律，慣性定律是由伽利略發(fā)現(xiàn)的，因此有時(shí)也稱為伽利略慣性定律。

（2）牛頓第二定律，物體的動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率同該物體所受的力成正比，并和力的方向相同。

（3）牛頓第三定律，又稱作用和反作用定律，其內(nèi)容是：對(duì)于任何一個(gè)作用必有一個(gè)大小相等而方向相反的反作用。即兩物體之間的相互作用一定是大小相等、方向相反，且沿同一直線。

牛頓萬有引力定律為：自然界中任何兩個(gè)物體都以一定的力互相吸引著，力同兩個(gè)物體的質(zhì)量乘積成正比，同它們之間距離的二次方成反比。如果用m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示它們之間的距離，則萬有引力定律可表示為

在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，牛頓指出宇宙中的一切物體均按萬有引力定律互相吸引，他還運(yùn)用引力定律和力學(xué)原理解釋了一些重要的天文現(xiàn)象。例如：在討論星系運(yùn)動(dòng)時(shí)，不僅要考慮太陽的引力，還必須考慮其他天體的攝動(dòng)可能導(dǎo)致對(duì)橢圓軌道的偏離；討論了太陽攝動(dòng)對(duì)月球運(yùn)動(dòng)的影響。牛頓還解釋了潮汐的成因，確定了彗星的軌道，從而，人們第一次揭開了天體運(yùn)行之謎。為了描述物體運(yùn)動(dòng)，牛頓和萊布尼茨幾乎同時(shí)發(fā)明了微積分?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》反映了人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的一次大飛躍和第一次偉大的綜合。

在牛頓之前，物理學(xué)和天文學(xué)并不統(tǒng)一，人們普遍認(rèn)為，宇宙中的規(guī)律有兩種，即天上的規(guī)律和地上的規(guī)律。牛頓的重大貢獻(xiàn)就在于，他發(fā)現(xiàn)了支配宇宙中物體運(yùn)動(dòng)的乃是同一套定律：它使蘋果落到地上，也使行星繞著太陽旋轉(zhuǎn)。牛頓力學(xué)理論不僅可以解釋開普勒發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而且也實(shí)現(xiàn)了天上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的統(tǒng)一。

1704年，牛頓的另一巨著《光學(xué)》出版，在這部著作中牛頓認(rèn)為，發(fā)光物體發(fā)射出以直線運(yùn)動(dòng)的微粒子流，微粒子流沖擊人的視網(wǎng)膜就引起視覺。在整個(gè)18世紀(jì)，科學(xué)家們大都相信牛頓的光粒子學(xué)說，這個(gè)學(xué)說認(rèn)為光是由光源以極高的速度發(fā)出的粒子組成［48］。

在《光學(xué)》一書的最后部分，牛頓還以獨(dú)特的形式附上一份著名的問題表，表中共提出了31個(gè)問題，這31個(gè)問題不僅包括光的折射和反射，還涉及光在真空、重力和天體中的問題，這些問題內(nèi)容豐富，并具有啟發(fā)性，后人評(píng)價(jià)這些問題是《光學(xué)》中最重要的部分，它對(duì)牛頓之后的科學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響。在牛頓提出的31個(gè)問題中，其中一個(gè)涉及光受引力的作用，黑洞就是由這一問題引申出來的。