假如我有一点微小成就的话，没有其他秘诀，唯有勤奋而已。
——牛顿
（一）
在剑桥大学，牛顿把学习看作是一种乐趣、一种有价值的追求。他自创了一些速记符号，用于记录课堂笔记，有时候也用来记述他对上帝的忏悔。这一套速记符号除了牛顿之外，再也没有人能够解读。牛顿此举相当于给自己的笔记本上编上了密码，即使别人看见他向上帝作的忏悔，也不会知道他到底有什么过失。
非常遗憾的是，虽然牛顿学习非常努力，但他的导师普莱恩教授能够教给他的知识却少得可怜。这位正统的英国国教徒除了教授牛顿希腊语之外，还教授他逻辑学。在入学之初，威廉舅舅曾送给牛顿一本桑德逊《逻辑学》。桑德逊是一位颇有建树的数学家，在逻辑学领域的造诣也很深。威廉舅舅曾对牛顿说：
“艾萨克，你一定要认真阅读这本书。我相信，进入三一学院之后，你的导师让你阅读的第一本书肯定就是这本《逻辑学》。”
当时，牛顿还不大相信威廉舅舅的话，但出于对知识的渴望，他依然认真地读完了桑德逊的《逻辑学》。结果，他进入三一学院不久，他的导师普莱恩教授就让他去读这本书。而此时，牛顿早已将此书的内容烂熟于胸了！因此，牛顿的逻辑学知识比他的导师还要丰富。这对他在三一学院头两年的哲学与逻辑学的学习大有裨益。
尽管赖普恩教授在教学上没有什么突出之处，而且还试图把牛顿引上传统的正道，即向着英国国教神职人员的方向发展，但他并不是一个思想僵化之人，他尊重牛顿的想法，并不限制牛顿自己选择的学术道路。
三一学院有一个巨大的图书馆，藏书量超过3000册。这个数字当时来看无异于一个天文数字，因为当时大部分人一生都没有看过一本书。三一学院规定，学生不能自行进入图书馆阅读，只有在校委会成员的陪同下才能进入图书馆。由于获得了导师普莱恩教授的默许，牛顿得以经常出入图书馆，放心大胆地博览群书。
这段时间，牛顿认真阅读了亚里士多德的着作，而且还找到了几个不同语言的版本，其中包括《推理法》、《伦理学》等。牛顿发现，亚里士多德的学说虽然自成体系，但却死板、僵硬，根本不能合理解释自然界中的各种现象。亚里士多德认为，世界是由物质构成的，每一种物质都具有自身的特点和性质。以物质的本质为基础，性质和特点最终共同构成物质的形态。物质性质可以改变，改变的过程就是运动。运动与时间相互依存，缺一不可。
这位伟大的古希腊学者将运动分为推、拉、搬、拧、结合、分离、增大和减小等。运动的物体随处可见，包括在水里游泳的鱼、奔跑的小狗、加热的水和从树上掉到地上的苹果等等。重的物体和轻的物体都会运动到适当的位置，轻的物体会上升，重的物体会下落。有些运动是自然的、平缓的，有些运动则是剧烈的、不自然的。这两种运动都体现了事物之间的联系。
亚里士多德还指出，一个物体的是运动是由另外一个物体推动的结果。因此，一个物体不可能同时兼有移动者和被移动者的双重身份。那么，第一个运动的物体的动力源自何方呢？教会坚称，第一个运动的物体源自上帝的安排。只有这样，亚里士多德的理论体系才能得到完善的解释。
从某种意义上来看，亚里士多德发现了世界在发展变化的特点，但其观点却又陷入了形而上的窠臼。因为，他提出的运动的笼统概念没有考虑物质的质量、体积、数量等质和量的因素。按照他的观点，甚至一堆烂泥被塑成塑像的过程也叫运动。
除了这些陈旧的学识之外，牛顿还研究了亚里士多德的天文学观点，但亚里士多德的这些观点并没有让牛顿信服。深受清教徒思想和伦理影响的牛顿开始在巨大的孤独之中寻找新思想和新方法，企图开辟一条新的科学之路。他在笔记本上写下了亚里士多德的名言：
“我爱我师，但我更爱真理。”
正是在这种精神的驱动下，牛顿开始把自己对世界的认识用问题的形式记录下来。在他那个小小的笔记本上，他分门别类地记录了45个主题。日后，牛顿对这些问题的解答奠定了现代自然科学的基础。
（二）
带着问题，牛顿开始阅读法国哲学家笛卡尔和意大利天文学家伽利略的着作。这两个人都曾公开挑战亚里士多德的学说，提出了各自的理论体系。笛卡尔提出了几何理论和机械哲学。他想象宇宙中充满了无穷无尽的、肉眼看不见的物质，它们聚合在一起，形成了巨大的漩涡，推动着天体向前运动。伽利略则用几何学的思维方式研究运动，认为物体都是由相同的物质构成的，因此物体从高处下落的速率也相同。
但在现实之中，轻重不同的物体从高处下落的速度并不相同。经过反复思考，伽利略提出了均衡加速度的概念。他把运动看成是一种状态而不是过程，设想物体有保持运动或静止状态的趋势。伽利略还做了一系列的实验，如用滴漏测量球体从斜面上滚下来的时间等。
不过，伽利略当时得出的结论却是错误的：物体运动的速度和它运动的距离成正比。有意思的是，他在自由落体运动的研究中又正确地认识了距离、速度和时间之间的关系。
伽利略的书几乎都是用意大利语写的，在当时的英国，还没有几个人能够看懂。牛顿对伽利略思想的了解主要是通过笛卡尔的介绍间接得来的。
如果牛顿一直在无人指导的情况下阅读的话，他很可能也会成为一位伟大的科学家，但能取得多大的成就就值得怀疑了。好在牛顿于1663年迎来了他人生中的第二个转折点：英国国会议员亨利·卢卡斯在三一学院设立了“卢斯卡数学教授”这一职位。这在剑桥大学的历史上是一件史无前例的大事。
卢卡斯早年就读于剑桥大学圣约翰学院，当时兼任圣约翰学院的讲师。与今天的讲师不同的是，圣约翰学院的讲师是一个相当高的职务，比教授享受的待遇高得多。这是剑桥大学优秀的教学传统广泛复苏的表现之一，特别是在科学领域。
同年，英王查理二世给英国最古老的科学学会——皇家学会颁布了一道正式授权令，敕令皇家学会通过实验提高自然知识的水平。
这一切都表明，英国的学术氛围发生了变化，已经开始重视实验在自然科学中的作用了。
卢卡斯数学教授所讲授的内容包括地理学、物理学、天文学和数学。第一位主持该讲座的是艾萨克·巴罗教授。巴罗出生于伦敦，很小的时候就表现出了超常的科学天赋。令人诧异的是，这位伟大的神学家和数学家在政治上居然是一个保王党分子，坚决拥护斯图亚特王朝的封建统治。
在英吉利共和国时代，巴罗曾被赶出剑桥大学，背井离乡四处游历，企图恢复王权统治。1660年，斯图亚特王朝复辟之后，这位保王党分子回到剑桥大学，先后担任过希腊文、哲学和数学教授。
如果说威廉舅舅是第一个发现牛顿的不同寻常之处的人，那么，巴罗教授则是第一个发现并把牛顿引向这种不同寻常的人。就在巴罗教授担任卢斯卡数学教授的这一年，牛顿的导师普莱恩教授把牛顿介绍给了他。
普莱恩教授指着牛顿对巴罗说：
“这个古怪的小伙子就是我曾经跟你提起过的艾萨克·牛顿。瞧，他跟你有一个相同的名字呢！”
巴罗教授微笑着回答说：
“科学需要天生异禀之人，这个古怪的小伙子正是科学需要的人才。”
普莱恩教授点了点，表示同意。随后，他又说：
“那么，我就把艾萨克·牛顿交给你了。”
牛顿走上前，向巴罗教授问好。在接下来的谈话中，巴罗发现牛顿对笛卡尔的几何有相当的了解，但对欧几里得几何却所知甚少。但不管如何，巴罗认为牛顿是一个不可多得的可造之材。于是，他决定利用自己的职权授予牛顿“公费生”的资格。这就意味着，牛顿再也不用为教授和贵族子弟充当佣人来赚取可怜的午餐费了。
（三）
巴罗教授欣赏牛顿的才华，牛顿也对巴罗教授主持的讲座产生了极大的兴趣。他从来没觉得学习科学是这么有意思的事情。在巴罗教授的指导下，牛顿开始系统而广泛地阅读哲学和自然科学方面的着作，如伽利略的《恒星使节》、《两个世界体系的对话》，开普勒的《光学》，笛卡尔的《几何学》等。
据说，激起牛顿对数学的浓厚兴趣的是一本关于占星术的书。剑桥镇是一个信息和商业中心，每年在收割和耕种的间歇时期，穿着各色服装、操着不同方言的商人都会赶到这里参加英国最大的市集——斯托尔桥市集。每当这个时候，剑桥的大街小巷就会摆满玲琅满目的商品，有金属、玻璃器皿等生活用具，有羊毛和丝绸等纺织品，还有书籍、玩具和乐器等文化用品。
有一天，牛顿偶然步出校园，到斯托尔桥市集闲逛。他在市集上来回踱步，不时看看摆在街道两旁的地摊。忽然，一本关于占星术的书引起了他的注意。
“占星术”亦称“占星学”、“星占学”或“星占术”等，是一门发源于原始社会早期的伪科学。在原始社会早期，人们发现天体运行与一些自然现象有密切的联系，便猜想人间的一切事务皆是由星象决定的。渐渐地，根据天象来预卜人间事务的占星术便诞生了。
早期的占星术多是利用星象观察来占卜较为重大的事件，如战争的胜负、国家或民族的兴亡以及国王或大臣的命运等。后来，人们逐渐将占星术推而广之，扩展到了个人命运以及日常生活中的琐事。
在漫长的中世纪，随着人们对日月星辰运行规律的掌握，占星术出现了各种体系和复杂的推算方法，愈加显得神秘莫测了。
在牛顿生活的时代，占星术依然大行其道，在人们的日常生活中占据着重要的地位。牛顿对这种能知过去与未来的“知识”也产生了浓厚的兴趣。他蹲下身，拿起那本占星书，翻了起来。
卖书的是一个留着长胡子的老者。他望了望牛顿，见有生意送上门了，便趁机怂恿道：
“这是一本好书，读懂了书中的内容，便可以像神灵一样，知晓过去与未来了！”
牛顿不信，抬起头，反问道：
“这本书真的有这么厉害吗？你能预知未来吗？”
老者回答说：
“并不是每一个人都有这种福气的。我才疏学浅，根本没有看懂书中的内容。年轻人，你是剑桥大学的学生，应该能够读懂的。”
在老者的怂恿下，牛顿掏钱将那本占星书买了下来。回到学校后，牛顿越读越感兴趣，甚至达到了废寝忘食的地步。然而，由于缺乏三角知识，他看不懂书中所绘的天象图。为了深入了解天体位置和观测知识，他不得不去购买了三角课本和欧几里得的《几何原本》。欧几里得几何是三角学的基础，也是当时的学者研究数学的入门教材。
然而没过多久，牛顿就发现，所谓的占星术纯粹是骗人的把戏。他买的那本占星书内容空洞，言之无物，从那里根本学不到什么知识，更不用说培养知晓过去与未来的能力了！牛顿将占星书丢在一旁，愤愤地说：
“天知道会有哪个傻瓜对这个问题抱有希望！”
（四）
占星术没学会，但欧几里得的几何学却激起了牛顿学习数学的激情。1664年圣诞节前夕，牛顿又在市集上买了范·舒滕的《杂论》和笛卡尔的《几何学》。虽然他半年前就开始阅读笛卡尔的书，但在图书馆里看书实在太麻烦，他索性自己买了一本。
这些皇皇巨着就像是蕴含着无尽知识的海洋，而牛顿则像一块掉进海洋里的海绵，如饥似渴地学习和钻研文艺复兴以来的科学发现与成果。巴罗教授的讲座和笛卡尔的《几何学》迅速将牛顿引向了近代自然科学的宝库，尤其是光学和数学方面。从此，牛顿真正开始了他的科学研究之路。曾有科学史家指出，巴罗教授是一个天才，而他真正伟大之处在于发现了更伟大的天才。
牛顿对自然科学和数学的尖端成就有着令人惊异的理解力，巴罗教授几乎要为之倾倒了，他毫不犹豫地把自己所有的学识与心得全部传授给牛顿。有人这样评价巴罗教授：
“尽管他在数学上无疑是一位才华横溢、有独立创见的天才，但不幸的是，他只是一颗预报牛顿这个太阳升起的晨星。”
后来，巴罗教授自己也经常谦虚地说：
“我对数学虽略有造诣，但和牛顿相比，只能算是一个小孩。”
除了阅读伽利略、笛卡儿等人的着作，牛顿还抽时间仔细阅读了玛吉拉斯的经院哲学概论，注释过斯普拉特的《英国皇家学会史》以及早期的《哲学汇刊》等，用希腊文注释过亚里士多德的《工具论》和《伦理学》等。这些都表明，牛顿在经院修辞学和演绎逻辑方面颇具根基。
后来，牛顿又陆续在市集上买过很多书，其中包括英国着名数学家沃利斯（1616-1703）的《无穷算术》，还买了一个棱镜，在宿舍里再现了他多年前进行过的实验。
此时，牛顿已不是那个懵懂无知的少年了，他已具备了一定的现代科学知识。他发现，太阳光谱为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色，发现白光是各种颜色的混合物，并且提出了各种颜色是由不同折射率的光形成的。这是牛顿的光微粒学说和颜色理论的初步想法。
然而，牛顿在剑桥大学的几年里并没有什么突出的成就，这只是他汲取知识的养分、相信原子论以及在光学和数学上开始有所发明与发现的时期。这直接导致了他在一次三一学院研究生特别奖学金的角逐中失败了。当时申请这项奖学金的两名候选人，一位是牛顿，另一位是尤维代尔。
巴罗觉得两人在学识方面不相上下，最后便决定把这笔钱给了尤维代尔。牛顿对这件事情似乎很漠然，他从来没有在笔记中提及失败时的感受。或许，像他这样一位来自乡下的乡巴佬早已习惯了失败的滋味。
这一时期，牛顿的生活也过得出奇平淡。他和同学之间几乎没什么来往，只生活在自己围成的一个狭小圈子里。除了和他有同样抱负的威金斯之外，他几乎没有朋友，也没有给同学留下什么印象。牛顿一直过着清教徒式的简朴生活，即使获得了公费生的资格之后，他的生活质量依然很糟糕。
当然，牛顿并不是苦行僧，偶尔他也会光顾一下学院附近的小饭馆，很有礼貌地叫来侍者，点几道廉价的菜肴，或再喝上一杯。虽然这在他的同学看来简直不值一提，但对牛顿来说，这已经是破天荒的事情了。
牛顿在这一时期记过生活账目，包括到小饭馆去吃饭的消费在内，他都清楚地记在账本上。令人惊讶的是，牛顿在账本上记录过这样一件事情：他曾经打过牌，而且输了两个英镑。如此看来，牛顿的身上有很多矛盾的地方，他内心深处有追求享乐的倾向，但思想深处的清教徒思想又阻止他这样做，以致他只能在欲望战胜理智之时，偶尔放松一下。