你若想获得知识，你该下苦功；你若想获得食物，你该下苦功；你若想得到快乐，你也该下苦功。因为辛苦是获得一切的定律。
——牛顿
（一）
1670年的新年刚过，三一学院便迎来了一个历史性的时刻——牛顿正式就任卢卡斯讲座的数学教授。
第一次讲座开始时，牛顿显得有点紧张。为了这次讲座，他精心准备了几个星期，把要讲的内容全部写在笔记本上。他夹着讲义，心情忐忑地走上讲堂。
卢斯卡讲座是公共课，凡是三一学院的学生都可以来听讲。因此，院方为卢斯卡讲座准备的教室很大，足以容纳好几百人。即使如此，座位有的时候仍然不够用。巴罗教授任卢斯卡数学教授之时，许多前来听讲的学生只能站在教室的后墙角。
牛顿的第一次讲座也吸引了很多学生。牛顿站在讲台上，抬头望去，只见教室里座无虚席，后墙角也站满了人。学生们都想看一看，那个在学识方面已远远超过巴罗教授的年轻人是什么样子，他的学识到底有多广博。
牛顿有些紧张，磕磕巴巴地开始了他的讲座。然而，讲座刚刚开始十几分钟，教室里的学生就陆续离开了。作为一个科学家，牛顿无疑是一个成功者；但作为一个教授，他却是一个失败者。他不懂如何跟学生交流，不懂如何深入浅出地讲解那些艰深晦涩的科学知识。学生们坐在教室里，被牛顿那呆板的授课方式弄得一头雾水。
学生们陆续离开了，但牛顿却讲得非常起劲，全身心地投入到他的科学世界之中。他时而对着讲义照本宣科，时而转身在黑板上写下一串串公式，全然没有注意到学生已经越来越少。
等到下课的时候，牛顿放下讲义，抬头一眼，教室里只剩下了几个昏昏欲睡的学生，正在一脸茫然地望着他。牛顿意识到，自己所讲授的内容太艰深了，学生们很可能无法理解。于是，牛顿便在通俗易懂方面下起功夫。
然而，牛顿的努力仍然收效甚微。第二次讲座开始时，前来听课的学生虽然比第一次少了不少，但教室里仍然坐得满满当当的。与第一次讲座相似的是，当讲座进行到十几分钟时，教室里的学生又离开了大半。
毫不夸张地说，剑桥大学的三一学院汇集了当时英国全部的科学精英。但是，即使是这些精英也无法跟上牛顿这位巨人的思路；而且，牛顿所讲的知识比他们平时接触的那种中世纪式的传统科学思想先进太多，他们一时还无法理解。就这样，前来听讲座的学生一天天在减少。
牛顿产生了一种高处不胜寒之感。有时候，这位伟大但却没有什么自信的科学家甚至会怀疑自己的真正水平。他想：
“如果我不是一位孤独的智者，那么就是一个在错误的道路上越走越远的愚者。”
为了吸引学生来听课，牛顿又在讲课通告上做起了文章。他用了许多颇能吸引人、打动人心的词句，如“年轻的卢斯卡讲座教授”、“最前沿的科学知识”等。或许正是因为他的科学知识太前沿了，大多听过他一次讲座的学生便不会再去第二次，因为他们实在无法理解牛顿那深邃的科学智慧！
前来听课的学生越来越少，迟到者也越来越多。在大部分时间里，牛顿不得不站在讲台上，捧着讲义，静静地等待听众。有时候，直到快下课时教室里也没有出现一个听众。碰上这种令人尴尬的场景，牛顿只好默默地站着，什么话也不说，直到课时只剩下四分之一或者更少时才走出去。
此时，牛顿在科学界的声誉日盛，但在学生中的名声和威望并不出众。许多学生提到牛顿时都会讥讽道：
“牛顿先生，一位对着墙壁讲课的年轻教授！”
（二）
牛顿天生就不是当教授、“传道授业解惑”的材料，他更适合做一个沉浸在自己的世界之中的学者。他可以在混乱如麻、艰深晦涩的科学世界中披荆斩棘，为科学指明前进的道路，但却无法在课堂讲明白自己的理论。
卢斯卡讲座的失败可能使牛顿有点丧气，但他从来没有因此而灰心，而且院方也不会因为他的课没人去听便取消他的职务。根据规定，除非牛顿犯下通奸、信奉异教、谋杀等重罪，否则的话，院方无权解除他的职务。幸运的是，卢斯卡讲座并不是每天都要开设。通常牛顿一星期只要讲一次课，并向图书馆提交一份讲义就可以了。
虽然大部分学生都不喜欢牛顿的课，但也有一些学生被他深深吸引了，愿意与他交朋友。因为牛顿的生活方式太吸引那些立志要在科学的道路上闯出一番天地的学生们了。牛顿很不注意个人形象，大多时候，他都蓬头垢面，不修边幅。他不刮胡子，不梳头，衣服也不大干净，有时甚至会沾上一些饭粒。很多时候，他还会忘了到食堂去吃饭。
有一次，牛顿的生日快到了。为了庆祝自己的生日，牛顿决定在宿舍里宴请朋友们。黄昏时分，牛顿到食堂置办了饭菜，然后坐在宿舍里等候朋友们。
过了一会儿，一位客人来了，两人聊起了一些科学话题。这时，牛顿突然灵感迸发，想到一个重要的问题。他站起来对朋友说：
“嘿，我想到了一个十分重要的问题。既然客人还没有到齐，我先去做个实验，失赔了。”
客人知道牛顿的性格，便点了点头，回答说：
“好吧，我在这里等其他人。”
牛顿拿起笔记本向实验室走去。客人知道牛顿一做起实验就会忘了时间，便提醒他说：
“你要快一点儿呀！”
牛顿点点头出去了。但进入实验室之后，牛顿就忘记了客人的嘱咐。实验进行得很顺利，他完全忘了请客的事。
这时，客人们都来齐了。他们左等右等，就是不见牛顿出现。几个小时过去了，一位客人说：
“嘿，朋友们，艾萨克不会那么快走出实验室的。不如我们先吃吧！”
饥肠辘辘的客人们纷纷响应，风卷残云般地喝光了酒，吃完了饭菜。然后便在牛顿的宿舍里聊起科学问题。
凌晨时分，牛顿的实验终于做完了。他伸了伸懒腰，突然想起了请客吃饭的问题。他赶紧将实验仪器收拾一下，快步跑回宿舍。此时，客人们聊兴正浓，还没有散去。
牛顿向众人说：
“朋友们，真抱歉，我来晚了！”
一个爱搞恶作剧的朋友说：
“一点也不晚，你刚才已经陪我们吃过饭了啊！”
牛顿挠了挠后脑勺，反问道：
“是吗？”
那位朋友说：
“是的！你看桌子上的空盘子和空酒杯，我们都已经吃过了呀！”
牛顿看了看桌上的空盘子和空酒杯，自言自语地说：
“我还以为我忘了陪大家吃饭呢，原来我已经陪大家吃过饭了。”
说完，牛顿头也不转地走出宿舍，又到实验室做实验去了。朋友们见状，都一个个笑得前仰后合。
或许，正是这种“教授范”让一部分学生同牛顿建立了良好的关系。在众多的学生中，对牛顿的生活和事业影响最大的要算查尔斯·蒙塔古了。查尔斯出身贵族，是曼彻斯特伯爵的孙子。在三一学院，他也是一位风云人物，享有与主修课课研究员同桌吃饭的资格。他十分崇拜牛顿，曾经热心地帮助牛顿筹建剑桥哲学学会。他们一帮人折腾了好一阵子，但最终还是没能将哲学学会的牌子挂起来。
和牛顿建立了亲密友谊的还有亨利·莫尔、爱德华·佩格特、弗兰西斯·阿斯通、约翰·艾利斯和维盖尼等人。但牛顿怪异的性格似乎注定他无法拥有长久而牢固的友谊，所以除了查尔斯之外，其他大部分朋友都很快与他分道扬镳了。
（三）
卢斯卡数学教授所开设的讲座并不仅仅局限于数学领域，而是涵盖了物理、天文等在内的一切自然科学。牛顿最初在卢斯卡讲座上讲授的内容也不是数学，而是大学生们非常关注的光学。
当时，牛顿非常关注光的折射和望远镜的制作等问题。牛顿发现，当光从一种介质进入另外一种介质时，光线会发生弯曲的现象。这就是光的折射。
例如，当光从空气进入玻璃时，就会产生折射。牛顿还通过进一步的实验发现，不同颜色的光其折射角度是不同的，即每一种颜色都有自己的折射率。牛顿曾身穿三一学院那特制的鲜红色教授长袍，站在讲台上，以纯数学声明的方式向学生们宣布这个问题。
在制作望远镜的问题上，牛顿没有停留在思考和计算上，而是亲手磨制镜片，打算亲手制作一架望远镜。要想打开宇宙的大门，探索宇宙的奥秘，光凭肉眼是无能为力的，必须借助于先进的光学仪器和设备，其中最重要的就是望远镜。
在过去的几千年里，人们之所以会产生一些错误的宇宙观，在很大程度上就是因为实验仪器和设备的匮乏造成的。16世纪末到17世纪初，两种具有划时代意义的光学仪器——显微镜和望远镜问世了。
早在13世纪之时，英国着名的科学家罗杰尔·培根（1214-1294）就对透镜做过很多试验。他宣布说：
“若是从一个曲面凸的或凹的透镜去透视一件物体，所得到的现象是不同的，它能够变成这样：大的使我们看成了小的，或者相反，小的看成大的；远的看成近的，隐蔽的变成看得见的。”
这位站在科学前沿的科学家甚至断言：
“有了这些东西，我们就可以做到使太阳、月亮和星星看上去好像降低了一点似的。我们还可以利用它们做到让一般没有科学信仰的人不敢相信的事。”
在神学和上帝占绝对统治地位中世纪，这一断言势必会将罗杰尔·培根推向统治者和教会的对立面。当权者十分恐慌地宣布说：
“培根是一个异教徒！如果他有胆量把太阳从天上搬下来，那也一定是魔术。”
不久，教会就宣布罗杰尔·培根有罪，将他关进了监狱。这位伟大的科学家在监狱里呆了15年，直到快死的时候才被放出来。当权者的无知与残暴使望远镜和显微镜的发明延迟了300多年。直到1590年，在科学史上具有深远意义的显微镜才在偶然的机会中诞生。
1590年，荷兰的眼睛匠人查·詹森在无意中把两片大小不同的凸透镜重叠在一起玩耍，当两块镜片移动至某一距离时，他眼前的事物突然被放大了好多倍。詹森被这个奇怪的现象吸引住了，他不断地调整变换着两片凸透镜的位置，发现有时物体能够放大许多倍，有时却不大清楚。
詹森把这个奇异的现象告诉了父亲。父子两人立即动起手来，他们用薄铁片卷了两个不同口径的铁筒，把两个凸透镜分别装在大小铁筒上，然后把两个铁简套在一起，让小铁简在大铁筒里滑动，利用铁筒的滑动来调整透镜的距离，使成像更加清晰。就这样，世界上第一架望远镜问世了。
（四）
望远镜诞生之后，立即引起了一些科学家注意。1610年，意大利着名的科学家伽利略将望远镜对准了天空。这位精益求精的科学家不断努力，终于将望远镜放大率从3倍提高到了60多倍。当他把一架精制的望远镜送到他的资助者威尼斯大公的手中时，这位科学和艺术的热心资助者乐坏了，不停地说：
“好，好！太好了！”
然而，伽利略并没有因此而洋洋自得，他坚信自己还可以制造出更高效能的望远镜。他不断寻找着最合适的透镜曲率和最适当的镜管长度。功夫不负有心人，伽利略最终制造出了一架放大率大约为1000倍的望远镜。
当时，伽利略所使用的望远镜是仿照荷兰的样式制造的。这种望远镜有一个明显的缺陷，就是有一个负目镜，限制了观察者的视场。荷兰式望远镜的这一缺陷严重地限制了天文学的发展。
1655年，荷兰着名的科学家克里斯蒂安·惠更斯（1629-1695）和他的哥哥康斯坦丁一起制造了一架焦距长达2.67米的望远镜。利用这个庞然大物，惠更斯发现了土星的一颗卫星，并且确定它的运转周期是16天零4小时。后来，他又观测到了神秘的“土星环”，揭示了土星神秘的形状变化。
从此之后，惠更斯的望远镜焦距不断增大，最后达到了36.58米以上。这是采取一种加大焦距来相对地缩小透镜差的办法。虽然这一办法取得了相当不错的效果，但其缺陷也是显而易见的。由于焦距不断增大，望远镜筒也必须做得非常长。为了稳定这个庞然大物，惠更斯不得不为它配上一个庞大的支架。
尽管如此，这种巨大的望远镜依然不稳。在没风的夜晚，它自己就会抖动；一旦有风，它就左右摇晃。在这种情况下，观察者想通过它看清夜空中的景象是非常困难的。
这种庞然大物在惠更斯以及其他的天文学家那里使用了很长一段时间。虽然它操作起来很困难，但这毕竟是当时世界上最好的折射望远镜了。
惠更斯的望远镜还有一个缺陷，那就是球面像差和色差。到了牛顿时代，人们普遍认为惠更斯的望远镜已臻完美，没有什么需要改进的了。至于球面像差和色差完全是不可避免的事情，甚至连牛顿也这样认为。
在这种情况下，想要进一步研究天文学，必须另辟奇径，发明一种新型的望远镜。于是，许多学者都开始考虑研制别的类型的望远镜。他们不约而同地想到了用球面反射镜代替会聚透镜的办法。但很可惜，绝大部分科学家都没能完成他们的设计，只有牛顿成功了。
早在伍尔兹索普的故乡避难期间，牛顿就开始自己磨制镜片，研究望远镜了。经过长期的努力，牛顿终于发现了折射望远镜的缺陷所在。制造望远镜的工匠们早就发现，球面透镜不可避免地会让图像变模糊，因而射到镜片上的光线无法聚在一点上。而且，他们造的透镜越大，就会出现越多的他们不想要的各种颜色的光环。
牛顿发现，折射望远镜之所以会出现这种缺陷，并不是手工制造不完美，而是由白色光的性质决定的。白色光不是单色光，而是复色光，它是多种颜色的光混合在一起的结果。而各种颜色的光具有不同的折射率，这就导致了白色光穿过透镜时会产生各种颜色的光环，即球面像差和色差问题。
实际上，牛顿的这种看法是错误的。到了18世纪，人们成功地消除了色差。然而这种错误的想法却促使牛顿去开辟一条新的道路。他想到利用光的反射原理，制造出一种新型的反射望远镜。