根據(jù)英國(guó)當(dāng)時(shí)使用的歷法，牛頓出生于1642年的圣誕節(jié)(在歐洲大陸的大部分地區(qū)是1643年1月4日)。在他出生后的頭十年里，英國(guó)經(jīng)歷了可怕的內(nèi)戰(zhàn)。17世紀(jì)40年代，議會(huì)軍與保皇軍之間爆發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)，結(jié)果將查理一世于1649年1月送上了斷頭臺(tái)。牛頓的舅舅和繼父都是地方教區(qū)的教區(qū)長(zhǎng)。在國(guó)會(huì)召集教會(huì)當(dāng)局檢查宗教“虐待”情況的過(guò)程中，他們兩人似乎并沒(méi)受到什么折磨。十多歲的時(shí)候，牛頓生活在激進(jìn)的、信奉新教的共和政體下。到了1660年，查理二世復(fù)辟，共和政體被取代了。牛頓出身于一個(gè)相對(duì)殷實(shí)的家庭，在一種濃厚的宗教氛圍中長(zhǎng)大。牛頓的父親也叫艾薩克，他是一個(gè)自耕農(nóng)，在1639年12月繼承了林肯郡伍爾索普教區(qū)的一片土地和一座很氣派的莊園。牛頓的母親漢娜·艾斯庫(kù)來(lái)自下層鄉(xiāng)紳家庭，似乎僅僅受過(guò)一點(diǎn)基本教育(不過(guò)這在那時(shí)是比較普遍的)。不過(guò)，她弟弟威廉卻是17世紀(jì)30年代劍橋大學(xué)三一學(xué)院的畢業(yè)生。后來(lái)，在送牛頓去上三一學(xué)院的過(guò)程中，威廉發(fā)揮了很大的作用。

牛頓的父親(他顯然連自己的名字都不會(huì)寫)死于1642年10月初，當(dāng)時(shí)離兒子出生還有將近三個(gè)月時(shí)間。牛頓曾對(duì)孔杜伊特講，他剛生下來(lái)時(shí)瘦小孱弱，一副病態(tài)，人們都認(rèn)為他活不長(zhǎng)久。家里打發(fā)兩個(gè)婦人到當(dāng)?shù)匾晃毁F婦那里尋求幫助，結(jié)果她倆卻在半路上坐下來(lái)休息，因?yàn)樗齻兛隙ǖ茸约悍祷貢r(shí)那個(gè)嬰兒已經(jīng)死了。然而，命運(yùn)多舛的牛頓還是活了下來(lái)。母親把牛頓撫養(yǎng)到三歲的時(shí)候，當(dāng)?shù)匾晃簧狭四昙o(jì)的教區(qū)牧師巴納巴斯·史密斯向她求婚。史密斯牧師很富有，他答應(yīng)會(huì)給漢娜的頭生子牛頓遺留一些土地，于是漢娜就在1646年1月和史密斯結(jié)婚了。從那以后，一直到史密斯1653年去世，漢娜大部分時(shí)間都和后夫生活在一起，而且為他生育了三個(gè)孩子(其中一個(gè)就是凱瑟琳·孔杜伊特的母親)。雖然約翰·孔杜伊特用抒情的筆調(diào)描寫了漢娜的品德，并且很細(xì)心地指出漢娜是一位對(duì)所有的孩子“都很溺愛(ài)的母親”，但同時(shí)強(qiáng)調(diào)她最鐘愛(ài)的還是小艾薩克。無(wú)論這話的真實(shí)性如何，來(lái)自牛頓自己的證據(jù)則表明他少年時(shí)與母親的關(guān)系非常不好。此外，在長(zhǎng)達(dá)七年的時(shí)間里，漢娜實(shí)際上都將牛頓留在伍爾索普由外婆撫養(yǎng)，歷史學(xué)家一直覺(jué)得很難將這一事實(shí)與孔杜伊特的描述協(xié)調(diào)起來(lái)。

牛頓先后就讀于當(dāng)?shù)氐膬伤W(xué)，十二歲后進(jìn)入格蘭瑟姆文法公學(xué)讀書。他寄宿在當(dāng)?shù)氐囊晃凰巹熂s瑟夫·克拉克家中?？死说乃幏砍闪伺ｎD獲取信息的一個(gè)大好來(lái)源?？死说囊晃缓蟠嬖V威廉·斯蒂克利，牛頓對(duì)店中大量的藥品和化學(xué)制品表現(xiàn)出了極大的興趣。斯蒂克利寫道，牛頓曾花了大量時(shí)間來(lái)收集藥草，還很可能向克拉克的學(xué)徒了解過(guò)這些藥草的屬性。牛頓當(dāng)時(shí)和克拉克的繼子女生活在一起。這些繼子女中有一位叫凱瑟琳——也就是后來(lái)的文森特夫人，她提供了有關(guān)這位神童的大量信息。斯蒂克利遇到的每個(gè)人都會(huì)向他敘說(shuō)牛頓制造機(jī)器的“天賦和非凡的創(chuàng)造性”。他們這樣告訴他：“放學(xué)后，牛頓不跟其他男孩一起玩耍，而總是在家里忙個(gè)不停，隨心所欲地制作各種各樣的小玩意兒和木頭模型。”文森特夫人稱自己就是那位年輕的發(fā)明家當(dāng)年關(guān)注、愛(ài)慕的對(duì)象。根據(jù)她的記錄，牛頓的同學(xué)“并不十分喜歡”牛頓，因?yàn)樗麄冎琅ｎD要比他們“心靈手巧得多”。小艾薩克“一直”都是“一個(gè)嚴(yán)肅、沉默寡言而善于思考的少年”。他從不跟男孩子一起玩耍，但偶爾會(huì)做一些玩具小屋中擺放的家具，給女孩子“擺放玩偶和懸掛小飾品”。

牛頓將母親給他的錢都用來(lái)購(gòu)置鋸子、鑿子、手斧、錘子之類的工具，并慢慢在格蘭瑟姆建起了“一家齊備的工具店”。“他用起這些工具來(lái)得心應(yīng)手，好像生來(lái)就是干這一行似的?！蔽纳胤蛉嗣枋鲞^(guò)的那些機(jī)器以及牛頓制作的其他機(jī)器，其設(shè)計(jì)構(gòu)思大都源自約翰·巴特的《自然與藝術(shù)的奧秘》一書。《自然與藝術(shù)的奧秘》屬于當(dāng)時(shí)極為流行的“數(shù)學(xué)魔術(shù)”一類的書籍，其中包含了無(wú)數(shù)制作機(jī)器的法子和圖畫。那時(shí)的牛頓已不甘于按部就班地利用書中的信息，而總要大大發(fā)揮一番才行。由于不滿足于按照巴特的描述復(fù)制一個(gè)簡(jiǎn)單的風(fēng)車，牛頓曾專門跑到附近一個(gè)村子里觀摩制造一架真正風(fēng)車的過(guò)程。他“天天跟工匠們待在一起”，“非常準(zhǔn)確地掌握了風(fēng)車的制作機(jī)理，然后自己制作了一個(gè)真正的、完美的風(fēng)車模型”。不僅如此，牛頓還超越了他的風(fēng)車樣板。他改變了風(fēng)車的機(jī)理，竟讓一只老鼠來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)車的翼板——老鼠為了夠著谷物，只得不停地推動(dòng)一只輪子。雖然給斯蒂克利提供信息的人對(duì)風(fēng)車的準(zhǔn)確機(jī)理有著不同的說(shuō)法，但他們都一致說(shuō)當(dāng)時(shí)人們會(huì)從幾英里外趕來(lái)觀看艾薩克的“老鼠磨工”。斯蒂克利敏銳地指出，牛頓往往會(huì)專注于“滑稽的”(即“好玩的”)發(fā)明。除了老鼠磨工和玩偶家具之外，牛頓還研究過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單風(fēng)箏的結(jié)構(gòu)和尺寸，然后做了一個(gè)更好的風(fēng)箏，拴上一個(gè)點(diǎn)燃蠟燭的燈籠放飛。這個(gè)風(fēng)箏曾一度引起當(dāng)?shù)厝说捏@恐，給了他們?cè)S多飯余酒后的談資。

牛頓還造了一個(gè)木鐘，而且就像他制作風(fēng)車和風(fēng)箏那樣，緊接著又造了一個(gè)更好的。改進(jìn)后的木鐘帶有一個(gè)鐘盤，由涓涓細(xì)流來(lái)驅(qū)動(dòng)，而水是他每天早晨加進(jìn)去的。這個(gè)木鐘是牛頓用漢弗萊·巴賓頓送給他的一個(gè)箱子改做的。巴賓頓是克拉克夫人的弟弟(克拉克夫人是漢娜·史密斯的好友)，他因?yàn)榫芙^宣誓效忠共和政體而被三一學(xué)院開(kāi)除。在以后的幾十年中，巴賓頓將在牛頓的生活中扮演一個(gè)重要的角色。此外，牛頓還進(jìn)一步發(fā)揮自己的藝術(shù)天分，著手制作復(fù)雜的日晷，在克拉克家房子外部的許多地方刻畫了各種各樣的時(shí)鐘。根據(jù)斯蒂克利的記載，牛頓“畫了長(zhǎng)長(zhǎng)的線條，在上面系上穿有滾球的長(zhǎng)線；在墻上插入栓子，以標(biāo)明小時(shí)、半小時(shí)以及一刻鐘。凡此種種都顯示了他思維的深度與廣度”。牛頓還用這些線條做了一本“年歷”，“根據(jù)線條就能知道是某月的第幾日，太陽(yáng)進(jìn)入各宮的時(shí)間，以及二分點(diǎn)與二至點(diǎn)”。與牛頓的其他發(fā)明一樣，“艾薩克的日晷”在當(dāng)?shù)亟虆^(qū)也非常出名。這些發(fā)明也許是少年牛頓最偉大的成就。斯蒂克利認(rèn)為它們就是牛頓醉心于天體運(yùn)動(dòng)的開(kāi)端。

牛頓在藝術(shù)方面也很出色，比如在素描方面，甚至在作詩(shī)方面——雖然他對(duì)詩(shī)歌的興趣僅僅持續(xù)了一小段時(shí)間。牛頓在自己所住閣樓的墻上用木炭畫滿了動(dòng)物、人物和植物的素描以及數(shù)學(xué)圖形，還將自己的名字刻畫在隔板上。在20世紀(jì)中葉，人們?cè)谖闋査髌涨f園的石雕上發(fā)現(xiàn)了蝕刻的幾何圖畫，這無(wú)疑也是牛頓的杰作。

在1659年購(gòu)買的一本筆記本上，牛頓作了一系列有關(guān)巴特那本著作的筆記，從中可以看出牛頓當(dāng)時(shí)的藝術(shù)傾向。這些筆記顯示出牛頓比較關(guān)注素描的實(shí)用方面，還表明牛頓對(duì)如何利用動(dòng)物、植物和礦物或者通過(guò)混合幾種現(xiàn)有顏色來(lái)制作各種彩色墨水和顏料比較感興趣。僅僅十多年之后，牛頓就因混合現(xiàn)有顏色生成新的顏色而聞名遐邇。筆記本中摘錄的其他一些說(shuō)明涉及魚餌制作以及通過(guò)迷醉手段捕鳥(niǎo)的種種方法——這些方法并非全都很復(fù)雜。巴特的書中還有一些配制萬(wàn)能軟膏和藥膏的配方，牛頓也記下了好幾種。實(shí)際上，在劍橋和牛頓做過(guò)二十年室友的約翰·威金斯后來(lái)回憶起的幾件事情之一就是：牛頓經(jīng)常會(huì)拿一種自制的、令人作嘔的調(diào)和物(“盧卡泰諾香膏”)來(lái)作防腐劑。還有一些筆記來(lái)自約翰·威金斯的《數(shù)學(xué)魔術(shù)》。這是一本當(dāng)時(shí)流行的著作，其中提供的信息與巴特的書類似。筆記本中的其他筆記提到了產(chǎn)生永動(dòng)的不同方法，而永動(dòng)是牛頓以后幾十年中都一直極感興趣的一個(gè)題目。

心靈手巧的牛頓沉浸在實(shí)用創(chuàng)造的世界中，這不僅預(yù)示了他非凡的未來(lái)，而且直接造就了他非凡的未來(lái)。實(shí)際上，對(duì)于牛頓早期所癡迷的活動(dòng)與他后來(lái)所取得的成功之間有著怎樣的聯(lián)系，斯蒂克利有過(guò)極為出色的描述。他指出，少年牛頓能夠嫻熟地使用機(jī)械工具，加之具有素描與設(shè)計(jì)的專長(zhǎng)，這對(duì)他后來(lái)?yè)碛谐錾膶?shí)驗(yàn)技能幫助極大，“給他打下了運(yùn)用自己強(qiáng)大推理能力的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)”。非常罕見(jiàn)的是，牛頓具有成為一位偉大自然哲學(xué)家的所有素質(zhì)，諸如“深邃的洞察力”，“堅(jiān)定不移、百折不撓的解決問(wèn)題的精神”，“延伸其推論[與]演繹鏈的巨大思維力量”，“無(wú)與倫比的代數(shù)技能以及其他使用符號(hào)的方法”。與所有的孩子一樣，牛頓也很喜歡模仿他人。但在斯蒂克利看來(lái)，“他實(shí)際上就是一位天生的哲學(xué)家。學(xué)習(xí)、機(jī)遇和勤奮給他的洞察之眼指出了一些為數(shù)不多的、簡(jiǎn)單而普遍的真理”。他逐步拓展這些真理，“終于揭示了宏觀世界的體系”。

圖2　牛頓借以制造水力鐘的原始設(shè)計(jì)圖。摘自約翰·巴特的《自然與藝術(shù)的奧秘》。

虔誠(chéng)之子

這位極具天賦的鄉(xiāng)下男孩雖然熱衷于制造種種器具，但卻在郁郁寡歡中度過(guò)了青少年時(shí)代。1662年5月底，牛頓用速記法記下了他在前十年中犯下的所有罪行；有一小段時(shí)間，他還記下了自己在劍橋的所有不端行為。雖然拿“清教教義”這個(gè)詞來(lái)形容牛頓信奉的宗教教義是完全不當(dāng)?shù)?，但如果用與這個(gè)詞相關(guān)的那些激進(jìn)的新教倫理價(jià)值觀來(lái)形容這些條目所反映的牛頓，則是再恰當(dāng)不過(guò)的。牛頓記下的許多罪行都是他在虔誠(chéng)的基督徒理應(yīng)休息的安息日(“主日”)所做的一些事情。在17世紀(jì)50年代的許多個(gè)星期天，他要么讀一本無(wú)關(guān)緊要的書，要么在小教堂中吃一個(gè)蘋果，要么做一個(gè)滑鍵、一個(gè)鐘表、一個(gè)捕鼠器或搓一截繩子，在晚間還會(huì)做一些餡餅。牛頓承認(rèn)在上帝之日有過(guò)“無(wú)聊的談話”，所以他也會(huì)在不經(jīng)意間聽(tīng)到并記下許多訓(xùn)誡，這是不足為奇的。牛頓還寫道他有一次完全錯(cuò)過(guò)了禮拜儀式。有時(shí)候，他將心思用在學(xué)習(xí)和錢財(cái)上，更喜歡“世俗的東西”，而沒(méi)有將上帝放在心上。的確，牛頓記下的許多罪行都涉及他沒(méi)能像一個(gè)虔誠(chéng)的人那樣生活的情形?！耙?yàn)闆](méi)能按照自己的信仰生活”，而且“疏于祈禱”，所以他遠(yuǎn)離了上帝。他沒(méi)做到為了上帝而愛(ài)上帝，沒(méi)有達(dá)到“渴望”上帝規(guī)誡的程度。

有些小插曲與村里其他孩子的經(jīng)歷也沒(méi)有什么不同。牛頓曾在另一個(gè)男孩的帽子中放大頭針“戳”人家，媽媽讓他回家時(shí)拒絕回家，藏有一把石弓卻向媽媽和外婆撒謊說(shuō)沒(méi)有。在其他時(shí)候，他還會(huì)跟仆人“鬧翻”。有關(guān)食物的罪行也很突出。牛頓從克拉克的繼子愛(ài)德華·斯托勒那里偷過(guò)櫻桃棒，從媽媽的食品盒里偷過(guò)李子和糖。他還承認(rèn)在病中暴飲暴食，實(shí)際上，在他所列的在劍橋求學(xué)時(shí)所犯的罪行清單上，頭幾條就是暴飲暴食。第一張罪行單上的其他評(píng)語(yǔ)描繪了牛頓心靈的陰暗面。他用拳打過(guò)自己的一個(gè)妹妹，毆打過(guò)“多人”，還狠揍過(guò)愛(ài)德華的弟弟阿瑟·斯托勒。牛頓的單子上還有“有過(guò)不潔的思想，說(shuō)過(guò)不潔的話，有過(guò)不潔的行為，做過(guò)不潔的夢(mèng)”，但其具體含義不詳。牛頓還悔恨地寫道他曾通過(guò)“非法的途徑”使自己擺脫“憂傷”，但其具體所指也不清楚。牛頓還記得自己曾“希望死亡降臨到一些人身上，詛咒他們死去”。最令人震驚的是，他還隱約記得曾經(jīng)威脅要將繼父和母親連同他們的房子一起燒掉。這些都表明牛頓懷有強(qiáng)烈的憎恨。牛頓還編了一份常用詞名單，依照弗朗西斯·格雷戈里1651年的《簡(jiǎn)明名詞詞典》的樣式按字母進(jìn)行排序。在“父親”、“妻子”、“寡婦”等詞后，牛頓加了“私通者”、“娼妓”等詞——這些詞是格雷戈里的書中所沒(méi)有的，可能表達(dá)了他對(duì)母親和繼父的看法。

牛頓的憤怒還體現(xiàn)在生活的其他方面?？锥乓撂貙?duì)牛頓相當(dāng)熟悉，他認(rèn)為從學(xué)業(yè)生涯之初開(kāi)始，牛頓就在怨恨之心和競(jìng)爭(zhēng)之念這兩大力量的驅(qū)使下，一門心思要超過(guò)其他所有人。牛頓經(jīng)常會(huì)對(duì)孔杜伊特講一件他進(jìn)入文法公學(xué)不久發(fā)生的事情。這個(gè)故事可能與他對(duì)于狠揍阿瑟·斯托勒的“供認(rèn)”有關(guān)。當(dāng)時(shí)，牛頓是班上墊底的學(xué)生。有一天，在上學(xué)的路上，一個(gè)同學(xué)踢了牛頓的肚子。放學(xué)后，他就和這個(gè)攻擊者在教堂墓地打了一架。雖然牛頓“沒(méi)有對(duì)手健壯，但他斗志昂揚(yáng)，意志堅(jiān)決，一直打到對(duì)手停手求饒為止”。隨后，在校長(zhǎng)兒子的唆使下，牛頓還強(qiáng)行將對(duì)手的臉抵到教堂的側(cè)墻上。從此以后，牛頓開(kāi)始發(fā)奮努力，在學(xué)習(xí)上趕超對(duì)手，終于在成績(jī)名次上排到了對(duì)手的前面。而且更絕的是，他還一舉成了全校拔尖的學(xué)生。

牛頓的課外活動(dòng)會(huì)對(duì)他的學(xué)習(xí)產(chǎn)生消極的影響。但是只要他愿意，他就可以隨時(shí)撿起功課，一舉超越同學(xué)。牛頓就有這種本事。斯蒂克利寫道：“有時(shí)候，一些愚笨的男孩會(huì)在排名上超過(guò)牛頓，但這往往會(huì)激勵(lì)牛頓加倍努力，反超他們。”校長(zhǎng)約翰·斯托克斯好像在早期就發(fā)現(xiàn)了牛頓的天賦。他曾經(jīng)溫言勸告牛頓以功課為重，但仍然無(wú)法讓這個(gè)少年放開(kāi)手中的錘子和鋸子?？墒?，到了1659年下半年，牛頓的母親決定讓牛頓輟學(xué)，回家料理自家的莊園，并讓一位可靠的仆人照看著牛頓。盡管如此，牛頓還是癡迷于制造水車與其他模型，而且一讀起書來(lái)就會(huì)忘掉一切，根本無(wú)法勝任料理莊園的任務(wù)。他負(fù)責(zé)照看的牛羊會(huì)闖進(jìn)附近的田地。有記錄表明，這年10月他還因此被罰過(guò)款。牛頓還常常忘記吃飯；用斯蒂克利的話來(lái)說(shuō)，“他整個(gè)心思都撲在哲學(xué)上了”。

各種傳記在寫到牛頓此時(shí)的發(fā)展時(shí)，都不再將他描寫成一位極具天賦的技工，而會(huì)開(kāi)始將他描繪成一位超脫的學(xué)者。后來(lái)，有好幾樣不同的證據(jù)表明，到牛頓前去劍橋求學(xué)的時(shí)候，他已經(jīng)因自己超脫的行為或“愚鈍的”行為而聞名鄉(xiāng)里了。作為家務(wù)管理者，牛頓的確不可救藥。他會(huì)賄賂仆人來(lái)代替他，而本人則跑到上學(xué)時(shí)寄宿過(guò)的那間閣樓里去尋求學(xué)者式的避難，全神貫注地閱讀堆放在那里的醫(yī)學(xué)書籍和科學(xué)書籍。在其他時(shí)候，他干脆就躺到籬笆或樹(shù)下看書。還有一次，他拉的馬掙脫了籠頭，而他卻一個(gè)勁地埋頭看書，走了好幾英里路都沒(méi)有覺(jué)察。牛頓的母親“對(duì)他的這種書生氣怒不可遏”，而仆人們則稱他為“一個(gè)傻小子”，認(rèn)為他“永遠(yuǎn)都不會(huì)有什么作為”。

這時(shí)，校長(zhǎng)斯托克斯向牛頓伸出了援手。斯托克斯告訴漢娜，牛頓極具天賦，不應(yīng)埋沒(méi)于“鄉(xiāng)村俗務(wù)”中。他看到了“這個(gè)少年的非凡才能，驚嘆于他的驚人發(fā)明、心靈手巧以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)他的年齡的奇妙洞察力”。他還告訴漢娜，牛頓“將成為一位非常了不起的人”。斯托克斯還提出愿意免除牛頓的膳食費(fèi)，這一點(diǎn)可能是促使?jié)h娜同意兒子返回文法公學(xué)、預(yù)備上大學(xué)的關(guān)鍵因素。牛頓于1660年秋返校，并接受了拉丁語(yǔ)和希臘語(yǔ)的額外訓(xùn)練。在牛頓畢業(yè)離校的那一天，斯托克斯為他舉行了一場(chǎng)激動(dòng)人心的歡送會(huì)，據(jù)說(shuō)還讓學(xué)校的其他學(xué)生熱淚盈眶。不過(guò)，斯蒂克利寫道，仆人們可沒(méi)有感受到這種情感，他們斷言牛頓“一無(wú)是處，只配上上大學(xué)”。