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1669年10月29日，26岁的牛顿在巴罗教授的推荐下，接替巴罗成为第二位“卢卡斯数学教授席位”的拥有者。这一职位使他能够在剑桥大学继续进行深入的科学研究，并且在学术界崭露头角。牛顿担任这一职务长达26年，直到53岁。
1672年，牛顿被推选为伦敦皇家学会会员。为了表达谢意，他向学会干事巴格提交了一篇关于光色来源的论文，提出光是与以太相互作用产生的高速度粒子流。这篇论文是牛顿公开发表的第一篇科学论文，刊载于《皇家学会哲学杂志》上。然而，牛顿的这一论点与皇家学会创始人之一、科学家罗伯特·胡克倡导的波动说产生了冲突，引发了一场激烈的学术争论。波动说认为光是以太的纵向振动，振动频率决定光色，这一观点不久又得到了荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯的支持。这场关于光的本性的争论持续了很长时间，直到20世纪才以光的波粒二象性为结论告一段落。牛顿对这场争论感到厌倦，曾在写给朋友的信中抱怨道：“因为我发表了先前的论文，引起了许多非议，使我精神上受到沉重打击。我失去了平静而有意义的幸福生活，而被这无聊的争吵弄得心绪烦乱。这真是无聊透顶，我越来越后悔，不该轻率地发表那篇论文。”
1688年，英国发生了“光荣革命”，第二年，牛顿被剑桥大学推选为国会议员。尽管他在政治上的表现不如在科学上的成就显着，但这一经历使他更加关注国家事务和社会问题。不久，牛顿的母亲汉娜病逝，但这并未影响他继续进行科学研究，尤其是光学领域的研究。
1692年，牛顿完成了光学手稿的整理工作，并从机械力学体系出发，提出了经典宇宙学说。这一理论进一步巩固了他在科学界的地位。
1696年，牛顿的同学查尔斯·蒙塔古出任财政大臣。当时英国的货币制度非常混乱，国内外信用受损。蒙塔古请牛顿担任英国皇家造币厂副厂长，解决货币困难。1699年，牛顿升任造币厂厂长，任职直至去世。这一职位通常被认为是闲职，但牛顿却非常认真地对待。他主持了英国历史上最大规模的货币重铸工作，有效解决了货币混乱的问题。牛顿估计当时大约有20%的硬币是伪造的，为了打击伪造货币的行为，他亲自担任太平绅士，成功将多名伪造者绳之以法。
1703年，60岁的牛顿被推选为皇家学会会长，这一职位他担任了24年，是历任会长中任期最长的之一，仅次于约瑟夫·班克斯。牛顿利用这一身份积极进行科学组织活动，推动了数学、物理学和天文学的发展。他在近代科学史上的地位无可动摇，被誉为科学革命的灯塔。
1704年，牛顿的《光学》一书问世，副标题为“关于光的反射、折射、弯曲和颜色的论述”。这本书总结了牛顿在光学领域的研究成果，是牛顿对前人一切原理和定律的 综 合 。同年，他还出版了《三次曲线枚举》《利用无穷级数求曲线的面积和长度》《流数法》等数学着作，进一步巩固了他在数学领域的地位。
1705年，安妮女王封牛顿为爵士，表彰他在科学领域的杰出贡献。成为爵士后，牛顿在伦敦威斯敏斯特附近的杰尔明设有自己的公馆，还在乡下买了一所庄园。这一荣誉不仅是对牛顿个人成就的认可，也是对科学家地位的提升。
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