牛顿在剑桥大学所用的笔记本,是他入学后最早买的,正是这个笔记本,让他记录下了自己的读书体会,这个笔记本充分体现了他勤奋思索、大胆实验的治学风格。牛顿在剑桥买得最早的两本书是霍尔的《编年史》与斯雷登的《四王朝》。虽然在牛顿的本科生笔记中没有留下什么读书心得,但是编年法却留了下来,并一直沿用着,这与他研究预言有着密切的联系,看来他对这点是比较感兴趣的。
根据牛顿在临终前的一次谈话来看,也就是在1663年的时候,他考察过天罡占星术,但是时间不是很长,因为占星术没有列入课程中。语言学和哲学是当时比较流行的学科,也是当时知识界比较感兴趣的课程,生动形象,非常有活力。虽然这两门学科与所学课程不相融合,牛顿还是颇有兴致地学习了这两门课程。他在本科学习期间,曾接触过这些文献,对语言学有了兴趣。但是这些兴趣没有坚持多久,便被哲学的兴趣给占据了,从此以后,他就没有研究过语言学。他在记录学习心得时,是从笔记本的两端开始的,而中间大部分都是空白的。有两页记录着笛卡儿的形而上学,这两页使他正阅读的亚里士多德哲学突然停止了。随后的几页成了“哲学问题表”,还写上了小标题,准备记录新阅读材料。再后面,他在标题“柏拉图和亚里士多德是最好的朋友”上方写下一句口号。不论后面再写什么东西,不再有柏拉图和亚里士多德任何观点。
学习笔记中的“问题表”,从头至尾都记录着读笛卡儿著作的心得,可以说牛顿把笛卡儿的著作完全吸收了,但是从来没有对亚里士多德这样做过。事实上,牛顿没有完全沿着笛卡儿的思路走,他还读过奥尔特·查尔敦的英文概要和皮埃·加尔蒂的译本,也许还有其他的原著。他读过伽利略的《对话》,但却没有读过伽利略的《谈话录》。他读过托马斯·霍卜斯、亨利·莫尔、约瑟夫·葛兰威尔、罗伯特·波义耳、凯纳耳姆·第戈比等人的著作。剑桥大学的学习和把牛顿引向新哲学没有多大联系。当时笛卡儿已是大名鼎鼎,也不需要导师再提出任何建议。应用笛卡儿的学说那是确定了的,尤其是剑桥大学的那些活跃分子。牛顿对笛卡儿也很向往,并下定决心来研究他。除了笛卡儿之外,牛顿已经由一位作者引到了另一位作者,直至达到全新的思想天地。
牛顿最终发现了自己在剑桥应该追寻的东西,并且将它们据为己有。这也正是剑桥的宽松环境所带给他的方便,也由于他的导师没有对他进行任何干扰,牛顿才得以毫无妨碍地追逐自己的兴趣。在学习笔记中,牛顿定下许多小标题,以此来记录自己的读书心得。小标题从物质特性、地点、时间和运动等一般题目开始,到宇宙的秩序,接着是大量的感官特征如稀度、流度、软度,随后是关于剧烈运动、隐秘特征、光、色、视觉、一般感觉等问题,最后结束时的各种问题,有些在最初的目录中并没有出现。不过,有的标题下面什么也没写,而其他的标题下面写得比较多,那一页写不完,就另找地方续写。说明问题表合理地表达出牛顿不断探索的精神。
牛顿这种探索的产物之一就是对永恒运动发生了兴趣。机械哲学所描绘的世界处于不断的流动之中。牛顿想到了各种设备如成型的风车与水车,以此来开发不可见物质的流动。例如,他认为重力就是由一种不可捉摸的不可见物质下降而引起的,它作用于所有物体,使它们下落。“凡重力射线可通过反射或折射而制止的,就可通过这两种方法之一得到永恒运动。”他还画出了能使不可见物质流旋转设备的草图,在“磁学”的标题下,他也画出了模拟设备。牛顿的推论,从整体上反映出了他的功绩,这也预示了他在科学生涯当中,将专注的课题以及他着手研讨的这些课题的方法。他列出了一组标题而且表达了它们的内容,这是牛顿的实验探询法的基础。
在“天上的物质与天体”这一标题下,牛顿增加了几个问题。他指出:“依据笛卡儿的理论,日食、月食是不可能发生的,因为坚实的物体和天上的流体物质都可以在旋涡中传递压力。在这些段落中,每一条意见都表示一个实验,一个对一种临界现象的观察。如果这种理论成立的话,那么这种现象就会出现的。”在波义耳的著作当中,牛顿发现了试验这种理论的一个建议:将潮汐与气压计的读数联系在一起,就会得出同样的压力。牛顿对光和视觉也产生了浓厚的兴趣,在做这方面的实验时,不需要任何设备,只需两只眼睛。当他全神投入进去时,从来不考虑任何后果。
在做一个幻觉实验时,他用一只眼睛长时间看太阳,直到眼睛看到的所有白色物体变成红色,黑色物体成了蓝色为止。“我眼中的精灵好像五彩斑斓的阳光迷住了,”物体慢慢恢复正常时,他就闭上眼睛,“增强自己看到太阳的幻觉”。这时,他眼前就会出现各种各样的斑点,且颜色不一,他再次睁开眼后,白色的物体又变成红色,黑色的物体又变成蓝色,这就好像他一直在看着太阳,没有离开过似的。他得出结论:他的幻觉能像太阳一样充分激励其光感神经。牛顿这样做实验,差不多要把他的双眼都给毁了,他只好停下来,接连下来的几天都待在黑暗环境中,这才使色彩的幻觉消失。从那以后,牛顿不再把精力放在太阳上了,但是从来没有让自己的眼睛停下来。过了一年后,他在研究颜色的理论时,拿出了一把锥子,并放在眼睛与下眼眶之间,慢慢压近眼睛的底部,以此来改变视网膜的曲率,边压边观察出现的各种色圈。为了抓住机会去发现未知的东西,牛顿是从来不考虑后果的。