牛顿在《流水帐》中，在提出每一种东西都自然地保持它所处的状态之后，又在定理１０４中把减小或增加速度的原因“通常地称作力”。 接着，他以一个定理的形式表述说 ：“按照这个原因，用或应用它的动力或力阻止或改变物体所处状态的持续性，也就是说力图改变它们的持续性”。 牛顿在这里把作用力改变物体的惯性运动的观点，作为他研究动力学的起点，并且提高到定理的高度予以处理。在同一手稿中，牛顿传 ９３牛顿提出了运动第二定律的早期说法 ：“一物体必定按它受压的途径运动。” 赫利威尔认为这相当于运动第二定律的部分内容，即运动的变化发生在作用力的方向上。１６６７至１６６９年间牛顿在《论流体的重力和平衡》一文中，根据这个想法定义了力，并将力分为外力和内力，内力就是保持物体惯性运动的内在固有的力，实际上就是惯性质量。他写道 ：“力是运动和静止原因的本原。它或者是一种外因的本原，即产生、破坏或改变外加到某物体上的运动，它或者是一种内因的本原，由这个本原现有的运动或静止存留在一个物体上，而且由于这个本原，任何存在都力图继续保持其状态并反抗阻力。”
牛顿在这里将保持和打破物体的惯性运动状态的力看作本源的观点，定义力并将力分成外力和内在固有的惯性力两种。这种观点和将力分类的方法，在后来具有重要的科学意义，对力学的发展产生了深远的影响。
牛顿在１６８４年８月后，在《论运动》一文中，用几何法和极限概念论证引力平方反比定律。但是，从引力平方反比定律到发展成万有引力定律，必然发现运动第二定律，以解决万有引力与质量成比例的关系问题。这就必须把惯性律和打破惯性运动的规律性及其他运动规律，提高到运动基本规律的高度认真加牛顿传 ９４以分析、研究和概括。如果说牛顿在过去只是个别地和偶尔地接触到这种问题，那么到１６８４年８月之后就开始把它们全面而系统地进行考察，并且将它们与引力平方反比定律和万有引力定律联系起来，因而使牛顿的动力学研究进入了一个崭新阶段。
在１６８４年写的《论球体在流体中的运动》一文中，牛顿提出运动五定律，在运动第一定律之后，他的运动第二定律是 ：“一物体的运动或静止状态的变化与外加的力成比例，并且沿外加力的直线发生变化 。” 在稍后提出运动六定律时， 运动第二定律为“运动的变化与外加的力成比例，并且沿外加力的直线发生变化”。 两个说法基本一致，它们构成了牛顿的《论运动讲义》和《原理》中运动第二定律的基础。《原理》中的运动第二定律的正式说法是 ：“运动的变化与外加的动力成比例，并且运动的变化发生在外加力的直线方向上。” 运动第二定律的这些说法，表明了作用力与运动变化成比例和运动变化的方向问题，却并没有明确指出作用力与质量和加速度的关系问题，恰恰是这种定量的关系才是发现万有引力定律的关键环节和动力学计算的基础。
牛顿在１６８４年写的 《论物体的运动》 一文中，对作用力、质量和加速度的关系做了明确的说明：“加速的量或力与一既定时间内产生的速度成比例；牛顿传 ９５因为同一块磁铁的力在较小的距离上较大，在较大的距离上就较小，或者重力在接近地球处较大，在较高的区域就较小。运动的量或力与在一既定时间内物体产生的运动成比例，因为重量在较大的物体中较大，在较小的物体中则较小。所以，动力与加速的力之比等于运动与速度之比。因为运动之量是由速度乘以运动的物体导出的，因为加速力的量是由加速的力乘以同一物体导出的，所以在地球表面附近，在一切物体中加速的量是一样的，运动的重力或重量是与物体成比例的。但是，如果一物体进一步自地球退离，并升入加速量较小的区域，重量会对等地减小，并且将总是与物体乘以加速的重力成比例。” 这段话中的“加速的量”和“加速的力 ”， 指的是加速度。“运动”或“运动的量”指的是动量 ，“加速力的量”指的是与加速度相对应的作用力。“物体”就是质量，“加速的重力”是重力加速度。根据这些理解，这段话的意思主要是加速度和力与单位时间内的速度变化成比例，动量和力与单位时间内产生的运动成比例，作用力与加速度之比等于动量与速度之比。因为动量是由速度乘以质量求出来的，作用力是由加速度乘以质量求出来的，所以在地球表面附近一切物体的重力加速度是一样的，重力或重量与质量成比例并且总是与质量乘以重力加速度成比例。牛顿在此之前，一再提出物体牛顿传 ９６固有的惯性力或“物体”就是惯性质量。但是，水平面上的运动与落体和磁力作用产生的运动不同，因其作用力并不是持续地作用于一个物体上，因此由水平面上得出的运动第二定律并不能用于落体运动。为了得到适用于水平运动和落体运动两种情况的普遍的运动第二定律，牛顿利用磁铁在水平和垂直方向都可持续施力于铁块的特点，将二者联系起来，得出普遍的运动第二定律表达式：作用力等于加速度乘以质量。它也表明，牛顿通过磁力作用证明惯性质量和引力质量的等效性。从而得出了普遍的运动第二定律及其表达式。这个结论在《原理》中做了明确的说明 ：“因为运动的量是由速度乘以物质之量求出来的，并且动力是由加速的力乘以同一物质之量求出来的，物体的几个粒子上的加速的力的作用总和就是整个物体的动力。” 牛顿提出了运动第二定律，明确提出了运动第二定律的表达式：作用力等于加速度乘以质量。他甚至提出了重力或重量与质量乘以重力加速度成比例，表明牛顿在发现引力平方反比定律之后，为了进一步发现万有引力定律的需要，才发现了运动第二定律及其表达式。遗憾的是１８世纪中，欧洲大陆很多著名科学家，只承认牛顿发现了运动第二定律，不了解或不承认牛顿提出过作用力或动力等于质量乘以加速度和重力与质量乘以重力加速度成比例，并且产生广泛牛顿传 ９７的影响。
牛顿发现运动第二定律，在理论力学上的决定性意义很快得到欧拉、达朗伯和拉格朗日等人的高度评价和发展，对后来的力学和物理学发展产生了极其深刻的影响。
运动第一和第二定律是关于物体惯性运动和打破惯性运动的定律，但是对于一个物体系统来说，必须存在作用和反作用或运动传递的问题，这就需要一个有关物体之间相互作用的定律加以补充。牛顿从力的观点研究了物体碰撞过程中相互作用的关系，在一般意义上说碰撞过程中力的关系更基本些。牛顿研究这个问题是受到笛卡尔的影响才进行的 。《流水帐》的记载说明，他早在１６６４年１月２０日，即刚开始学习动力学时，对弹性体的碰撞问题发生兴趣，并用动量观点进行讨论。到１６６６年，牛顿研究了二球形绝对刚体的碰撞问题，并从作用力而不是动量的观点提出了看法 ：“在它们向彼此运动的时间中，它们的压力处于最大值，或者勿宁是以它们的运动停止所需的全部力进行的。那么，只要这两个物体都不相互屈服，它们彼此之间将会持有同样猛烈的压力：那就是像阻止它们向彼此运动的物体同样多的力，像现在促使它们相互分离所需的同样多的力。所以，它们将以像弹回之前向彼此趋近那样多的运动相互离开。”牛顿传 ９８牛顿已经认识到二刚体相互碰撞的瞬间，彼此以相等的最大压力或作用与反作用力相互作用，也就是说那时已经有了运动第三定律的萌芽。 稍后， 牛顿说 ：“如果二物体ｐ和ｒ彼此相遇，因为ｐ压ｒ和ｒ压ｐ是一样大小，所以二者的阻力是相同的。” 同时他还用图形明确表明ｐ压ｒ和ｒ压ｐ的力在同一直线上。已经通过二弹性体或刚体的碰撞，认识到作用力与反作力相等并在同一直线上，由此也知道了运动第三定律的内容。他在《论球体在流体中的运动》一文中，没有把作用力和反作用力相等和方向相反作为一条定律。稍后，牛顿认识到这个不足，就在《论均匀的可变形介质中物体的运动》一文中，提出了运动六定律，并把这一个规律列为运动第三定律。他说 ：“任一物体对其他物体的作用与它在反作用中受到的作用大小相同。这一东西压或拉其他东西与它被压和拉的力相等。” 这是运动第三定律的初始说法。运动第三定律的正式说法是在《原理》一书中提出的 ：“对于每一个作用，永远有一个相反而相等的反作用，或者，二物体彼此的相互作用是永远相等的，并且指向相反的方向。”
尽管牛顿早在１６６５至１６６６年就发现了运动第三定律的内容。但是牛顿如实地提到了许多科学家在论证和验证第三定律上所做的工作，并且指出他牛顿传 ９９们工作的局限性，他以自己更广泛的考虑、实验和理论与实验相印证，确认了这个定律的正确性。所以，牛顿才是运动第三定律的最早的发现者和科学的论证者。
１６８５年决定把前三个运动定律看作动力学的基本定律。表现出他在动力学研究上的卓越才能和高瞻远瞩的学术水平。从这个意义上说，提出运动三定律作为运动的基本定律本身就是牛顿的一项划时代重大发现。他把这三个定律看作一个整体并作为动力学的主要基础，也是他对科学发展的伟大贡献。
万有引力定律是牛顿的最著名的科学发现之一，正是这个发现奠定了天体力学的基础，并使牛顿建立了他的“宇宙系统”。 他将地球上和天上的物质运动规律和相互作用统一起来，实现了划时代的重大突破。拉普拉斯在《宇宙系统论》一书中写道 ：“用地球的运动去解释天体运动所表现的简单性，得到天文学家们一致的赞同，它被认为是万有引力原理的一种新的验证，使其达到物理科学可能达到的最高境界。” 关于万有引力定律的发现过程和年代问题，一种熟知的说法是在牛顿因剑桥流行疫症而返故乡林肯郡的家中的时候，一天在后花园的苹果树下乘凉，见到苹果落到地上。于是，他就想苹果为什么落到地上而不到天上呢？循此推想下去，使他发现了万有引力定律。其 １００实，牛顿发现万有引力定律有着深远的思想渊源，也经历了２０年的曲折道路，并且在发现权问题上还与胡克发生过争论。牛顿在１６７６年２月５日给胡克的信中说 ：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上。” 这句名言正确地阐明和评价了他和前人的关系，它显然对于牛顿的万有引力思想也是适用的。古希腊，斯多葛学派认为一切东西都向宇宙的中心落下，正是自然的运动倾向体现出的“重力”。伊壁鸠鲁的原子论认为重量是原子的三种属性之一，也是说原子由于这种属性才能平行地自上等速下落。他和他的信徒卢克莱修认为斯多葛学派所说的宇宙中心是不存在的。亚里士多德从他的地心说观点出发，认为地球是宇宙中心，说“重的物体本性趋向中心，轻的物体本性趋向上层 ”，“ 重的东西在中心，地球是在中心”。 亚里士多德主张重力指向地心，由于中世纪经院哲学家们尊奉亚里士多德，使重力即万物趋向地球中心的观点变成正统的，直至哥白尼在１５４３年发表的《天体运行论》中，提出“日心地动说”之后，伽利略将重力概念按各种天体和地球作为对象加以区分。
他在１６３２年前已经在考虑地球和天体的重力具有统一性和地球运动是由太阳的引力引起的。牛顿在１６６５年之前看过伽利略的两个《对话》。 对牛 １０１顿的万有引力思想产生影响的早期学者，除伽利略之外，还有Ｒ培根、开普勒、笛卡尔等。
培根甚至把物体落下的原因和加速运动归于地球的“吸引”。 对 Ｒ培根的这些思想牛顿不会不知道。开普勒是行星运动三定律的发现者，这三个定律对于牛顿发现引力平方反比定律和万有引力定律，以及建立他的宇宙系统、彗星理论、潮汐理论和月球理论，都有重大的意义。
牛顿在１６６５年前后了解了开普勒三定律，甚至可能读过开普勒的著作。笛卡尔在《哲学原理》中，提出重量是“依靠各种物体的相对运动关系和位置关系的一种性质 ”，因此他认为单独考虑一物体时不存在重量问题。笛卡尔用以太旋涡说说明物体或天体的相互作用。他的这些观点与伊壁鸠鲁的原子论相对立，牛顿定义力为相互作用并认为万有引力或重力为物体间的一种相互作用，与笛卡尔的重量观点相符。但是，牛顿在１６６７—１６６９年间写的《论流体的重力和平衡》一文中，对笛卡尔的以太旋涡说进行了系统的批判，这种批判在１６８４年之后更加严厉和彻底。
法国天文学家布里阿德早在１６４５年就预言过引力平方反比关系，鲍莱尔在１６６６年也有同感，而且胡克在１６８０年１月６日给牛顿的信中所说的引力平方反比关系来自于布里阿德。说明牛顿的这种 １０２想法受到了布里阿德的影响。
离心力定律几乎都认为是惠更斯在１６７３年发表的《摆钟》一书中提出来的。但是，这个定律是牛顿在１６６５—１６６６年发现的。由于受布里阿德的引力平方反比思想的启发，再加上离心力定律的发现，促使牛顿试图利用开普勒行星运动第三定律、落体定律和离心力定律从理论上论证引力平方反比定律，但事与愿违。这件事发生在１６６５—１６６６年间他因剑桥流行疫症回家的时期内。他在１６６５年１月结束学士学位考试，夏季回家乡，到１６６７年４月２２日才回剑桥。在这段时期，他试图将引力平方反比的思想转变为现实。
牛顿在力学、数学和光学上的重大成就，使他闻名遐迩，但是他在化学研究和炼金术方面的成就却在化学史上几乎不被人提及。其实他像研究数学、光学、力学、宗教与年代学等一样，他研究炼金术和化学有深刻的思想背景和原因。
巴罗在５０年代曾研究过医药和炼金术及炼金术哲学，并形成了一个班子。牛顿的化学实验室就是巴罗、尼德和 Ｊ瑞过去相继用过的两层木阁楼的屋子，牛顿在一个手稿中所说的Ｆ先生就是研究过炼金术的福克斯克饶夫，牛顿当时生活在剑桥的炼金术和化学研究的圈子内。牛顿为了追求物质组成底蕴的知识， １０３曾阅读过亚里士多德以后各期的重要炼金术著作，特别是 Ｆ Ｂ海尔蒙特的书。因此，牛顿研究炼金术和化学就是可理解的了。他探索物质的组成和嬗变的机理。在１６６４年后，基本上接受了物质组成的原子论观点和光的微粒说，但是这种看法与上帝创世的教义始终存在着矛盾或不协调，对于一个严肃的科学家来说，通过实验去探索解决这矛盾的方法和寻求切实的答案显然是可以理解的。他对物质的组成也持非神创论的观点，这就决定了他研究炼金术和化学是出于对科学的追求。牛顿研究化学的过程可大致分为三个阶段。一阶段是学习和实验进行探索与研究。二阶段是探索化学使用的机理阶段，由于力学研究和发现万引力定律等原因，牛顿的物质观由向以太说妥协转变为后期的比较坚定的原子论阶段。与此相对应，他的化学思想也转变到以粒子和粒子观点研究化学变化和物质转变与嬗变，也就是说将他在《原理》中表现出来的力学研究成果加以发展，运用到化学研究上，从而开创了继波义耳之后在化学作用机理上进行实验和理论研究的新时期。牛顿明确抛弃了以太说并用新的观点谈论物质的嬗变和转变。他说 ：“假如以太或其他哪一种物体没有重力，或者虽然有却与物质量不成比例，那么除去物质的形式之外此物体与其他任一物体之间并无区别。依照形式的递次变化，物体可以 １０４嬗变成重力与物质量几乎成比例的那些物体的同一条件下的一种物体。” 说明他以重量与质量普遍接近成比例的大量测量数据所确定的力学观点，否定了无重量的以太构成万物的思想，继而用于物质的嬗变问题上。他还提出了这样的定理 ：“每一物体能够变成其他的任何一种物体，并且能够假定它会递次转变成所有中间程度的质料。这是几乎所有哲学家们所制定的，他们教导我们一切东西都是由某种获得不同形式的共同物质产生的，并且由于消除这种形式和结构而反转过来又分解成同样的物质。” 关于化学作用的实验和机理问题，牛顿在１６８７年之后做了大量工作。他在《结论》手稿中做了一些描述，如认为酸由水和酸精组成，其粒子很小。酸中的其他物质粒子会因酒石盐粒子强烈吸引酸粒子而沉淀。同理，金属可置换汞的酸化物中的汞而使它沉淀，硫酸精与硝酸盐粒子相遇，会形成硫酸盐而析出硝酸精。金子的密度比水重１９倍，但其孔隙仍可被王水、汞和光穿入。金子受热后因其粒子振动的结果而熔化。水因为发酵而转变成更稠密的盐、石和不同的土等物质，最后经过漫长时间而聚积成矿物和金属物质。他认为物质的这些化学变化是由于水和酸的粒子很微小，易于进入物体的孔隙之中并将它们包围，由于它们之间的吸引力更强些， 将物体分解而溶解。 在１６９２年３月初写的 １０５《论酸的性质》手稿中，他详细说明了酸粒子浸入其他物体孔隙并将其粒子包围、动摇和解离的原因。他说 ：“它们使流体运动，激发热量并剧烈地动摇一些粒子，直至将它们变成气体和产生气泡，这就是溶解和剧烈发酵的原因。” 又说 ：“若酸的粒子与土的粒子以较
小的比例结合时，它们就被后者紧紧固持住，事实上被止住和隐藏起来。因为它们不再刺激感官，也不吸收水，却组成甜的和不易与水混合的物体，所以它们就组成我们在二氯化汞、天然的硫、氯化银和升汞腐蚀过的铜那样的油腻物体……但是固持在硫化物中的酸被其他物体吸引得比它自身更强，产生缓慢的和自发的发酵，并甚至使它进入化合物的腐败阶段。这种腐败是这样引起的，有时候酸粒子持续发酵，最后使自己进入最小的缝隙，甚至位于第一类组成之间，因之与这些粒子紧密结合，产生新的混合，这种混合不会消除或退回到其以前的形式。牛顿对化合作用的粒子层次和置换关系做了阐述，他认为碱是由酸和土质以一定比例结合形成的，将“碱”加入酸盐溶液可使溶于酸的金属析出，这说明他对酸盐与“碱”的化合作用做过不少实验研究。最后，他指出化学家们说每一种东西都是由硫和汞构成的道理，就在于前者指的是酸，后者指的是土，他说的土就是碱。
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《论酸的性质》是牛顿的一份著名化学手稿。关于化学作用的机理，他提出过这样的说法 ：“但是，在吸引力强的地方，溶剂的粒子到处都被吸引，例如被金属粒子或勿宁是金属粒子到处被溶剂的粒子所吸引的地方，金属粒子被夺走并到处受到包围，这就是它们腐蚀金属。 当用于感觉器官时， 这些同样的粒子以同样的方法撕掉感觉器官的部分，而使人感到痛苦……水转化为土时土增加，并且每种东西能成为水。在每次受溶剂分解时，被分解的粒子受到溶剂的部分的吸引反而远大于其相互之间的吸引。”
牛顿用粒子及粒子力的观点说明化合、对人的刺激、金属的腐蚀和溶解过程中亲合力的作用等，这些看法与今天化学上的说法是一致的。
关于物质组成的层次问题，牛顿说 ：“金子有相互接触的粒子，它们的总和被称作第一类组成的总和，其总和的总和称为第二类组成的总和，以此类推。汞能通过而且水更能通过最后一类粒子间的孔隙，而其他的却不能。如果溶剂能通过那些其他类的粒子间隙，或者第一和第二类组成金子的部分如果能被分开，就将成为液态。如果金能发酵，它就能转变成其他任何物质。”
由于当时牛顿只发现金的密度最大，因此将它定为第一类物质组成，并曾认为它的粒子是紧紧相靠的。 １０７在探索化学变化规律和试图建立化学理论阶段，牛顿的实验工作基本上在１６９６年任造币局监督时中止。他后来在造币局为了确定金币的成份和改革货币标准等，自己曾指导助手们做过化学实验，只是次数不多，但不属于炼金术性质。
他在１７０６年的《光学》拉丁文版中加进了光和物体互变及其在物质组成上具有统一性。而且光可以使物体发热、冒烟和产生火焰等内容。在１７２１年的《光学》第三版的《疑问３０》中他又说物体变成光和光变成物体，与自然过程是很吻合的，自然过程似乎是喜欢嬗变的……浓密物体因发酵而稀化成几种气体，这种气体因发酵和有时不需要发酵，反过来变成稠密的物体。汞有时表现为一种流动的金属形式，有时表现为一种硬而脆的金属，有时表现为升华的一种腐蚀性的透明盐，有时表现为一种无味、透明和挥发性的白土形式，称为二氯化汞。或者是一种红色不透明的挥发性土的形式，称为原砂，或者以一种红色或白色沉淀物的形式，或者以一种流体盐的形式。在蒸馏时它转变成蒸汽并在真空中骚动，像火一样闪光。在这一切变化之后再返回汞的起初形式。关于生物和非生物之间的化学转变关系，牛顿说 ：“鸡蛋产生于感觉不到的大小，并会转变成动物。蝌蚪变成青蛙，蛆变成苍蝇。所有鸟兽和鱼、昆虫、树和其他植物及 １０８其几个部分，都成长于水、多水的结构和盐，并因腐败又再回到水这种物质。并且，水在开畅的空气中凉几天，发生气味，它凉再长一些时间，产生沉淀物和一种精，但是在腐败之前它对动植物来说是合适的营养。并且，在这种不同和奇怪的嬗变之中，自然为什么不可以变物体为光和光变为物体呢？”
他从粒子和力的观点出发，认为某种“精”侵入并处于物体之中，精和力使粒子相互作用并聚集和结合。他说电力“对附近的粒子产生像吸引附近粒子一样的排斥……激发一切物体，使动物各部分按意志运动。” 电精是一种极其稀薄的带电以太或电载体，他承认自己不能够确定和证明电精作用所循的规律，却能够从电精的观点分析和认识感觉——神经——大脑——神经——肌肉——反应的传递机制，并且排除了心灵论和精神与物质关系的二元论，这在１７世纪早期是一个难得的见解。
关于定量分析和置铁关系动植物的生长与死亡也有独到的见解。他研究化学和炼金术并做出了重要贡献，他是继波义耳之后第一个用原子论观点研究化学的科学家。波义耳认为“绝大部分的物质性质及因之产生的现象，决定于最小粒子的运动和组成 ”，“ 化学组合产生于基本的粒子之上”。
牛顿不仅接受了波义耳的合理部分且有很重要的 １０９发展。
他接受了波义耳在《怀疑的化学家》一书中所说的“这些粒子与另一种粒子相遇，同其中的一些粒子结合得比与这些粒子的结合更加紧密 ”，运用酸或溶液的粒子浸入溶质粒子间隙并将它包围，以比溶质粒子之间更大的吸引力将它拉入溶液或酸中，说明溶解、化合和分解，并进而用粒子力因距离变化和转变说明化学作用，从而使波义耳的化学思想进一步科学化。他对波义耳的带有炼金术思想的物质嬗变问题，用物理和化学相结合的方法加以发展，并进行更深入的研究。牛顿反对亚里士多德的土、水、气、火四要素说和帕拉塞斯的盐、硫、汞的三要素说，而且用化学观点将它们扬弃。认为硫代表酸 ，“盐”代表碱，汞代表金属，土代表矿物质和盐，水和气不过是化学过程中的两种物质，火则是化合和分解的一种手段。这样，他接受了前人在医药化学和炼金术研究中的一些有益成果，并用化学方法加以检验和发展，明显表现出他在炼金术向化学发展中所起的促进作用。
牛顿将化学研究推广到了金属和非金属、无机物和生物、物质三态的酸、碱、盐等各个领域，并且研究了生物的营养、消化、生长和死亡的机理，甚至对于过去认为神秘莫测的心灵的神经系统，用电力的作用和传递观点做出唯物主义的解释。尽管他在生命物、 １１０心灵和神经系统方面的形容是很原始和初步的，但是他能在这个过去被神创论和宿命论统治的领域中拓出一个科学的开端，对于后来科学的发展有着很大意义。
牛顿关于一切物质都是变化的和相互转变的观点，追求的是科学真理而不是点石为金，他研究的是物质为什么和怎样才能具有相互转化的统一性，并且从最基本的粒子的排列与组合的观点探讨其机理，这种观点在那时只是用猜测和定性的分析得出的，但却是在将他的力学原理与化学实验结合的基础上进行的，因而有一定的科学根据 ， 并试图将嬗变思想科学化。ＣＮ瓦维洛夫说牛顿的物质具有统一性和嬗变性思想也是卢瑟福的“新炼金术”的先导。牛顿的这种思想是与物质观上的形而上学和机械论相对立的，而且被科学的发展所基本证实，因而不是徒劳的和无益的。
牛顿不仅接受了古代的原子论，而且也有很重要的发展，试图将原子论科学化并用实验去证明。在这一点上，牛顿超出了包括伽利略、伽桑狄和波义耳在内的当时所有的哲学家和科学家。
他经过一系列化学实验、对比和分析，终于发现了金属元素在酸和盐溶液中进行置换的次序，这些实验显然包括了金属元素置换氢和其他金属等，这不仅提出了一个正确的置换次序表，而且导致粒子力和亲和力思想的产生。牛顿进而用粒子力的大小和粒子细 １１１微程度，说明化合和分解及溶解现象，尽管其中含有猜测和不够科学的成分，但是他的思路和研究方法却是十分有益的。１９世纪在这方面的一系列发现与牛顿的这种思想发展分不开。
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四、巨著与影响
《原理》是牛顿完成近代科学革命和奠定经典力学体系的划时代巨著，也是自然科学史上一座伟大的丰碑，对近现代科学和自然哲学的发展，产生了无与伦比的影响。它是在１６和１７世纪英国经济迅速发展、资产阶级革命、宗教改革运动和唯物主义哲学兴起年代中，牛顿总结前人一系列科学成就以他特有的才智、学识和勤奋，经过２０多年刻苦学习、钻研和创造性劳动，才写出来的。这部力图把自然及其结构的机理纳入到一个统一的科学理论体系之中的巨著，也是试图以科学取代神创论的一次伟大的尝试。它在科学观和方法论上对后来的无数学者的影响是巨大的。《原理》代表了整整一个时代的科学成就。它的哲学思想基础是原子论。并且以绝对时空与相对时空相结合、绝对运动和相对运动相结合的观点，从质点、质量、运动和力的定义或概念出发，运用渗透在大量欧氏几何中的极限和微积分概念，以及归纳和演绎相结合的方法进行写作。
《原理》第一卷完成于１６８５年夏天，同时开始写第二卷，约在１６８６年１１月或１２月写完。关于第三卷的写作有过一段波折，根据牛顿和哈雷的 １１３通信情况来看，他在开始时并未考虑写这一卷，只是在１６８６年６月２０日给哈雷的信中才提到它。他在信中说 ：“我曾计划整本书由三卷组成……第三卷应该有彗星理论。去年秋天，由于没有一个好方法，我费时两个月徒劳地作计算，这使我后来返回到第一卷，并用去年冬天发现的一些与彗星有关而与其他事物无关的命题将第一卷加以扩充。我现在计划把第三卷删掉，哲学是无理搅三分的贵妇，一个男人与它发生关系等于卷入一场诉讼。以前我发现它是这样，而现在只要我再次同它接近，它就向我提出警告。没有第三卷，头两卷用《自然哲学的数学原理》这个书名是不太适宜的，所以我把它改为《论二自由体的运动》。但是，进一步考虑后，我保留了前一个书名，它将有助于销售，那是我不应该减少的，因为这是您的事。”
牛顿因为哈雷在同年５月２２日的来信中，告诉他胡克提出引力平方反比定律的发现权问题，感到又要发生纠纷而不快，打算删掉第三卷，而哈雷作为个天文学家自然对包括彗星理论的这一卷十分感兴趣，并深感其重要。于是，哈雷在６月２９日的信中说：“我衷心感到遗憾，为了这件事，所有的人本应认识到他们受惠于您，可是您竟遇到使您不安的那种事，或者任何厌恶感都会使您打消对贵妇的要求的想法，她对您的偏爱，您有这么多的理由可为之夸耀。嫉妒 １１４您的幸福，试图扰乱您的平静的享受的并不是她，而是您的竞争者，当您考虑到这一点时，我希望它将会使您改变以前决定删掉您的第三卷的想法。凡是在该卷中所能编写的，学术界将无不因其被束之高阁而表示关切。我曾经把这件事向皇家学会的绅士们透露，他们对此很忧虑，这一不幸事件竟会给您带来苦恼，他们对作者都有一种适当的感情……现在我必须再次请求您，不要让您的愤慨大到如此地步，以至于使我们失去您的第三卷，在那里有数学学说在彗星理论上的应用和若干绝妙的实验。从您所定的东西，我推测这些内容应当组成第三卷，对于那些自称不懂数学的哲学家来说，毫无疑问该卷将受到欢迎，而这类哲学家却是大多数。”
哈雷的信表明学术界对于牛顿要删去第三卷感到的遗憾和关切心情。在这种殷切要求下，牛顿着手写第三卷。
第二卷约在１６８７年３月１日送到伦敦，第三卷也于这个月２９日送到伦敦。第一卷约于４月２６日印完，此后第一、三卷相继印出，至７月５日哈雷通知牛顿《原理》书全部印刷完毕，并将勘误表编入书中，皇家学会主席佩皮斯在这一天颁发了出版许可证。哈雷根据牛顿的要求，将书赠给皇家学会、波义耳、帕吉特和弗拉姆斯蒂德等人，寄给牛顿２０本以 １１５赠给他在剑桥的朋友。此外，又寄给他４０本，按小牛皮装订并压印的精装本，９先令一本，普装本６先令和短时间可售出的５先令一本价格，交书商出售。他在将此书献给英王詹姆士二世的同时写信说 ：“您本人倾向于偏爱力学和哲学上的发现：我敢说如果曾经有过一本值得一个亲王应允和接受的话，这本关于可见宇宙的组成的有这样多和这样大发现的书已经产生了。”
引力平方反比定律以及万有引力定律和《原理》一书，都是由于哈雷的敦促才发现和完成的，并且从审阅、制图、资助直至印刷过程和发行，也都是他负责进行的。由于他的推荐，皇家学会在１６８６年４月２８日接到第一卷手稿，皇家学会向牛顿致以谢意并召开理事会进行讨论，决定自费以大四开版和优美的字体印刷。当时皇家学会由于已资助出版另一本书引起的经济困难，才由哈雷主动资助。所以，牛顿在第一版序言中特地说明“这本著作出版时，最敏锐和博学的艾德蒙德哈雷先生不仅帮助我纠正了印刷错误、准备了几何图形，而且正是通过他的敦促，它才得以出版”。 哈雷的慧眼和热心赞助与具体帮助，才使这部巨著得以面世。他在１６８７年３月７日给牛顿的信足以说明他的态度。他说 ：“直到全部结束之时，我决不进行其他事物，并由此希望在一件事情上 １１６避免我自己被加上一切疏忽的罪名，在这一件事情上，我很高兴在某种程度参与了把千秋万代将为之赞美的著作呈献于世人。” 哈雷在《原理》写作和印刷过程中，已经预见到它将是千秋万代赞美的著作，并愿放弃一切工作为它的出版竭尽自己的心力 。《原理》共有三个拉丁文版，第一版由牛顿本人写作和哈雷负责审定、印刷。第二版发表于１７１３年，由科茨负责校订、印刷并写了很长的序言。第三版发表于１７２６年，由彭伯顿负责校订和印刷。它已经被译成荷兰文、英文、法文、德文、意大利文、日文、罗马尼亚文、俄文、瑞典文和中文。《原理》有两种英译本，一种是Ａ莫特根据第三版翻译的，于１７２９年出版。另一种是Ｒ索尔普根据第一版翻译的，但补充了科茨为第二版写的第二版序言的英译文。前一种译本经过卡乔里修改后，于１９３４年出版。后来，考义莱、ＩＢ柯恩和 Ａ惠特曼又根据第三版并参考了三种版本、第一版手稿和牛顿在第一、二版抄本中加的注释译成英文，于１９７２年出版。三个版本的书名是《自然哲学的数学原理》， 第三版的英译本的书名为《自然哲学的数学原理及其宇宙系统》， １９７２年的英译本书名《艾萨克牛顿的自然哲学的数学原理》，第三版附有各种译文。
牛顿在《原理》第一版的序言中，从总体上论述 １１７了数学、力学和哲学的关系，说明他写这本书的原因、内容和方法及出版过程，言简意赅，颇富哲理性。
牛顿认为古代人研究自然最看重力学，他们从理性和实用两方面进行研究 。 他说理性的力学是关于“力引起运动和产生任何运动所需要的力的科学 ”，方法是准确证明，而实用的力学则是关于技艺的，因此才出现力学这个名称。他说的数学主要是几何学，即欧几米德几何，它与力学的区别在于工匠是否能准确操作，完全准确的是几何学，它是在力学实践中建立起来的，否则就是力学。几何学的光荣在于由少数几个定量，从无到有，产生那么多东西。哲学的任务在于从运动现象研究自然力，然后从这些力论证其他现象，它与理性力学只研究力与运动的相互关系不同，而是研究运动力现象的。从这个意义上说，它比理性力学内涵更广。他在《原理》中说的力指的是自然力，包括重力、浮力、弹力、流体阻力和其他自然力及与它们有关的问题。他反对亚里士多德学派的神秘的质和实体的形式，而力图通过理性的力学将数学应用到自然哲学上去。这就是《自然哲学的数学原理》一书的宗旨和名称的由来。《原理》 以哈雷写的并由里森译成英文的颂诗开始，接着是牛顿为第一、二、三版写的序言和科茨为第二版写的长序。其次，是定义的运动定理或定律。定义有八个，它们是关于质量、动 １１８量、惯性、外加力、向心力、向心力的绝对量、向心力的加速量和向心力的动量。并有一个关于绝对的和相对的时间、空间、处所和运动的定义及其说明与注释。《运动定理或定律》 中包括三个运动定律和六个系及一个注释。再后，就是正文，由第一、二、三卷组成。
牛顿的《原理》出版后，得到了哈雷、皇学家会主要负责人和国王的赞赏，但是它是在笛卡尔的自然哲学上取代亚里士多德学派的教条，并在英国和欧洲居优势地位的时候问世的，在国内和国外分别经过２５年和４０多年的时间，牛顿才逐步取得学术界对他在《原理》中提出的理论体系的广泛承认。在国外得到普遍的高度评价是在百科全书学派在法国取得优势之后。
１７世纪晚期英国的大学中，亚里士多德的物理学遇到强烈的抵制，受到笛卡尔的以太旋涡说的排斥。在牛顿的《原理》和光学理论出现时，以太旋涡说已得到广泛的拥护。至１７０６年，罗尔特以笛卡尔的力学观点写的《物理》的英译本，仍然在剑桥被作为哲学方面的教科书，到１６９７年 Ｓ克拉克的一个更好的英译本加了牛顿力学观点的附注，实际上是反对笛卡尔的观点。这个译本在教和学的同时，对剑桥的师生产生了很深的影响，在笛卡尔观点的外衣下宣 １１９传了牛顿力学观点。英国宗教界及唯心主义学者们对《原理》不提上帝创世和反神创论倾向十分不满，后来以贝克莱主教为代表，对牛顿的无限小和极限概念、绝对时空观和宇宙系统等从神创论观点出发进行猛烈攻击。１７１０年发表的《人类知识原理》一书，成了阻碍牛顿自然哲学的推广的重要因素。《原理》 发表后几年， Ｄ格利高里的 Ｊ格利高里分别在爱丁堡大学和圣安德鲁斯大学讲授了牛顿的物理学。在苏格兰大学中，洛克的哲学和牛顿的物理学首先被选作教学内容，但是在剑桥，正如牛顿的讲座继任者惠斯顿说的，变化是很可怜的，“ 仍在可耻地研究笛卡尔学派的虚构的假设”。 １６９０年前 Ｄ格利高里到牛津任教授，继续讲牛顿理论，牛顿和惠斯顿在剑桥的卢卡锡讲座上自然也在讲授，但是这两个学校起主导作用的导师体制，却使牛顿的理论在教学上取代笛卡尔理论推迟了很长时间。惠斯顿是在１６９９年接任卢卡锡讲座，开始讲授天文学和物理－数学课程，并在１７０７年和１７１０年发表了论述牛顿宇宙系统的天文学教程和理论物理教程。１７０７年盲人数学家 Ｎ桑德逊进入剑桥的基督学院，得到院方允许发表《论牛顿的原理、光学和代数学》教程的讲学，对牛顿的理论普及起了很大作用，受到牛顿的称赞并在１７１１年继惠斯顿任卢卡锡数学讲座教授，直至 １２０１７３９年去世。到１７０７年根据牛顿的理论体系做作业和论文在该大学已很普遍。在１７０９——１７１０年劳顿任学院监督时，积极促进牛顿理论的普及和亲自写有关牛顿理论的论文。１７０６——１７１６年科茨任剑桥的普拉姆天文学和实验哲学讲座教授，不但为《原理》第二版的发表贡献卓著，并写了影响很大的序言和讲授牛顿理论，推荐他负责《原理》第二版出版的本特雷则是三一学院院长和牛顿理论的崇拜者。洛克是牛顿哲学的支持者，不但宣传牛顿的理论，而在科学与哲学的观点上与牛顿基本上一致，配合默契。 Ｊ凯尔在１７０４年左右在牛津大学，首先以用数学法处理实验结果的方式讲授自然哲学，他是牛顿微积分发明权的保卫者和牛顿自然哲学的推广者。１７１０年德萨格里斯继 Ｊ凯尔之后，在牛津用实验讲授牛顿的理论，讲了１２０次以上，当他在１７１３年居住在伦敦时说 ：“牛顿的哲学在各行各业中被普遍接受，甚至在妇女中靠实验的帮助也接受了。” 就这样，到１７１３年牛顿的自然哲学在英国开始得到广泛的承认。
在欧洲大陆， 特别是法国和德国， 笛卡尔的自然哲学观点已被广泛接受，经过惠更斯和莱布尼茨的发展和宣传后，已经形成两个很大的学派，即笛卡尔——惠更斯学派和莱布尼茨学派。惠更斯是在１６８ １２１７年６月知道《原理》将出版并在１６８８年读到这本书，开始时他不反对向心力概念及用这个概念说明天体之间的相互作用，但他却企图用球面以太旋涡理论加以说明。他认为重力不可能延伸到那么远的距离，并且说 ：“旋涡已经被牛顿破坏了。” 他不同意粒子间的引力作用和潮汐理论。但是，他接受了牛顿关于行星
的作用与行星对地球的策略作用之间是一致的证明。他试图用球面旋涡产生的离心力和向心力之间的平衡说明天体现象。莱布尼茨在１６８８年看到了《原理》的概括说明，次年４月在罗马见到《原理》， 开始时受到鼓舞，并与惠更斯讨论，既不接受牛顿的引力理论，又对他的天体理论持批评态度，企图根据自己的自然哲学观点设计一个新的理论。１６９２年４月他在给惠更斯的信中批评了后者的说法对原子论有利，他说 ：“我重读了最近您对重力的解释，我注意到您那是对真空的原子有利……我看不出迫使您回到这一个奇特实体的必要性。” 他在反对牛顿的原子论观点上比惠更斯更坚决。１６９３年７月，莱布尼茨在给牛顿的信中，一方面称赞了牛顿发现的万有引力定律，另一方面仍主张以太说。他写道 ：“按照我们的数学的和所有自然的知识，我是多么感激你，在有机会时我也公开承认……你已经做出了惊人的发现，这就是 １２２由吸引力或引力及其通过一行星的概念简单地得出的开普勒的椭圆轨道。可是，我却根据在这种情况下我们所知道的策略与磁力的模拟，倾向于相信这些情况是由流体介质的运动所引起或安排的。可是，这个解释不会贬低您的发现的价值和真实性。” 莱布尼茨像惠更斯一样，都承认牛顿发现引力平方反比定律的成就，却不同意用万有引力或重力做出解释，他们都把原因说成是以太作用，惠更斯用球面以太旋涡加以说明，而莱布尼茨则与笛卡尔的看法一样。他们只是在通信中或私下讨论，并没有将反对的意见发表。
在惠更斯于１６９５年去世后，法国的笛卡尔－惠更斯学派中反对牛顿的《原理》及其理论的，主要是马勒布朗希及其三个追随者莫利埃雷、雷奥和迈尔布朗，而迈尔布朗希望重新塑造并偏离了笛卡尔的理论，破坏了笛卡尔阵线的屏障，为像莫泊丢、克勒洛和伏尔泰这样基本的牛顿学派开辟了方便的道路。他们把牛顿看作不仅在数学上，而且在将自然数学化上，是一个主要的人物，在看重牛顿的实验的光辉成就的基础上，他们是法国第一批把牛顿的光学实验看作可遵照做的特定实验模式。赞同牛顿的引力平方反比定律，认为他成功地应用他的数学法则于开普勒的行星运动的经验性定律。
此外， Ｊ伯努力反对牛顿的自然哲学，卡西尼 １２３不太了解 《原理》 并用不合理的方法计算彗星轨道。冯太纳尔称赞了牛顿在数学和光学上的成就，他说《原理》破坏了笛卡尔的旋涡，而牛顿把笛卡尔从物理上排除的吸引和真空又带了回来，并以全新的力量武装起来，但是却……被认为是无用的，或许仅仅是稍加伪装的。他把牛顿和笛卡尔看作“两个伟人，其体系是这样相反，在这几方面又相似，二者都是第一流的天才人物，以超人的悟性而生，并为知识王国的建立而准备着”。 他说“当艾萨克爵士写作他的伟大著作《原理》时，他有另一本著作在手中，同样是创造性的和新的……这著作就是他的《光学》。 在他写的这本小册子中，对于牛顿在英国取得的地位做了描述。他说 ：“一个国家产生了这样多有学识的人，他们全都以齐声喝彩的方式把萨克爵士奉为他们的首领，承认他是他们的主帅和大师，以至于没有一个反对者敢于显露出来，不，他们甚至不允许一个温和的崇拜者存在。他的哲学已经被整个英国采用，它在皇家学会和从那时以来一切显赫的仪式上处于优势，好似它是曾经被多少世代的崇敬所构成的秘密。欧洲大陆对牛顿及其《原理》看法的根本转变约在１７２８年。”
１７２７—１７２８年法国两位著名学者访问英国，一个是莫泊丢，一个是伏尔泰。莫泊丢在这一年当选英国皇家学会会员，并且成为牛顿自然哲学的积 １２４极拥护者。１７３８年他发表了《论天体图形》， 指出地球是并非理想的球形，确认了牛顿的预言，他在法国和德国科学界影响极大，对牛顿的科学理论在欧洲大陆的传播起了较大的作用。伏尔泰在１７２６年至１７２９年侨居英国，他访问过一些学者和牛顿的亲属，对牛顿的自然哲学思想十分钦佩。他说 ：“一个到达伦敦的法国人发现，在哲学上像在其他事物上一样发生很大变化。他不谈宇宙是充满的，而发现它是空虚的。在巴黎你会看到宇宙由稀薄物质的旋涡组成的，在伦敦我们没看到这种东西。” １７３８年伏尔泰发表了一本关于牛顿自然哲学的专著《艾萨克牛顿的哲学原理》， 歌颂牛顿的成就，并且介绍了牛顿的学说。他说 ：“在我们进一步进行判断之前，让我们开始证明稀薄物质的旋涡并不存在，证明充实的思想至少是空想，因而也就证明建立在这些想象基础上的整个体系，不过是一个巧妙的罗曼斯和没有真理的现象。”
他甚至说“笛卡尔的旋涡和充实是不可能的，因此必有重力的其他原因 ”，“ 我们必须求助于把引力作为这些旋涡的原因，而不是求助于把虚假的旋涡作为引力的原因”。 总之，伏尔泰作为一个著名的启蒙运动的思想家和影响很大的文学家，全面接受了牛顿的自然哲学，而反对笛卡尔和惠更斯的以太旋涡说。 １２５他后来和夏特勒夫人合作，发表了一本关于牛顿力学体系的通俗著作。这一切对法国百科全书学派产生了深远的影响。以狄德罗为首的法国百科全书学派，提倡牛顿的自然哲学和机械唯物论，对变革法国的哲学思想和法国大革命起了重大作用。随着法国大革命的胜利，牛顿的理论体系在法国和欧洲大陆居于统治地位，并对整个欧洲和世界的哲学和科学发展产生极深远的影响。在整个科学史上，一个科学家和一种科学理论在自然科学、社会科学的政治上产生像牛顿理论体系这样大影响的，至今仍是空前的。
牛顿的科学探索，不仅获得了许多划时代的发现，而且构成了他的世界观，形成了他的思想方法。牛顿的物质观和物质组成思想是探讨和评价他的自然观和科学观的最基本因素。他的全部自然哲学的基础是原子论。原子论或粒子说不但是《原理》推理的基础，而且贯穿始终，也是《光学》的主导思想。美国著名的研究牛顿的学者萨克雷说过：越来越清楚，关于物质的本质属性和微观结构问题，在牛顿的漫长和多产的一生中是他的科学研究的核心。也很清楚，在１８世纪，关于他和贝克莱、波斯考维奇或普里斯特利随即做出的贡献如宗教的、哲学的和化学等方面的相互关系的争论中，这些问题仍然保持其中心地位。但是，原子或牛顿所说的谁也打不破上帝创造的最小粒子， １２６在他所处的时代只能是根据宏观物体逐次被粉碎的一种推测和模拟，直至卢瑟福和佩兰在１９０８年先后用电法计数器和根据布朗运动计算证明原子的存在为止，仍然是一种哲学上的设想和科学上的假设。
牛顿从１６０４年初开始他的科学生涯时，就接受了原子论。原子论的基本特征是原子和虚空，只有原子和虚空才是万物的本原，原子论的基本假设是原子不可分和不可变。
牛顿认为物质本身不是上帝创造的，而是与上帝共存的。他说 ：“在上帝宣告关于创世的任何东西之前，物质之量、星数和所有其他东西都是不确定的，一旦世界被创造了，它们就确定了。”
他解释说，“不确定的” 一词不是指实际上是什么样的东西，而是一直与预示某种尚未决定或确定的东西在将来可能存在有关。牛顿认为物质和星体等是在上帝创世之前就已经存在的。
原子论成为牛顿物质观的基础。则原子成为他的物质组成思想的基石或物质组成的最基本的单位。在《原子问题》中，他回答说 ：“初始物质必定是原子。”他认为初始物质是匀质的，原子不是无限可分的，因为没有一种东西能被分成比组成它的还要多的部分，况且有限的物质不能由无限的部分所组成。他既然承认了原子，也就必然承认它的对立物——真空。因此， １２７他说 ：“在来到一起的二球之间不能有物质，因为对于插入它们之间的东西来说，所有的物质都是太大了。”“这样，最小的物质粒子会是数学点，所以真空必然介于其间”。 这样，利用最小的物质粒子或原子与真空，构成他的物质组成理论。
原子是上帝用本来不确定的物质创造出来的，他说 ：“你也必须承认，或者原子被创生，或者利用真空加以分开。” 在《论流体的重力和平衡》手稿中，他认为原子是上帝创造的，由原子变成万物则是上帝和自然的操作。 直至１７２１年， 他在《光学》的《疑问３１》中，还在说：
“对于我而言，所有这样的事似乎是可能的，把上帝在开始时构成的牢固的、有质量的、硬的、不可入的、能动的这些大小和形状的粒子，和具有这样的一些其他性质并与空间成比例，看作最有利于他构成这种粒子的目的。并且认为，这些原初粒子是牢固的，比将它们结合成任何多孔隙的物体要无比地坚硬，甚至坚硬到永不会磨损或破坏成碎块。没有一种平凡的力能够分开上帝本人在第一次创世时做成的一个粒子。”
所以，牛顿确实认为原子是上帝用原有的不确定的物质做成的，它是人力和自然力所不能破坏的。在物质观上，牛顿的自然神论就表现在原子是上帝造的，而由原子再构成万物则由粒子力的作用按照自然规律 １２８形成的。
牛顿物质观的发展，与他的物质组成思想和科学观点的发展相对应，并且对他的科学理论的形成与发展，有着很大甚至有时是决定性的影响。根据牛顿在著作和手稿中的一系列说法和贯穿在其中的科学思想，大体可以分为三个发展阶段。
前期原子论阶段从１６６４年到１６７４年。从他接受原子论观点并开始用于科学研究时起，至他的光和颜色理论受到胡克和笛卡尔——惠更斯学派批评而向以太说妥协时为止。牛顿在１６６４年把初始物质看做原子，又把原子看作万物组成的基本单位或实体。与此相对应，他在数学上，把线看作无数点组成的或点的径迹。正是把曲线看作点或粒子运动所形成的，才使他把运动、速度和极限概念引进到曲线及其切线的分析上，把动力学与数学结合起来，从而发明了他的切线法、二项式定理和微积分等。在光学上，他的原子论观点从一开始就从笛卡尔的以太小球观点解脱出来，提出了光的微粒说。在化学上，他接受了波义耳的观点。他说 ：“那些被压在一起的粒子可以固持住一个挤进的粒子，像它处在它们之中那样，因而它就不能从它们那里落下来……但是，情况会是这样的，化合物的粒子被创造得大于那些适用于其他场合的粒子。”
１２９
在力学上，他也是用粒子力的观点进行处理的。他谈到过空气压力使“一切东西挤得紧靠在一起，使它们之间没有空气将它们隔开，这使它们贴在一起，如两块大理石的抛光面和水的各部分等”。 但是，他又说 ：“空气的压力不是很强的，像波义耳的实验所显示的那样。” 于是，他引出了物质从太阳逃逸所产生的压力。他说这种力大得多，能使物质结合得更紧密。在《论流体的重力和平衡》中，他认为物体中的变化是由于自然的原因引起的，只有“通过自然力才有可能使它们结合”。 他说 ：“我想象硬体的部分不仅彼此接触并保持相对静止，而且它们又粘结得这样强和牢固，好像用胶粘结在一起一样，如果不把其余的部分同它一起拉走，它们就没有一个能够移动。”此外，他还用粒子力的观点探讨了物体和天体运动问题。在向以太说妥协的１６７４年至１６８４年，牛顿因在１６７２年初向皇家学会宣读了第一篇光学论文，而受到胡克等人的批评。这些批评涉及到光的本质和颜色来源等根本问题。在胡克看来牛顿的实验也可以用光的波动说加以解释，甚至更合理。
牛顿的妥协一方面是因为要面对像胡克和惠更斯这些权威的压力，另一方面是因为他胆小怕事和自己的粒子说还只是一种假设，还不完善。
１６７２年６月１１日，牛顿在给奥登伯格的信 １３０中说“现在，我将采取胡克先生对我的理论的看法，并且他构成的那个归之于我的一个假设并不是我的”，这个假设指的就是光的粒子说。接着，他进一步说：
“假定我提出了这个‘假设’， 我不了解胡克先生为什么这样极力反对它。可以肯定地了解到，它对他自己的假设比他似乎要提醒的有更大的吸引力。在这里以太的振动是有用的，像在他自己的理论中一样。因为假设光的射线是以各种方式从发光物质射出的小物体，当它们投射到任何折射面和反射面上时，似乎必然要在以太中激起振动，像石头投入水中激起的一样。” 牛顿受到胡克的批评后，为了使他的颜色理论被人们接受，在光学上提出了向以太说妥协的说法。１６７４年，牛顿又写了一篇《论空气和以太》的文章，表示向以太说妥协已由光学扩展到整个物质观方面。他在文中说，正像地球上的各种物体因破碎成小粒子而转变成空气一样，空气粒子又因剧烈的作用而转变成更稀薄的空气粒子。他接着说 ：“如果它稀薄到足以穿入玻璃、结晶和其他地球上的物体，我们可以称为空气精或以太。这种精的存在是由波义耳的实验所表明的，在这个实验中，在铬接密封的玻璃器皿中，熔化的金属在这时有一部分转变成金属灰，变得更重。很清楚，增加的重量来自通过玻璃孔隙的最稀薄的盐精，它锻烧金属并使其转变成金属灰。” 他进 １３１一步说 ：“我相信每一个看到曲线排列的铁锉屑像从天然磁石的一极到另一极环绕的磁流所描绘的子午圈的人，都将承认这些磁流就是这种精。这样的情况还有玻璃、琥珀、煤玉、石腊、树脂和类似的物质，似乎都是以同一方法由这种最细微的物质所引起的。”
牛顿例举了大量的物质作为以太存在的例证，表示他的物质从原子论转向了以太说。只是他说的以太，不像笛卡尔所说的是物质无限分割下去产生的无所不在的和极其稀薄的介质，也不是胡克说的介质，而是空气粒子因磨损的碰撞而粉碎下去的细微粒子，即空气精、盐精、酸精、电精和磁流质等，也就是说牛顿的以太不过是他的原子论的变种。他在１６７５年１２月７日给奥登伯格的信，甚至将以太说推广到了宇宙万物的本原，他说 ：“为了做这个假设，首先在这里假设有一种与空气差不多相同组成的以太介质，但却更稀、更细微和更富于弹性……或许整个自然的结构只会按发酵原理凝结的以太，只会是凝结的某种以太精或蒸汽凝结成水，发散物凝结成较粗大的物质，尽管不是这样容易凝结的。凝结之后，又锤炼成各种形状，起初由上帝的直接参与，之后由自然力，依靠控制力而增长和繁殖，使它变成按照原形体复制的完美仿制品。这样，或许一切东西都可以起源于以太。”他从光学上的妥协开始，采用以太假设，使他的原子 １３２论物质观也蜕变成以太说。这种变化在１６７９年２月２８日给波义耳的信中提出五个假设时而得以系统化。他说 ：“首先我假设有一种向一切地方扩散的、能够收缩和膨胀的、富于弹性的、和总而言之在各方面酷似空气但却更稀薄的以太物质。我假设这种以太浸入一切粗大的物体，但在粗大的物体中比在自由空间中更稀，而且孔隙愈细则愈稀……我假设以太在物体之内较稀，而在物体之外较密，并未终止在一个数学表面上，而是彼此逐渐消长的。我假设相互接近的二物体靠近时， 其间的以太变得较以前更稀， 以太逐渐变稀的空间从二物体的表面各自进一步向对方延伸。” 最后一个假设则由第四个假设得出 ：“当二物体相互接近而近到足以使它们中间的以太开始变得稀薄时，它们将抗拒再靠近，力图相互退离，这种情况将随着物体不断接近而增加，因为它们引起中间的以太变得越来越稀薄。但是最后，当它们接近到物体周围的外部的以太压力超过它们之间稀薄的以太压力，大到足以克服它们靠近时产生的抗力时，则会像第二假设所说的，超过的压力将迅猛地把它们推到一起，并使它们强有力地相互粘结起来。”
在这些假设中，牛顿不但说明了以太的性质、稠密程度与物体距离的关系，而且说明了光的折射和衍射、大气压使水银柱升高、物体靠紧的物体的结合与 １３３分离。这些解释在今天看来，显然是不合理的，但是它们说明了牛顿曾向以太说一度妥协，甚至试图用以太效应说明还不能科学地解释的多种现象。写这封信以后，他在１６８４年《论运动》中，再次以肯定的口气提到以太说。此后则不再在以太说中绕圈子。惠塔克认为 ：“在１６７５年底，牛顿寄给皇家学会一篇论文，文中有些偏离了他通常对假设的态度，他表示在这时，他对这个假设最有好感。在这个假设中，他主张有一种以太介质，与空气有颇相同的组成，但却稀薄和细微得多，并且更富于弹性。”
霍尔等认为牛顿受到压力或恳求时，才回到了猜测性的假设，像笛卡尔和惠更斯在他之前所做的那样，但是他认为牛顿想的以太既不是以笛卡尔的术语，也不是以场的词汇说。麦克盖尔则说这是牛顿在“１６７２年与胡克争论中说明以太作用的一种苦心”。 原子论阶段的１６８４——１７２７年，他转变为比较坚定的原子论者，主要原因是发现了运动三定律和万有引力定律而根本不再需要以太说，这些发现都是以粒子说即《原子论》为基础的。以太说无法说明彗星的扁椭圆轨道为什么能几乎通过太阳系各行星的轨道平面，而未造成各天体的以太旋涡相互之间的干扰。波义耳的真空实验未证明以太存在。牛顿的实验证明空气或以太阻力很小或几乎为零。牛顿在向以太说妥 １３４协时期中最后一次正面谈到以太是在１６８４年１１月写的《论球体在流体中的运动》一文的注释中。他说 ：“我深入考虑了物体在无阻尼介质中的运动：所以我可以确定天体在以太中的运动。但是，尽我所能判断出纯以太的阻力或者没有，或者极小。” 这是导致他否定以太的前奏，在此后的文章中，不再提到以太。《原理》是一本以原子论为主导思想写的巨著。在１６８７年《原理》一版序言中，集中地反映了牛顿的粒子说 ：“它们形成硬的、软的、流体的、弹性的、延展性的、稠的、稀的、挥发的、固定的……物体，取决于粒子来到一起和粘结的力与方式。较大的粒子是由很小的粒子形成的，从这些较大的粒子形成最大的粒子，全都是棚格式结构。于是，从这些最大的粒子就形成了可感觉到的物体，它允许光在各个方向上通过，并且它们之间在密度上明显不同……”他认为一切物体由不同层次的粒子组成，并用粒子和粒子力说明了万物的形成、分离、化合和分解，１７１７年牛顿发表了《光学》的第二版，并且附加了《疑问１７—２４》。 在这些疑问中，牛顿都围绕着以太提出问题，如关于光的折射和反射、重力、性质、视觉和神经的传递等，是否可用以太介质做出解释。使人易于产生牛顿在１７１７年之后又回到以太说的想法。牛顿在这些疑问中，主要是迫于当时的激烈的争 １３５论，提出了一些可供商讨的和可能的问题。
牛顿的物质组成思想的基础是原子论，而且他的原子论对古希腊的原子论做了重要发展。他在粒子和粒子组成层次上的论述是前人不可企及的。
牛顿在万物由原子或虚空组成这个根本问题上，与古希腊的原子论是一致的，但是，在原子或粒子因为什么原因才结合和分离上，却存在差异。德谟克利特认为物体的带钩和角的原子在必然的旋涡运动过程中，因重量不同而分层集聚，并镶嵌在一起而形成各种物体。伊壁鸠鲁和卢克莱修认为，原子和结合是由原子垂直下降过程中产生偶然的偏斜运动，才相互碰撞到一起并结合的，至于偏斜和结合的原因他们并未讲。伽桑狄在恢复伊壁鸠鲁的原子论时，认为原子结合成物体有其原因，这个原因就是力。他说 ：“可称为原因，也就是称为激励的或产生的力，在力的影响下产生东西。” 至于是什么力和力又是怎样使原子结合的，他也未讲。牛顿从粒子力的观点做了比较详细的说明。
在１６６４年至１６６５年，牛顿认为粒子或物体的结合力来源于压力，这种压力或者由大气压力产生，或者由物质从中心天体退离所产生的力引起来的。
在１６６６年之后，牛顿从动力学观点研究了粒子的物体的受力关系和运动，发现了离心力定律和从 １３６重力观点研究天体之间的相互作用，反映在物质组成上，就是从自然力观点研究粒子结合问题，到１６７５年，他提出粒子力的物体的作用有电力、磁力、重力、发酵作用和发育作用等，也就是说引力表现为多种形态。《原理》 系统地阐述了粒子间的引力和天体间万有引力的作用，而对粒子力和粒子是怎样通过这种力结合的， 则是在《原理》 第一版序言的草稿和《结论》手稿中阐述的。
牛顿的物质组成思想与他的物质观、粒子力思想相适应。其中粒子说或微粒说是其主导的观点。他认为物质是可分的，物质的组成是有层次的，粒子的大小基本上是相等的。
牛顿的物质观和物质组成思想构成了他的科学观与科学思想的基础。在这个基础上，还形成了他的质量概念，时空观和运动观等一系列的哲学思想。
牛顿的时空观和概念在绝对时空观的形成和稳定时期，他学习前人的哲学著作，不但接受了原子论的无限空间观点，而且从自己的宗教观念出发很容易地接受了莫尔的时空观。他将无限空间与上帝和空间等同的思想结合起来。他所以能将二者结合，很重要的原因是受到霍布斯、伽桑狄的影响。他在绝对时空观和“相对时空观”结合时期的１６８４年第一次提出了绝对的和相对的时间和空间的定义。他说 ：“绝对 １３７时间是这样的，按其本身的性质与别的任何事物无关，平静地流动着。天文学家研究的就是它的时差，用它的别名称之为期间。” 而就任何可感知事物的流动和变化而言，被看作相对的时间是均匀的。这就是日、月和像公认的其他周期性天体现象那样的时间。” 他又说 ：“绝对空间是这样的，按照其本身的性质和与无论什么样的其他任何事物无关，永远保持静止，像片刻时间部分的次序是不变的一样，空间的部分也是不变的。如果这些是从它们所在的地方移开的，则它们就是从其本身中移动出来的。因为时间和空间就是它们本身，并且一切东西都有地方，一切事物都处于与递次的次序有关的时间中，并处于与地点的次序有关的空间中。这些现象的本质是它们都是位置，说基本的位置被移动了是荒唐的。例如，如果一部分空间可以被某一种力移动，如果将一个相等的力施加于空间的所有部分，直至无限，则整个空间将被移动，这再次是荒唐的。而相对空间是被看作关于任何可感知事物不动的空间：我们的空气空间与地球有关。然而，事实上这些空间是通过重体下降而彼此区分的，在绝对空间中重体直接地寻找中心，但是在绝对回转的相对空间中，则偏斜到一边。” 他的“绝对”概念已经从是否经过上帝创造的含义，转变为与任一事物没有关系，时间是平静地流动着，空间则永远保持静止和 １３８不变。按照相对论的时空随运动速度和质量大小而变的观点，牛顿的这种时空概论确实属于绝对时空观范畴。
牛顿在《原理》中没有定义时间和空间，而只是在《定义》部分的注释中做了说明。他说 ：“他没有像所有的人熟知的那样，去定义时间、空间、地方和运动，因为一般的人都是从与可感知对象的关系去设想这些概念，因而产生了某些偏见，为了去掉这些偏见，将这些概念分成绝对的和相对的、真实的和表现的及数学的和通常的，更方便些。而提出绝对时空和相对时空概念，在牛顿时代是一种创建时空观上的大突破，牛顿对这四个概念做了一些说明。
他说 ：“绝对的、真实的和数学的时间本身，并由于它的性质，与外部的任何事物无关而相等地流动着，它的别名称作期间。相对的、表观的和通常的时间是利用运动作为期间的某种可感知的和外部的量度，通常用它取代真实的时间，这样的量度有一小时、一天、一月和一年。” 并且“以绝对空间本身的性质而言，它与外部的任何事物无关，永远保持为同样的和不动的。相对空间是绝对空间的某种可动的大小或量度。我们的意识是由它相对物体的位置来确定绝对空间，通过把绝对空间取作不动的空间，这就是地下的、空中的和天体的空间的大小由它对地球的位置而确定。 １３９绝对的和相对的空间的形状和大小是相同的，但是在数字上它们并不总是保持一致的。如地球运动，我们空气的空间相对于地球来说总是保持相同，它在某一时间是绝对空间中进入空气的那一部分，在另一时间将是同一绝对空间的另一部分。所以，说得绝对些，它将是连续变化的”。 牛顿将绝对时空和相对时空加以区分的准则，由１６８４年秋季的“与任一事物”是否有关，改变为与“外部的任一事物”是否有关，并把相对空间看作绝对空间中的可运动部分和量度，把相对时间看作通过运动所表示的绝对时间或期间的部分和量度。他认为相对时空和绝对时空的区别在于是否有限定时空的外在事物，也表明相对的时间和空间总是具体的，而绝对时间和空间则是从整体上讲的，并且是抽象的。他为了使人们对绝对空间有个明确的认识，也为了使时空概念在逻辑上形成一个完整的体系，必须假设在宇宙中存在一个静止的中心作为绝对空间坐标的原点。牛顿的时空观是在１８世纪前，在哥白尼的日心地动说得到确认并作为当时天文学研究的基础时，对传统的时空观进行研究后发现的。它综合了哥白尼、伽利略和开普勒等人的发现，但是决不仅仅是综合，而是凭借后来大量天文观测的新事实，运用了他发现的各种力学定律，因而有了重要的发展。但是尽管他在力学所及的范围内做了合理的推算，在 １４０时空的本质和宇宙中心这些本原性的问题上，不可避免地受到当时科学发展水平的历史局限，而带有宗教色彩，并假设了一个宇宙中心作逻辑推理的前提。牛顿开创了运用科学的观点和方法研究时空和宇宙的先河，将猜测性的东西变为理性的，使经验性的东西科学化，为近现代天文学和天体力学的大发展奠定了基础。牛顿的绝对时空观以否定上帝创造时空为前提，并在后来提出绝对的与相对的时空相结合的观点，从摆脱神创论开始到完全将上帝排除在时空和运动过程之外为止，表现了他的坚定的唯物主义倾向。这在宗教神学在时空观上居统治地位的年代，有着重大的意义，它甚至比霍布斯和洛克的自然神论还要发达，充分表现了牛顿对科学的信仰超过了对上帝的“虔诚 ”，以及他在科学上的胆识。
牛顿的时空观不能简单地说是“绝对的”。 他是把相对时空看作与绝对时空并存的。他认为通常所说的和科学上研究的时空，都是具体和相对的时空。相对的时空既然是绝对时空的一种量度，后者通过一个个前者体现出来，这里已经有了绝对真理与相对真理的辩证关系。他的时空观总体上属于绝对时空观范畴，这是因为它首先假设了宇宙中心不动和承认绝对时空的客观存在。其次，他认为时间以均等的速度流逝和空间永恒存在，它们本身是不变的，而且也不因运动、 １４１质量等而改变，在这些意义上讲，他的时空观是绝对的。由于它在长时期内是一种“先进的时空观 ”，并且易于为广大学者所接受，影响了近代科学２００多年的发展。
牛顿的时空观是当时唯一有成效的时空观：在牛顿时代及以前，先后居主导地位的是上帝创造时空和笛卡尔的物质等同于广延或空间，前者纯粹是神创论，后者则是以太说的产物；前者是迷信，后者则是哲学上的设想和科学上的假设。二者都不是以事实为依据的和理性的。
牛顿认为世界是物质的，而这些物质是运动发展变化的。这本是物质的固有属性和存在形式。牛顿经历了反对亚里士多德的运动观和批判笛卡尔的运动观的阶段。从而形成了他的绝对运动和相对运动相结合的运动观。而且发现了万有引力定律，提出了引力概念。牛顿万有引力概念的提出，既是重力概念历史发展的必然结果，也是牛顿从具体到一般进行逻辑推理和定量分析的科学研究产物。万有引力定律的发现标志着人类认识宇宙的进程发展到了一个高度的理性阶段，开创了引力理论研究的先河。
引力的本质与引力产生的原因相关。这个问题在古往今来，引发了大批自然哲学家和科学家的极大兴趣。古希腊的自然哲学家虽然从探讨自然运动的原因 １４２方面，做了不少猜测，但是都以承认重力存在或认为重力是物体的属性、特质而止步。
牛顿在重力和引力的问题上，也试图从几个方面去解释重力的本质或产生的原因，但是，直至他发现万有引力定律之后，甚至晚年，都一无所获。他的引力的本质思想有三个明显的发展阶段，这些阶段与他的物质观发展三阶段相对应。他的引力本质思想是由他的物质组成思想决定的。在重力射线阶段的１６６４年到１６７４年，牛顿说：
“重力射线是否可以因将它们反射和折射而停止，如果是这样，以这两种方法之一，就可造成不停的运动。物体的重力随它们的因体性而变。因为一切物体在相等的时间内下降相等的空间，这必须考虑空气的阻力。”
他认为重力有如固体，会使不同重量的重体以相等的速度下降，并不像光线那样可以反射和折射。他在《磁铁的吸引》一文中，提到“磁射线 ”，因为可以由磁铁能吸引装在水面上的较大的飘浮物中的铁针，了解任一磁射线的运动。他在《光问题》一文中，提到了“光射线 ”，提出光射线是否可以像风吹动风车叶片那样，使一物体运动。光线可以折射和反射，磁射线可以吸引铁运动，这种类比使牛顿得出重力射线实际上是物质发射的某种原子流——射线，也具有反 １４３射、折射和使物体运动的性质。于是，他在《重力和浮力问题》一文中说：
“引起重力的物质必定通过一个物体的所有孔隙，它必定又再升起，因为（１）或者地球的内腔必定有包含它的空穴或空腔；（２）否则这种物质必定使地球膨胀；（３）或者这种物质猛烈地将土和所有其他物体冲向中心，除非你将使它成长得像地球一样粗大。如果都加到一起则会变得像地球一样小，在那时几乎是不可能的。因为它必定下降得快而迅速，像物体落下和以很大压力冲向地球所表现的那样。它必须以与下降时不同的方式上升，否则就会有一种与它必须迫使物体落下那样类似的力，能将物体支撑起来，这样就将没有重力……下降的重力射线流将抵住上升的重力射线流，那么将它压得更紧，使它更密。所以，它将使较慢的重力射线流升起。当下降的重力射线流更加接近地球时，将会变得较浓，但是直到它找到像得利于它后面的洪流同样大小的反抗之前，不会失去它的速度……”
牛顿开始把重力的本质理解为一种射线或物质流，在以太效应阶段的１６７４年到１６８４年，随着他向以太说的妥协，不再从原子论而从以太说去寻求引力产生原因的答案，但是对于其具体机制沿袭了他在１６６４年用重力射线的解释方法。在１６８４年１ １４４１月后，又随着他从这种妥协过程中摆脱出来加到原子论观点，又相应地开始抛弃用以太压差效应解释引力的观点，从而使他的引力本质思想进入一个新的时期。希望在未知原因阶段的１６８４年至１７２７年。牛顿的物质观在１６８４年后发生重要转变，原因是他论证了引力平方反比定律、万有引力定律和运动基本定律都是以原子论或粒子说为基础的，根本不需要以太说。以太旋涡说无法说明作用力和反作用力大小相等和方向相反，更无法说明扁椭圆的彗星轨道几乎穿过太阳系各行星的轨道面却未发生干扰现象，此外他自己和波义耳的真空实验都未证明以太存在，以及从以太旋涡理论考虑天体沿轨道运动的向心力，只能得出它指向中心天体的几何中心，而不是指向其重心或质心。由此，牛顿的物质观再次回到原子论。随之，他对引力本质的看法也与他的物质观相对应，应该再次回到重力射线观点上来，并加以改进和完善。但是，由于１６７０年在光和颜色理论问题上的争论，使牛顿对于无根据的设想和假设十分反感，自然对自己一度向以太说妥协也感到遗憾。从此开始，直至晚年，他奉行了“我不做假设”的名言。他把凡是不以实验事实和数学推理得出的想法，都称为假设，对亚里士多德的神秘的质和笛卡尔的以太说尤为反感。他不能用实验找出重力或引力的原因，在光学上更无法推导 １４５出来，因此如果再回到重力射线说法，无异又在重大问题上做假设，违背了他立下的信条。于是，他在引力本质问题上，持十分谨慎和实事求是的态度 ：“我不知道。我尚未揭示重力的原因，也未约定去说明它，因为我不能从现象了解。它不是由任何旋涡的离心力产生的，因为它不趋向一个旋涡的轴线，而趋向一个行星的中心。从现象来看，这是很肯定的，重力是既定的，并按照上述与距离成比例所描述的定律，作用在一切物体上，这对于行星和彗星的运动是足够了。虽然从现象中尚不可能了解这个定律的原因，它却是一个自然定律。因为我避免假设，不论是形而上学的、物理的、机械的还是神秘的质的。它们都是有害的，并且都不会产生科学。” 他还再强调说：
“迄今为止，我们已经解释了天空中的现象……提供了那些远日点是不变的，并且最终原因不是把物体推向旋涡轴线，而是推向太阳和各行星的中心，在距中心相等的距离上，作用到处相等。的确，我从现象不能发现这些性质的原因。因为我避免假设，不论是机械的还是神秘的质。它们都是有害的，并且都不会产生科学。只要重力实际上存在，按照我们已经阐述的定律作用，并且对于说明一切天体和我们的海洋有用，就足够了。” 他还说 ：“迄今为止，我们已经用重力说明了天空和我们的海洋，但是我们尚未确定 １４６这种力的原因……至今我还不能由现象发现策略性质的原因，并且我不做假设，因为凡是从现象导出的东西都称为假设，不论是形而上学的还是物理的，是神秘的还是机械的质，在实验哲学上是没有地位的……对我们而言。重力实际上存在，并按我们已经阐述的定律作用，而且对于我们说明天体和我们的海洋极其有用，足够了。” 他无法从现象上发现引力的原因，他又不愿做空洞的假设，因而始终没有给出力的本质的定义。在他从１６８４年１１月起直至去世，他对于引力的本质或产生的原因一直持不了解的态度，甚至说“将其原因留给后人去发现”。 即使在笛卡尔—惠更斯学派的后继人和莱布尼茨等一再反对时，他仍然能坚持谨慎的科学态度，回答仍然是“我不了解”和“留给后人去发现 ”，这是很可贵的。
牛顿的上帝观伴随着他的宗教信仰和科学思想，是他的科学观和世界观的一部分。
牛顿极大地影响了近代科学、科学哲学和哲学的发展。他的上帝观也有着鲜明的时代特点，可分为科学上的和宗教上的上帝观两个方面。他在科学上的上帝观是探讨他的科学观和科学思想的核心之一。他首先是激进的自然神论者。他把一切自然现象归之于自然的规律所形成的，他主张本原的时空和物质是客观存在的，与上帝共存。在他的科学生涯刚开始不久， １４７就有了上帝与空间共存的物质先于上帝创世的思想萌芽。他说 ：“……因为广延不是创造的，而是永远存在的，并且因为我们有一个与上帝无任何关系的绝对广延观 ”， “ 因为广延是永恒的、无限的、非创造的……”和“上帝并不明显地包含广延于其中，因而不能创造它”。 此外，对于时间，他也认为它是永恒均匀流着和像空间一样，是非创造的。关于物质，他认为“物质之量，星体数目和其他一切东西是不确定的，一旦创造了宇宙，它们就被确定了”。 直到１６６８年，牛顿已经明确地认为时间、空间和物质都不是上帝创造的，因而在最终原因上，表现出质强的摆脱神创论的倾向。他只是把物质怎样形成原子、心灵的宇宙归之于上帝的创造。在这些观点上，他比一般的自然神论前进了一步，唯物的倾向比较明显。
最后他从科学上探讨了上帝的实质和作用 。 在《原理》发表后受到宗教界及其在科学界的卫道士的攻击时，他说 ：“上帝是一个代名词，与他的仆人有关……一个人要证明有一个完美的神，却未同时证明他就是造物主或万物的创造者，则就尚未证明上帝的存在。一个永恒的、无限的、全智的和最完美的却无支配权的神，不是上帝，而是自然上帝的神性，最好不由抽象的概念，而由现象，由它们的最终原因来证明。” 他认为教会和神学家们一直在试图从抽象的概 １４８念证明上帝的存在，却都未能做到。他认为这只能由现象和最终原因来证明，可是所有人却未能证明，而人们已经证明了的，不是上帝，而是自然。他又说：
“我们有什么样的上帝实体的思想呢，我们知道他只靠他的最大明智、事物的精美设计和最终原因，我们因为他的完美而崇拜他。但是，我们因为他的支配权才敬重他和爱慕他，因为我们作为他的仆人才爱慕他。并且，一个没有支配权、神意和最终原因的神，只能是命运和自然。”
“我们对上帝的一切想法，来自模拟人类的方法，虽不完全，却有些相像。于是，关于上帝的很多事情是从事物的表象去讨论的，肯定属于自然哲学的范畴。”
牛顿提出了从自然科学上研究和论证上帝是否存在的问题。波义耳临死时留下５０英镑作为从科学上论证上帝存在的讲座基金，而牛顿则实际上在为把上帝看作他尚不了解的自然开辟道路，甚至一针见血地指出上帝的名字和形象不过是人构思出来的。他的科学精神和唯物主义观点，与他头脑中的宗教信仰残余和宗教界及其科学界的卫道士们的压力形成尖锐的矛盾。这个矛盾的激化和由此出现的巨大压力，迫使他用神学上的名词掩盖他试图进一步摆脱神创论的实质。“上帝”只不过是他尚未了解的自然。
牛顿一生进行科学探索，不仅在科学上成功地应 １４９用了归纳法和归纳与演绎相结合的方法，而且在近代科学史上系统地应用公理系统于科学著作之中，将分析和综合、实验和理论巧妙地结合起来
他还是科学实验——归纳法的开山鼻祖。牛顿的力学建立在原子论、绝对时空与相对时空相结合及欧几米德几何的基础上。其方法论基本上是传统的形式逻辑和因果论。它在这些观念占统治地位的２００年间，被普遍认为是正确的，因而取得了公认和发展。但是，进入１９世纪后，在光的本质和微观领域的科学新发现上，不断出现例外的实验现象。由点滴的不足，逐步出现一系列的反常现象，后来甚至在磁场、电磁波、电磁质量、长度收缩和质量因放射性而亏损等等问题上，用牛顿力学无法得到解释，因此暴露了牛顿力学的局限性。但是，丝毫不影响牛顿作为科学巨匠在历史上的地位和作用。
牛顿的一系列伟大成就在科学史和哲学史上赢得了高度评价。他的同代人、著名天文学家哈雷在１６８７年４月５日给牛顿的信中称赞牛顿说 ：“当世人尚未进一步经受经过证明的学说的教诲之时，他们会为有一个这样深入的、最难理解的自然奥秘及殚思竭虑而使人类理性达到无比的高度而感到自豪。”
冯太纳尔是第一个为牛顿写传记的人，他说 ：“在１６８７年，艾萨克牛顿终于决心揭开面纱， １５０现出他的真面目。于是 ，《自然哲学的数学原理》披露于世。在这本以最深邃的几何学作为新哲学体系基础的书，起初全然没有取得它应得到的荣誉。这种荣誉是它后来才获得的……大量几何学家如不很专心就不能理解，并且那些下层的人直到这本书受到最精通的专家们的称赞之前，对它是不了解的。但是最后，当这本书受到充分了解时，它慢慢获得的这些称赞在各个方面爆发，并联成一片赞扬。每一个人都被整个著作所闪烁的创造精神所打动，都被大师般的天才所打动。这种天才在整个最愉快的年代期间，仅由一切最有学识的国家挑选出来的三四个人所分享。”
伏尔泰也在《艾萨克牛顿爵士的原理》一书中说 ：“牛顿的哲学到现在为止对许多人来说，好像古代人的哲学一样深奥莫测。但是，希腊人的哲学从其产生以来实际上已经暗然无光，而牛顿的哲学从离我们极其遥远的光芒处升起。他已经发现了很多真理，但是他曾探求的和位于深渊中的，是他必然深入其中的，他要把它们发掘出来，并且把它们置于充分的光明之中。”
法国著名天文学家和天体力学家拉普拉斯是继牛顿之后，对天体力学做出重大贡献的科学家，他还是根据牛顿的自然哲学原理和因果律提出“决定论”的人，被称为“决定论之父”。 他也对《原理》做出了 １５１高度的评价。他说 ：“这些发现的重要性和普遍性，以及大量创造性的和深邃的观点，已经成为本世纪哲学家们极其辉煌的理论根据，并且全是以优雅的文字表述的，确保了《自然哲学的数学原理》这部著作成为超出人类智慧的一切产品的杰作 。” 又说 ：“《原理》将成为一座永垂不朽的深邃智慧的纪念碑，它向我们揭示了最伟大的宇宙定律。这部著作是高于人类一切其他思想产物之上的杰作。这个简单而普遍的定律的发现，因为他囊括对象之巨大和多样性，给予人类智慧以光荣。” 他还在其名著《宇宙系统论》一书中写道 ：“用地球的运动去解释天体运动所表现的简单性，得到天文学家一致的赞成，认为是万有引力原理的一种新的验证，使其达到物理科学可能得到的最高境界。” “如果考虑到没有一个现象不是可以从引力定律去得到解说的话，而且考虑到这个定律以很高的精度决定天体在每瞬间和整个过程里的位置与运动，我们更不怕这个定律为某个还没有观测到的现象所否定。最后，天王星和它的卫星以及新发现的四颗小行星都顺从而且验证了引力定律。我们不能否定这一切证据，使我们不得不肯定，除地球的运动与万有引力的原理之外，自然哲学里没有什么更完美的论证了。”牛顿传记的著名作者物理学家布鲁斯特，在《艾萨克牛顿爵士的生平 ：伟大的哲学家》 一书中写道： １５２“按照普遍的意见，艾萨克牛顿的名字被列在有着他们那种光荣的人们的榜首。然而，给人深刻印象的是标志，随着时间的推移，把这种标志赋予了古代的哲人和英雄们。他们声名的光辉已经被牛顿荣誉的显赫搞得暗淡下来；既不是竞争的国家的偏爱，也不是傲慢年代的虚荣，的确，或许后代将选定地位仅次于牛顿的哲学家把《原理》描述为人类一切智慧产物之上的杰作，并且因之剥去同代人加给它的作者的过分的颂词。” 但是，到２０世纪，人们仍然对他的赞誉不减，而且随着时间推移，他的历史地位愈加突出。他说 ：“自从牛顿奠定理论物理学的基础以来，物理学的公理基础换一句话说，就是我们关于实在的结构的概念的最伟大的革命，是由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。” 他又说 ：“我觉得有必要在这样的时刻来纪念这位杰出的天才，在他以前和以后，都还没有人能像他那样决定着西方的思想、研究和实践的方向。他不仅作为某些关键性方法的发明者来说是杰出的，而且他在善于运用他那时的经验材料上也是独特的，同时还对于数学和物理学的详细证明方法有惊人的创造才能。由于这些理由，他应当受到我们最深挚的尊敬。” １９４６年，爱因斯坦在《自述》中说 ：“牛顿啊，请原谅我，你所发现的道路，在你那个时代，是一位具有最高思维能力和创造 １５３力的人所能发现的唯一道路。你所创造的概念，甚至今天仍然指导着我们的物理思想，虽然我们现在知道，如果要更加深入地了解各种联系，那就必须用另外一些离直接经验领域较远的概念来替代这些概念。” 卢瑟福也针对本世纪初出现的企图以相对论推翻牛顿力学体系的说法，在１９２３年举行的大英科学促进协会的主席致词中说 ：“今天有一种颇为流行的误解，科学是由推翻以前建立的理论才进步的，这是极少的情况。例如，时常有人说爱因斯坦的广义相对论推翻了牛顿在引力上的工作。真理再前进一步会是谬误。事实上他们的工作是难以比较的，因为他们处理着不同的思想领域。就爱因斯坦的工作与牛顿的工作的关系而言，仅仅是它的基础的一种普遍的推广，事实上是数学和物理发展的一个典型情况，总之，一个伟大的原理不是可弃之物，而是加以修改，以便将它放在一更广泛的和更稳固的基础之上……”
薄柏形象地讲过这样一句名言，后来被广泛引用：“自然和自然规律隐匿在黑夜之中 ”，上帝说 ：“让牛顿降生吧，则一切就有了光明。” 牛顿的确给人类带来了光明。
