纵然摩耳的影响十分大，但对于现代人而言，他所灌输的哲学似乎仍然相当混乱。以我们今天的知识而论，原子论乃是现代物理的基础，但是卢瑟福（1871~1937，1908年诺贝尔化学奖得主）在20世纪初期首先提出，认为在原子内还有更小的粒子存在。他的学说导致一种怪异的量子理论，由此又引出了德国理论物理学家海森堡的“测不准原理”，从此产生一种无法预测的理论和全新的哲学理念，和全能的上帝操纵宇宙的幻想相去甚远。虽然也有人还是能够想像，并且有信心将上帝和量子理论作怪异的结合，可是主流的现代原子论距离摩耳的那位充溢于宇宙、具备人性的神，已远得不能再远了。当然，摩耳无法预知原子论有一天会变成什么样子，只是认定那是可以证明全能的造物主存在的一种方法，也就印证了《旧约》。因为就如牛顿在笔记中所强调的，物质只能被分割到有限的程度，最终的基本粒子必定是经由神的指导而创造的。
如果说摩耳传授给牛顿结合神学与自然哲学的理论基础，那么牛顿是在自己研读伽利略和培根的思想时，学到了如何建立一套工作体系，并以之来证实自己的思想的。到了1664年的夏天，他已经有能力在笔记簿中写下这么一句话：“从事物的运作加以演绎，一一导出其性质，比单纯用感觉来获取更确实与合理，当我们由前一个实验发现物体的本质时，就能较清楚地察觉出感官的本质。”这段话的意思是科学家不能单纯相信他们的感官所观察到的，而是要在引申出宇宙及其内物体的本质之前，必须先做实验，这比我们用感官得到的表面观察蕴涵更多信息。
九、对光的理解
牛顿在1664年夏天开始做他的第一个实验，就是研究光的性质。多年之后，这实验首次出现在他的《光学》一书中，1704年出版发行。
他对光学最初发生兴趣是由于他在斯陶尔布里奇市集上买到一个玻璃棱镜。那市集是在离剑桥市中心约2公里远的一块河边空地上举办的，在魔术师、小丑、吟唱诗人、儿童游乐等摊位和戏篷的环绕下，有一个穿着跳舞服的人，经营一个出售各种奇珍异品的摊位，摆满自波希米亚带来的饰物、长生不老药、各类特效药水、各种玩具等，牛顿在这个摊位上，找到了那个棱镜。
康杜伊特说：“1665年8月，牛顿爵士在斯陶尔布里奇市集上买到一个三棱镜，便开始按照笛卡儿的书做一些关于光的颜色的实验。”可是，康杜伊特把这一事件的日期弄错了，牛顿是在1664年去那市集游玩，在那里买了三棱镜；事实上，1665年由于大瘟疫的关系，并没有举办市集。剑桥市的参事（后来出任市长）塞缪尔·牛顿（与伊萨克·牛顿无亲属关系）在日记中记载：“9月1日，宣布取消斯陶尔布里奇的市集，理由是伦敦正在流行大瘟疫。”而且大多数历史学家都同意，牛顿为了躲避瘟疫，早于1665年8月之前就离开了剑桥，回到伍尔索普老家，此后两年的大部分时间，他都向学校请假。
当时关于光的主流假说来自笛卡儿的思想，他认为光是经由以太传递的一种压强，而视觉就是因为这压强刺激眼睛的光神经而产生的。
牛顿熟知这种假说，还在他的笔记簿中写下它的要点，但是他大概为了维持对原子论的支持，早于1664年夏天就开始怀疑笛卡儿假说的精确性。那时他已经想到光有可能是一些微粒；如果把光设想为群聚的粒子，就很容易解释光的反射、折射，以及光与颜色的扭曲等现象。大约8年之后，牛顿在写给英国皇家学会秘书奥尔登伯格的信中，就曾描述他最早使用棱镜做实验的情形：我给自己买了一个三棱镜，用来实验著名的“颜色的现象”。为了做这实验，我需要一间黑暗的房间，然后在窗帘上开一个小洞，让太阳光线射进来照在棱镜上，其折射后的光线则照到对面的墙壁，显现出生动鲜艳的颜色，一开始觉得十分赏心悦目。以棱镜为工具，牛顿展示出白光是如何由许多颜色组合而成的，将白色光分解为颜色光谱，可以看到蓝色光比红色光弯折（即折射）得厉害，于是蓝色光显现在光谱的近端，红色光在光谱的远端。他更进一步（正确）指出，物体表现出来的颜色，是由于它的表面把光谱中的某部分颜色吸收掉，并将其他部分的颜色反射出来的结果。“因此红色和黄色，”牛顿这样写着，“是因为物体将跑得慢的光线截留下来，对跑得快的光线则不多作阻挡。呈现蓝色、绿色和紫色时则是物体将跑得快的光线消减掉，却不阻挡跑得较慢的光线。”
简言之，一个物体若看起来是红色，乃由于其他的颜色（即牛顿所说“跑得慢的光线”）被该物体吸收较多的缘故，因此红色光比别种颜色的光反射较多。同样的道理，物体若看起来是蓝色，乃由于它反射蓝色光多于其他颜色的光（牛顿所说的“跑得快的光线”）。将光谱中不同部分的光线吸收和反射的能力，是物体的自然性质，由此在宇宙间产生了我们所看到的缤纷灿烂的颜色世界。
紧随着这项发现之后，牛顿在笔记簿中抄下笛卡儿在其著作《折光学》中的一段话，并在这段话之下写道：关于光：
光不可能是由于压强而生的，因为来自上方的光如果是向下压迫的话，应该会使我们在晚上看到的光比白天看到的更强，或者至少一样强……光线就不可能折射，因为同样一个东西不可能向两个方向施压，而太阳发生日食亦不太可能，月球和行星都应该和太阳一样亮，人们在晚上走路和奔跑都清楚可见……1664年的夏天至秋天，牛顿做了许多实验，他仔细观察光线穿过羽毛和各种织物所产生的绕射现象，记载下“用羽毛或黑纱挡在我的眼睛和照射进来的太阳光线之间，就可以看见美丽的光彩”。但是，他对光的实验从狂热到失去自制，短短几天之内，就做了两个几乎使他眼睛全瞎的实验。
第一个近乎造成悲剧的，是他直视太阳过久。为了观察眼前因阳光产生的彩色光环和黑点，牛顿一次又一次地直视太阳。多年之后，他于1691年给他的政治哲学家朋友洛克（1632~1704）写的信中，提到那段1/4世纪之前的经验：我用右眼透过玻璃片看太阳，经过很短的时间之后，转过身来面向房间里的黑暗角落，张大眼睛来观察暂留印象。起先看到一圈圈有颜色的光环，接着光环逐渐减弱，最后终于消失……这样继续试了几小时之后，我的眼睛竟无法看见光亮的物体了……眼前总是有一个大太阳，使我既不能读又不能写，只好把自己关在黑暗的房间里。三天之后视力才恢复过来，那三天时间我用尽一切方法以逃出太阳的幻影。这桩意外事件或许可以归咎于牛顿自己，忽略了逼视太阳会危害眼睛的可能，但是再看看下面那个实验，我们又能作何解释呢？我用一把钻子顶住眼眶骨头和眼睛之间，尽可能地接近眼球处，将钻子的尖端挤压眼球的后面，使我的眼睛突出，就会看到好一些白的、黑的和有颜色的光环。当我不断地用钻尖搓揉眼球时，这些光环更加显著；但是，如果眼球和钻尖都停止不动，而眼球仍然被紧紧压住，光环会逐渐变弱而最终消失。在我再度搓动眼球或钻尖时，光环即重新出现。年轻与热情奉献是一回事，但是用尖钻来顶住眼球，大多数人都会认为是做得太过火了。这样做的结果搞不好会永久失明的，那么在牛顿几乎要展开其科学生涯之前，他就先将自己毁掉了。
十、碰到了难题——数学
牛顿纵然做出这些荒谬的事情，但还是从他的实验中学到了许多东西。培根的方法论，再加上天赋的资质和严谨的推理，可说是完美的结合，不过，他仍然缺少一项关键要素。
牛顿于何时、以何种方法获得他赖以探讨科学的数学知识，至今依然是个颇具争议的问题。他的哲学笔记簿中没有写下数学，但在他开始做光学实验，也就是1664年的初期，他用过他称之为“废纸簿”的笔记本——他继父史密斯用过的笔记簿——做了一些数学的笔记。到夏天将近结束之时，他已经熟习当时属于最为繁杂的数学了，那些知识大都是从该时期的主要著作中搜集而来的，包括英国数学家沃利斯（1616~1703）的《无穷算术》（1655）和笛卡儿的《几何学》。
牛顿进入剑桥大学之前，他的数学知识仅限于简单的算术而已，或许也懂点代数和少许三角学。但是在两年之内，他能够以自修的方式研习了高等数学，甚至还独自发展出微积分来，这显示出他的确是个了不起的天才。
在他的晚年时期，牛顿准许少数亲近的门生翻检他的信函和文稿，从这些文件中，我们可以清楚地看出牛顿探索数学的热忱，与他少年时期在克拉克家追求知识的狂热是一样的，但这次的热忱却让他省略了数学的基础部分。法国数学家棣莫佛曾经对牛顿早期研习数学的经过做了彻底的研究，他觉得牛顿学习数学似乎是杂乱无章的。1727年，在棣莫佛写的备忘录中，他给我们一个如此的印象：1663年，牛顿在斯陶尔布里奇的市集上购回一本占星术的书，他想知道那里头究竟说些什么。当他读到一幅星空的图形时，他根本看不懂，因为那需要具有三角学的知识。于是他去买了一本讲三角学的书来看，然而又看不懂三角运算，便再去找来一本欧几里得的著作，希望学到一点三角学的基本知识。然而，他只不过把一些名词定义看了一遍，就认为那东西太简单了，还奇怪为什么有人要写书中的例题来自我满足呢！在剑桥大学的第二学年将近结束时，牛顿是否得到什么人来指导数学很难加以考证。1664年3月，有一位名叫巴罗（1630~1677）的教授开始讲授一系列的数学课程，因为他在那个冬天才刚获得第一任卢卡斯讲座教授的职位，开讲数学课程是他职责的一部分。我们现在知道他俩在那时之后几年才开始相熟，也晓得到了1669年时，巴罗还推举牛顿继他担任卢卡斯讲座教授，可是我们不能确定牛顿是否听过巴罗所开的数学课。依据英王颁定的规章，这些课程是专为自费生开的，牛顿可能没有资格正式选听。可是那些规定一向不被师生遵守乃是公开的秘密，像牛顿这样的学生，有这种令他感兴趣的课程，很可能不理会自己在大学里的卑下社会地位，而跑去听课了。
在科学上要有进一步的发展，努力自修高等数学是十分必要的功夫。牛顿若是不懂得代数，就不可能自行发展出微积分来；若是没有微积分，他就无法运算以及表达出他的物理理论。将重力的概念转变成坚实的物理学理论，必须用微积分才能提出完整的正式结构。
可是在1664年，这种伟大体系的设计尚遥不可及。牛顿向来十分用功，大学的必修课程也要求得十分紧迫，可是他的努力却大都花费在学习课程以外的知识上。牛顿和达尔文、爱因斯坦、霍金（1942~）以及另外一些牛顿之后的伟大科学家一样，对于作为一个好学生所必须通过的许多考试，往往会准备不足。
牛顿的指导教授普林了解这位学生对于学校正式课程不感兴趣，而是比较喜欢研读数学和来自欧洲大陆的近代哲学，于是将牛顿推荐给巴罗教授，由巴罗负责他的学术资格审查。牛顿必须在1664年4月通过一项测验才能成为准毕业生，以使他有资格在下一个春天取得学士学位。普林以为巴罗是位数学家，来衡量这一个年轻人的数学天分最为合适，然而，很不幸地，巴罗决定以欧几里得几何学来测验牛顿。这可是个大灾难，因为牛顿在向高等数学进军时，根本没注意那么简单的欧氏理论。康杜伊特如此叙述这件事：当他将要成为准毕业生的时候，他的指导老师送他去接受数学教授巴罗博士的测验，巴罗教授考问他欧几里得的几何学，那正是牛顿爵士忽略的东西，他对此所知极少或者完全不知，而他极为熟练的笛卡儿几何学却未被问及。他是很谦虚的人，没有自行提出他对笛卡儿有深入认识，巴罗教授则想不到有人在不熟习欧氏几何的情况下，却有能力研究笛卡儿的书。于是巴罗博士认定他的数学程度不足，给了他不好的评语，但他仍然取得了准毕业生的资格。牛顿深悟到自己学习的不足，立刻再回头去攻读基础数学，很迅捷地把欧氏几何及简单代数理论都念了一遍，他的努力用功可以从他个人图书室里最多折角、最多破页的一本书中窥知，这本书就是巴罗所著的《欧几里得几何学》。
这样努力可能弥补了牛顿学习上的失误，但是单纯地来看那种情况，显然他还是十分忧心，他必须找人帮忙，设法说服教授们相信他的真正实力。如果那次巴罗的面试真是如康杜伊特所说的那么糟糕，初次的不良印象业已造成，熟知牛顿的朋友势必尽快运用所有影响力，才能挽救这个青年的前途。巴宾顿在学校里的地位很高（1667年他成为资深研究员），还受到英王的恩宠，他与牛顿的关系在正式文献中也有记述。在大瘟疫的那几年里，他们都回到伍尔索普居留，其间牛顿经常去看望他。牛顿在剑桥的早期岁月里，显然和巴宾顿一直保持接触，而且巴宾顿既然协助牛顿进入三一学院，也就不愿意见到牛顿考试不及格。他大概深信这位青年极具天分，所以也就很同情牛顿无法接受大学里过时的课程。
牛顿虽然在欧氏几何方面的知识加强了，但是对于翌年春天即将到来的学士学位考试仍然不全力准备，在考试所需复习的正式课程方面不甚用功，结果他毕业时没有得到什么特殊荣誉。依据斯蒂克利的记述：“牛顿爵士在接受文学士学位的仪式上被安排在第二列，属于人们戏称的‘输掉银币者’，是被人看不起的一群。”
牛顿以第二等成绩取得学士学位这件事未免可笑，但是，这并非不寻常，许多科学伟人都是如此。达尔文让他的儿子查尔斯·达尔文自爱丁堡医学院退学，因为他知道儿子不会成为名医；爱因斯坦放弃了他的学位，将自己弄得几乎找不到工作；霍金非常不受牛津大学当局的欢迎，因为他坐在河边发呆的时间比留在教室里读书的时间多，偏偏他后来在剑桥大学以第一名取得博士学位。因此，对22岁的牛顿而言，无论以何种成绩毕业，只要能让他继续在大学中寻求发展，为无数的科学后继者开天辟地就可以了。
长久以来，牛顿把阐明是什么法则支配了神的宇宙这项目标，当做自己的志业，通过一项学位考试不过是达到目标的手段而已，使用最少的工夫就可以了，今后，他可以正式地全心投入于他真正的目标。然而，纵然他是一个那样高傲的青年，具有如此超凡的意志力，也不可能料到自己在通往梦想的路上，竟然那么快就获得了第一项成就。