ự hiểu biết của chúng ta về định luật của trọng lực, của nguyên tắc mà nhờ đó toàn cả vũ trụ, mặt trời, mặt trăng, trái đất và các vì sao, tồn tại và chuyển động, đều nhờ vào bộ óc của một người. Đó là Isaac Newton. Nếu gọi ông là một toán học gia vĩ đại nhất của Anh Quốc thì thật không xứng đáng chút nào cả, với một công trình vĩ đại của ông. Mới hai mươi bốn tuổi, ông đã tìm ra được định lý về cơ năng học và những nguyên tắc của phép tính tích phân, và mười năm trước, ông chỉ là một cậu bé nhà quê mà đã phát minh được một ống kính viễn vọng phản xạ. Những khám phá này đã được Học Hội Hoàng Gia Anh Quốc chú ý và ông được đắc cử ghế chủ tịch của hội này mỗi năm trong suốt hai mươi lăm năm cuối cùng của cuộc đời ông. Vinh dự đó cùng với việc ông được phong hiệp sĩ chỉ là những phần thưởng bề ngoài cho một con người mà thiên tài đã tạo dựng ra cho loài người “Thiên nhiên và luật thiên nhiên”.

Phe Dân chủ và Bảo hoàng, người nghèo cũng như thương gia, dân quê cũng như thành thị, tất cả dân chúng khắp Anh Quốc đều chuẩn bị khí giới, nhưng không biết chắc dân chúng ở Woolsthorpe, trong quận Lincolnshire có bị xáo trộn mãnh liệt vì chiến tranh và những tin đồn đãi về chiến tranh không? Mùa giáng sinh năm 1624 gần đến và họ đều có vẻ lạnh lùng với một biến cố sắp sửa xảy ra trong làng họ, một biến cố có lẽ sẽ có nhiều ảnh hưởng cho cuộc đời của con cháu đời sau như một cuộc nội chiến bùng nổ vậy.

Đó là một năm đáng chú ý, không những chỉ quan trọng trong lịch sử Anh Quốc vì bắt đầu cho một cuộc nội chiến huynh đệ tương tàn, mà còn trọng đại trong lịch sử khoa học vì vào ngày Giáng Sinh, bà Hannah Newton ở Woolsthorpe cho ra đời một đứa bé trai, cậu Isaac.

Ba năm sau, bà Newton tái giá với người chồng thứ hai của bà là ông Barnabos Smith, vị hiệu trưởng trường North Witham, thuộc quận Lincolnshire, và cậu bé được giao cho bà ngoại nuôi, bà Ayscough tại Woolsthorpe. Tại nơi đây, cậu bé bị hư đi vì cái bệnh kinh niên của các bà ngoại là hay cưng chìu cháu. Năm 1654, khi bà gởi cậu đến trường tiểu học tại Grantham, thì cậu có vẻ như không mấy chú ý đến sách vở, và cảm thấy thua sút các bạn học trong môn vật lý học.

Tuy nhiên, một ngày kia, một sự thay đổi bất ngờ xảy đến. Tại trường tiểu học của ông Stokes, cũng giống như tất cả các trường khác, có một anh hùng rơm luôn luôn theo dõi rình mò phá phách một học sinh nạn nhân đáng thương nhỏ bé. Newton lúc đó chỉ là một cậu bé, lại bị các bạn cùng trang lứa bỏ rơi và được chọn làm nạn nhân của các cuộc chọc phá vì bản chất có vẻ yếu đuối bởi kết quả của sự nuôi dưỡng của một bà già lẩn thẩn. Nhưng khi chú chàng anh hùng rơm hung hăng ra tay dợt vỏ mạnh hơn mọi lần với cậu bé hiền lành yếu đuối ở Woolsthorpe thì chú chàng hết sức ngạc nhiên vì sức quật khởi mạnh mẽ của cậu bé nạn nhân làm anh chàng to đầu bị đo ván trong sự ngơ ngẩn như từ cung trăng rớt xuống.

Từ đó, Isaac Newton tự biết mình, tự tao cho mình kiến thức cũng như lòng tự tin và chỉ trong vòng vài tuần lễ cũng đủ để cậu theo kịp bạn bè trong lớp học cũng như cậu tiến lên dẫn đầu lớp trong một thời gian ngắn.

Nhưng sự đắc thắng của cậu cũng ngắn ngủi. Năm 1656, Barnabas Smith, cha ghẻ ông, người mà ông ít khi biết đến qua đời, và mẹ ông lúc đó phải sống trơ trọi một mình và phải lo chăm sóc nông trại. Sự giúp đỡ của một cậu bé mười bốn tuổi rất cần thiết cho bà để mọi việc trôi chảy, vì thế bà bắt Isaac phải bỏ học.

Không may cho bà là cậu bé đã có được một số kiến thức về toán học đủ để kích thích cậu tìm tòi tra cứu thêm nhiều hơn nữa, và thay vì chỉ làm công việc giản dị là cày cấy cho ngay hàng thẳng lối hay đếm đầu các súc vật thì cậu lại dồn tất cả tâm trí vào việc suy tư để đạt được sự hiểu biết các vấn đề mà cậu đã phải bỏ dở ở học đường.

Bà Hannah Smith có lẽ cũng khó mà hiểu được tâm sự của cậu con trai, nhưng may mắn cho cậu là có một người chú là hiệu trưởng trường Burton Coggles, ở Lincolnshire và cũng là một nhân vật Đại Học đường Cambridge. Ông William Ayscough hiểu được sự khao khát học hỏi của cậu bé nên khuyên bảo bà chị Hannah cho Issac trở lại học đường năm 1660 để cậu có thể chuẩn bị vào Đại Học. Nếu Isaac Newton, một cậu bé nhà quê đã phí thì giờ vô ích ở nông trại, nhưng điều rõ ràng là năng khiếu của cậu vẫn không bị rỉ sét, vì ngày 05 tháng Sáu năm 1661, cậu được nhận làm sinh viên phụ khuyết được hưởng học bổng theo học tại trường Đại Học Trinity ở Cambridge.

Chúng ta cũng không được biết nhiều về cuộc đời sinh viên của ông, ngoài một sự kiện là ông hết sức cần mẫn trong việc học. Ngày 08 tháng Bảy năm 1661, ông đậu kỳ thi nhập học ở đại học đường Trinity và được hưởng học bổng chính thức. Ngày 28 tháng Tư năm 1664 ông được bầu là nhà học giả, và tháng Giêng năm 1665, ông thi đậu cử nhân. Trong suốt ba năm giữa lúc ông nhập học và lúc chuẩn bị thi cử nhân, ông phải tự học để lãnh hội hầu hết những công trình nghiên cứu về toán học. Hai năm sau khi tốt nghiệp, hoạt động tinh thần của ông thật là phi thường, vì năm 1665, ông đã khám phá ra định lý về cơ năng học và chẳng bao lâu thì tìm ra phép vi phân hệ số, mà ngày nay chúng ta gọi là nguyên tắc tính tích phân và phương pháp tính diện tích các đường cong hay thể tích của vật thể đặc.

Tháng Năm năm 1666, ông viết “Tôi đã tìm ra ngỏ đi vào phương pháp nghịch đảo của phép vi phân hệ số, và cũng trong cùng năm đó, tôi bắt đầu suy nghĩ về trọng lực mở rộng ra đến quỷ đạo của mặt trăng… Tất cả những khám phá này xảy ra trong hai năm 1665 và 1666, vì trong những năm này tôi đã đến tuổi chín muồi.”

Theo quyển Lettres sur les Anglais của Voltaire, trong khi dạo chơi trong vườn tại Woolsthorpe, sự rơi của một quả táo đã khiến ông khám phá ra một trong những định luật vĩ đại và danh tiếng nhất, đó là định luật về trọng lực. Dĩ nhiên ngày nay dân chúng có vẻ nghi ngờ câu chuyện giản dị này, nhưng cô cháu gái của Newton là bà Conduitt, người đã kể câu chuyện này cho Voltaire một danh nhân Pháp, thì không thể có chuyện bịa đặt ra được.

Tuy nhiên, thời bấy giờ, cố gắng đầu tiên của ông là giải thích những chuyển động của mặt trăng và các hành tinh bằng những phương thức của định luật đang hình thành trong trí ông. Sự cố gắng này không hoàn toàn thành công, vì với sự phỏng đoán thông thường về chiều dài của vĩ độ mà Newton dùng để tính bán kính của quả địa cầu thì quá sai và ông tìm ra được sự tương phản giữa lý thuyết và sức mạnh thật của trọng lực.

Năm 1667, Newton trở về Cambridge, và cũng năm đó, ông được bầu vào Hội Ái Hữu của Đại học Trinity. Những năm kế tiếp, ông để hết mình vào công việc nghiên cứu về kính, phần chính gồm có sự khảo sát về bản chất của ánh sáng và sự thành lập của ống kính viễn vọng. Năm 1668, ông chế ra ống kính viễn vọng phản xạ đầu tiên, đó là dụng cụ dài tới 15 phân với một lỗ hỏng tới 2 phân rưỡi. Với dụng cụ này, ông có thể nhìn thấy những vệ tinh của sao Mộc. Về sau, hình dáng của ống viễn kính cũng được chế ra theo kiểu đó và tiến đến một trình độ hoàn mỹ nhờ sự nghiên cứu của ông William Herschel và quận công Rosse.

Năm 1669, Barrow, giáo sư toán học tại Trinity từ chức, và Newton được cử vào chức vụ này. Tháng Giêng, 1671, ông được bầu làm hội viên Học Hội Hoàng Gia vì ông đã nổi tiếng qua ống kính viễn vọng phản xạ của ông. Tài liệu đầu tiên mà ông đã đóng góp cho hội đoàn liên quan đến quang học và với những thí nghiệm đặc biệt mà ông mua tại hội chợ Stourbridge năm 1666 là khối lăng trụ. Tài liệu này gây tranh luận khá sôi nổi lúc bấy giờ, đặc biệt về vấn đề sự tán sắc và phân biệt các màu khác nhau của quang phổ, những màu sắc mà chúng ta thường thấy trong móng trời (cầu vòng). Newton nghĩ rằng chiều dài của quang phổ được tạo ra ở một khoảng cách lăng trụ, thì với các lăng trụ ở hình thể nào có những góc cạnh khiến các tia sáng đối chiếu khác nhau. (Sự khám phá này mà Newton đã giữ suốt đời khiến ông sai lầm, nhưng nhầm lẫn to tát này đã giúp ông trong việc nghiên cứu. Với lý thuyết về lăng trụ, Newton nhất định là những hình ảnh loạn thị hay loạn sắc không thể do những thấu kính tạo ra, do đó ông thất vọng trong việc chế tạo một ống kính viễn vọng khúc xạ loạn thị và thay vào đó, ông chuyển sang một loại kính phản xạ đã khiến ông được Học Hội Hoàng Gia chú ý.)

Newton đã viết trong một văn kiện quan trọng “Ánh sáng gồm những tia tách rời… Những màu sắc không phải là những năng lực của ánh sáng xuất phát từ những khúc xạ của sự vật như người ta thường tin như vậy, nhưng do những tính chất nguyên thuỷ và bẩm sinh, mỗi tia mỗi khác… cùng một độ khúc xạ thuộc một màu sắc như nhau, và một màu giống nhau cũng thuộc cùng một độ khúc xạ”.

Văn kiện được Robert Hooke đem ra trình trước Hội Đồng Hoàng Gia, ông này chấp nhận những điều nhận xét của Newton nhưng không đồng ý ở phần kết luận. Văn kiện được phát hành, gây sự chú ý đáng kể trong lãnh vực khoa học khắp cả châu Âu, và những cuộc tranh luận kéo dài mãi đến năm 1675, nhưng sự việc này đã làm Newton mỏi mệt chán nản. Ông viết “Tôi đã bị quấy rầy, hành hạ quá nhiều với những cuộc tranh luận ồn ào vì lý thuyết về ánh sáng của tôi, đó cũng tại tánh bất cẩn vì đã từ bỏ sự yên tĩnh của mình để chạy theo một cái bóng của chính mình”.

Newton là người đầu tiên sáng lập ra lý thuyết về quang học. Có thể nói rằng, ông đã chỉ định nguồn gốc của ánh sáng và sự di động li ti với tốc độ 190.000 dặm một giây trong không gian. Lý thuyết này có ảnh hưởng mãi đến năm 1801, khi Thomas Young lên tiếng xác nhận sự phỏng đoán của Hooke cho rằng ánh sáng di chuyển theo làn sống.

Trong những năm này, vấn đề tài chính của Newton không mấy dồi dào và ông bắt buộc phải xin Hội Hoàng Gia trợ cấp cho mỗi tuần một số tiền nhỏ. Tháng Hai năm 1675, ông được chính thức làm hội viên của hội này.

Cũng không có gì rõ ràng khi Newton lại bắt đầu những tính toán của ông về trọng lực để cuối cùng đưa ông đến những sự khám phá khiến tên tuổi Newton trở nên vang lừng bất hủ. Từ sự cố gắng đầu tiên trong nhiều năm ông đã tiến bộ dần dần cho mãi đến năm 1684 khi Halley, khám phá ra Newton đang thai nghén được một lý thuyết kiện toàn và cũng như sự khai triển phong phú của nó, nên Halley đốc thúc Newton nên viết ra một bài khái luận có hệ thống về vấn đề này.

Bài khái luận đó được gọi là De Motu Corporum, nhưng những khám phá đó được giải thích đầy đủ hơn trong tác phẩm lớn Nguyên tắc toán học trong vật lý học (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) xuất bản năm 1687.

Năm 1666, như chúng ta đã biết Newton có những khái niệm đầu tiên về trọng lực và làm những tính toán sơ khởi, ông biết rằng, ngay cả khi suy luận từ định luật thứ ba của Kepler, cho rằng nếu mặt trăng bị kiềm giữ trong một quỹ đạo xoay tròn do một hấp lực điều khiển từ trung tâm quả địa cầu thì hấp lực đó phải theo tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa mặt trăng và trái đất.

Năm 1679, trong khi cùng tham khảo với Hook; Newton đã tìm ra được cách tính quỹ đạo của một vật thể chuyển động dưới một động lực phát từ tâm điểm; và ông cho biết rằng nếu hấp lực đó thay đổi như bình phương nghịch đảo, thì quỹ đạo sẽ là một hình bầu dục với trung tâm của hấp lực đó ở trong một tâm điểm.

Và rồi, năm 1684, ông đã vượt qua được một trở ngại chính để quy định nên một lý thuyết về trọng lực, trở ngại đó là không thể nào tính được kích thước của mặt trời và mặt trăng vì chúng cách xa trái đất dịu vợi. Bây giờ Newton chứng minh rằng mỗi phần tử đều thu hút những phần tử khác với một hấp lực tỉ lệ nghịch với bình phương của khoảng cách giữa chúng. Sự thật, hấp lực hút giữa hai cầu thể bằng nhau nếu mỗi cầu thể giảm đi thành kích thước của trung tâm điểm. Những tính toán không có vẻ phỏng đoán nữa nhưng có thể trở nên xác đáng và lần này, Newton dùng cách tính chính xác của Picard đo chiều dài của vĩ độ, và sự nghiên cứu của ông đã đưa đến một kết luận thành công.

Ông đã thiết lập nên một định luật về trọng lực; ông đã tìm ra nguyên tắc đã điều khiển sự tồn tại và chuyển động của vũ trụ.

Thế giới ngày nay có được tác phẩm Philosophiae Naturalis Principia Mathematica là nhờ nhà thiên văn học Edmund Halley, người đã khuyến khích thúc đẩy Newton viết tác phẩm đó và khi tác phẩm hoàn thành với một tốc độ kỷ lục (1685–1686), hơn nữa Halley còn bỏ tiền ra xuất bản và Hooke thông qua được những khó khăn, Hooke là người đã biết Newton trong nhiều cuộc khám phá mới mẻ.

Từ 1692 đến 1094, công việc của Newton bị gián đoạn vì ông lâm bịnh nặng, trong suốt thời gian này ông bị chứng mất ngủ và thần kinh căng thẳng mà có lời đồn rằng, không chỉ ở nước Anh mà trong môi trường khoa học ở khắp nơi, Newton bị mất trí và phải vào điều trị trong dưỡng trí viện.

Trong lúc đó, bạn bè ông vô cùng bận rộn trong việc thay thế ông, và năm 1695, ông được mời và nhận lời đảm trách một chức vụ của Viện Sáng chế. Bốn năm sau, ông trở thành Giám Đốc Viện Sáng Chế. Sau đó, ông được bầu làm một trong tám hội viện của viện khoa học Pháp.

Năm 1701, ông lại tái đắc cử vào Quốc Hội ở ghế dành riêng cho Đại Học. Bây giờ những công việc ở quốc hội và các bổn phận khác đã chiếm quá nhiều thì giờ của ông, nên ông chỉ dành chút ít thời gian cho việc nghiên cứu khoa học. Khi được bổ nhiệm làm Giám Đốc Viện Sáng Chế, ông đã đề cử một người khác thế chỗ giáo sư đại học, nhưng năm 1701, ông từ chức cả hội viên lẫn giáo sư.

Ngay từ đầu, ông là một Giám Đốc hữu hiệu nhất của Viện Sáng Chế và ông giữ nhiệm sở này cho đến chết. Tuy nhiên, ông cũng không hoàn toàn bỏ dở những chú tâm vô vấn đề khoa học. Năm 1703, ông được bầu làm Chủ Tịch Học Hội Hoàng Gia, và cứ mỗi năm lại được tái cử trong vòng hai mươi lăm năm. Trong suốt thời kỳ giữ vai trò Chủ Tịch, ông đã đích thân điều khiển việc xuất bản quyển Greenwich Observation của Flamsteed, mặc dù ông và Flamsteed đã từng tranh luận sôi nổi đi đến gay cấn với nhà thiên văn học.

Năm 1705, nữ hoàng Anne viếng thăm đại học Cambridge như một vị khách của đại học Trinity, và nhân dịp này, bà được chọn để phong chức hiệp sĩ cho Newton.

Cũng vào lúc đó, Newton bắt đầu một cuộc tranh luận với Leibniz, một toán học gia châu Âu, về ai là người tác quyền đầu tiên trong phép tính vi phân. Mở đầu cuộc tranh luận này là một bài phê bình của toán học gia Leibniz, buộc tội Newton đã mượn những tư tưởng của ông về phép tính vi phân hệ số. Cuộc tranh luận kéo dài trong nhiều năm, và ngay cả sau khi Leibniz từ trần, cũng vẫn còn có nhiều người ủng hộ ông ở khắp các trường học châu Âu. Ngay đến hôm nay, cũng khó mà quyết định được, mặc dù một sử gia công bình vô tư đã thiên về Leibniz, nhưng Newton vẫn là người đầu tiên; tuy rằng phương pháp của Leibniz dễ hiểu và đầy đủ hơn.

Đầu năm 1727, Newton lâm trọng bịnh. Sức khoẻ ông bị suy giảm quá nhiều và từ trần vì bịnh kết thạch tại Kensington vào ngày 20 tháng Ba năm 1727.

Ông được chôn tại Vương Cung thánh đường Westminster ngày 28 tháng Ba, và đến năm 1731 một mộ bia được dựng lên để tưởng niệm ông.

Còn nhiều bức chân dung của Newton lúc còn sinh tiền. Một bức do Kneller vẽ và một bức khác do Thornhell, cả hai bức hoạ này thuộc quyền sở hữu của bá tước Portmouth, một bức khác của Kneller thì để tại Petwath. Học hội Hoàng gia có ba bức chân dung của ông do Jervas vẽ và treo phía trên ghế của vị chủ tịch. Đại học Trinity cũng có vài bức khác. Bức tượng toàn thân vĩ đại của Newton do điêu khắc gia Roubilliac nắn và được dựng lên trước mặt tiền đại học đường Trinity năm 1750. Và đại thi hào lừng danh Anh Quốc Wordsworth đã đề tặng mấy câu thơ:

“Bức tượng cẩm thạch kia của một bộ óc bất diệt,

Một mình du lịch qua những đại dương lạ lùng của tư tưởng.”

Tuy nhiên, phần thưởng quý giá nhất để tưởng nhớ nhà vật lý học vĩ đại nhất của nhân loại có lẽ là những vần thơ bay bướm của thi hào Pope được khắc trên bảng kỷ niệm trong phòng nơi mà thiên tài Newton ra đời:

“Vạn vật và những định luật thiên nhiên còn nằm kín trong bóng tối.”

Chúa bảo rằng “Hãy để Newton ra đời thì mọi vật sẽ bừng sáng”.