经典力学
经典力学又被称为“古典力学”，是以牛顿的三大定律为基础的，所以又被称为“牛顿力学”。牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》一书中提出了牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律。
牛顿第一定律说明了力的含义，即力是改变物体运动状态的原因；牛顿第二定律说明了力的作用效果，即力会使物体获得加速度；牛顿第三定律揭示了力的本质，即力是物体间相互作用的产物。
牛顿所提出的三大运动定律相互独立，而且内在逻辑又融为一体。但是，牛顿所提出的这三大定律只适合于研究质点、惯性参考系以及宏观物体的低速运动。所谓宏观，是相对于原子等微观粒子而言的；所谓低速，是相对于光速而言的。
机械运动是物质运动的最基本形式，机械运动也被称为力学运动，是指物质在时间和空间内的位置变化，这种变化主要包括移动、转移、流动、变形、振动、波动和扩散等变化。除此之外，也包括平衡和静止这种特殊的情况。物质运动还有其他形式，例如，热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。
力是物质间的一种相互作用力，而且机械运动的变化主要就是因为物质相互之间的作用力引起的。当物体处于静止状态，也就是运动状态不变的情况下时，则说明各种作用力在某种程度上保持着平衡。
力学是物理学发展最早的一个学科分支，而且与人的日常生活是密切相关的。例如，在远古时代，人们就已经学会在劳动生产中借助一些力来进行劳作，但是这只是一些类似杠杆、螺旋、滑轮和斜面的简单机械。
古希腊的哲学家，包括亚里士多德在内，就已经提出了“万有之本，必含其因”的论点，试图用抽象的哲理解释大自然中所蕴藏着的奥秘。除此之外，在古希腊时代，就已经出现了比重和重心的概念，出现了杠杆原理。其中，阿基米德所提出的浮力原理在力学的发展史中占据着重要的地位。
在16世纪以后，由于航海、战争和工业生产的需要，力学开始大发展。其中，钟表工业的实践促进了匀速运动的理论；水磨机械促进了摩擦和齿轮转动的研究；火炮的运用促进了抛射物体的研究。
再后来，人们开始研究天体运动。这是因为在17世纪的时候，资本主义商业开始蓬勃发展，西欧的大多数国家都努力寻找广阔的海外市场，所以刺激了航海事业的发展，进而需要对天文地理做系统的观测。
开普勒是第一位要求用因果关系来解释天体运动的科学家。开普勒在研究第谷·布拉赫对火星的天文观测资料时发现火星公转轨道的形状是椭圆形的。
与此同时，伽利略开始把抽象的数学定律引入到质点运动中。提起伽利略，大家就会想起比萨斜塔，这是因为据传说伽利略曾经在比萨斜塔上做过一个著名的实验，伽利略在比萨斜塔上的实验推翻了亚里士多德的理论，即两个不同质量的球从相同的高度落下，会同时落地。不过，有关这个实验的真实性还是有待考证的。
伽利略在比萨斜塔上的实验虽然不一定真实，但是名气却很大。不过，他的另外一个真实的实验却鲜为人知。伽利略为了研究物体的加速度运动，曾经做过一个斜面上滚球的实验。通过这个实验，伽利略不仅推导出了加速度运动的理论，还成为经典力学的基础。
总而言之，伽利略是那个时代非常具有代表性的物理学家，并且对力学展开了十分广泛的研究，还得出了自由落体定律。此外，伽利略的两部著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于力学和运动两种新科学的对话》为力学的发展奠定了思想基础。
接下来是牛顿。牛顿与那个年代大多数研究力学的物理学家一样，都认为经典力学是万能的，可以解释所有大自然所显示的现象。牛顿甚至用经典力学和几何光学来解释光波的现象，还发现了一个牛顿环（一种光波干涉现象），在面对这种现象的时候，牛顿依然使用自己的“光微粒”学说进行解释。
最后，牛顿把天体的运动规律和地面上的实验研究成果进行了一番综合，并进一步得出了力学的基本规律，建立了牛顿三大定律和万有引力。所谓万有引力就是指，任意两个质点会通过连心方向上的力相互吸引。而且这种引力与这两个质点的质量的乘积成正比例，与两质点之间的距离的平方成反比例，与两物体的化学组成和其间的介质种类没有关系。
在牛顿提出了自己的理论后，立刻有了一些信奉他理论的人。后来牛顿所建立的力学体系经过伯努利、拉格朗日、达朗贝尔等人的推广与完善后，形成了一套系统完备的体系。最终，这套理论体系被广泛地应用，发展出了流体力学、弹性力学和分析力学等分支，同时也遭到了不少人的怀疑。
在经典力学的发展中，最具有代表性的人物就是伽利略与牛顿了，他们除了对物理学的发展做出了巨大的贡献外，还为力学的发展开辟了一条新的道路，因为他们在研究中把科学思维与实验真正地融合在了一起。
在19世纪后期的时候，质疑牛顿那套完备的经典力学体系的人越来越多，有的人甚至开始发表文章反对这套理论体系。此外，人们还发现在许多实验中所发生的现象是经典力学理论无法解释的。例如，经典力学与热力学联结导致了经典统计力学的吉布斯佯谬（熵混合不连续特性）；在原子物理的研究领域中，原子辐射呈现出线状光谱，而不是连续光谱。在这种质疑与解决难题的过程中，许多新的理论开始出现了，这种新的理论为相对论的出现奠定了基础。
在许多研究者们竭尽全力地探索这些难题的时候，渐渐发展出了现代量子力学。同样，因为经典电磁学与经典力学在坐标变换时所产生的矛盾，进而导致了新的解决矛盾与问题的理论出现，最终形成了相对论。
到20世纪末期，经典力学中的那些理论已经不再是物理学界唯一的科学理论，因为经典力学理论开始和相对论与量子力学一起解释宇宙中那些让人们匪夷所思的现象。
万有引力与苹果
提起牛顿的万有引力，人们就会想起苹果。这是因为一个故事的影响，而且这个故事可以说是家喻户晓。据说，牛顿发现万有引力的灵感来自一个苹果，一个从树上自由落体的苹果。这个故事甚至已经成为了深入人心的科学神话，但是有关这个故事的真实性还是有待商榷的。
那个在牛顿面前自由落体的苹果已经找不到它的踪迹了，但是那棵苹果树却真实存在。牛顿的传记作者布罗斯特甚至还亲眼看见过那棵已经腐朽得不成样子的苹果树。后来这棵苹果树的生命结束于一场暴风雨。但是，苹果树的“尸体”却被剑桥大学的一个博物馆收藏了。有的人甚至还专门到牛顿的家乡去寻找苹果树的遗址所在。
据传说，在1666年的时候，牛顿回家乡躲避瘟疫。然后在某一天，他偶然看到一个苹果掉在了地上，并开始研究，最终得出了万有引力定律。
这个故事最早出现在伏尔泰和格林的著作中。这两个人也并非信口雌黄，他们是有根据的。伏尔泰得知故事的源头在牛顿侄女康杜伊特那里，伏尔泰在拜访康杜伊特的时候听说了这个故事。而格林得知故事的源头是牛顿的好朋友福尔克斯，这个福尔克斯还有一个身份，那就是皇家学会的副主席。
当然，故事的最终源头还是牛顿自己。牛顿的另外一个好朋友说：“一次，在和牛顿一起喝下午茶的时候，牛顿告诉我，正是因为当年一个苹果的落地才引起了他对引力的思考与研究。”此外，牛顿还向自己的侄女与侄女的丈夫提到过这个故事。
值得注意的是牛顿说这个故事的具体时间。万有引力定律是牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》这本书中提出的。在这本书中，牛顿运用了最专业的术语还有最严谨的数学推理过程，阐述了自己的理论，而且并未提到过有关苹果的故事。更让人好奇的是，牛顿也从未向其他人提过苹果的故事。但是，到了1720年之后，牛顿才开始不厌其烦地向许多人兜售这个苹果的故事。这到底是为什么呢？
在此之前，我们需要先了解一下牛顿与胡克之间的关系。胡克的名气虽然没有牛顿大，但是他也是一个伟大的科学家。胡克曾经帮助波义耳发现了波义耳定律，用自己发明的显微镜观察了植物细胞，他所写的《显微术》是17世纪最伟大的著作之一。此外，胡克还是一位杰出的建筑设计师与规划师，曾经亲自主持过1666年伦敦大火后的城市重建。如今伦敦的许多著名古迹都出自胡克的手笔。力学中的弹性定律也是胡克发现的。此外，胡克在地质学中也颇有造诣，他对化石的观测方式影响了整整三十年。
胡克在力学和光学方面的研究仅次于牛顿，但是胡克与牛顿的关系并不友善。胡克与牛顿除了有观点不同的争论之外，还有一个很重要的争执，这也是科学史上一个著名的公案，那就是万有引力的平方反比定律到底是谁发明的。
在1680年的时候，胡克与牛顿开始针对引力问题进行通信探讨。这一次，牛顿竟然把引力看成是不随距离变化的常量，并认为物体的下落是一个圆螺线。对于这个明显的错误，胡克指出并纠正了。后来，胡克把牛顿的这个错误报告给了皇家学会。这让牛顿很气愤，并认为胡克是存心让自己出丑，就这样两人之间的怨恨越积越深。
胡克的晚年生活十分悲惨，他不但双目失明，而且所有亲人都去世了。在1688年的时候，胡克开始拒绝去皇家学会领工资，并开始愤世嫉俗地在文章中表达自己的观点。
不过让人们感到奇怪的是，胡克居然没有留下一张画像。有人说这是因为胡克的相貌太丑陋了，也有人认为这与牛顿脱不了干系。因为牛顿有一个十分明显的缺点，那就是小心眼儿。所以当胡克去世之后，牛顿就利用职权故意摧毁了胡克的遗物，算是一种报复。
晚年时期的牛顿变得更加离谱，在1714年的时候，牛顿写了一篇文章，声称早在1666年的时候，他已经根据开普勒定律和离心率定律推导出了行星运动中的引力符合平方反比的关系。并且牛顿还说，他根据这种理论比较了地球与月球的情况，发现十分符合。牛顿的这种说法是完全没有根据的。首先，运用牛顿的方法，根本不可能得出行星椭圆轨道的解；然后是比较月球与地球的情况根本不可能，牛顿连地球直径的准确数据都没有，怎么进行对比？
除了万有引力的平方反比定律的纠纷外，牛顿后来还陷入了和莱布尼兹有关微积分发明权的官司中。就在这场官司开始后不久，就出现了苹果自由落体的故事。这个故事的出现对牛顿来说十分有益，因为这样一来牛顿的形象可以进一步得到神化。
这个故事与牛顿形象的神化到底有什么样的联系呢？提到苹果这种水果，对于中国人而言并没有什么不同，只是一种普通的水果而已。但是对于接受基督教的西方人而言，却具有一种“冥冥之中自有天意”的神秘意味。因为在《圣经》中，苹果被誉为“智慧果”，是一种智慧的象征。这个故事暗示人们，牛顿之所以是一位伟大的科学家，能够发现类似万有引力这种伟大的定律，是因为上帝的指引。而且，最重要的是牛顿所处的那个时代，苹果所具有的象征意义就更重要了。
牛顿在与胡克通信探讨有关引力问题之前，对行星运动规律的看法明显不同。牛顿认为月球的运动是在离心力的作用下进行的，所以才会出现远离地球的现象。这种离心力与导致苹果落地的引力是完全不同的两个概念。持这种想法的牛顿，就算真的看见了苹果自由落地的现象，也不会往引力的方向去思考，因为他想到的是离心力，是离心力导致了月球环绕地球的转动。但是万有引力告诉我们，月球围绕地球转动的原因是引力。
牛顿所说的由苹果发现引力的故事发生在1666年，而他与胡克的通信发生在1680年。在1680年的时候，牛顿在信中甚至还出现了后来胡克指出的错误，也就是说那个时候牛顿还没有往引力反面进行思考，怎么就得出了万有引力定律呢？
牛顿在1684年的时候发表了一篇文章《论运动》，在这篇文章中牛顿证明了万有引力的平方反比定律。也就是说，牛顿提出万有引力定律的时间应该是在1684年以后，而他所说的苹果故事却出现在1666年。
伽利略与比萨斜塔
伽利略在比萨斜塔上扔球的实验故事十分著名，但是这个故事是否真实呢？这个故事最先出现在伽利略的一个学生维瓦尼为伽利略所写的传记中。故事内容大致如下：伽利略在比萨担任教授的时候，曾经召集了比萨大学的所有教授和学生参观一个在比萨斜塔上进行的实验，伽利略从比萨斜塔上扔下了两个不同质量的铁球，结果这两个球同时落地了，他用事实击败了亚里士多德的理论。
关于这个故事的来源与伽利略本人是一点儿关系也没有，在伽利略的著作中也从未记载过这个实验。而且最让人质疑的是，这个故事仅仅出现在伽利略的学生维瓦尼的作品中。在维瓦尼为伽利略所写的传记中，历史学家发现，这本书充满了吹嘘、夸大与不真实的描述。这是因为维瓦尼不仅是伽利略的学生和助手，还是他的崇拜者，所以在写伽利略的传记时难免会添加神圣的色彩。也就是说，关于比萨斜塔扔球的实验有可能是维瓦尼捏造的。在这本传记中，维瓦尼还描写了伽利略发现摆动定律的经过，那是1583年，伽利略坐在教堂中，因为无聊观察吊灯的摆动时恍然悟到的。可是后来人们发现，比萨教堂的吊灯是在1587年才挂上去的。
而且，就算维瓦尼所描述的比萨斜塔扔球事件是真实的，那么伽利略会这么做吗？这是一个十分简单的实验，而且所得出的结论并不是什么关键的理论，伽利略应该不会去进行这么无聊的实验，他的时间应该花费在更复杂的计算与观察上。
亚里士多德的理论错误，早就有人提出了质疑，而且这个人比伽利略还早1000年。这个人是6世纪拜占庭的学者罗伯努斯。罗伯努斯也进行过类似的落体实验，并指出质量轻的物体并不会比质量重的物体更晚落地。自此之后，有许多人赞同了罗伯努斯的观点。对于一个人们已经证明过的观点，伽利略还会那么兴师动众地跑到比萨斜塔上，甚至叫上了全校的师生一起观摩吗？
除此之外，还有人认为在比萨斜塔上做这个实验根本就不现实，而且也不会得到准确的数据。因为就算伽利略登上比萨斜塔做这个实验，也不会得出两个球一起落地的结果。关于这一点伽利略本人有过研究，但是他并未得出什么结论。伽利略对落体实验研究的结果是：“当我们同时放开一个质量轻的物体和一个质量重的物体时，似乎是质量轻的物体一开始下落得很快，而质量重的物体则是慢慢赶上质量轻的物体的下落速度的。”从这段描述中，我们可以看到，伽利略并未得出某种结论，只是对自由落体现象进行了一番描述而已。
关于伽利略所提到的这种情况，现代人借助高速摄影机进行了解释。这是因为当一个人手握质量较重的物体时，会产生肌肉疲劳，所以在松开两只手中的物体时，会不自觉地先松开质量轻的物体。也就是说，作为一个人我们根本不可能同时放开两只手中质量不同的物体，根本无法做到同时放手。
实际上，在科学界类似的故事挺多的，而且这些故事都是耳熟能详的，但是其真实性却并不高。例如，阿基米德测量金冠的故事。在这个故事中，有一位国王命人打造了一个金冠，但是却怀疑匠人私吞了一部分金子，用银子替代。于是国王就让阿基米德在不破坏金冠的情况下，测量一下金冠是否是纯金的。最终阿基米德在洗澡的过程中悟出了办法。于是，他把金冠放到一个装满水的木桶中，测量溢出的水的体积，然后把同等质量的纯金放进水中，测量溢出的水的体积。如果金冠被掺入了银子，那么它的体积就比同等质量的纯金要大，金冠放进木桶中所溢出来的水也就比较多。
在故事中，阿基米德所使用的方法在理论上是可行的，但是实际操作起来却十分困难。因为阿基米德所测量的结果的差别将会非常小，就是在今天计算起来也十分困难，更别说在那个科技水平有限的时代。关键在于，在这种测量方法中，阿基米德还会被误差误导。而且，如果阿基米德使用自己所发现的浮力定律，会更容易一些。
引力的本质
爱因斯坦所提出的相对论主要研究时间和空间的性质与引力问题，其中引力是其研究的核心问题。虽然在日常生活中，我们既看不着也摸不着引力，但是引力却无时无刻不影响着我们的生活。因为引力，我们可以脚踏实地走在地面上，也会在被物体绊脚的时候直接摔倒在地，往上空抛起的物体会落下，这就是地球自身所具有的引力。除了地球的引力外，那些距离地球近且引力较大的天体也会对地球产生深刻的影响，例如地球上海水的潮起潮落就是月球的引力所导致的。
可以说，宇宙中的一切都被掌握在引力的手掌中。既然如此，那么引力到底是什么呢？牛顿认为，引力就如同一根无形的线一样，牵连着宇宙中的所有物体。根据牛顿所提出的万有引力定律，天体引力的大小与其质量成正比例，而与距离的平方成反比例。
自从有了开普勒的行星运动三定律和牛顿的万有引力之后，人们就已经掌握了精确计算天体运动轨道的能力。在太阳系内，太阳被众星捧月，所有行星都围绕着它运行，这些行星运行的轨道并不是一个标准的圆形，确切地说是一个椭圆形。运行的轨道是一个椭圆形的原因在于，行星围绕着太阳进行运转的时候，不仅仅受到太阳引力的影响，还会受到太阳系内所有天体引力的影响，只是这种影响力相较于太阳来说比较小罢了，而且这种影响力也是参差不齐的。就是这种大大小小引力的作用，导致行星运行的轨道形状最终变成了椭圆。
在太阳系，太阳不仅是一颗可以给我们带来光与热的恒星，其本身的质量和引力都不可小觑，正因如此，太阳系的其他天体才会围绕着太阳旋转并形成各自的轨道。而我们的地球就是被太阳本身所具有的无形的引力牵引着，环绕着太阳做有规律的圆周运动。
此外，牛顿还提出了另一种情况，那就是引力的超距作用。假设有一天太阳突然发生了巨大的爆炸，太阳的质量瞬间变成了零或是很小的质量，那么太阳本身所具有的引力也会一同消失。这样一来，地球瞬间就会被甩出去，进而出现了引力的超距作用现象。就好像一个被线牵引着的风筝一样，当线突然断了，那么风筝就会被风吹走。
总的来说，牛顿认为引力的相互作用是瞬间产生的，不论两个物体之间的距离有多远，只要其中一个物体的质量发生了变化，引力的大小也就会立刻跟着发生变化。
对于牛顿所提出的这种理论，爱因斯坦产生了严重的怀疑，并突破了旧的理论，提出了狭义相对论。在狭义相对论中，爱因斯坦提出在宇宙中光的速度最快，没有什么信号或者能量的传递速度能够超过光速。如果像牛顿所说的那样，太阳真的突然发生了爆炸，那么地球最快也要在八分钟之后才可以感应到，这是因为，就算是引力的传播速度也不会快过光速。
这样一来，牛顿所提出的引力超距作用就站不住脚了，因为如果这种理论真的正确的话，那么我们可以根据这个理论，通过改变物体质量的大小实现快速向远方传递消息的目的。很显然这是不可能实现的。这说明牛顿关于引力是一根无形的线的比喻是错误的。
爱因斯坦通过研究发现，引力会使光线出现弯曲现象。对于光的弯曲现象，爱因斯坦解释道，这是因为光要走最短的路径，因此在一个被引力弯曲的空间内，光的最短线路看起来就是一条弯曲的线。其实不只光线总是走最短的路线，在引力作用下的物体也会像光线一样走最短的路线。例如，当我们向空中抛起一个球体时，这个球体会在地球引力的作用下掉在地面上。如果这个小球在空中的运动轨迹是一条抛物线，那么小球在引力作用下运动的轨迹就是一条曲线，而这条曲线就是在引力作用下最短的运动路线。
这说明，引力并非一种力，而是一种空间弯曲的外在现象。也就是说，在宇宙存在的并不是像牛顿所说的无形的引力的线，而是一张由时空编织成的大网，而我们的地球就在这张大网上，而且因为地球本身所具有的质量，这张大网会被压得凹陷下去。
当一个天体的质量够大时，这张大网就会被压得更加往下凹，而且其凹陷的面积也会变大。例如，当太阳处于这张大网中的时候，它所造成的凹陷深度与面积一定比地球大。
因为太阳所压的深度和面积比地球大，所以在这张大网上地球只能滑向太阳，也就是说地球只能围绕着太阳旋转。如果是一个质量比地球小的天体，那么地球所压下的深度面积一定超过这个天体，这样一来，这个天体就只能滑向地球，也就是围绕着地球转动。而这个凹陷地方的轨迹看起来就是一条曲线。
在这个理论基础上，爱因斯坦还预测了引力波的存在。在物理学中，引力波具体是指时空曲率中以波的形式从射源向外传播的扰动，而且引力波还会以引力辐射的形式传递能量。例如，当一颗流星划过地球的轨道时，就会在这张时空大网上出现引力波。如果流星划过地球轨道的速度够快，那么时空大网上地球的质量就会出现变化，就像在地球附近的网上抖动了一下，使地球下面的网的凹陷深度发生了变化。这种凹陷的深度变化会从中心迅速地传递出去，在这个传递的过程中，弯曲的时空网就会呈现波澜状，这个波澜就是引力波。而且这个波澜传递的速度是光速，因此，引力波的传播速度也是光速。
爱因斯坦根据他的广义相对论提出了引力波的存在，并认为在理论上我们可以探测到的引力波射源包括由白矮星、中子星或黑洞组成的联星系统。由于引力波现象是广义相对论的区域洛伦兹协变性的结果之一，因此，引力波限制了相互作用的传播速度。而在牛顿的引力理论中，相互作用都是以无限速度进行传播的。所以，在牛顿的引力理论中引力波并不存在。
自从爱因斯坦提出引力波理论上存在的可能性之后，人们就试图在宇宙中寻找引力波的影子，但是人们努力了将近一百年，却一点结果也没有。
最后的炼金术士
牛顿被认为是最具影响力的科学家，甚至还被赞誉为“物理学之父”，他是作为经典力学基础的运动定律的建立者。牛顿所发现的运动三定律和万有引力定律，为近代物理学和力学的发展奠定了基础，他的万有引力定律和哥白尼的日心说奠定了现代天文学的理论基础。而且这些理论基础直到今天人们依然在使用，例如对人造卫星、火箭、宇宙飞船的发射升空和运动轨道的计算，等等。
2005年，英国皇家学会进行了一场名为“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查。调查的结果显示，大多数人均认为牛顿是比阿尔伯特·爱因斯坦更伟大的科学家。后来，相关研究人员还专门对牛顿的毛发进行了基因分析，结果发现牛顿是艾斯伯格症候群携带者，患有艾斯伯格症的人在人际交往上与自闭症往往有相似之处，但是此类人一般比较聪明，有的甚至还是天才。例如爱因斯坦、莫扎特、牛顿等名人都被认为是艾斯伯格症候群携带者。在对牛顿的基因分析中，研究人员还发现了XQ28的基因表现，这更加说明了牛顿就是一个艾斯伯格症患者。这一结论不仅无损于牛顿的高大形象，反而使牛顿变得更加神秘。
牛顿的一生颇具传奇色彩，只不过大多数人仅记得牛顿是一位伟大的科学家与物理学家而已。事实上，牛顿的一生有一条分水岭，在分水岭的一边，牛顿全心全意地研究科学；而在分水岭的另一边，牛顿则完全沉溺于神学的研究中，他甚至还使用许多“科学现象”来证明上帝的存在。他在研究地球的年龄时，居然从《圣经》中寻找答案。所以有人说，晚年时的牛顿已经完全是一个神学主义者了。
此外，牛顿还对炼金术产生了极大的兴趣，并被认为是最后一位炼金术士。对于牛顿的这种兴趣，大多数人都持批判的态度，并认为牛顿已经精神错乱了。不过也有人认为这是人们对牛顿的误解，甚至是对炼金术本身存在着巨大的误解。
对于自己热衷于炼金术的事实，牛顿解释道：据说炼金术在早期不仅与日常生活息息相关，而且也与神学相互契合。因此我们应该把炼金术看成是一个新的悖论。神圣的炼金术是通过神灵的影响而产生的，所以被认为是时间的开端以及万物之始。通过炼金术，所有生物都开始运动并且获得生命。上帝在创造万物的时候，就已经按照重量、数量和大小比例创造出了天地万物，然后分派给万物以不同的任务。
牛顿认为，只有无知与头脑简单的人才认为，炼金术仅仅从事金属方面的研究，并且对这门最高尚的科学心生怀疑，因为炼金术还能研究未知的性能。上帝就是根据物质特性创造了女人并让女人们接受她们是上帝的创造物这一理念，生育下一代。这种看法属于一种哲学，而且这种哲学并不像大多数人所认为的那样是空洞的和错误的。炼金术不仅可以帮助人们认识上帝，还可以找到药物，甚至会对教育产生有利的影响。
柏拉图说过，炼金术这种哲学是对神的模仿，并且在人力所能及的范围内。炼金术不仅仅作为一种理论而存在，更可以应用到实践中。
在大多数人眼中，虽然炼金术并不具有科学性，但是炼金术却是化学这门科学的前身。著名的化学家波意耳就研究过炼金术，但他是为了更好地进行自己的化学研究。
但是牛顿却不一样，因为牛顿所研究的炼金术是真正的炼金术，牛顿是一位真正的炼金术士。按照牛顿的说法，炼金术并不是一门可以演化成化学的科学，而是一种用于理解宇宙以及人类文明起源的古埃及和古希腊思想。
牛顿与当时许多以炼金为职业的术士一样，相信炼金术是一门古老的艺术，而且在炼金术中还蕴藏着太古以前的大智慧，甚至还包括了神学的智慧。
牛顿认为只有通过物质的“死亡”，才可以获得哲学意义上的“混乱”状态，才可以回到最初而原始的物质，使得组成宇宙的基本成分获得新生。而且牛顿还坚信，在炼金术的操作中包含了自然生命过程中的所有步骤。只要有谁能够解开炼金术步骤中的真正秘密，那么他就可以获得物质内部结构的秘密，并且发现神圣的精神力量的源泉，成为真正的先知、拥有最高智慧的人物。
有人认为，炼金术对牛顿的思想并非完全没有益处，因为炼金术中蕴含着理解世界本源构成的思想。而全部物理学就是为了完成一个任务，那就是解读构建宇宙的物质。
总的来说，神秘主义在牛顿的思想中是必不可少的重要组成部分。牛顿对神学和炼金术的研究，使得牛顿获得了哲学上的灵感，并且转变了自己之前的想法与思想，认识到物体之间存在着超越时空距离的内在联系。
在现代科学初生的那个年代，科学并非一门独立的学科，而是与巫术、占星术、炼金术、宗教联系在一起，根本无法分割。因此作为现代科学的奠基人牛顿，他既是一名伟大的科学家，也是一个信仰神学并进行炼金活动的人。当时的许多人面对世俗的压力，反叛精神十分强烈，所以过分强调那个时代科学与宗教之间的冲突，并完全站在宗教的对立面上。
事实上，这只不过是两种思想模式的对决而已。科学企图用自己的方式来解释世界和宇宙中的问题，而宗教也试图采用自己的方式进行解释，但是双方解释的内容又是不一样的，所以冲突在所难免。而且，当时的西方人主要是反对基督教这一种宗教，所以有的人虽然没有选择信仰科学，但是却选择了信仰另一种宗教，并且誓死捍卫自己的信仰。而有的人却把这种人也列入了科学家的阵营中，似乎只要是站在基督教对立面并公开反对基督教的人都是科学家，布鲁诺就是一个很好的例子。
布鲁诺死于火刑，当时他被绑在罗马的鲜花广场上，当着众人的面被活活烧死。而且，当时的教会为了防止布鲁诺在临死前继续妖言惑众，事先就把布鲁诺的舌头给钉住了。
对于布鲁诺，大多数人都比较熟悉。但是我们真正了解布鲁诺吗？布鲁诺为什么会被活活烧死？大多数人认为，这是因为布鲁诺公开支持和捍卫哥白尼的日心说，因此教会为了维护自己的权威，必须把布鲁诺处死。总的来说，布鲁诺在大多数人眼中是一个为科学真理而献身的人，是一个值得人们尊敬的人。
教会对布鲁诺的审判时间长达八年之久，在此期间，宗教裁判所对布鲁诺提出了四十多项指控。这些指控内容基本上与科学无关，主要是针对神学和哲学方面的。例如，布鲁诺怀疑三位一体说，并且否认圣母玛利亚的童真；认为万物有灵，怀疑耶稣生平事件的真实性；对监狱和犯罪的错误看法，等等。除了思想上的，还有一些具体行为的指控，例如亵渎神明、侮辱教皇、试图烧掉修道院、研究和实行巫术，等等。
而且，布鲁诺是否是一位科学家也有待商讨。严格来说，布鲁诺根本不是一个科学家。尽管他认为太阳处于宇宙的中心，但却是出于自然哲学上的理由，与科学毫无关系。布鲁诺甚至还发表文章批评哥白尼：“哥白尼的局限就在于过分拘泥于数学当中，而无法掌握真正的哲学原理。”
布鲁诺之所以相信日心说，并不是因为大量的实验证据，而是被赫尔墨斯主义影响的。赫尔墨斯主义是一种古老的宗教，并且带着强烈的神秘主义色彩，提倡泛神论和使用巫术。而且，赫尔墨斯主义者比较崇拜太阳。身为赫尔墨斯主义的信仰者，布鲁诺认为自己有责任恢复这种古老巫术的繁荣。总的来说，当时的布鲁诺并不是以科学家的身份被处以火刑，而是以一个巫师的身份被烧死的。
后来人们之所以认为布鲁诺是科学家，是因为布鲁诺宣称自己信仰日心说。如果真的是这样，也与科学家没有关系，毕竟这只是对日心说的一种传播而已。
宇宙中存在着的力
牛顿运动定律告诉我们，力可以改变物体的运动状态。既然如此，那么到底是什么样的作用力在改变着物体的运动状态呢？这涉及宇宙中存在着的四种力。
宇宙中存在着的第一种基本力就是万有引力。我们平时所感受到的力往往就是引力，比如我们感受自身所具有的重力，这就是地球上的引力在起作用。在引力的研究方面，首先是牛顿的万有引力公式，后来爱因斯坦的广义相对论对牛顿的公式进行了修正。
后来，科学家在研究中又发现了宇宙中存在着的第二种力，也就是电磁力。常识告诉我们，两块磁铁异性相吸、同性相斥。在吸引力与排斥力中，我们往往会感觉到强有力的排斥力。如今电磁力已经广泛地应用到生活中，例如火车的开动与电梯的升降，等等。在电磁力的研究方面，有麦克斯韦的电磁方程。
通常情况下，引力所产生的作用远远不如电磁力。例如，当我们把一根塑料棒摩擦起电的时候，就可以轻松地把质量较轻的纸给吸起来。这说明塑料棒摩擦产生的电磁力要远远大于地球引力对纸片的作用。
但是引力有一个特点却是电磁力所不能及的。因为引力是长程力，不论距离有多远，都可以对其产生引力的作用，只是引力的大小与距离的平方成反比罢了。即使引力会随着距离的渐远而减弱，但是却比电磁力所产生的影响距离要长。也就是说，电磁力的作用力虽然很强大，但是却会受到短距离的限制，而且作用力的大小会随着距离的渐远而衰减，并且作用力衰减的速度要远远大于引力。
爱因斯坦在生命的最后三十年内，一直致力于建立一个“同一场理论”，也就是把引力和电磁力统一到一个数学表达式中。因为爱因斯坦认为，如果人类能够把引力和电磁力统一起来，那么就可以根据同一场理论来了解和解决宇宙中存在的最深奥的现象与问题。爱因斯坦对他的广义相对论十分自信，并且认为相对论一定可以找到这个统一场的理论。可是爱因斯坦耗时三十年，也没有建立起同一场理论。
在爱因斯坦去世后，量子力学的发展十分迅速，人们对微观世界的了解也越来越多。后来人们发明了威力巨大的粒子加速器，并且开始了解原子。
因此量子力学告诉我们，在宇宙和自然界中，除了引力和电磁力之外，还存在着两种最基本的力，其中一种力的名字叫做弱核力，就是因为弱核力的存在，物质才会出现放射性现象；另一种力的名字叫做强核力，这种力可以把质子和中子结合为原子核。
到目前为止，我们在宇宙中发现的这四种力完全是宇宙送给我们人类的礼物，我们可以充分利用这四种力，例如引力弹弓就是对引力重力的利用。所谓引力弹弓，就是利用行星的重力场来给太空探测船加速，并将其抛向下一个目的地，就是说把行星当做了引力助推器。
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