本文是愛因斯坦在牛頓逝世200週年紀念日上的演講，選自1927年德文期刊《自然科學》第15卷。
就在200年前，牛頓閉上了雙眼。此時此刻，我們怎能不緬懷這位傑出的天才，他決定了西方思想、研究、實踐的道路，前無古人，後無來者。他不僅出色地創立了某些關鍵方法，而且對那個時代的經驗材料有獨特的理解，同時在數學和物理的具體證明方法上具有不可思議的創造力。因為這些原因，他應接受我們最深的敬意。然而，關於牛頓這個人物，有一點甚至比他的天才更重要，就是命運將他放置在人類智慧史的轉折點上。為生動地看到這一點，我們必須認識到：牛頓之前不存在完備的物理因果關係的體系，能設法描繪經驗世界的任何深層特徵。
毫無疑問，偉大的古希臘唯物主義者堅信，所有物質事件都應歸於嚴格規律的一系列原子運動，而不承認任何活物的意願也是獨立的原因。毫無疑問，笛卡兒以自己的方式重新研究了這個問題。但是，解決這個問題仍是個大膽的奢望，是一群哲學家不切實際的理想。人們相信存在完整的物理因果鏈條，但支持這種信仰的實際結果在牛頓之前幾乎是不存在的。
牛頓的目的是回答：是否有一些簡單的法則，一旦知道我們行星系統的天體在某一時刻的運動狀態，就能完整地計算出這些天體的運動。從第谷·布拉赫的觀測資料中推導出的開普勒的行星運動經驗定律，需要牛頓給出解釋。[1]確實，這些定律給出了關於行星如何圍繞太陽運動問題的完整答案：橢圓形軌道，行星與太陽的連線在相等時間內掃過的面積相等，長半軸和公轉週期的關係。但是這些規則並未給出因果關係的解釋。它們是三個邏輯獨立的規則，沒有揭示出內在的互相聯繫。第三定律不能簡單定量地用到其他非太陽的中心天體上（比如，行星繞太陽的公轉週期和衛星繞行星的週期之間是沒有聯繫的）。然而最重要的一點是：這些定律涉及的是整體的運動，不是此刻的系統運動狀態如何引起下一時刻的運動狀態這一問題。按照我們現在的話說，這些定律是積分定律，而非微分定律。
微分定律是完全滿足現代物理對因果關係要求的唯一形式。微分定律的清晰概念是牛頓最偉大的知識成就之一。人們不僅需要微分定律概念，還需要一種數學形式體系，這種體系當時還不完善，需要獲得系統化的形式。牛頓也在微分和積分計算中發現了這樣一種數學的形式體系。在這裡，我們不考慮萊布尼茨是否獨立於牛頓發現了同樣的數學方法這一問題。不管怎樣，由於牛頓只能借助數學方法來表達自己的思想，因此他絕對必須完善這些方法。
伽利略為求得運動定律做出了重要的開端。他發現了慣性定律和地球引力場中的自由落體定律，即一個物體（更確切地說，一個質點）在不受其他物質影響時沿直線做勻速運動。自由落體在引力場中的垂直速度隨時間均勻增加。在我們今天看來，從伽利略的發現到牛頓運動定律可能不過是一小步。可是應該看到，上面伽利略的兩種陳述都是把運動作為整體來闡述的，而牛頓運動定律回答了下面的問題：在外力作用下，質點的運動狀態在無限短時間內是怎樣變化的？只有思考無限短時間內發生的變化（微分定律），牛頓才得到能應用於任何運動的公式化表述。從已高度發展的靜止狀態的知識中，他借用了力的概念。他只能通過引入新的質量概念將力和加速度聯繫起來。奇怪的是，支撐這個概念的定義是虛構的。今天，我們已經習慣於形成與微商相應的概念，所以很難再理解：用雙極限過程得到一般微分定律，過程中還要發明質量概念，需要一種怎樣非凡的抽像力。
但是，人們還遠沒有獲得運動的因果關係概念。因為只有在力已知的情況下，才能通過運動方程決定運動。牛頓無疑受到行星運動定律的啟發，設想和某物體足夠近的所有物體的位置，決定了作用在該物體上的力。直到建立了這種聯繫，人們才得到了一種完整的運動的因果關係概念。牛頓是如何從開普勒行星運動定律出發處理引力問題，發現使天體運動的力和重力二者的本質相同，已經是眾所周知。
（運動定律）+（引力定律）
這兩條定律的結合使思想的奇跡大廈得以誕生，使得在僅受引力影響的事件中，人們能根據體系某一特定時刻的狀態，計算出它過去和未來的狀態。牛頓概念系統的邏輯完備性在於，體系中物體加速度的唯一來源是這些物體自身。
以這裡簡要概述的基本原則為基礎，牛頓成功地詳盡解釋了行星、衛星和彗星的運動，還有潮汐和地球歲差運動——一項輝煌無比的演繹成就。神聖天體運動的原因居然是我們每天生活中非常熟悉的重力，這一發現一定給人留下了特別深刻的印象。
但是牛頓成就的重要性，不只限於為實際的力學創造了一個可行的、邏輯完善的基礎；直到19世紀末，它構成了理論物理領域中每一位工作者的綱領。所有物理事件都可以歸結到那些服從牛頓運動定律的物體：只要對力學定律做推廣，使它適應被考察事件的類型。牛頓試圖將力學綱領應用於光學，假設光由慣性微粒構成。在牛頓運動定律被應用到質量連續分佈的物體後，甚至連光波動理論都應用到了牛頓定律。牛頓運動方程是熱運動理論的唯一基礎，而熱運動理論不僅為人們發現能量守恆定律做了思想準備，還導致連最後細節都被證實的氣體理論，以及對熱力學第二定律本質更深刻的認識。電學和磁學的發展沿著牛頓的道路（電和磁物質、超距作用）一直到現代。甚至法拉第和麥克斯韋帶來的電動力學革命和光學革命，構成了理論物理學自牛頓以來第一個重大根本性的進步，也完全發生在牛頓思想的影響之下。麥克斯韋、玻爾茲曼和開爾文勳爵一直試圖將電磁場及其相互作用，歸結於假設的質量連續分佈體的力學作用。然而，結果卻是不成功的，或者說不是任何明顯的成功。因此，從19世紀末開始，我們的基本觀念開始慢慢發生轉變；理論物理學的發展超出了在近200年的時間裡給科學提供指導思想和穩固性的牛頓框架。
從邏輯觀點看，牛頓的基本原理非常令人滿意，所以只有經驗事實才會讓人們想起要重新仔細審視之。在此之前，我必須強調，牛頓本人比追隨他的一代代博學的科學家更加清楚他的思想大廈中內在的缺點。這個事實總是能喚起我深深的敬意，因此，我應該花一點兒時間描述一下。
1. 我們處處都能看到，牛頓非常努力地將他的體系表達成是由經驗必然決定的，並盡可能少地引入與經驗事物沒有直接聯繫的概念；儘管這樣，他還是建立了絕對空間和絕對時間的概念。近來，人們因此經常批評牛頓。但牛頓卻特別堅持這一點。他已經認識到，可觀測幾何量（質點間距離）和它們在時間中的進程並沒有在物理方面完備地描述運動。在著名的旋轉水桶實驗中，他證實了這一點。因此，除了質量和隨時間變化的距離外，一定還有其他決定運動的因素。牛頓認為，「東西」和「絕對空間」相關。他意識到，如果他的運動定律要有意義，那空間必須具有一種物理實體屬性，就像質點及其距離的實體屬性一樣。
清楚地認識這一點既顯示出牛頓的智慧，也暴露了他理論的弱點。如果沒有「絕對空間」這個虛無的概念，牛頓理論的邏輯結構毫無疑問會更令人滿意；在那種情況下，只有同感覺的關係完全清楚的事物（質點、距離）才會進入定律中。
2. 為描述引力效應而引入的超距作用力，具有直接的、瞬時的作用特點，但它卻與我們日常生活中熟悉的大多數過程不符。面對這個矛盾，牛頓指出他的引力相互作用定律不是最終解釋，而是經驗歸納出的一條規則。
3. 牛頓的理論沒有為以下值得高度關注的事實提供解釋：物體的重量和慣性被同一個量（它的質量）所決定。牛頓自己也覺得這件事很奇特。
這三個缺點中沒有一點對牛頓理論構成邏輯上的異議。在某種意義上，它們僅僅表示科學思想在努力形成對自然現象完整統一的概念性把握時，未能得到滿足的心願。
被看作整個理論物理綱領的牛頓運動理論，受到的第一次打擊來自麥克斯韋電理論。人們清楚地意識到，物體間的電磁相互作用不是瞬時的超距作用，而是空間中以有限速度傳播的過程。根據法拉第的概念，除了質點及其運動外，還出現了一種新的物理實體，即「場」。一開始人們堅持力學觀點，嘗試將場解釋為一種充滿空間的假想介質（以太）的力學狀態（運動或壓力的狀態）。可當這個解釋經過最頑強的努力仍無法成立時，人們就逐漸習慣於把「電磁場」看作物理實體中不可簡化的基本要素了。我們要感謝H.赫茲，因為他使場的概念擺脫了從力學概念庫中衍生的所有麻煩；我們還要感謝H. A.洛倫茲，因為他使場的概念擺脫了物質基礎；根據洛倫茲，唯一留下作為場的基礎的東西就是物理真空（或者以太），而即使是在牛頓力學中，真空也不是一點兒物理作用也沒有。認識到這一點後，人們就不再相信直接瞬時的超距作用，甚至在引力範圍內也是，儘管由於缺少充分的實際知識，引力場理論還沒有被清楚地表示出來。電磁場理論的發展——一旦放棄了牛頓超距作用的假設——也導致人們嘗試用電磁的方法去解釋牛頓運動定律，或是用基於場論更加精確的理論來替代它。雖然這些努力沒有獲得完全成功，但力學的基本概念已經不再被看作物理宇宙中的基本組成了。
麥克斯韋和洛倫茲的理論必將導致狹義相對論，因為相對論拋棄絕對同時性，拒絕超距作用存在。狹義相對論認為，質量不是常量，而是依賴於（實際上等價於）所含能量。它也表明，牛頓運動定律只能被認為是適於低速物體的極限定律；相對論代替牛頓定律的位置建立起新的運動定律，其中真空中的光速是極限速度。
在場論綱領發展中，廣義相對論構成了最後一步。在量上，廣義相對論只是稍微修改了牛頓理論；在質上，卻有非常深刻的改變。慣性、引力以及物體和時鐘的度量行為被還原成一種單一的場的性質；這個場本身又被假設是依賴於物體的（牛頓引力定律的推廣，或按照泊松表述相應的場定律的推廣）。因此，空間和時間被剝奪的不是它們的實在性，而是它們因果關係的絕對性——即影響其他卻不受其他影響——牛頓為了用公式表示當時已知規律，不得已賦予空間和時間這種絕對性。廣義慣性定律取代了牛頓運動定律的作用。這個簡短的敘述足以展示牛頓理論中的元素過渡到廣義相對論的過程，同時也克服了上述三個缺點。雖然看起來，在廣義相對論框架中，運動定律可以從牛頓力學定律相應的場規律推導出來，但只有當完全實現這一目標時，人們才有可能討論純粹的場論。
在一種較為形式的意義上，也可以說牛頓力學為場論搭建了道路。將牛頓力學應用於質量連續分佈的物體上，必然導致偏微分方程的發明和應用，而這些方程又首先為場論定律提供了語言工具。在形式方面，牛頓微分定律概念構成了接下來發展中決定性的第一步。
迄今為止，我們所關注的關於自然過程觀念的整個演變，可以看作牛頓思想的一種系統發展。但是，正當完善場論的進程還在全面開展之時，熱輻射、光譜、放射性等事實卻揭示出整個概念體繫在應用上的局限性。儘管該體繫在很多情況下獲得了巨大成功，但今天在我們看來，突破這些局限事實上還做不到。許多物理學家主張——並得到有力證據支持——在這些事實面前，不僅是微分定律，連同因果律本身（迄今一切自然科學的最根本的基本假定）也失效了。甚至連構建一個能夠明確描述物理事件的時間—空間結構的可能性都不存在。一個力學體系只能有離散的穩定能量值或穩定狀態——就像經驗幾乎直接表明的那樣——這件事乍一看是幾乎不可能從一個用微分方程的場論中推導出來的。但是，德布羅意—薛定諤的方法雖然在某種意義上具有一個場理論的特徵，可確實推出了只有離散狀態的存在，與經驗事實驚人一致。這種方法之所以做到這一點，是因為它在微分方程的基礎上應用到了一種共振條件，但是不得不放棄精確的粒子位置和嚴格的因果律。今天誰願意擅自決斷這個問題，也就是說，是不是一定要拋棄因果律和微分定理這兩個牛頓自然觀的根本前提？
[1] 今天，每個人都知道要從這些用經驗確定的軌道中發現這些規律，需要怎樣驚人的工作量。但是很少有人停下來思考開普勒從地球上觀測到的行星運動推測出實際軌道的絕妙方法。