暴风雨中的试验
1658年9月3日，一场罕见的暴风雨侵袭了英格兰，伍尔索浦这个小村也同样浸在风雨中。狂风怒吼，远近的一切都仿佛要顺着一个方向飞出去。牛顿家的房子也在风雨中摇晃着，好像要倒了似的。前院后院的件件物品更不用说了，一件一件地加入了风的行列。
汉娜这个中年人也是头一次见到这么大的风，这个当然的一家之主忙乱地在风中抢救着家里的一切，快被风吹毁的篱障、已经倾斜的柴草垛和各种农具。勤快的汉娜冒着狂风艰难地穿梭着。
“哦，伊萨克！快，快帮我把后院的牲畜圈的栅栏门关紧，一旦吹开，牲畜就跑出去了，快！”
经过一段时间的“战斗”，汉娜终于把一切都安顿好了，拖着疲惫的身体，艰难地回到了房中。
“啊，伊萨克呢？”
汉娜望着脸上略带着些惊吓的牛顿的弟弟、妹妹，脸上带着茫然。
“伊萨克上哪里去了？我让他去关牲畜栅栏门，应该早回来了。”
“哥哥一直没回来！他会不会出事呀，妈妈！”
这句话使汉娜的身体不由自主地一震，恐惧战胜了疲惫，汉娜不顾一切地再一次冲出家门，去寻找牛顿。当她来到后院时眼前的一幕使她惊呆了。
她倔强的儿子，在暴风雨中，一会儿逆风跑，一会儿顺风跑，登在石阶上，一会儿顺风跳，一会儿逆风跳，并不时地把跳的地方做上标记，为了接受更大的风力，他索性敞开了斗篷，奋力向上跳跃。然而天公却不理会他这些，狂风夹着雨水疯狂地泻在这并不强壮的身躯上，在风雨中那张本来清瘦的脸孔显得更加可怜，叫人心疼。但此时的牛顿那双执着的眼睛在风雨中却是越发明亮，他早已忘记了寒冷，忘记了恐惧，更把回家的事忘到了脑后。
这是做什么呢？原来，他是趁这个机会，测量风的速度和风吹动的力量。当时的牛顿，哪管什么狂风暴雨，更不会想到家中的农作物、家畜会不会受到风灾雨害的。他只是一心一意地，在狂风暴雨中，冒着生命的危险，实验风速和风力。通过牛顿这次“暴风雨中的试验”，汉娜妈妈更加清楚地认识到让牛顿回家帮助自己干农活，将来当一名农庄主这个计划是错误的。因为牛顿完全被学习与研究迷住了，对于农活毫无兴趣。她找来牛顿的两个舅舅商量，大家一致同意让牛顿继续求学。
这年秋天，牛顿再度回到格兰桑的学校读书。
大风暴虽然造成严重的大灾害，却也给牛顿的一生带来了重大的转变。
1661年，18岁的牛顿经过奋力攻读，终于以优良的成绩从金格斯中学毕业，并以“减费生”的身份考上著名的剑桥大学。“减费生”是人们对那些得到某些优惠的穷学生的称呼。这些学生在学校可以获得免费午餐。
当然这些优惠对于那些家境优越的富家子弟来说是不屑一顾的，只有那些家境贫寒的学生才来争取这样的资格。他们要通过为在校的其他人的服务来获得减免学费和免费就餐的机会。牛顿就是这群“减费生”中之一，他也要通过为其他人服务来获得免费用餐，这样的半工半读生活在牛顿的大学时代持续了很长的一段时间。
按理说牛顿的家境还算可以，如果家里全力以赴地为牛顿负担学费，他完全可以不用过这种半工半读的生活。但牛顿的母亲汉娜不想因为牛顿的入学而使家庭承受这么大的负担，她更希望这个不太听话的孩子接受更多的生活考验，体验自力更生的勤工俭学的生活。斯托克校长对待牛顿就像慈父一样，他综合考虑了牛顿的学习状况和家庭状况后，决定让牛顿报考三一学院。他看中了三一学院不仅有着优秀的教授指导，更重要的原因是该学院有减费生制度。
虽然在入学前牛顿便对即将到来的大学生活有着一定的心理准备，但减费生的清苦生活还是给他带来了不小的压力。这种压力不仅是肉体的疲劳，更重要的是精神压力。精神压力主要来自两方面。首先在三一学院新来的学生中就像许多富家子弟普遍瞧不起“减费生”这项活计一样，他们也时常对减费生报以白眼。牛顿虽然对于这些在一定程度上能够容忍，但有些时候对于那些比自己年纪小（1661年夏天，牛顿已快满19岁，比同届的同学要大一至二岁）的同学不尊重自己的行为也时常感到不快。但更为影响他心情的是由于要边劳动边学习，明显感觉到时间不够。
困苦的磨难对于一个人有两种结果，或是被困难吓倒，一蹶不振；或是像宝剑与磨刀石一样，在困难面前，越磨越利。牛顿便是后者，只要是他选择和认准的事情他都会持之以恒地努力着。他对在他的同学中流行的喝酒、赌博和其他常见的怪癖都不屑一顾，他喜欢呆在宿舍中或教室里，躬身于书本，想把自己渴求的知识尽快地掌握在手中。
记得有一次，牛顿还在教室中看书，这时一个朋友急急地跑来告诉他，他忘记了为其他学生准备晚餐（这是减费生的职责）。牛顿急忙跑向了食堂，但为时已晚。他被叫到了院长办公室，但结果却让他有些意外。院长说早就注意到了牛顿，他很高兴学院中有这么用功的学生，他不准备惩罚牛顿，相反准备让牛顿做较轻松的减费生工作，做研究学者的仆役生，这样他便有更多的学习时间了。
从“减费生”到“公费生”
初来剑桥大学三一学院的牛顿做过“减费生”，在这期间他为比他小一到二岁的同学准备过用餐，他打扫过学院的庭院，他清洁过厕所、教室，他干过所有“减费生”需要干的活计。虽然有些辛苦，但牛顿对此却并没放在心上，他更关心的是自己是否有机会获得更多的学习时间。有时他正在图书馆查资料，资料还没查完，一看开饭的时间到了，牛顿就得急急忙忙放下手中的事向饭堂跑去。后来他的认真求学的态度感动了院长，在院长的帮助下他获得了“仆役生”的资格。“仆役生”也同样需要通过劳动来换取减免学费和免费就餐的资格。牛顿要为一名教授做仆从，但幸运的是他的导师每年只有5周的时间住在剑桥的寓所中。这样牛顿便有更多的时间供自己支配，他可以把更多的精力用于学习。
牛顿的时间是宝贵的，他在通往科学圣殿的旅途上躬身前行，把生命的火焰燃烧到了极限。他不愿浪费一丝光阴，就连一秒的分神都令他心痛。在同学们郊游、打扑克、下棋，甚至唱歌、下酒馆时，牛顿把自己能支配的所有时间都用于学习。时间对于他是那么的宝贵，每天要做什么，安排得紧紧张张，不留一点空余时间。就这样牛顿还感觉时间不够用，他真希望能有更多的时间用于学习。
为了能够少些其他人的打搅，牛顿决定找一个清净的地方，以能更专心地去读书，但一个人找个地方住要多花不少钱。正当牛顿举棋未定时，他遇到了一个志同道合的朋友，并开始了长达将近20年的友谊。这个人是曼彻斯特文法学校校长的儿子约翰·威金斯。日后约翰·威金斯给他的儿子讲述了当年自己和牛顿的一次偶遇。一天，在与吵闹的室友争吵后，沮丧的威金斯从屋里出来散散心。一出门，他就碰上了同样沮丧的牛顿，牛顿也同样在为室友的问题苦恼，“他俩很快就达成了共识，决定摆脱目前不守规矩的室友，搬到一起。他们尽快达到了这一目的，这一状况一直持续到我的父亲离开学校。”但遗憾的是约翰·威金斯从没写下有关牛顿这一创造高峰时期的珍贵回忆。
1663年牛顿在题为“一些哲学问题的思考”中在第一页写下了开拓性的句子：“柏拉图是我的朋友，亚里士多德是我的朋友，但真理是我更伟大的朋友。”牛顿接触的这些新的理论全都令他陶醉不已。不论是最大的还是最小的物体都令他着迷。在接受新思想的同时他还批判地接受了一些古代哲学家的观点，如德谟克利特的原子理论。牛顿在笔记中写道：“第一物质是原子，这种物体小得看不见。”
通过学习，他不相信亚里士多德及其追随者所信赖的感觉，他对伽利略提出的实验方法更感兴趣。牛顿在笔记中写道：“从物体之间的相互作用归纳出来的事物的本质，必然比只凭感觉猜测出来的更准确、更合理。”这种理论树立后，牛顿如果对自然现象提出质疑时，他就会利用这种新的科学方法以及它的基本步骤——收集资料、提出假设、进行实验来验证或推翻这个假设。
1664年，牛顿更加坚定了自己关于对自然世界的认识观，他加入了一个知识分子团体。这个团体的成员都相信宇宙就像中世纪的城市钟楼上的大钟一样，他是合理的机械原理所控制的，自然界的秘密只有用科学的方法才能揭示出来。这些理论现在对于我们来说没有什么，好像在我们的观念里早已经树立起来了，但对于当时牛顿生活的年代，这些想法不可不说是人类对自然认识的一大进步。在显现进步的同时他们的认识也具有一定的局限性，他们，包括牛顿都认为，自然界内部的和谐都是神创造的。原子和机械理论无论有多么了不起，都无法与造物主的知识和智慧相媲美。
1664年，伊萨克·牛顿终于获得了摘掉“仆役生”帽子的机会。只要牛顿通过规定的学术考试，就可成为剑桥大学的一名“学者”。牛顿当然没有错过这样好的机会，他如期按规定成为一名学者。这样他不仅可以在学院享受免费的饭食，而且还有固定的薪水，不用再过“减费生”、“仆役生”的生活，可以自由自在地学习了。更为重要的是，他可以留在三一学院继续攻读硕士学位。如果一切顺利的话，他大概可以获得研究员的资格，从而继续在剑桥的生活。
从1661年人剑桥大学三一学院起到1664年，牛顿在这里已度过了4年的时光。在这4年的时光中，牛顿的学识有了很大的进步，他在4年里由对科学的懵懂，逐渐站到了他那个时代的前列，虽有不足，但非一般人可比。
牛顿只要通过最后一次考试就能如愿拿到学士学位，他和几百位学士学位的候选人参加了学位考试。这是他拿到学位之前的最后一次障碍。考试以古代和中世纪思想家的著作为主，注重于口头辩论和逻辑学。然而牛顿的成绩不够理想，只被评为二等。后世有人说：“这是三一学院评定工作的耻辱。”但这也没有什么奇怪的，因为这正符合牛顿的性格，由于牛顿把时间都用于实用的科学知识，不可能把时间都用于仅仅去掌握几个单词或逻辑关系中的细微差别，他的天赋也不在于此。但无论如何牛顿和其他25位三一学院的学生都在1665年春天如愿拿到了学位证书。
虽然牛顿不是全才，但牛顿在除文法外的其他科学领域都是很出色的。在他读书期间，他通过自己的努力，取得了不少后世公认的一些发现，有些是在完全封闭的状态中独立思考完成的，这些发现牛顿并未在当时立刻就公开，但从后人的眼光看在这么年轻的时候就取得了这么大的成绩，如果它们不是发生在牛顿身上，这是不可想象的。
他发明了二项式定理，研究非弹性碰撞，研究出用无穷级数计算曲线的长度、正切和扇形的面积，以动力学观点研究曲线上一点的运动速度。
牛顿的才学博得了年轻的客座教授巴罗的认同，通过几年的学习交往，牛顿和巴罗已成为感情至深的好朋友。巴罗决心把牛顿引向自然科学的更高峰，让这个博学多才的年轻人有更大的研究空间。他决心让牛顿成为他的助手，成为一名研究员。
在当时巴罗是那个时代有影响的数学家，能做他的助手不是很容易的事情，许多人都想谋得这个职位，这对于刚毕业的年轻人来说不仅仅是无上的荣誉，更难得的是以研究员身份工作可以拓宽研究的领域。
在黄昏后的校园中，微风拂着柳叶，在金黄的斜阳的辉映下，古老的剑桥还是那么迷人，巴罗和牛顿走在三一学院的石阶路上，这一切都像牛顿刚来时一样，美丽而迷人。
“伊萨克，有没有想过留下来做我的助手。”
巴罗提出这个想法前他考虑了很久，因为他早已看出站在他身旁的这位年轻学者日后的前途不可估量，但他为了能使牛顿有更好的研究环境，还是把这个想法告诉了牛顿。
“先生，我能胜任吗？”牛顿不自信地问。
“当然能，但你也要经过一个考试。”
就这样牛顿顺利地通过了成为巴罗教授的助手的考试，成为了剑桥大学一位年轻的学者，开始了自己辉煌的科学开拓者生涯。
万有引力的发现
1666年秋天，一个晴朗的午后，24岁的牛顿坐在院子里一棵苹果树下一面休息，一面思索着有关天体运行法则的问题。
哥白尼是研究天体运行法则的一个重要学者，他首先发现天体绕着地球旋转的理论是错误的，应该是地球以个轴为中心自转，并同时绕着太阳公转。
由于古人认为所有的星球都是绕着地球转的，所以哥白尼的这个学说，不但震惊了世界，也震怒了那些信奉旧学说的人，尤其对笃信神意的旧教徒而言，这简直是一件绝不容存在的邪说。因为哥白尼那时已经去世了，教会便决定严禁他的著作，用以取缔“异端邪说”。
后来，一直到伽利略和开普勒等伟大的科学家出现，才陆续地揭露了天体运行的秘密。此后，地球不是宇宙中心的真理，已是不容否认的事实，但宇宙究竟是根据什么法则运转的呢？
牛顿坐在苹果树下，心里一直思索着这个问题，他想：
“月球是人类最熟悉的一个星球，如果天体运行的法则在每个星球都相同的话，只要研究地球和月球的关系，不就都明白了吗？”
牛顿专心地想着这件事，一面享受着迎面而来的凉爽秋风，不知不觉竟然睡着了。
忽然吹来一阵凉风，一个苹果落下来，不偏不倚地打在他头上，牛顿从梦中惊醒，睁开眼睛看了看四周，才发现脚边有一个砸烂了的苹果。
“哦！原来是这样。”
他自言自语地说，弯下腰把苹果捡起来，摇摇头无奈地笑了一笑。