来源：长威科技（ID：）
1642年，我们上一篇文章的主角伽利略去世了。同年，牛顿出生。从此，牛顿成了我们所有人都无法回避的名字！
牛顿在小学时就因为被苹果砸到而闻名。中学时，牛顿的运动三定律和万有引力定律是无数人脑海中挥之不去的噩梦；在大学里，学习相对论需要与牛顿力学进行深刻的比较。 。牛顿是唯一可以与我们系列的主角爱因斯坦相媲美的科学家。牛顿的1666年也是物理学界唯一可以与爱因斯坦的1905年相媲美的奇迹年份。
牛顿是他那个时代的百科全书式科学家。他的涉猎范围非常广泛，从数学、物理、化学（书被烧毁）、仪器制造、经济学到炼金术、神学、政治学无所不包。他在物理学方面的成就是最耀眼的，但他表示，他在物理学上花费的时间远少于其他领域。
他在物理学上的成就主要是牛顿三定律和万有引力定律的发现和总结，并在此基础上构建了一个全面的力学体系，使我们能够在一个统一的体系下解释当时可以观察到的一切机械现象。完成这些事情之后，牛顿写了一本书来总结他的物理思想，这就是著名的《自然哲学的数学原理》，然后牛顿就等着被封圣了。
上面提到的这些事情大家都很熟悉了。按照惯例，对于大家都熟悉的事情，长尾科技就不多说了。在这篇文章中，长尾科技想和大家讨论另一个问题：牛顿的伟大是毋庸置疑的，那么牛顿的伟大到底是什么？换句话说，他所做的哪些事情是最有创意、最困难的，没有牛顿是不可能完成的？
牛顿力学体系的基础是牛顿运动三定律和万有引力定律。我们分别来看一下。
牛顿三定律
牛顿第一定律也称为惯性定律。它说任何物体都会保持静止或匀速直线运动，直到有外力迫使它改变这种状态。
牛顿第一定律是牛顿原创的吗？不！它是伽利略在做实验时发现的。伽利略观察到一个物体沿着光滑的斜坡向上滑动。他发现斜坡的倾斜角度越小，小球的速度下降得越慢。于是他推测，如果球在水平面上运动，没有任何阻力，它会继续以匀速运动。这是一个基于亚里士多德“力是维持物体运动的力量”的实验。
牛顿第二定律指出，力不是维持物体运动的因素，而是导致物体加速的因素。数学表达式为F=ma（F为力，a为加速度，m为物体的惯性质量）。
牛顿第二定律是牛顿原创的吗？两者都不！它仍然是由伽利略首先发现的。伽利略在做实验时发现，物体速度大小和方向的变化，或者说加速度的产生，是由于力的作用造成的。这实际上就是牛顿第二定律的具体表达。
牛顿第三定律指出，作用力和反作用力大小相等，方向相反。
牛顿第三定律是牛顿原创的吗？是的，这次！仅根据其内容，这似乎应该是显而易见的。
万有引力定律
牛顿万有引力定律指出，任何有质量的物体之间都存在引力。该引力的大小与两个物体的引力质量成正比，与它们的距离的平方成反比。简单来说，万有引力是普遍存在的。质量越大、距离越小，物体之间的引力就越大，反之亦然。
写出的公式如下（F代表重力的大小，M和m分别代表两个物体的引力质量，r是两个物体之间的距离，G是万有引力常数，大小为6.67×10⁻ 11N·m²/kg²):
这是一个非常了不起的定律，那么牛顿在其中扮演了什么角色呢？
万有引力定律的发现与天文学密切相关。通过仔细分析第谷的天文数据，开普勒发现了行星运动的三个定律（1609年的第一定律和第二定律，1619年的第三定律）。这三个定律告诉我们：第一，所有行星都绕太阳运行。轨道都是椭圆（不是哥白尼所说的圆），太阳位于椭圆的一个焦点上（椭圆定律）；其次，连接行星和太阳的线在相等的时间间隔内扫过相等的面积（面积定律）；第三，行星绕太阳运行的所有恒星的时间平方与其轨道半长轴的立方成正比（调和定律）。
开普勒三定律告诉了我们很多关于行星运动的规律，开普勒因此被称为天空的立法者。后续科学家要做的就是从这三个定律和行星运动的数据中寻找更普遍的定律。半个多世纪后，哈雷、雷恩、胡克和牛顿等引力研究者都发现了引力与距离平方之间的关键关系。牛顿和胡克作为当时的第一和第二物理学家，科学家们在发现的优先顺序上分歧更大。
胡克说他更早发现了万有引力定律的公式，并写信给牛顿告诉他万有引力之间的反比关系（意味着牛顿从他那里知道了这一点）。牛顿承认胡克写信给他告诉他重力之间的反比关系，但他说这是他自己较早发现的，不需要胡克告诉，所以他的发现仍然是基于他自己的（胡克认为他没有视频监控，谁知道你什么时候发现的）。
也许牛顿确实更早发现了万有引力的反比关系，后来胡克也发现了这个关系，并且还得到了万有引力定律的初步形式（万有引力的反比关系确定了，公式也基本出来了），但是胡克只是我猜到了这个公式，但还不能给出明确的证明。后来牛顿凭借自己高超的数学功力（牛顿是他那个时代最好的数学家，可见数学还是很重要的）严格地证明了这一点，然后正式宣布了万有引力定律的诞生。
科学家之间围绕科学发现优先权的争论在科学史上并不罕见。长尾科技拿出牛顿和胡克的故事并不是为了解密历史，而是为了告诉大家：当时万有引力定律的公式被发现已经自然而然地到来了。虽然牛顿技术和速度都更胜一筹，但从上述情况来看，即使没有牛顿，胡克或哈雷也完全有可能很快发现这个公式。
牛顿有何伟大之处？
看完我上面的描述，你是不是会突然觉得牛顿没那么伟大了呢？伽利略实际上发现了牛顿三定律中的两条，而且他发现万有引力定律公式的速度只比其他人稍快一些。有这样的记录，那还是我们的大神牛顿吗？
不！即使考虑到长尾科技上面所说的，牛顿仍然非常伟大，但他的伟大可能和很多人通常理解的有点不同。
你有没有想过，既然牛顿三大运动定律中的两条都是伽利略发现的，而且牛顿第三定律似乎很明显，伽利略为什么不能建立一个完整的机械系统呢？
你可能会说伽利略还没有发现万有引力定律，所以他无法建立一个完整的机械系统。是的，这是一个很好的理由。那么，与牛顿同时代的胡克、哈雷等物理学家又如何呢？胡克肯定知道伽利略的发现，也大致知道万有引力定律是什么样子。那么胡克为什么不能建立一个完整的机械系统呢？
也许有人会说，这不是被牛顿抢先了吗？如果胡克首先彻底发现了万有引力定律，也许胡克就能像牛顿一样建立起完整的力学体系。
真的吗？你真的认为没有牛顿，胡克发现万有引力定律后就能轻松建立起完整的力学体系吗？你认为万有引力定律最重要的是什么？是那个公式吗？
不！
万有引力定律中最重要的不是公式。证明这个公式需要一些数学技巧（因为当时每个人都猜到这个公式应该是这样的）。事实上，即使没有牛顿，胡克也能发现它。 。然而，如果没有牛顿，我不知道要多久才会有人发现这个定律其实是普遍适用的！
没错，万有引力定律中最困难、最原始的想法不是公式本身，而是一切。
一切都意味着，这种引力不仅是行星绕太阳运行的原因，也是苹果掉落、水流向低处的原因。这也是为什么人有重量，抱起时总是会落回地面的原因。
也就是说，原来天地遵循着同样的运动规律。太阳系中的主导力量是引力，而不是上帝。
我们想一想。开普勒行星运动定律只描述了行星绕太阳公转的运动定律，所以我最后得出的公式应该也描述了行星运动定律。因此，实现万有引力定律的“普遍性”是一个巨大的突破，而这一步需要非常有创造力的头脑。
认识到万有引力是普遍存在后，结合伽利略所说的“力是引起物理速度变化的原因”（牛顿第二定律），很自然地想到分析物体在万有引力作用下的运动规律，而在此那时，牛顿惊人的数学天赋再次发挥了巨大的作用。
对于一些简单的力和简单运动的简单情况，初等数学就足够了，但是当情况稍微复杂一点的时候，没有微积分就不行了。为了解决一些复杂的物理问题，牛顿甚至自己发明了微积分。这种任性在科学史上是绝无仅有的。
牛顿将这种惊人的洞察力和惊人的数学天赋结合起来，进而从开普勒的行星定律中发现了万有引力定律，并认识到这是天地所遵循的定律。结合伽利略发现的两大定律和自己的第三定律，牛顿运用专业的数学方法和自己发明的微积分，构建了完整的机械系统，解释了当时人们所能观察到的一切机械现象。 。
当时除了牛顿没有人有这个能力，他们还远远落后。因此，牛顿无愧于伟大的称号。
《几何原本》一书中的定理都已经被证明过。欧几里得的伟大之处不在于他证明了其中一个定理，而在于他用一种精妙的逻辑把这些定理有机地串在一起。它们共同构成一个完整的系统。
《几何原本》对牛顿产生了巨大的影响。 《自然哲学数学原理》这本书处处都有“要素”的踪迹。牛顿对力学系统的构建与欧几里得对几何系统的构建是否相似？
伟人的伟大往往不那么明显。
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