1630年前後，伽利略在撰寫《關於兩大世界體系的對話》開頭幾頁時，曾兩次談到，義大利的科學（以及貿易）正面臨著被北方的競爭者所取代的危險。這個預言真是太準確了。當時伽利略最留意的一個人就是天文學家約翰尼斯?開普勒（Johannes Kepler），開普勒於1600年來到布拉格，年僅28歲，並在布拉格度過了他一生中成果最為豐富的歲月。
他提出了行星運動三大定律，把哥白尼體系關於太陽和行星運動的一般性描述轉變成為一種精確的數學公式。
第一，開普勒指出，一個行星運行的軌跡略呈圓形：它實際上是一個橢圓形，太陽位於稍稍偏離中心的某一個焦點上。第二，行星運行的速度並非恆定不變；行星和太陽的聯線在掃過該行星軌跡和太陽之間的面積時，其速度恆定不變，第三，一個行星公轉一周——即一年——所需的時間隨該行星至太陽的（平均）距離的增加而增加。
這就是伊薩克?牛頓（Issaewton）在1642年聖誕節出生時的實際形勢。這時，開普勒早在12年前就與世長辭，伽利略也正好於這一年去世。當時，不僅天文學，整個自然科學都處在一道分水線上：一個新的偉大頭腦誕生了，他親身經歷了由那已完成歷史使命的陳舊的描述法向未來的動力因果關係的闡釋法的重大轉變。
到1650年時，文明世界的重心已從義大利移到了北歐。明顯的原因是，由於美洲的發現和開發，世界的通商貿易路線與從前不同了。地中海再也不像它的名字所暗示的那樣，是什麼世界的中心了。正如伽利略早已警告過的，世界的中心已經向北轉移到大西洋邊沿地區。伴隨著與從前不同的通商貿易關係，產生了迥然不同的政治觀念，不過義大利和地中海地區卻仍然處於一些獨裁政府的統治之下。
這時，在北方的信奉新教的航海民族，英格蘭和尼德蘭，各種新思想和新理論在向前發展。英格蘭正在成為一個共和制的、清教徒的國家。荷蘭人橫渡北海，來到英格蘭，他們排干沼澤地的積水，使低洼的泥沼從此變為堅實的土地。在這廣闊的平川上，在這林肯郡（Linshire）的朦朦霧靄中，培養出一種獨立精神，奧立維爾?克倫威爾（Oliverwell）正是在這裡組建了他的「鐵軍」（Ironsides）。到1650年，英格蘭成為一個共和國，它斷然處決了在位的君主，使他人頭落地。
1642年，牛頓在烏爾索普（woolsthorpe）他母親家裡出生時，他的父親已在幾個月前去世了。不久，母親也改了嫁，小牛頓由外祖母撫養。他雖然還算不上是一個完全無家可歸的孩子，但從那時起，他從未表現出他是一個曾經享受過父母之愛的人。在整個一生中，他總是給人一種孤僻的、不為人所愛的印象。牛頓終生未娶。他似乎一直未能充分享受這種人間的溫暖，正是這種溫暖的情感使我們在同別人的交往相處中不斷磨礪思想，而成就也因此成為思想的自然結果。不過，與此恰恰相反，牛頓的成就都是單獨完成的，而且他一直擔心別人會竊取他的成果，正像（或許他這樣認為）他們曾奪走他的母親一樣。至於他在中學和大學求學的情況，我們幾乎一無所知。
牛頓從劍橋大學畢業後的兩年，即1665年至1666年，正值瘟疫流行，學校關門停課，他只好回家居住。孀居的母親也已回到烏爾索普的外祖母家中。在這裡，牛頓終於找到了自己的「金礦礦脈」：數學。今天，他的各種筆記本都已被人們查閱過，顯然，牛頓並沒有受過良好的訓練，但他自己求證了大部分他所知道的數學問題。後來，他繼續作出富有獨創性的發現。他發明了流數，即我們今天所說的微積分。當時，牛頓把流數看作是自己的秘密工具；他用流數得出了計算結果，卻又仍然用常規的數學形式把這些結果寫出來。
在烏爾索普，牛頓形成了萬有引力的構想，並且通過對月亮圍繞地球運動的計算加以檢驗。月亮，對於牛頓來說，是一個有力的象徵。他推想，假如月亮因地球的吸引而沿自己的軌跡運行，那麼，月亮就好像一個被用力拋擲著的球（或者蘋果）一樣：她落向地球，但她下落的速度是如此之訣，以致於她總是錯過地球——由於地球是圓形的，所以月亮總是不停地圍繞地球轉動。那麼，地球對月亮的引力究竟育多大呢？
我推斷，使行星不脫離自己的運動軌跡的各種力必定與從這些行星到它們繞行的中心之間的距離的平方成反比關係，於是，我又將月球沿自己的軌跡運行所需要的力與地球表面的引力進行比較；我發現比較的結果與我的推斷十分接近。
這種言辭含蓄的陳述鮮明地體現了牛頓的性格。事實上，他在第一次粗略的計算中，已經得出了接近於真值的月球轉動周期，大約為271/4天。
當你一舉求得這個正確的數字財，你也會像當年的畢達哥拉斯那樣，覺得大自然的一個奧秘已在自己掌握之中。一條普遍的法則駕馭著那神奇的天體運行的時種，而月球的運行只不過是其中一段和諧的插曲而已。這猶如一把已經插入鎖孔的鑰匙，你只要扭動一下，大自然就會把有關她的構造的大量證據奉獻在你面前。不過，如果你是牛頓，你是不會把這個秘密公諸於世的。
1667年，牛頓回到劍橋，成為該校三一學院的一名研究員。兩年後，他的老師辭去數學教授職位。正像一般人歷來所認為的，這也許對牛頓不會有什麼明顯的好處，但結果卻不出所料一——牛頓被任命為數學教授。當時他年僅26歲。
牛領發表了他關於光學的第一部著作。就像他的全部偉大思想一樣，這也是「在1665年和1666年瘟疫逞凶的那兩年中」醞釀成熟的，「因為那正是我一生中創造力最旺盛的時期」。牛頓並沒有因瘟疫而閑坐家中，在瘟疫緩解後不久就回到了劍橋大學三一學院。
令人奇怪的是，我們大家都公認的這位闡釋物質世界的大師竟會以探索光的奧秘來開始他的科學生涯。這有兩個原因：首先，他所生活的環境是一個航海家的世界，當時英格蘭所有的才智之士都在致力於研究遠洋航行中產生的種種問題。像牛頓這樣的人當然並不認為自己正在從事什麼技術研究——如果這樣解釋他們的興趣所在，未免太天真了。正如年輕人常有的情形一樣，他們也被那些舉足輕重長輩們曾經熱烈爭論過的問題所吸引。望遠鏡就是當時的一個十分突出的問題。而且，牛頓也正是在為他自己的望遠鏡磨製鏡片時才第一次認識到白光中的顏色問題。
然而，除此之外，還有某種更為重要的原因。物理現象總是由能量與物質的相互作用構成的。我們藉助於光線看到物質，而正是由於物質的阻隔，我們才意識到光線的存在。這種思想貫穿著每個偉大的物理學家的世界，他發現，在這兩者之中，離開了其中一個，就無法加深對另一個的理解。
在1666年，牛頓開始考慮究竟是什麼東西在透鏡邊緣造成衍射光紋的問題，並觀察用一枚稜鏡模擬這種光紋的效果。每一枚透鏡的邊緣，就是一枚小小的稜鏡。當然，梭鏡造成五彩繽紛的光線這一事實，已是陳詞濫調，就像亞里士多德一樣，老掉牙了。是的，那個時代的所有解釋都是這樣，因為它們都沒有作出定性的分析。這些解釋只是說，白光穿越玻璃，在細的一端變得暗淡一些，變成了紅色；玻璃越細，光線就越暗淡，變成綠色；在玻璃最細之處，光線更加暗淡，變成蘭色。真是太奇妙了！這些說法，什麼問題也沒有解釋，聽起來卻滿有道理。正如牛頓所指出的那樣，當他讓陽光從一道縫隙中射進去，穿過他的稜鏡時，這個未予解釋，顯而易見的問題就不言自明了。這就是，陽光射入時象一個圓輪，射出時成了一種拉長的形狀。每個人都知道光譜被拉長了，對認真觀察的人來說，他們通過某種方式知道這一點已有1000年之久。但是，這仍然使牛頓這樣才能卓絕的人絞盡腦汁，去解釋這個顯而易見的現象。牛頓認為，光線顯然並沒有被改變；光線實質上是分離的。
在科學解釋中，這是一個完全嶄新的思想，牛頓的同時代人難以企及。羅伯特.胡克（Robert Hook）同他爭論，各種各樣的物理學家也同他爭論；直到牛頓自己對所有的爭論感到如此厭煩，以致他在給萊布尼茨的信中寫道：我對由我的光學理論的發表引起的種種爭論深感困擾，我責怪自己輕率地放棄了那與世無爭、恬然自得的幸福生活。
從那時起，他真的拒絕參與任何爭論——自然也拒絕與胡克這樣的辯才討論問題。直到胡克去世一年以後，到了1704年，牛頓才重新發表他關於光學的著作，他警告英國皇家學會主席說：我無意更多地關心哲學問題，因此，我希望，如果你們發現我在這方面無所作為，不要感到不快。
但是，還是讓我們從頭開始，用牛頓自己的話來說吧。在1666年，我為自己製成一枚三稜鏡，試圖研究與此相關的著名的「顏色現象」。我設法使房間里的光線暗下來，只