量子力学呼之欲出
牛顿将炼金术、数学和物理学融会贯通，业已展现出万有引力是如何运作的，但是他无法解释万有引力运作的机制是什么。
他预期《光学》第四册能够说明所有的自然现象，说明它们是如何以一些基本力场为基础互相作用的。他在《原理》结论的片段中提出了发展方向：
地球、太阳、月球和一颗颗行星，这些庞大的个体如何彼此相吸，它们在远近不同距离下的吸引力、所依据的定律，以及这些物体的所有运动如何受重力的规范等疑问，我都已经在我的《自然哲学的数学原理》中为读者一一给出满意的说明。如果大自然是最单纯且又完全一致的，它对大物体所遵行的方法，会和规范小物体（也包括光的粒子）时一样。
牛顿那惊人的假说认为，规范较大尺度、宏观宇宙物体的力和定律，应该可以反映出次原子粒子（牛顿称之为较小颗粒）、微观宇宙之力的行为，但那些论说和他的炼金术论文，以及他对宗教及神秘主义的大部分推测文稿一样，都有着相同的命运，即失传于世约达250年，只有一些由追随者保存的核心文件，流传了下来。在1693年较晚时，牛顿为《光学》第四册写了一些资料，才写完就将其藏起来了，当时几乎没有人知道。1694年5月，格雷果里到剑桥拜访牛顿，只看到了那部巨著的前三册，不过，即使只有三册，他也立即反应“如果将它发表，应可与《原理》媲美”
。
尽管《原理》是最重要的科学巨著之一，《光学》则因其普遍化、可以眼见的题材和较少包含难懂、令人不快的数学，也带给后来若干世纪极为深远的影响。
它从解释反射和折射开始，接下来是彩虹和干涉的现象，以及镜子和棱镜的作用。这些全都以牛顿自1664年开始做的一系列实验为基础，并迅速扩大讨论范围，囊括了各种不同的问题，例如重力现象、新陈代谢、感觉器官、眼球的功能，最后甚至还出现如大洪水和上帝创造宇宙等题外话。
然而，不管牛顿有多大的决心绝不提纯属假说的论点，也不谈他尚未成功达成的统一场论梦想，牛顿还是不禁叙及他猜测出来的一些东西。在遗留下来的三册《光学》里面，他在一些不太显著的地方加入了随意的判断，他认为光和万有引力一样，有超距作用的力。在第二册（主要是讨论反射与折射）中，针对光可能是由看不见的粒子组成的观点，他提出了辩解：
此一问题殆无他法可以解释，只能说光线的反射不是只受到反射物体上一个点的影响，而是受到该物体均匀扩散于整个表面的某种力，它隔空作用于光线上。关于物体对光线可发生超距作用力的部分，将于此后证明。
尽管还存有这些明显的失误，牛顿已经在全书的内容上谨守着戒条，只叙述可以验证的假设。但是如他自己在书中所言，“我此时无法思考这些问题”
，而决定在第四册中将所有问题集中起来，写成被他称为“质疑”的部分。
“质疑”的目的是方便他提出较为极端的看法，不至于将它们写成普通问题的形式，而遭受批评者嘲笑。在第一版《光学》的附录中，他一共列举了16则质疑。第一则质疑中，他直奔会被许多人认为属于半秘术的论点：
质疑一，物体能有超距作用，而此作用会使光线弯折吗？若是如此，此作用在距离最短时会最强吗？
对于18世纪早期的人而言，这种观点可能令人觉得有些秘术的味道，可是在几乎整整两个世纪之后，恒星的重力效应使光线偏折的说法，已成为爱因斯坦广义相对论的核心。根据广义相对论，时空的扭曲造成了光线沿曲线前进。
接下来，牛顿又问：
质疑五，物体与光线不是互相作用的吗？也就是说，物体以射出、反射、折射和偏射作用于光，而光则加热于物体，以及使发热的部分产生振动而作用于物体，是吗？
这种思想与量子力学（物理学的一支，专门讨论原子以下层次的物质与能量的关系）的基本观念相去不远。量子力学于20世纪之初开始发展，如今，在次原子的层次中，光与物质的相互作用已是量子力学的基本教义了。
1905年，就在第一版《光学》出版之后整整200年，爱因斯坦提出了光电效应的理论，他指出光线如何能影响原子内部的构造。光电效应也让我们认识到，物体所表现的颜色的一部分是由物体内部的分子结构决定的。这些都证明了，牛顿质疑“物体与光线不是互相作用的吗”是非常具有远见的。
英文版《光学》发行两年之后，又发行了拉丁文版，在拉丁文版中，牛顿有机会增加了一些质疑。除了增加了7则质疑，他更在附录中增添了3项推测。过了几年，英文版第二版发行，这个版本有牛顿最后的8则新质疑。
在这些新加入的资料中，最令人感到震撼的，也是牛顿允许发表的最前卫的预测，乃1706年出的拉丁文版中的第31则质疑：
物体内部的小粒子是不是具有某些力，凭借它们，物体可以有超距作用，这不仅使得光线发生反射、折射和偏折，还会让光线互相作用以致产生大部分的自然现象？犹如我们熟知的，物体因地心引力、磁力和电力而互相作用。这些例子显示出大自然的旨意和方法。除了上述，有更多的吸引力存在，是十分可能的，因为大自然是恒常不变且自我保持一致的。
单独这一段就完整地涵盖了牛顿的统一场论观念，也就是我们今天所知的统一场论的理念，那就是将所有微观宇宙（通过量子力学的例证）和宏观宇宙（由相对论予以规范）的全部线索绑在一起。这是牛顿说过的话中最接近他的期望的，也就是希望能找到一个各种力的简单集合体，除了能说明重力现象，它也对这个看得见的宇宙中的几乎所有物理现象负责。