大自然和大自然的法則藏匿於黑夜之中；上帝說，讓牛頓出世吧！於是世界一片光明。--亞歷山大·蒲珀
要是讓你挑出有史以來最不愉快的實地科學考察，你肯定很難挑得出比1735年法國皇家科學院的秘魯遠征更加倒霉的。在一位名叫皮埃爾·布格的水文工作者和一位名叫查理·瑪麗·孔達米納的軍人數學家的率領下，一個由科學家和冒險家組成的小組前往秘魯，旨在用三角測量法測定穿越安第斯山脈的距離。
那個時候，人們感染上了一種了解地球的強烈慾望--想要確定地球有多大年齡，多少體積，懸在宇宙的哪個部分，是怎樣形成的。法國小組的任務是要沿著一條直線，從基多附近的雅羅基開始，到如今位於厄瓜多的昆卡過去一點，測量1度經線（即地球圓周的三百六十分之一）的長度，全長約為320公里，從而幫助解決這顆行星的周長問題。
事情幾乎從一開始就出了問題，有時候還是令人瞠目的大問題。在基多，訪客們不知怎的激怒了當地人，被手拿石頭的暴民攆出了城。過不多久，由於跟某個女人產生誤解，測量小組的一名醫生被謀殺。組裡的植物學家精神錯亂。其他人或發熱死去，或墜落喪命。考察隊的第三號人物--一個名叫讓·戈丁的男人--跟一位13歲的姑娘私奔，怎麼也勸不回來。
測量小組有一次不得不停止工作8個月；同時，孔達米納騎馬去利馬，解決一個許可證問題。他最後和布格互不說話，拒絕合作。這個人數越來越少的測量小組每到一處都讓當地官員們心存狐疑。他們很難相信，這批法國科學家為了測量世界而會繞過半個地球。這根本說不通。兩個半世紀以後，這似乎仍是個很有道理的問題。法國人犯不著吃那麼多苦頭跑到安第斯山脈，幹嗎不就在法國搞測量？
一方面，這是因為18世紀的科學家，尤其是法國科學家，辦事很少用簡單的辦法。另一方面，這與一個實際問題有關。這個問題起源於多年以前--早在布格和孔達米納夢想去南美洲之前，更不用說有理由這麼做之前--英國天文學家埃德蒙·哈雷。
哈雷是個不同凡響的人物。在漫長而又多產的生涯中，他當過船長、地圖繪製員、牛津大學幾何學教授、皇家制幣廠副廠長、皇家天文學家，是深海潛水鐘的發明人。他寫過有關磁力、潮汐和行星運動方面的權威文章，還天真地寫過關於鴉片的效果的文章。他發明了氣象圖和運算表，提出了測算地球的年齡和地球到太陽的距離的方法，甚至發明了一種把魚類保鮮到淡季的實用方法。他惟一沒有干過的就是發現那顆冠以他名字的彗星。他只是承認，他在1682年見到的那顆彗星，就是別人分別在1456年、1531年和1607年見到的同一顆彗星。
這顆彗星直到1758年才被命名為哈雷彗星，那是在他去世大約16年之後。
然而，儘管他取得了這麼多的成就，但他對人類知識的最大貢獻也許只在於他參加了一次科學上的打賭。賭注不大，對方是那個時代的另外兩位傑出人物。一位是羅伯特·胡克，人們現在記得最清楚的興許是他描述了細胞；另一位是偉大而又威嚴的克里斯托弗·雷恩爵士，他起先其實是一位天文學家，後來還當過建築師，雖然這一點人們現在往往不大記得。
1683年，哈雷、胡克和雷恩在倫敦吃飯，突然間談話內容轉向天體運動。據認為，行星往往傾向於以一種特殊的卵行線即以橢圓形在軌道上運行--用理查德·費曼的話來說，"一條特殊而精確的曲線"--但不知道什麼原因。雷恩慷慨地提出，要是他們中間誰能找到個答案，他願意發給他價值40先令（相當於兩個星期的工資）的獎品。
胡克以好大喜功聞名，儘管有的見解不一定是他自己的。他聲稱他已經解決這個問題，但現在不願意告訴大家，他的理由有趣而巧妙，說是這麼做會使別人失去自己找出答案的機會。因此，他要"把答案保密一段時間，別人因此會知道怎麼珍視它"。沒有跡象表明，他後來有沒有再想過這件事。可是，哈雷著了迷，一定要找到這個答案，還於次年前往劍橋大學，冒昧拜訪該大學的數學教授艾薩克·牛頓，希望得到他的幫助。
牛頓絕對是個怪人--他聰明過人，而又離群索居，沉悶無趣，敏感多疑，注意力很不集中（據說，早晨他把腳伸出被窩以後，有時候突然之間思潮洶湧，會一動不動地坐上幾個小時），幹得出非常有趣的怪事。他建立了自己的實驗室，也是劍橋大學的第一個實驗室，但接著就從事異乎尋常的實驗。有一次，他把一根大針眼縫針--一種用來縫皮革的長針--插進眼窩，然後在"眼睛和儘可能接近眼睛後部的骨頭之間"揉來揉去，目的只是為了看看會有什麼事發生。結果，說來也奇怪，什麼事兒也沒有--至少沒有產生持久的後果。另一次，他瞪大眼睛望著太陽，能望多久就望多久，以便發現對他的視力有什麼影響。他又一次沒有受到嚴重的傷害，雖然他不得不在暗室里待了幾天，等著眼睛恢複過來。
與他的非凡天才相比，這些奇異的信念和古怪的特點算不了什麼--即使在以常規方法工作的時候，他也往往顯得很特別。在學生時代，他覺得普通數學局限性很大，十分失望，便發明了一種嶄新的形式--微積分，但有27年時間對誰也沒有說起過這件事。他以同樣的方式在光學領域工作，改變了我們對光的理解，為光譜學奠定了基礎，但還是過了30年才把成果與別人分享。
儘管他那麼聰明，真正的科學只佔他興趣的一部分。他至少有一半工作年齡花在鍊金術和反覆無常的宗教活動方面。這些活動不是涉獵，而是全身心地撲了進去。他偷偷信仰一種很危險的名叫阿里烏斯教的異教。該教的主要教義是認為根本沒有三位一體（這有點兒諷刺意味，因為牛頓的工作單位就是劍橋大學的三一學院）。他花了無數個小時來研究耶路撒冷不復存在的所羅門王神殿的平面圖（在此過程中自學了希伯來語，以便閱讀原文作品），認為自己掌握著數學方面的線索，知道基督第二次降臨和世界末日的日期。他對鍊金術同樣無比熱心。1936年，經濟學家約翰·梅納德在拍賣會上購得一箱子牛頓的文件，吃驚地發現那些材料絕大部分與光學或行星運動沒有任何關係，而是些有關他潛心探索把低賤金屬變成貴重金屬的資料。20世紀70年代，人們通過分析牛頓的一綹頭髮發現，裡面含有汞--這種元素，除了鍊金術士、制帽商和溫度計製造商以外，別人幾乎不會感興趣--其濃度大約是常人的40倍。他早晨有想不到起床的毛病，這也許是不足為怪的。
1684年8月，哈雷不請自來，登門拜訪牛頓。他指望從牛頓那裡得到什麼幫助，我們只能猜測。但是，多虧一位牛頓的密友--亞伯拉罕·棣莫佛後來寫的一篇敘述，我們才有了一篇有關科學界一次最有歷史意義的會見的記錄：
1684年，哈雷博士來劍橋拜訪。他們在一起待了一會兒以後，博士問他，要是太陽的引力與行星離太陽距離的平方成反比，他認為行星運行的曲線會是什麼樣的。
這裡提到的是一個數學問題，名叫平方反比律。哈雷堅信，這是解釋問題的關鍵，雖然他對其中的奧妙沒有把握。
艾薩克·牛頓馬上回答說，會是一個橢圓。博士又高興又驚訝，問他是怎麼知道的。"哎呀，"他說，"我已經計算過。"接著，哈雷博士馬上要他的計算材料。艾薩克爵士在材料堆里翻了一會兒，但是找不著。
這是很令人吃驚的--猶如有人說他已經找到了治癒癌症的方法，但又記不清處方放在哪裡了。在哈雷的敦促之下，牛頓答應再算一遍，便拿出了一張紙。他按諾言做了，但做得要多得多。有兩年時間，他閉門不出，精心思考，塗塗畫畫，最後拿出了他的傑作：《自然哲學的數學原理》，更經常被稱之為《原理》。
極其偶然，歷史也只有過幾次吧，有人作出如此敏銳而又出人意料的觀察，人們無法確定究竟哪個更加驚人--是那個事實還是他的思想。《原理》的問世就是這樣的一個時刻。
它頓時使牛頓聞名遐邇。在他的餘生里，他將生活在讚揚聲和榮譽堆里，尤其成了英國因科學成就而被封為爵士的第一人。連偉大的德國數學家戈特弗里德·萊布尼茲也認為，他對數學的貢獻比得上在他之前的所有成就的總和，儘管在誰先發明微積分的問題上，牛頓曾跟他進行過長期而又激烈的鬥爭。"沒有任何凡人比牛頓本人更接近神。"哈雷深有感觸地寫道。他的同時代人以及此後的許多別人對此一直懷有同感。
《原理》一直被稱為"最難看懂的書之一"（牛頓故意把書寫得很難，那樣就不會被他所謂的數學"門外漢"糾纏不休），但對看得懂的人來說，它是一盞明燈。它不僅從數學的角度解釋了天體的軌道，而且指出了使天體運行的引力--萬有引力。突然之間，宇宙里的每種運動都說得通了。
《原理》的核心是牛頓的三大運動定律（