تلسکوپ شکستی گالیله
نخستین تلسکوپ در سال ۱۶۰۸ اختراع شد؛ یعنی شصت سال قبل از آنکه نیوتون استفاده از تلسکوپ را آغاز کند. گالیله این وسیله را اختراع نکرد، اما این دانشمند بزرگ ایتالیایی، طرح این وسیله را اصلاح کرد و در حدود سال ۱۶۱۰ استفاده از آن رواج یافت. گالیله می‌دانست که نور بر روی خط مستقیم حرکت می‌کند. او این نکته را نیز دریافته بود که وقتی نور از جسمی دوردست به سطح عدسی می‌رسد، شیشه عدسی آن را منحرف می‌کند. بنابراین اگر ناظر یک چشم خود را در طرف دیگر عدسی محدب یا کوژ مستقر می‌کرد، به نظرش می‌رسید که نوری که به چشم او وارد می‌شود از جسمی بسیار بزرگتر آمده است.
این وسیله، که تسلکوپ شکستی بود، از دو عدسی تشکیل می‌شد که در دو سر یک لوله قرار گرفته بودند. عدسی واقع در سر دورتر لوله را «عدسی شیئی» و عدسی نزدیک به چشم ناظر را «عدسی چشمی» می نامیدند. عدسی شیئی نور را در داخل لوله متمرکز می کرد و عدسی چشمی با منحرف کردن نوری که از جسم دوردست می آمد، آن را بزرگتر نشان می داد.
این نوع تلسکوپ خیلی خوب کار می کرد. طی چند سال بعد، اخترشناسان سراسر اروپا برای بررسی ماه، ستاره‌ها و سیاره‌های منظومه شمسی، از تلسکوپ شکستی استفاده کردند.
تلسکوپ بازتابی: نوع جدیدی از تلسکوپ
در اوایل دهه ۱۶۷۰، ایزاک نیوتون، نوع جدید و نیرومندتری از تلسکوپ را ساخت. این تلسکوپ از آینه‌ای تشکیل می‌شد که در یک سر لوله‌ی قطور جای داشت. این آینه از نوع خاصی بود که آن را آینه مقعر یا کاو می‌نامند و سطحی خمیده دارد. اگر از روبه‌رو به آن نگاه کنید، گود دیده می‌شود.
نیوتن دریافته بود که اگر نور جسمی دور دست، مثلاً نور یک سیاره، به این آینه خاص بتابد، به نقطه‌ای واقع در جلو آن باز می‌تابد. این آینه همان کاری را می‌کرد که عدسی شیئی در تلسکوپ شکستی انجام می‌داد. کاری می‌کرد که به نظر برسد نور از جسمی بسیار نزدیکتر می‌آید. اگر این نور به عدسی چشمی بازتابیده می‌شد، ناظر تصویری بزرگتر از سیاره را می‌دید. نیوتون این تلسکوپ را «تلسکوپ بازتابی» نامید. تلسکوپ جدید و شگفت‌آور نیوتون، تحولی شگرف بود (او آن را با دست‌های خودش ساخته بود). او عدسی‌ها را ساییده بود و آینه را شکل داده و صیقل زده بود؛ لوله را نیز خودش ساخته بود. ابزار کارش را نیز خودش طراحی کرده و ساخته بود؛
ساختار ساده تلسکوپ بازتابی نیوتن
نیوتن و انجمن سلطنتی
تلسکوپ بازتابی آیزاک نیوتون، شور و هیجان زیادی برپا کرد و سایر دانشمندان بزرگ آن زمان دریافتند که نابغه‌ای واقعی در جمع خود دارند. در اوایل سال ۱۶۷۲ از نیوتون دعوت شد که به انجمن سلطنتی بپیوندد. انجمن سلطنتی، محفلی کوچک از دانشمندانی بزرگ بود که در سال ۱۶۶۰، وقتی نیوتون هجده سال داشت، تشکیل شده بود. چارلز دوم، پادشاه انگلستان، پشتیبان آنها بود و در میان آنها چهره‌های مهم و مشهوری مانند رابرت بویل، شیمیدان و دانشمند، و معماری که کلیسای جامع سنت پل لندن را ساخت، یعنی کریستوفر رن، به چشم می‌خورد. دعوت از کسی برای پیوستن به این جمع، افتخاری بزرگ بود. نیوتون این فرصت را غنیمت شمرد.
طرح تلسکوپی که نیوتون در دهه ی ۱۶۷۰ طراحی کرد.
شروع مخالفت‌ها
چیزی از پیوستن ایزاک نیوتون سی ساله به انجمن سلطنتی نگذشته بود که نخستین مقاله خود را انتشار داد. در این مقاله یکی از نظریه‌هایش را شرح داده بود. نیوتون درباره نظریه نور و طیف سخن گفته بود. او در این دوران با دانشمند برجسته دیگری به نام رابرت هوک نیز ملاقات کرد که بعدها دبیر انجمن سلطنتی شد.هر دو مرد دانشمندان معتبر و شخصیت‌های برجسته‌ای بودند، اما نگرش آنها به علم کاملاً متفاوت بود. آنها هرگز با هم اتفاق نظر نداشتند.
نیوتون همواره بسیار محتاط و موشکاف بود. او روی هر مسئله آن قدر پافشاری می‌کرد تا پاسخ آن را بیابد. هوک دانشمندی برجسته بود و به طور هم‌زمان روی مسائل مختلفی کار می‌کرد. اما او، برخلاف نیوتون مسائل را عمیق بررسی نمی‌کرد. هوک خود را در مورد نور خبره می‌دانست. او با نظریه نیوتون مخالفت و روی عقاید خودش پافشاری می‌کرد. نیوتون برای نخستین بار در زندگی با نظریه علمی هم‌تراز با نظریه خود روبه رو می‌شد. تا سالها بعد بحث‌های تندی در انجمن سلطنتی و در محافل علمی درگرفت. از همان دیدار نخست هر دو نشان دادند که نمی‌توانند دوست هم باشند و اغلب با هم دشمنی می‌ورزیدند.
نیوتن و کیمیاگری
در کمبریج آیزاک تحقیقات خصوصی خود را ادامه می داد. ریچارد وستفال در زندگینامه او می‌نویسد: «در مورد نیوتون مهم این است که او ظرفیت خود را تشخیص داد، زیرا اهمیت دستاوردهایش را درک کرد. او صرفاً خود را با استانداردهای کمبریج دوران بازگشت چارلز دوم به سلطنت انگلستان نمی‌سنجید؛ بلکه خود را با رهبران برجسته علم در اروپا مقایسه می‌کرد که کتاب‌هایشان را خوانده بود.»
نیوتون به سبب آن همه بحث و جنجال در انجمن سلطنتی، تصمیم گرفت مدتی از فیزیک و ریاضی دست بکشد. به جای آن وقت خود را به تعمیق تحقیقاتشان در حوزه‌های دیگر علم اختصاص داد. تا چندین سال، موضوعی که بیش از همه ذهنش را به خود مشغول می‌کرد کیمیاگری بود که پدر علم شیمی به شمار می رود. کیمیاگران دانشمند نبودند. آنها بیشتر به جادوگران شباهت داشتند و هدف آنها دستیابی به چیزهای دست نیافتنی بود (ساختن معجون فناناپذیری، مهر دارو و داروهای جادویی). ایزاک نمی‌خواست به چشم کیمیاگر به او نگاه کنند. آنها کمتر کشف‌های خود را یادداشت می‌کردند و در حقیقت اصلاً نمی‌دانستند که چه کارهایی دارند انجام می‌دهند. نیوتون فقط به این سبب به سراغ این امور می‌رفت که عطش سیری‌ناپذیری برای دانستن داشت. او می‌خواست همه چیز را بداند و هر حوزه‌ای از تحقیق او را جلب می‌کرد. او می‌دید که افراد ناواردی که کیمیاگری می‌کنند، بسیار بی‌نظم‌اند و کارهایشان را به صورت پراکنده انجام می‌دهند. نیوتون به این نتیجه رسید که می‌تواند سهم ارزشمندی در این حوزه ناشناخته علم داشته باشد.
نیوتن: دانشمند دقیق
نیوتون که همیشه موشکاف و دقیق بود کشف‌های خود در کیمیاگری را یادداشت می‌کرد و همه ایده‌هایش را با آزمایش می‌آزمود. بسیاری از مردم نیوتون را «نخستین دانشمند واقعی» می‌داند زیرا روش‌هایی که به کار می‌بست بسیار دقیق و منظم بود و برای توصیف مشاهداتی که با آزمایش آنها را اثبات کرده بود، از ریاضیات استفاده می‌کرد. نیوتون این روش‌ها را در کیمیاگری نیز به کار بست، اما برخلاف حوزه‌های فیزیک و ریاضی، دستاورد مهمی نداشت. روزهای متوالی در آزمایشگاهی که خود در کالج ترینیتی ساخته بود می‌نشست. او مجموعه‌ای از بطری‌ها و لوله‌های آزمایش، بِشِرها و چگالنده‌ها برای خود ساخته بود و پیاپی آزمایش انجام می داد. اما بخت با او یار نبود. اسرار شیمی همیشه از چنگ او می‌گریخت و پس از سالها تحقیق به نتایج اندکی رسید. سپس، در یکی از شب‌های گرم ماه ژوئن سال ۱۶۷۹، اخباری دریافت کرد که مسیر زندگیش را تغییر داد و به تحقیقات او در زمینه کیمیاگری خاتمه بخشید. مادرش هانا به شدت بیمار بود. او بلافاصله به زادگاه خود لینکن شِر بازگشت.
بار دیگر در لینکلن شِر
طی شش ماه بعد، نیوتون نمی‌توانست به کیمیاگری یا حتی به فیزیک و ریاضی که آن قدر مورد علاقه‌اش بود، فکر کند. تمام وقت او صرف رسیدگی به امور املاک مادرش می‌شد. بجز بنجامین اسمیت، برادر ناتنی و کوچک‌تر نیوتون و پسر همان پدر خوانده منفور، آیزاک تنها وارث مادرش بود.
چندین ماه طول کشید تا به هزینه‌های خانه اربابی و مزرعه مجاور آن رسیدگی شود. بنجامین جوانی غیرقابل اعتماد بود و نیوتون نمی‌توانست اداره ملک را به او بسپارد. اوضاع از این هم بدتر شد. بنجامین به بستر بیماری افتاد و زمین‌گیر شد و نیوتون ناگزیر شد پرستاری هم برای او به خدمت بگیرد. سرانجام در اوایل سال ۱۶۸۰ نیوتون توانست اداره امور ملک را به مباشری شایسته بسپارد و به سراغ علم و دانش و آزمایش‌های خود در کالج ترینیتی برود.