1684年12月，牛顿终于下决心开始写作《原理》一书，这本书的正式名称是《自然哲学的数学原理》。

牛顿下定了决心之后，托格兰瑟姆中学校长给自己找了一位秘书，从此就和威金斯分开，跟这位名叫汉弗莱·牛顿的秘书一起生活了。

巴罗教授和奥尔登伯格秘书相继去世，真正能认识牛顿的研究价值，而鼓励他发表的只有哈雷一人。但是，皇家学会里面最有势力的人是格林尼治天文台台长约翰·弗兰斯提德，他却极度讨厌牛顿。因此科学史上最伟大的名著《原理》的出版并不是很顺利。

在三一学院的房间里，一个衣着邋遢、背着手，不停地踱来踱去的男人似乎沉浸在思考中。另一个服装整齐的男人，手握鹅毛笔，端坐在书桌前奋笔疾书。

“老师，三明治已经送来，红茶都快冷了。”被称为老师的是牛顿，拿笔的是他的秘书汉弗莱·牛顿。他们正在进行《原理》一书的写作。

踱着方步的牛顿把三明治拿到嘴边接着又放下了。拿笔的汉弗莱则以极快的速度大口嚼着三明治，灌了口红茶。牛顿像喃喃自语般地嚅动着嘴唇。

“以欧几里得几何学为模范，来整理物理学看看吧。”

“请再说一次，老师。” 汉弗莱没听清楚牛顿在说什么。

“不，不，这个不必记。”

“既然要写成书是为了让更多的人看得懂，尽量避免使用微积分吧。”牛顿又讲了句汉弗莱听不清的话，因为他的脚步声特别大。

“老师，请再大声一点。”

“不，刚才讲的不必记。”牛顿一面低头沉思一面继续踱着方步。

“老师，您可以边吃边说。”

“不是吃过了吗?”牛顿感到很奇怪。看到秘书推到桌子一端的空盘、空杯，使他发生了错觉。

“在本文的开始先写哲学推理的规则一，接下去是规则二……总而言之，同种现象该是由于同样原因发生的。”过了一会儿，牛顿继续说下去：“规则三，物体的性质中，所有物体均具有且不能加强和减弱的，应视为所有物体的共同性质。”

在《原理》一书中，牛顿想证明万有引力。这三条规则是证明所必要的，就如同欧几里得几何里面的公理。只要从公理出发，就不用提及万有引力的原因。这也是牛顿所期待的目的之一。

一边想，一边踱着方步，一边开口叙述的牛顿接着说道：“现在请写在另一张张纸上……本书中所谓引力，是指所有物体一般地有互相接近的倾向。此一倾向，是由于互相接近的物体本身的作用，或是由于物体发放的以太的作用，或是由于充满其间空间的物质的或非物质的介质的作用等问题，均不在讨论之内。本书不讨论力的种类和性质，而着眼于力的大小及其数学上的关系。”牛顿想讨论运动，运动是与空间和时间有关系的。所以不得不就这一点加以叙述了。

“绝对空间是恒常同一而不动。绝对运动是从绝对场所到绝对场所的移动；而相对运动是从相对场所到相对场所的移动。事实上，代替绝对场所和运动被讨论的是相对场所和运动，这对于日常生活并无影响。因为并没有可作为场所和运动的基准的静止物体存在……汉弗莱先生！你认为你坐在椅子上是静止的吧。但是，你正面对着太阳做复杂的运动。我是想说明这一类事实。”

秘书的眉毛蹙成八字形，牛顿对他进一步说明了。后来，爱因斯坦根据牛顿的《原理》中主张的相对性，创立了《相对论》。

“汉弗莱先生，接下去是有关运动的基本定律。”牛顿从口袋里拿出写得满满的纸片，坐在椅上读起来。

“一，所有物体如果没有受力，则恒静止，或恒做等速直线运动；二，运动量的变化，与力成正比，起于力的方向；三，力作用时，会产生力量相等、方向相反的反作用力。”

这是大家所熟悉的牛顿的运动定律。第一定律和第二定律在伽利略和笛卡尔时就有了雏形。但如此明确叙述运动定律的，不得不承认牛顿是第一人。

今日物理学中普遍使用的力、质量、运动量等的意义，都是牛顿规定的。而这里却以质量与速度的积的运动量来叙述第二定律。由于这一慎重的叙述，第二定律面对相对论，仍能屹立不动。

太阳与行星以万有引力互相吸引着。但是隔着真空，没有任何联系的太阳，如何能吸引行星的问题，困扰了牛顿。

“真空的空间中充满了不妨碍物体运动的神，这个神显示了万有引力。”牛顿肘靠书桌，捧着头，以汉弗莱听不见的声音，喃喃自语。

《原理》经过十八个月终于完成了。

原本皇家学会答应书稿完成后由皇家学会出版，当牛顿完成后却变卦了。他们给出的冠冕堂皇的理由是学会没有经费。负责出版的哈雷拿出自己所有的积蓄，独立出版了这本书。如果没有这位诚挚的友人的帮助，《原理》一书可能就无法问世了。

书稿送到皇家学会的时候，胡克多加刁难，说什么有关万有引力定律的发现，不把他的名字列进去是一种无礼的行为。多亏哈雷从中加以调解才使问题得以圆满解决。不过这么一闹，使得出版的日期又被拖延了。

《原理》的内容，在当时是极为艰深的，因此许多学者都纷纷指责。例如，牛顿的学生中被认为是最优秀的人罗吉·库兹在负责《原理》再版时这样说：“行星面向太阳是有引力的，但相反方向的引力没有也可以。再版的时候应该再加入一段新的章节来解说这一点，否则恐怕不好。不然，就在勘误表中列为误印吧。”库兹也不能理解反作用定律。牛顿经过多次的说明，费尽了唇舌，可是库兹总是认为自己的观点正确，毫不退让。

不论如何，《原理》的出版是一大成功。

《原理》出版的第二年，詹姆士二世逃往法国，光荣革命结束。

革命的结果是国会的权限扩大，并举行改选。剑桥大学因牛顿正直勤奋、不畏强权，就把他送到国会去做议员了，从此牛顿就经常住在伦敦。但这位学者议员在国会中沉默寡言，他觉得国会生活非常无聊。有人曾经说牛顿在国会只讲过一句话：“能不能把窗子关起来?”

这个时期，牛顿的母亲汉娜在儿子的怀中与世长辞。此后，牛顿就无须常回伍尔索普的老家了。

牛顿在伦敦时经常被强邀出席皇家学会的例会，因而结识了荷兰物理学家惠更斯。惠更斯以波动说为基础，建立了惠更斯原理。牛顿和惠更斯在理论方面有很大的分歧。

伦敦生活和大学生活不同，交往的人增加了。其中，牛顿与哲学家约翰·洛克走得很近，两人经常谈到有关神学的事情。