第二章 科学运动与科学思想的传播，1688—1751年
在《数学原理》一书于1687年出版后的若干年内，欧洲科学运动的性质和精神发生了徐缓渐进但却肯定无疑的变化。牛顿的这一杰作确实表明，这一“新的自然科学”能够解决影响最为深远的问题。这时已经不同于培根、伽利略和笛卡儿所处的那种豪勇壮烈的时代，不再需要用实验和数理科学的力量作为论据来说服当时的人。科学的事业本身已经可以为自己发言了。同时，《数学原理》还结束了哥白尼所引起的关于宇宙学说的那场大辩论，把力学树为一切科学的楷模。[1]由于这种种发展，思想和组织方面冒险犯难的时代，于是让位于系统分类、收集事实和传播科学思想的时代。在一段时间内，科学显然变得较少原始独创精神。1689年，戈特弗里德·威廉·莱布尼兹（1646—1716年）和年事已高的约翰·沃利斯（1616—1703年）在皇家学会《自然科学学报》上讨论自然科学当前死气沉沉的原因时，感到当代比较年轻的人中间，“如今勤奋观察大自然的人并不太多”[2]。两年之后，皇家学会理事会在会议记录上表示遗憾，说他们的计划遭到忽视和反对，以致一系列有用的发明创造未能实现。然而，就在这时，科学影响的扩大仍然是前所未有的。一种新的行业已经成长起来。具有高超技术水平的科学协会不久就迅速增加，各国政府都向科学投资，期望得到有利的回报。科学报刊日益增加，它们在众多的门外汉中间传播一种新自然科学。受过教育的欧洲人的文化教养在起变化。科学和科学方法开始取代传统的形而上学，成为标准的智力规范。与此同时，具有智力影响的地理中心也有转移。英国的思想空前地渗透到欧洲其他地区，而这首先是英国的着重经验的观点取得胜利。
把科学组成一个行业，这个使命已经落在17世纪各种科学协会的肩上。一般来说，大学本身在科学教育和研究方面并未做多少准备工作；而各种科学协会，正如在此以前成立的各种文学协会一样，主要由大学人士建立起来，作为位于保守的大学制度之外的新学问之家。最早的一批协会建于意大利，但是在1700年之前，这些协会就不再存在了。然而，在另外的地方却出现了两个主要的全国性机构，成为有组织的科学研究的中心，它们是英国皇家学会和法国皇家科学院。[3]这反映出当时欧洲智力活动的领导，要由英国和法国平分秋色。在德国也有两个较小的科学协会，但是尚未成立全国性的科学院。正是英国皇家学会和法国皇家科学院，成为欧洲和美洲以后建立的许许多多科学院的典范。但是，它们都是两个截然不同的典范。英国皇家学会是一个私人团体，完全由自己管理，选举自己的会员，既吸收专业工作者，也吸收业余爱好者；它不接受公家的财政支持和物质供应，不承担为英王政府工作的义务。而法国皇家科学院从成立之日起就是一个国家机构。会员全部是专业科学家，由国家任命，薪俸优厚，物质条件优渥，备有充足的研究经费；作为报偿，国家则期望他们执行政府要求他们执行的任何计划，计划通常都要有某些技术上的实用价值。这两个机构的确都遵循弗兰西斯·培根坚持的意见：科学应当起文明教化的作用，同时也要有实际裨益，两者也都强调科学研究的实验性质。但是，英王政府很快就懂得，让皇家学会不受干扰地自由从事自己的调研，以便改善人类的处境；而法国科学家则以现实精神确定，人类的利益从国内开始，而其筹措经费的唯一办法就是激起他们国君的兴趣。就发表的作品而论，很不容易确定，哪一种政策在18世纪上半期收效最大，因为还必须把会员个人能力这一无法估量的因素加进来平衡考虑。但是，肯定无疑的是，其他多数国家都追随法国这种建立全国性科学院的范例：由公家支持，不过并不一定由政府控制；法国皇家科学院由于具有专业性质和拥有适当的赠款，因而导致的直接后果是，它在18世纪的后半期完全超过了英国皇家学会。
1688年，英国皇家学会正处在它早期历史中最困难的时期。1686—1695年间，会员平均人数降到115人，只比1666—1675年间会员平均人数的一半略多，而财政则更是窘迫非常。但是，它的命运由于1690年罗伯特·索思韦尔爵士（负责爱尔兰事务的国务大臣和业余化学家）当选为主席和1694年汉斯·斯隆博士当选为联合秘书而开始好转。牛顿本人在1703年当选为主席。在他长期任职期间（直到1727年他逝世为止）和他的继任人汉斯·斯隆博士任职期间，学会的会员人数和专业性质两者都在稳健增长。斯隆是当时首要的博物学家和内科医生之一，他在1687—1689年任牙买加总督的医生时开始收集的动植物标本（同他收藏的手稿一起），日后成为不列颠博物馆的核心部分。他1741年拒绝蝉联主席，当时他已毫不间断地为学会服务了47年之久。在他整个任职期间，学会取得的进展，许多都应归功于他。[4]
首先使学会博得声誉的是牛顿和其他一些数学物理学家的种种发现，在将近1700年的时候，他们的观点在学会占有统治地位。然而，学会讨论或发表的作品，却相当充分地反映了那个时代各种各样完全不同的科学活动。胡克继续提出关于力学、磁学和光学实验的情况，以及利用竖立在格雷欣学院方形场地上的巨大望远镜所观测到的资料。1703年，牛顿在胡克逝世之后向学会提出了他的《光学》一文。他那位博学多能的朋友哈雷，早已把他的兴趣扩展到人口统计学和阿拉伯文，却还继续在天文学的许多部门作出卓越的贡献。他那部《彗星天文学概要》在1705年发行传播。科林·麦克劳林是一位出类拔萃的青年数学家，他在牛顿的具有创造精神的事业奄奄一息、难以为继的时候，团结在他的周围，发展了他在数学方面的工作。麦克劳林的论文《流数论》在哈雷去世的那一年（1742年）发表。这篇论文“大概是根据牛顿的定律以最具逻辑性的完美而谨严的方式论述微积分”[5]的文章。18世纪20年代，亚伯拉罕·棣美弗发展了概率的理论。詹姆斯·布雷德利继哈雷担任皇家天文官，他1728年在皇家学会的《学报》上第一次宣布光行差这一重大的发现。斯蒂芬·黑尔斯研究血压和植物树液上升的工作，也同样真正反映了新物理学的影响。学会会员在电的种种早期发现上也有巨大的贡献。1731年公布的一项实验第一次表明：电可以通过导体传到很远的地方；在后来一次实验中，电流在威斯敏斯特桥传过了泰晤士河。斯隆、雷、伍德沃德和其他一些博物学家，使学会继续关心植物学、动物学和地质学。列文虎克把他用显微镜进行工作的许多成果送交《学报》发表，并且还把他的一个陈列柜的仪器交给学会，学会还从世界各地得到了一些标本，特别是在印度公司（学会在该公司有股份）的赠品，还有来自北美洲的赠品。北美洲五大湖区最早的一批地图，1688年在学会展出。1725年，学会把一批气压表和湿度表送给海外的通信员，以促进气象学发展。早在1714年，学会就讨论过土耳其以接种牛痘预防天花的办法，而沃特利·蒙塔古夫人则在1718年才创立她那种通用的范例，大大降低天花病的死亡率。然而，学会会员完成这种各不相同的研究，他们的成就大多是个人取得的。正如伏尔泰说过的：牛顿是学会的光荣，但是牛顿并不是学会培养出来的。学会仅仅聘用学会的实验馆长，随后又加上学会秘书作为自己的职员，付以薪金。它的房屋设备一直很简陋。[6]学会偶尔对科学考察予以协助，但是从未出钱组织过自己的考察。事实上，学会从未进行过任何大规模的研究计划，甚至它自己的出版物，它也一再放弃不管。《学报》最先是由学会第一任秘书亨利·奥尔登伯格作为私人事业创办的，直到1753年才由学会接办。
与此相反，法国皇家科学院的官方性质，由于它仰赖负责部长的关心而显得突出。从1683年起，卢瓦负责科学院，他不像科尔贝尔那样关心纯科学，决心要使院士负责解决公共事务中的实际问题：拉伊尔和皮卡德解决凡尔赛的测量问题；泰夫诺解决排水管道问题；马里奥特和索弗尔解决尚蒂伊的水力学问题；佩罗、罗默、马里奥特和布隆代尔解决弹道学的问题。在这种制度管理下，科学院衰落凋零。但是到1692年，科学院的事务由一位新的部长路易·菲利波·德·蓬夏特兰负责，他改组了科学院，任命他的外甥阿贝·比尼翁主持。1699年，科学院制定了新章程，会员人数增加，科学院从皇家图书馆旧址迁往罗浮宫内宽敞的新址，并且增设了图书馆、物理和化学实验设备以及生物学标本。科学院在罗浮宫与其他四个学会为邻，成为领导法国科学工作的主要机构，一直到1793年遭到取缔。新的章程明确规定了科学院的成员和功能。科学院院士们共70人：10名荣誉院士，20名领薪院士，20名联系院士（其中包括外籍8人）和20名实习院士。20名领薪院士包括几何学家、天文学家、力学家、解剖学家、化学家和植物学家各3人，加上常任秘书和司库。他们出版了出类拔萃的作品才能当选。开始时每名领薪院士带一名实习院士，但是后来废除了这种等级差别。薪金和其他经费直接从金库支付，金额增加视所出成果而定；领薪成员必须居住在巴黎，对他们的休假也有明文规定。国王任命比尼翁为院长，丰特奈尔（1657—1757年）为终身秘书。院士们共同进行的调查研究宣告失败，因而他们又回头各自进行个人的研究。但是他们必须就他们的计划和成果提出年度报告；在每周举行两次的会议上讲解他们的发现；就他们的研究范围提交出版的各种书籍；就一切新的发明和机器提出报告；同外国学者通信，并且要发表专题报告；每年举行两次公开会议，向公众介绍他们的调研情况。由于出现了新的科学院，科学已经作为现代国家机构的一个部门得到了承认。
于是在法国，科学史实际上就立即成了科学院史。它的领薪院士包括许多学术领域中欧洲的首要人士：几何学家加卢瓦和瓦里尼翁，天文学家拉伊尔和G.D.卡西尼，解剖学家迪弗内和梅里，化学家莱默里和艾蒂安·若弗鲁瓦，植物学家图尔纳福尔。还有其他一些人，随后也加入了他们的行列：物理学家兼博物学家列奥米尔，植物学家德·朱西厄兄弟，解剖学家兼地质学家多邦东，数学家兼遗传学家莫佩尔蒂，数理物理学家克莱劳。不同学科的专家领受全薪，配有适当设备，会集一堂，这种工作条件是其他任何地方所未有的。生理学得以紧靠化学和物理学而发展。科学院也可以派出一些重要的国外考察团——1672年派往卡宴（赤道附近）[7]，1736—1737年派往拉普兰[8]，1735—1744年派往秘鲁。[9]在这种专业性质和严格执行的制度下，观察和实验技术的结果和成绩大有改进。为科学仪器制定了新的精密度标准。G.D.卡西尼（1625—1712年）领导的巴黎天文台成了欧洲设备最好的天文台。在贝尔纳德·德·朱西厄（1699—1777年）领导下，药用植物园这座植物园是路易十三创建的皇家花园教授植物学，同时也教授解剖学和外科学，在生物科学的发展上开始起到极其重要的作用。根据路易十四的命令，从1673年起在那里讲授哈维的血液循环说。
其他国家如何追随英国或法国的榜样，这取决于两个主要因素所起的作用：创建的科学组织的实际科学活动情况，以及统治者对于增加这种机构来装备一个现代国家所怀有的关切。1700年柏林首先仿效，它根据的是莱布尼兹拟订的计划，规定了纯科学研究和当前应用两方面的理想。然而，普鲁士科学院在开始的那些年头是很艰难的：它缺乏适当的资金，而同莱布尼兹的争吵（这并没给它的那些同事增添光彩）又使它失去了原计划的推动人；一直到1745年它才真正活跃起来，莫佩尔蒂终于在这一年迁居柏林，执行腓特烈二世的计划，这个计划是以牛顿的科学原理为基础，建立一个可以与法国皇家科学院媲美的机构。莱布尼兹本来希望在整个欧洲都建起这种研究机构，但是却只在普鲁士和俄国实现了。他在1711年会见彼得大帝，同他讨论建立一个帝国科学院的计划。这个计划1725年终于在圣彼得堡开始实现，而当时这两个人却都已去世。帝国科学院在历届沙皇的西方化政策中起了重要作用。科学院15名领薪院士督察教育、书籍业和工业中的主要技术活动。它的主要贡献之一是考察俄国的自然资源，因为这批院士在俄国的边界之内进行了广泛的长途旅行。然而，俄国并没有自己先进的科学传统，所以早期的院士大都是外国人，其中包括这样一些首要科学家，如达尼埃尔·贝尔诺利（1700—1782年）和莱昂哈德·欧拉（1707—1783年），两人都来自巴塞尔。但是，到了1741年，伟大的化学家米哈伊尔·罗蒙诺索夫（1711—1765年）当选为院士，俄国人就有了一个具有同等地位的代表了。俄国人忌妒外国院士，再加上经费不足，因此有一段时间情况很困难。但是从1728年起在科学院的《评论》上发表的作品，已可位于那个时期最令人感兴趣的作品之列了。其他一些国家和城市继续成立自己的科学协会。例如，早在1697年在塞维利亚，1705年在爱丁堡，1710年在乌普萨拉，1741年在斯德哥尔摩，1743年在哥本哈根，1751年在格丁根先后成立科学协会。美国科学学会由本杰明·富兰克林推动而于1743年在费城成立。在一些外地城市成立的科学协会，数目也迅速增加：首先是1712年在波尔多成立，到1760年，仅在法国就至少有37个协会。那些较大的协会从事重大的研究，并且出版自己的刊物。还出现了一些为某些特定的科学而设的协会。科学运动广泛传播，这就是最好的证明。
科学院的主要任务在于进行研究和交流情况，科学教育工作则留给大学去承担。直到19世纪，它们才成为同时担任教学和研究工作的正规机构。在17世纪和18世纪，这两种功能之间甚至还发生过某些对抗。教学倾向于保持传统，而研究，顾名思义，则总是有所创新。在1700年的时候，大学教育的基础仍然是传统的人文课程，使学生在神学、法律和医学方面获得较高的修养。无论是课程或是教授方法——采用讲课和辩论的方式，都难以适应日益发展的实验科学与数理科学的内容和目的，因为这些科学的着重点不仅在于获得知识，而且要使知识向前发展。达朗伯和狄德罗用大体相同的词汇一再重复培根提出的批评：大学在教学中既没有考虑到科学知识的进展，也没有考虑到技术、工程和医学中各种新专业的实际需要；它们也没有鼓励研究工作。
但是，各个大学的情况当然也并不是完全一样。18世纪初叶，有些大学发生了一些变化，缓和了这种批评。在数学、天文学、物理学、化学、解剖学、植物学、地质学和其他专门的科学中逐渐设立新的教授职称，这多少也起了些作用。然而意义更为重大的则是在大学成立天文台、解剖室、植物园，甚至成立物理和化学实验室。担任教席的卓越科学家，通常总是由于他们的科学发现，并不是由于他们的学生数目而博得更高的声望，但是他们带进大学的研究工作，最后终于对大学的课程起了影响，最为有利的形势就是大学与科学院建立了密切的联系。英国的大学通过一些教授同皇家学会保持了强有力的联系，著名的例子有：剑桥大学的牛顿和罗杰·科茨，或者牛津大学的沃利斯、哈雷和布雷德利，苏格兰也是如此。牛津大学和剑桥大学在17世纪接受了笛卡儿的哲学，可是两校到18世纪初叶才讲授牛顿体系；在剑桥实行数学荣誉学位考试是一项重要的措施，虽然这并未鼓励实验科学。[10]形成鲜明对比的是，法国出现了教学与研究脱节最突出的实例。法国各大学未能与法国皇家科学院开展紧密联系；当时法国皇家科学院正取得欧洲的领导地位，而那些大学却尽可能不承认科学运动。巴黎大学处于教会的严格控制之下，同发展变化中的公众舆论不通音信，它开始接受笛卡儿的物理学的时候，大致也就是法国科学界承认牛顿已经证明它错误的时候；自然科学也列入其内的人文科学，仍然停留在初级状态，而且陈旧过时。尽管在蒙彼利埃讲授某些现代自然科学，然而法国科学事业的繁荣发展几乎完全是在大学校门之外出现的。但是，教授新学科的最先进的尝试，事实上既未发生在英国也未发生在法国，而是发生在莱顿、爱丁堡、格拉斯哥、格丁根和乌普萨拉。
其中值得特别提出的是莱顿在医学教育方面的影响，以及格丁根在人文学科发展学术研究思想方面的影响，因为在医学和人文学科方面，科学一直占有传统的地位。自13世纪以来，只有在医学方面才有系统的而且具有先进科学基础的教育；的确，多数科学家在19世纪以前都受过医学训练。在把新科学用于医学方面，莱顿一直是开路先锋，在1709年任命赫尔曼·博尔哈夫（1668—1738年）为教授以后，莱顿医学院就在欧洲处于领先地位了。学校的教学计划是两方面的：首先在解剖学、当代机械与化学生理学、化学、物理学各有关分支和植物学方面，彻底打好基础；其次讲授临床医学（医院因此专门保留了若干病床），包括诊断学与治疗学、病理解剖学、外科学以及产科、儿科和其他学科中的特殊训练。在所有这些讲授中，哈维在实验中的发现和西德纳姆的临床诊断方法都用作范例。在荷兰以外，爱丁堡、维也纳和格丁根受到莱顿的最直接的影响。这四所大学大约在1750年在医学教育中取得了压倒的优势。它们教学效果好，全都是由于同样的一些特点：让教学开始与研究建立联系，主要是应用现代专业化的原则；设立专业化的教席，在植物园、化学实验室和医院中提供工作便利；提高考试标准。格丁根在人文学科方面的种种规定，为数学、物理和社会科学在大学中的地位掀起了类似的改革。人文学科的新风格，如看问题以经验为基础，强调教学也同样强调研究，根据自身的权利提供先进的工作，而不是仅仅作为取得传统上更高权力的晋身之阶，这从根本上说是德国的首创。1694年首先由勃兰登堡选帝侯在哈雷建立新大学开创先例，随后影响扩大，汉诺威选帝侯在1734年建立格丁根大学。这两所大学，特别是格丁根大学，把教育是国家的大事这一条原则发挥得淋漓尽致。德国新成立的各大学不再由自己进行管理。与中世纪认为大学是人文学科大师们联合而成的一个独立团体的概念相反，当时的大学没有当选担任职务和掌管自己收入这种自古以来的特权。政府任命教授同任命其他公务员一样，要求他们必须宣誓忠于君主，教学要受到监督，关于讲课和出席情况要向政府提交报告。教授都编入各教授团，他们只有两种密切联系的义务：教课和研究。在大庭广众之下讲课和个人进行研究、展开讨论的制度，就这样成长起来。格丁根大学付给教授优厚的薪金和养老金，付给学生奖学金，此外还提供良好的工作条件。教授可以自由讲课，包括整个自然科学、经济学和其他社会科学，以及农业这种技术性的课题，化学中的一些分支和冶金学，还有各种专门的医学科学。大学的图书馆为欧洲之冠。还有各种物理和化学实验室，一个天文台，一所植物园，一个解剖室，一座大学附属医院。格丁根的皇家科学学会由教授组成，也成为坚持研究方针的机构，并且通过自己的刊物产生了广泛的影响。格丁根大学由于拥有生理学家兼植物学家阿尔布雷希特·冯·哈勒（1708—1777年）这样一些人士，因而在文化知识方面达到最高水平，成为新型大学的典范。
除各个科学院和某些大学外，还有另一种机构同它们密切联系，把科学界团结在一起。这就是科学出版界。对科学家本身来说，日益精密的分工使他们必须有正常定期的情况交流。而当时连一般结论的交流也并不充分。观察测量的标准日趋精密，这就要求详细报道所用的方法和结果。因此，出版科学论文成了科学院甚至大学的大家公认的任务。但是，出版个人调查研究结果，最迅速、最定期的手段则是期刊，而其中《自然科学学报》堪称典范。从1665年起，具有创见的调研成果也在一家与各科学学会有密切关系的独立企业性刊物Journal des Sçavaus上找到了发表的园地。这家期刊在1702年由比尼翁交给一个委员会经管，但它从未忽视范围更广泛的公众。在这家起了榜样作用的专业刊物之后，第一批继起者就是医学刊物。它们从1670年起在德国、丹麦、荷兰和其他一些地方兴起，刊登与医学有关的一般科学范围的问题，再一次使人们想到医学界在有组织的科学研究中所占有的特权地位。然而，影响更大的则是《知识杂志》，从1682年起，它定期以拉丁文在莱比锡出版。它除宣告新书出版外，刊登全欧洲首要学者撰写的关于科学和数学一切分支（也有关于法律和神学）的论文；莱布尼兹就是在这家杂志上发表了他关于微积分的论文。其他专业性刊物还有纽伦堡求知科学院在1670年创办的《求知杂俎》或《杂志》，以及莱布尼兹1710年首创于柏林的那所处于风雨飘摇之中的科学院所办的《杂俎》。而意义远为重要的则是经过改组的法国科学院作出决定，仿照英国皇家学会，定期出版会议与活动记录。在此以前，法国科学院仅仅偶尔出版《研究报告》以及一本由科学院秘书J.B.杜·阿梅尔用拉丁文写出的《历史》（1697年出版）。丰特奈尔（1699—1741年任法国科学院秘书）首先在1720年，后来又从1732年开始，出版了一系列《历史与备忘录》，记载了法国科学院建立以来的历年情况以及当前的工作状况。除此以外，他在各国大科学家逝世时还为他们撰写了一系列颂词，并且还补写了晚近的其他一些科学家，这些都成为科学专业获得当代感的宝贵源泉。协会和法国科学院所确定的专业标准，成了其他主要科学院出版会议与活动记录的榜样。与此同时，各种期刊相互转载科学消息，相互翻译论文和评述，以及出版科学书籍的外文版，这种种做法使国际联系得以保持。科学期刊取得的成就，反映了这个时期一般期刊的风尚以及科学本身的风尚。甚至《豪侠信使》也刊登科学消息和见解，而其他许多新办的期刊则竞相仿效Journal des Sçavaus，同样为专业人士和一般读者提供消息和情况。意大利从1688年起出版各种《学坛杂志》。在荷兰，皮埃尔·培尔1684年创办《学界新闻》，它在连续几个主编主持下以不同的名称一直出版到1718年，并为一些后起的刊物所仿效。荷兰出版界还为阅读法文的人出版专门刊物，登载英国和德国著作的译文，其中有《英国书讯》（1717—1728年）、《不列颠书讯》（1733—1747年）和《欧洲学者》（从1718年起出版，刊名屡有改变）。《特雷武杂志》是为答复培尔并且作为避开Journal des Sçavaus官方特权的一种手段而由耶稣会主编在法国境内一个小公园出版的，它由1701年出版到1762年（中间有所间断）停刊。这家在科学、神学和政治方面采取保守立场的杂志，成为一个主要的媒介，使那些从不阅读专业期刊的广大公众了解科学方面的情况：从笛卡儿派和牛顿派理论上的大论战到弹道学、电学和磁学方面的实验。
其他许多传播科学知识的机构在这些年代也有发展。丰特奈尔学识渊博而且才思敏捷，这位堪称楷模的哲学家，是众所公认的大师，他讲解论述符合时宜，实施执行又光彩夺目。类型相同而方式迥异的其他著名作品包括：玛丽亚、西比拉、梅里安关于昆虫学的那些引人入胜的著作[11]，穆瓦特雷·德莱蒙的《关于空气和水的实验》（1719年），阿贝·N.A.普卢契的《大自然奇观》（1732年），阿贝·J.A.诺莱、威廉·雅各布·格拉夫桑特和彼得·冯·穆申布鲁克关于物理学的著作，以及伏尔泰在《哲学书简》（1734年）中关于英国科学的论述。伏尔泰在奉献他那本《阿尔忌》（1736年）的时候说：梅里安、列奥米尔、莫佩尔蒂等人不仅致力于发展科学，而且“由于使科学成为令人感到惬意的，所以使得科学成为国家所必需的。我敢说，我们生活在这样一个时代，一个诗人必须也是一个哲学家，而且一个女人可能也敢于公开宣告自己是一个哲学家”。新的百科全书也是为大致相同的公众服务的。这在英国最初主要是技术方面的，最著名的是约翰·哈里斯的《技术词典》（1704年）和伊弗雷姆·钱伯斯的《百科全书》（1728年）；与此相反，法国的百科全书则追随培尔的《字典》（1697年），把情况介绍同理论与社会批判融合在一起。进一步满足公众求知欲的方式就是向群众讲课和示范。早在18世纪，像牛津的约翰·基尔和J.T.德萨居里埃以及剑桥的罗杰·科茨和威廉·惠斯顿等杰出科学家，就曾利用实验讲授物理学，德萨居里埃和惠斯顿后来又到伦敦讲学。从1719年开始，曼彻斯特和外地其他中心城市也追随他们的榜样。在荷兰，穆申布鲁克和格拉夫桑特向公众作公开讲演和示范。在巴黎，J.G.迪弗内（1648—1730年）据说竟使解剖学风行一时，一位小姐居然在自己的闺房中摆上了蜡制的模特儿和尸体，另一位小姐则在马车上带上一具尸体进行解剖分析，就像一个人在念书一样。所有这类讲课者中最著名的当推诺莱，1734年，他在法国皇家科学院主持下开设自由听讲的课程，随后在巴黎大学获得教席。他向公众重复物理学最新实验特别成功，以富兰克林在静电方面的种种新发现为基础进行了叹为观止的表演。为了作这种示范表演，他把大量各式各样的仪器收罗在一起成立了物理实验室。其他方面的科学爱好则激起一种风气，成立了自然科学史陈列室。另一种独具特色的机构——科学博物馆的发展，则用以满足一般人和专业人士的兴趣。
科学运动具有大体一致的见解，在最广泛的意义上这就是说：大家一致认为一切问题，无论是否与自然哲学有关，都应该仅由观察和推理来决定。因此，洛克根据西德纳姆·玻义耳和牛顿清晰明确的榜样，对认识论、心理学、伦理学、社会和政治学说，提出一种新的从经验引导出来的见解，把它们当作人类“自然发展史”中的一些问题来处理。[12]伏尔泰把他说成是灵魂的解剖学家，并且以他为榜样成为社会的解剖学家。说得更具体一点，科学越来越看重数量和大小，而不是只给人留下一种模糊观念的推理讨论。各种新的问题进入了数量测量的领域。例如，格雷戈里·金在《自然与政治观察》（1696年）中对英国1688年的人口作出了估计，而沃邦在法国从1686年起就一直进行这种创新的工作。[13]欧洲第一次官方的人口普查是1703年在冰岛进行的。哈利发展了约翰·格朗特1662年创始的人口统计学和德威特1671年提出的年金计算法，在1693年根据资料为布雷斯劳[14]制出了一幅预期寿命表。以这些创始为发端，再加上数学概率的发展，现代保险业的计算基础就在18世纪制定出来。人口统计比雄心勃勃的“政治算术”发展得较为健全，这与威廉·佩蒂爵士（1623—1687年）的名字是不可分开的。英国从1696年起设立专管商业统计的检察长，10年以后，在威廉·弗利特伍德的Chronicon Preciosum提出了第一部严肃认真的物价史。约翰·阿巴思诺特的《数学知识有用论》（1701年），表达了当时对定量社会科学所怀有的巨大希望，这篇论文甚至把统计学与“真正的政治知识”等量齐观。[15]
然而，我们所说的科学运动尽管在探讨方法和哲学观点方面具有真正广泛的一致，实际上却是由许多互不相同的活动组成的，它们之间绝不是全都有逻辑的或因果的联系。的确，它们全都是由于那种使许多个人和机构保持密切交往的社会结构而聚集在一起的；但是在这种社会结构之中，每一个单独领域的种种问题，主要由于它们本身具有的内部逻辑而引起许多进一步的问题。相互关联的各种科学——例如力学和天文学、化学和生理学——当然相互接触；但是其他一些则并不接触，而且它们的方法也保持互不相同。因此数学并未应用于自然科学史或地质学。有控制的实验未能用于天文学，就是用来对人进行研究也有困难。技术仅仅在某些具体的点上同科学有所接触，最普通的就是仪器设计。诸如早期的蒸汽机和新的作物轮种制，或者牲畜饲养等方面的发展，同热学、植物与动物营养或者遗传学等科学知识毫无关系。事实上，这种知识当时几乎并不存在。哲学在认识论、心理学和政治学中同样是在追寻它自己的一些问题，把科学仅仅当作一种一般的鼓舞，从它导引出披上新装的老问题。所有这些活动，如神学和政治见解、工商业和社会团体中当今发生的各种变化，全都具有科学精神的深刻标记。但是它们全都各自有其互不相属的历史，以及它们自己的联系。科学运动自身不是一个集团，而是一个由许多独立自主的运动组成的联合，它是由在智力上具有广泛一致的人士通过有组织的接触而团结实现的，并不是由于他们单独进行的各种活动之间具有任何逻辑或技术上的密切联系。
在这个时期，科学最引人注目的总的特点是力学和数学的各有关分支取得了巨大进展，而成为鲜明对照的则是在其他多数领域缺乏强有力的理论和计算技术；在这些领域里，收集各种事实并把它们分门别类，比起试图用当时存在的那些不够充分的理论来对这种事实加以解释，通常证明总是具有更加直接的效益。然而这种不足却对观测考察的显著增长起了鼓舞推动的作用。因此，科学不仅在实践上，而且在它对理论的态度上，都是越来越以经验为根据。当时有人想利用力学的观念——特别是牛顿引力——作为生物学与化学以及物理学的理论；但是，正是从日益成长的经验论中，即使像达朗伯这样一位数学家和理论家也看出了牛顿精神的真正体现。
1687年以后绵延半个世纪悬而未决的问题，就是牛顿派和笛卡儿派就物理学和宇宙学展开的大辩论。这些问题最终归结为理论和方法论的问题，但却在科学的每一个层次都引起了争论。牛顿和他那些拥护者为了压倒人们广泛承认的笛卡儿体系，不得不用令人信服的办法去证明：他们的力学对已知的事实作了高明得多的说明；而且还要证明：牛顿用于科学解释的方法和概念，总的来说比他们对手的那些方法和概念更加适合。在这些最终的、基本的问题上，争论最为激烈。因此在Journal des Sçavaus中一位未署名的评论家根据笛卡儿派的观点把科学看作一种演绎运算，他承认牛顿的结论来自他的假定，但却宣称：牛顿的这些假定是未经证明的——也就是说，不是从必要的前提推演出来的，因此它们像一道数学运算一样，“只能用做一篇关于纯力学论文的基础”[16]，克里斯蒂安·惠更斯（1629—1695年）则是一位更加卓越的批评家。他认为，牛顿关于太阳系各天体之间各种引力的假设，由于随之而来的种种正确结论而完全证明有理；他还认为，牛顿粉碎了笛卡儿对行星和彗星运行所作的解释，认为运行是巨大的物质旋涡，是以太阳为中心环流运转的。但是，惠更斯却不能更进一步承认引力是相互作用的，不仅成对的行星和星体，而且实际上每一对粒子，不论多么微小，莫不如此，“因为我认为，我可以清清楚楚地看到：这种引力的原因是力学或运动法则的任何原理所绝对无法解释清楚的”[17]。自然科学家所引以为豪的是，他们已经永远打消了亚里士多德物理学——仅有那些解释不了任何事情的空名——的“神秘特性”，并且代之以力学的种种解释，在原则上正如钟表匠对斯特拉斯堡那座大钟如何运行所作的解释一样清楚明白。在惠更斯看来，牛顿已经讲清了太阳系运行的数学模式，但是现在还必须找到起作用的力学上的种种原因。惠更斯认为，这些原因不能与粒子的相互引力联系在一起：牛顿自己的著作已经令人不能相信沿着这种途径而作出的任何解释。无论如何，自从笛卡儿那个时代以来，已经对一度神秘莫测的地球引力作出了种种力学的解释，牛顿肯定不会对这种情况不予理睬而再次把地球引力作为“具体物质的一种固有的特性”。在这个特定的问题上，惠更斯对牛顿的解说是正确的：
有人认为，地球引力对物质来说是与生俱来、本身固有和不可或缺的，因此一个物体可以通过真空对相隔一段距离的另一物体起作用，而不必经过其他任何东西的媒介，它们的作用和力量可以不利用也不通过任何东而从一个物体传送到另一个物体。在我看来，这种观点真是荒谬无比，所以我认为，任何人只要对自然科学事物具有足够的思考能力，就绝不会陷入这种观点。[18]
换句话说，对地球引力，一定存在一种解释，它“一定是由某种永远遵照某些法则起作用的因素所引起的，但是这种因素究竟是物质的或非物质的，我则留给我的读者去考虑”[19]。地球引力可能是因为“由灵敏度互异的许多部分”组成的某种“以太”发生作用而引起[20]；也可能是由于“上帝赋予一切物质的某种原始的普遍的法则”。我们不应当问物体第一次如何开始移动，同样不应当问物体如何受重力的作用。[21]不管有什么原因，人们称为地球引力的力量是在发生作用。但是这种力量不应按亚里士多德的想法，简单地解释为物质所“不可缺少”的。虽然牛顿的立场很容易引起误解，需要一开始就加以明确细心的表达，但是《讲坛》第1版在这个问题上却讲得不够清楚。牛顿针对人们提出的批评，比如说著作“放弃了力学上的原因，建筑在种种奇迹上，并且重新回到神秘特性上去”，在第2版中作了一些修改。[22]然而，欧洲大陆上许多自然科学家仍然继续认为，牛顿的引力说是复归亚里士多德的物理学。
牛顿在其他方面也受到莱布尼兹和贝克莱的攻击。[23]他们都认为，牛顿学说的某些科学理论特点——就是他的时空观点——是和自然宗教对立的。莱布尼兹在同克拉克通信时，特别指责牛顿把上帝说成是一个拙劣的钟表匠，要上帝干预世事，“甚至要他加以修补，就像钟表匠修补自己的产品一样”[24]。事实上，牛顿与他同时代的多数科学家一样，尽管对基督的神性有所怀疑，但对宗教仍然是非常虔诚的。他认为，他的著作为上帝的天意提供了新的证明，他在《讲坛》第3卷的“概论”中重申：“太阳、行星和彗星这种最美好的体系，仅仅是由于一个聪颖而有力的上帝的忠告和统治才得以继续运行。”[25]
自然科学家即使接受牛顿那套科学解释的方法与概念，仍然还未能信服：牛顿用力学对事实所作的说明优于笛卡儿派的说明。让他们信服这一点，花了几十年的时间。虽然《讲坛》第1版只发行了几百部，第2版却过了四分之一世纪才出现；而且即使那些得到了第1版的人，面前摆着的也是极其复杂的一篇严格的数学论文。非数学家如果觉得，用反平方定律取代笛卡儿那个带动行星围绕太阳旋转的旋涡说并不高明，那是可以谅解的，因此毫不奇怪，惠斯顿1693年到牛顿执教多年的剑桥去，是要学习“特别是数学和笛卡儿的自然科学：只有这才是我们当时的时代潮流”[26]。在若干年内，牛顿的学说只有寥寥无几的数学家孤立地在英格兰和苏格兰的一些大学中讲授。牛顿物理学在这些大学的进一步传播是以一种不同寻常的方式进行的。笛卡儿派物理学的杰出教科书是罗奥尔特的《物理学论》（1671年）。克拉克认为，只要讲授牛顿学说由于缺乏适当的教科书而受到阻碍，那么继续使用《物理学论》就是有道理的，于是在1697年出版了一个新的译本。为了使《物理学论》符合最新的发展，他加了许多注解——主要是与后来的笛卡儿派佩罗的著作有关，但是还论及玻义耳、胡克、牛顿和皇家学会的其他会员。对牛顿的光谱学著作和彗星学说（笛卡儿体系中最薄弱的方面之一）终于作了详细论述；但是克拉克有些犹豫，未敢脱离原来文本过远。在第2版（1702年；阿姆斯特丹，1708年）中，注解增加到原书的五分之一。克拉克还特意说明：这些注解取自牛顿的科学理论，注解还对笛卡儿物理学经常展开毫不掩饰的攻击；注解这时成了一本拥护牛顿的著作，而第3版则更是如此（1710年）。这本杰出的笛卡儿学派教科书就这样成了传播介绍牛顿思想的媒介。[27]在欧洲大陆上，人们长期不接受牛顿的著作，经过这几十年也得到大家较多的了解。在法国第一次挺身捍卫牛顿，说他有权使用因某种缘由尚未判明的原理的，当归于摩鲁·德·莫佩尔蒂（1698—1759年）。1732年，他对笛卡儿的概念进行逻辑分析，同对牛顿引力的攻击一样抱有敌意，但却微妙得多。莫佩尔蒂的一位影响深远的学生是伏尔泰，他在他的《哲学书简》中捍卫牛顿，并在1736年发表《牛顿自然科学的要素》。自此以后，牛顿学说迅速得势，取得引人注目的成功，例如在处理月球运行的复杂分析方面和预言地球的形状和哈雷彗星的复现方面。法国皇家科学院对笛卡儿派著作授以殊荣，最后一次是在1740年。在18世纪其余年代，英国并未出现继续牛顿事业的杰出人士，而在欧洲大陆则出现了一系列继续这一事业的第一流的数学家：克莱劳、欧拉、达朗伯、拉格朗日和拉普拉斯。
天文学除了是当时最先进的理论科学外，还争取在更多更好的观测活动中带头前进。望远镜和测微计加入了现有仪器的行列；望远镜增加得很长，有时竟长达100英尺。准确计时变得越来越重要。为了追求准确计时而开展的新活动，激起了重要的资料汇集工作。如弗拉姆斯蒂德的《英国天体史》（1712年），该书的1725年版本列举的星体将近3000颗，带来改善航海之类的实际好处。它还引起许多影响深远的理论上的发现：具体有哈雷发现的某些“恒”星的自行运动和月球的长期加速度，布雷德利发现的光行差和地球轴的章动。
数学对于物理学的其他领域，显然实用性较少。对种种实验的解释，都由“微粒”学说所独霸。这种学说力图用微粒运动来解释一切现象，几乎不大用质量关系来讨论。发展最大的理论都与光学有关，早在牛顿初期用三棱镜进行光谱实验以前很久，光学就是一个争论不休的题目。他的《光学论》（1704年）具有巨大的影响，部分原因是由于着重用实验来证明，而这是能打动非数学家的；但是更为重要的则是：牛顿在《讲坛》中“似乎已经穷尽了他的论点，给他的后继者没有留下多少事情可做”[28]，然而在《光学论》中他写道：“把我所尝试过的告诉大家，并且把余下的留给其他人去作进一步的探寻，这就是我发表这些论文的全部意图。”他甚至还附加了一份“疑问”表，这份表后来随新版本陆续出现而不断扩大，并向后起的研究者指明他曾经有过何种思路。牛顿谈到光的性质时是很谨慎的，虽然他好像赞成与惠更斯的波动说截然相反的微粒说：“光线难道不是从发光体射出的非常微小的物体吗？因为这种物体可以以直线通过均匀的介质，而不弯向影子之内，这就是光线的性质。（疑问29）”另一方面，某些现象如“牛顿环”之类，似乎从性质上说是带有周期的。于是牛顿提出了介质以太，光在以太中传播，而以太本身振动，因而发生周期性。
声学研究虽然在理论上不那么先进，却提供了广泛的范围来做简单的实验——比如泛音、声音在空气中的速度和大气条件的效应。老弗朗西斯·霍克斯比（1713年去世）用空气唧筒扩充早期的实验，证明声音在大于大气压力的空气中响度较大；他还研究过声音在水中传播的情况。与此相反，电则神秘莫测而且难以控制。18世纪后半叶以前，并没有产生真正的电学。在此期间，各种发现常常是用电学器具偶然实验的结果。最早的实验结果很快被遗忘了，但是在1700年后不久，霍克斯比对“气压计光”——摇动气压计中的水银而产生的神秘亮光作了系统的研究。[29]20年之后由于斯蒂芬·格雷（1736年去世）和查理·迪费（1698—1739年）的工作，发现的速度加快了。他们两人合作，做了许多多少有些漫无目的的实验，找出了几种重要的现象：导电、感生电荷、导体与非导体和两种相对的电（正负静电），迪费称之为“玻璃电”与“树脂电”。18世纪中期，电力机器有了重大改进。大约在1745年，由于进行两项实验，从后世称为莱顿瓶的器皿中发生强力冲击，取得了偶然而惊人的发现。从此以后，电学开始形成。
17世纪后半叶，玻义耳（1691年去世）采用微粒运动说解释化学实验[30]，有助于使化学成为自然科学中可观的一部分。但是，尽管有些人似乎认为，化学反应可以像牛顿在他的《光学论》最后一个“疑问”中所提出的那样，用粒子之间的引力来解释。事实上第一个统一的学说却来自德国。它虽然同玻义耳的工作并非全无关联，但确实是从一个远为古老的传统导引得来，这就是帕拉切尔苏斯的硫黄—水银—盐学说。“硫黄”就是“燃烧之物”，因此燃烧就是一个分解的过程，这一学说，加上某些修改，是1669年由约阿希姆·贝歇尔提出的；17世纪末到18世纪初，他的学生G.E.施塔尔（1660—1734年）利用他称为“燃素”说的可燃性原理，解释范围广泛的各种化学现象：因此燃烧和煅烧两者都包括燃素的损失。矿灰是失去了燃素的金属，但是金属常常可以把矿灰和炭放在一起加热而还原，因为炭是具有高度可燃性的，因而含有很大比例的燃素，其中有些可能与矿灰结合。根据目前理解，燃素说得到成功，一部分是由于人们假定取得的燃素，常常是与损失的氧相符的。这种学说以种种不同的方式经历了空气和各种气体的研究而未衰。首先是斯蒂芬·黑尔斯发明了他在《植物静力学》（1727年）中所描述的空气槽，甚至在拉瓦锡[31]1794年被处死之后，这种学说还得到一些名流的支持。然而，这种学说也起了良好的作用，在整个18世纪前半叶鼓励和指导进行了特别是化学研究，在这个时期，情况极其混乱，某些最有价值的贡献主要也不过是些实验性质的东西，有如若弗鲁瓦等人的亲和力表（标明一对对可以相互反应的物质），等等。
我们早已注意到一些实例，说明科学进展如何与仪器设备的发展相互关联。在许多情况下——望远镜、显微镜、气压计、温度计、湿度计、空气唧筒，甚至电力机器——最初的发明创造早出现数十年，而把它们投入使用则由于种种不同的原因而推迟。例如，最早的温度计对空气压力的变化反应敏感；即使A.del Cimento对此作出改进，但是仍然等到普鲁士人G.D.华伦海特（1686—1736年）和法国人列奥米尔进行工作[32]，才发展了为充分使用温度计所必不可少的“绝对”标度法。伽利略所使用的望远镜和显微镜，即使在有了优质玻璃所制成的形状合宜的透镜之后，也依然牵涉到机械设计这些重大问题。在1670年以前，这种仪器一直未能大量制造，原因在于直到那时还有待于克服一些严重的困难，如色差引起的困难，牛顿因此开始设计反射望远镜。1729年，切斯特·穆尔·霍耳发明了一种消色差透镜，但是直到下一世纪，这种透镜才在望远镜和显微镜上得到有效利用。18世纪初叶，由于人类掌握的机械技术，如两位霍克斯比的技术，空气唧筒和电力机器都有发展，幸运的是，由于业余爱好者对科学的兴趣迅速增加，以及各项改进的情况迅速传播，推动了各种仪器设备所依赖的必要实用技艺的发展。为了满足需求，仪器制造商的人数增加了，他们还缩小了产品的范围；生产中技艺要求水平降低了，而最重要的机械水平则提高了。
这些发展固然都有重要意义，但是它们的重要性能否与大约同一时期所应用的数学工具相提并论，则是值得怀疑的，这些工具中最重要的就是牛顿在1665—1666年和莱布尼兹在1673—1676年各自独立发明的微积分。牛顿对于公布自己的发明创造一向不大注意，这就引起了一场严重的争论：他和莱布尼兹究竟是谁先发明的微积分？争论造成了不幸的后果，使牛顿那种略逊一筹的定位法变成国家威望问题，对英国随后的数学产生了极其严重的影响。关于微积分的第二场论争是由贝克莱对这一方法的逻辑基础展开批评而引起的，批评涉及“the ghosts of departed guantities”[33]。这次论争取得了比较愉快的结果。微积分早已成为数学方法的重要部分，从哲学角度展开的攻击已经无法予以动摇了，可是贝克莱的质疑引起答问，这反而使这种方法更加发展。
生物学与当时的物理学相反，在1700年的时候大体上仍然处于以经验为准的探索阶段。[34]生物种类繁多，而且生物的生理过程即使就当时的发现来说业已显示出极为复杂，这就阻碍了所取得的精确程度与物理学约略相当的各种理论的形成。然而，如果缺少某些理论思想的指导，就不可能进行有效的实验，而当时实际上已经出现了两种这样的思想，为生物学奠定了主要的纲领：一种是要找出某种“自然的”分类法，以便把所有不同的生物类型之间的关系确定和显示出来；另一种是认为可以找到和讲清各种生物错综复杂的生理学性质，办法是把它们分解为物理学和化学已经弄清的比较简单的过程。第一种想法要寻求一种秩序原则，它可以建立某些确定的品种之间的关系，在任何时间都可以调整为一种丝毫不变的和谐状态。第二种想法实际上是早从笛卡儿开始的，它要寻求一种内在的机制，使每一种有机体都可以在自身的环境中发挥作用；这种想法引起了某些最无用的猜想，同样也引出了某种绝妙的实验生理学。这两种想法都属于牛顿式的标准想法：宇宙是本质上丝毫不变的类似钟表机构那样准确的构造，但是这两种思想又都结合到一种以第三种理论思想为基础的新模式中去了。笛卡儿和牛顿不同，他既关心宇宙的现状，也关心它的起源。这种思想大致是从牛顿在世时开始，后来发展到认为：要解释生物目前的状况，包括生物各种不同品种之间的关系，就必须寻求它们递嬗的遗传关系。因此在18世纪前半叶可以见到第一批关于有机体进化的论文，其中包括地质变化和一整套机械性地解释遗传和生存情况的大概轮廓，作为代替生物学臆想的指导原则。
分类问题由于16世纪以来日益增加的资料积累而严重起来。到了1700年，博物学家都进到旧世界和新世界的许多不同地区，并且获得许多不同的有机体类型。西欧主要部分从西西里到拉普兰的植物群都有说明，还附有精美的图片。主要的博物学家如约翰·雷（1627—1705年）和皮顿·德·图尔纳福尔（1656—1708年）都曾广泛旅行，收集标本。上述这两位博物学家为欧洲植物地理制定了大纲；图尔纳福尔从1683年起担任皇家花园的教授，他把著名的植物标本室的初步设施并入植物园，植物标本室后来发展为自然历史博物馆。博物学家在海外的旅行，常常是追随本国进行贸易和殖民的路线，有时也带有实际目的，要去发现具有医疗效用的新植物。与此同时，一些新的植物移植到植物园和大型的私人花园，特别是在英国和荷兰，这时植物学起了深远的影响。无论他们眼前的目标是什么，后果却是：到了18世纪20年代，博物学家——医药界人士、神甫、专业科学家、海员和丹皮尔这样的探险家——就从美洲、东印度群岛和澳大利亚，从波斯直到暹罗的南亚一带、中国和日本带回了搜集的大批植物和出版说明，这成了18世纪后半叶大规模考察旅行的前奏。[35]
至于收藏动物标本，由于许多动物标本很快腐烂，无法像植物那样经过简单压制制成标本带回国内，这就使动物学遇到更多困难。然而，博物学家还是把一些经过填充的标本、骨骼和动物躯体的坚硬部分带回国内，提供了有关全球动物的相当广泛的概念；植物园中增加了动物展览室；有系统的解剖成了标准的做法。这由马尔皮基、斯瓦姆默丹和克劳德·佩罗创先，随后大家都效行，于是收集材料对脊椎动物和无脊椎动物如软体动物和节肢动物进行比较解剖和生理学研究，取得了显著进展。法国科学院的一些解剖学家采用比较法，特别是迪弗内解剖了一系列脊椎动物，其中包括一头象、一只豹、一条蝰蛇、一只鸵鸟和一只刺猬，这种方法受到特别注意。在英国，马丁·利斯特（1638—1712年）、内赫缪·格鲁（1641—1712年），尤其是爱德华·泰森（1708年逝世），突出地使用了比较法；泰森在他那些关于解剖海豚和猩猩（实际是一只黑猩猩）的专题论文中，开创了对人和类人猿的比较研究。[36]动物学的调查研究还涉及动物界的其他种类。即令一台简单的显微镜掌握在一双技艺谙熟的手里，也可以从一滴水中，或者从一片生物组织中取得丰硕的成果，足可同伽利略及其后继者用望远镜环绕天空扫视时所得到的成果相比拟；而新的复合显微镜开辟的种种可能性，还不过是探测的开始。使用显微镜的专家中最伟大的当推安东尼·凡·列文虎克（1632—1723年）[37]，他比胡克和其他先驱活得更久，一直坚持到底，发表了一系列关于重要发现的辉煌论著，其中包括红血球、肌肉纤维的横纹、毛细血管的血液循环、人和其他哺乳动物的精子以及鱼、蜗牛和牡蛎的精子，还有轮虫、纤毛虫和它们颤动的纤毛及细菌。不管是否有显微镜，对于某些特定生物的组织、生物学和生活习惯的研究不断增加。特别有趣的是以下几项研究：马赛的一位医生J.A.皮松纳在1725年发现珊瑚不是植物而是动物，不觉大吃一惊；列奥米尔对昆虫的组织和生物学研究；皮埃尔·利奥内研究蛾的幼虫并出版了专著，这是一部解剖精细、图片精美的杰作。这些著作以及其他许多关于各种单独有机体的研究著作——由于印刷的精密程度的提高，插图都很精美——开始十分准确地展现出脊椎动物各式各样不同的种属。
从这时开始直到瑞典伟大博物学家卡尔·林奈（1707—1778年）发表《自然体系》（1735年）为止，人们整理这些日益丰富的资料，主要努力集中于设计实际易行的分类体系，想使每一种类型都可以得到恰当的安排和命名，而且凭直觉就可以表现出业已掌握的各种不同类型之间的“自然”关系。大量收藏“自然界的奇珍异品”，如果不加以有系统的命名和索引，在科学上就无法有效利用，因为只有这种体系才能使各种标本在各自特定的框格中找到。林奈的第一个伟大功绩就在于他提出了这样一个体系。在这一个实际问题解决以前，就难以调查研究比较解剖（许多生物学家越来越多地注意到这种比较解剖）所引起的更为深刻的理论问题，说明“自然”或“实际”关系或亲近关系的意义。然而，在任何分类体系提出之后，这个问题就出现了，它绝不仅是人为的权宜之计。事实上，关于自然秩序组成的理论思想，贯穿在所有的主要体系之中，除去林奈公开宣称的那种人为的植物“性系统”之外，首先就贯穿在他的主要体系之中。
分类学的种种问题，首先在植物学中看得一清二楚，雷和图尔纳福尔曾经试图在植物学中进行重要的改革。雷一方面保持某些旧的常规做法，如区分木本和草本，另一方面又在他那部里程碑式的著作《植物史》（1686—1704年）中，设法根据花与果的构造和区别制定出1.8万多种植物的合理的分类法。这就使他弄清了单子叶植物和双子叶植物[38]之间的基本区别，并使他能举出理由来从直观上区分植物中业已辨认清楚的各自然科属，如伞形花科、粗叶科（即紫草科），等等。他还第一次把古老的逻辑学词汇“种”用于特定的现代生物学的意义上，并且设法使它具有原始物种中种类别的概念而成为一个精确的词汇。图尔纳福尔大体上也是根据花的各部分情况来进行分类，他作了更为精确的——但很难说是更为成功的——尝试，想使他自己的体系客观上看来“自然”，并且采用了把“属”作为有相互关系的各种“种”所构成的一个确定的类别组。他在他那部《植物学基础》（1694年）和更加著名的《植物体系》（1700年）中对植物分类做得井然有序，达到前所未见的程度，而现代分类学中仍然沿用他所采用的许多“属”和其他“自然”类别。然而在探求自然分类法的过程中，蒙彼利埃植物园主任皮埃尔·马格努尔另外又走出了重要的一步，他在1689年采用“科”作为植物的一个重要类别。
林奈的《自然体系》给人的直接印象是从建立一种自然分类法的目标倒退了。他采纳了一种一般的分类法，立足于显然是武断选择的花的特征——雄蕊的数目和排列情况以及雌蕊的数目。这种以“性系统”为准的极端人为的性质，引起了许多争论，但是林奈以灵巧的方法使用这种体系，并且以极其吸引人的方式用“植物的爱情”这种比喻来加以推广，所以很快它就压倒一切竞争者而确立了自己的地位。他的胜利首先是由于他自己眼界开阔；他动手提供各种方式来辨认在任何地方发现的一切有机体。这一成就又导致大家接受他的第二种也是最具持久影响的创新：对物种坚持实行双名命名制，即每一物种用两个名字命名，如卡罗来纳·蔷薇，第二个是与其他同“属”物种的属名，第一个是这一物种专有的种加词。林奈的体系和方法奠定了解释生物学和其他分类科学分类整理的主要方针，正如牛顿的概念对力学和光学的作用同样。林奈试图建立一种自然体系，但是为实用起见，他却不得不采用人为的体系。他的后继者，特别是A.L.德·朱西厄和米歇尔·亚当森，否定了性系统，同样也想再次使分类成为明确的自然分类，他们立足于在广泛的范围中确定特征，然而依然是在大体上属于林奈的框架中进行工作。
动物学与植物学不同，在1800年以前尚未制定出任何分类法可以处理动物学中更加难以协调一致的资料。主要问题在于探求既能统一又有区别的特征，使之能适用于非常广泛的品种，这一探索工作由于当时对于构成动物界的基本不同的品种范围理解有限而事倍功半。这些困难加在一起力量之大，可以从脊椎动物分类学取得的相对进展同无脊椎动物分类学的毫无进展这两者的对比中明显看出。脊椎动物解剖的合理化，由于有可能以人体作为比较和命名的标准而得到很大的帮助。结果，雷和威洛比就能够不仅根据观察外部特征如毛发、羽毛或鳞片，胎生或卵生等现行办法，而且还根据呼吸系统、心脏和其他器官的内部解剖的办法，制定出脊椎动物的分类法。林奈采纳了这种优良的办法，根据主要自然秩序确定多种脊椎动物。但是这些动物学家想把动物界其余的动物纳入某种合理秩序的时候，由于人体不宜当作标准，只能作某些一般的模糊对比，而且由于又缺乏其他标准，所以感到一筹莫展。他们当时尚未达到这样一种地步：掌握包括当时业已知道的一切品种的比较动物学。林奈所能够做到的不过是提供一种粗糙落后的划分法，把无脊椎动物分为昆虫和蠕虫，就像一个把其他一切部类都收罗在内的破布口袋；在拉马克以前，这方面几乎没有任何改进。
在《自然体系》问世之前，分类学的进展是以物种保持不变这一假定为基础而取得的。这种假定具有很大的力量，可以在当时生物知识混乱的情况下维持一种正式的结构，这种结构还可以容纳新的知识。而且这种假定还是奠基——明确说来是由雷和林奈奠基的——在所有有机体都来自相同物种的卵或种子这样一个合理的原则之上的。虽然林奈在设计一种实际可行的分类系统过程中，曾经使用某些人为的生硬标准，但是他还是与几乎所有的同代人一样，完全赞成这种观点：最终目标必须是建成一种“自然”体系，它能真正表现出各种现有生物品种之间的真实关系，构成“至高无上的自然秩序”[39]。它有三个突出的特点，全都来自对有机世界所持有的一种非进化的观点。第一，林奈本人受到亚里士多德和16世纪博物学家安德列·切撒皮诺的影响，认为各种事物既定的秩序之所以得以保持，是由于亲本的“特质”代代相传而传留给后代。他选用花的性器官作为植物分类的基础，正是因为这种亲密直接的联系。他的第一种意见认为：从创世之日起，这些同样的物种就存在，亲本同后代之间的任何差别、偶尔产生的变异，纯然是偶然和短暂的。他追随雷的看法，把这种现象归因于“自然”的畸变，而不是由于创建永恒物种的“神意”。1742年，林奈考察了柳穿鱼属植物柳穿鱼（Liuavia Vul-garis）的变种，他把它称为Peloria（变异），认为是一种“突变”（Mutata），是由异花花粉受精而产生，他在此后就开始承认有可能由于突然的变异或杂交而改变物种，因而有可能产生永久性的新的物种。但是这也难以影响他那种体系极其稳定的秩序所展现出来的主要图景。“至高无上秩序”的第二特点也是来源于亚里士多德，并且还受到莱布尼兹延续理论[40]的影响，这一特点是：人们设想各种有机物组成大自然的等级，从人直到和无生命物质几乎无法分辨的低等植物。在林奈那个时代，这一系列等级基本上是直线式的；后来则设想为像一棵树一样具有分支。这种体系提供了要由各种进化理论加以解释的资料。正如泰森在科学方法应用之前在讨论他提出的由一种形态转到另一种形态的“阶段”设想时所说的：“对这一动物与一只猴子、一只类人猿和一个人进行对比研究……我们可以更好地从动物身体的结构和从一种向另一种转变的情况，看出大自然的‘阶段’。”[41]第三，大自然的秩序存在于一种神定的和谐一致的状态之中。每一种有机体的种种器官——例如一只苍蝇的眼睛结构，牛顿曾对之称赞不已——与它们的功能完全适应，每一个地区的种种有机物与它们的环境完全适应。因而（借用林奈所举的例子）植物以土壤为生，昆虫以植物为生，鸟类以昆虫为生，大鸟以小鸟为生，如此等等；万物共生，完满和谐，从而保持生态的良好平衡。用雷的著作扉页题词的话就是：整个大自然生动地证明了“由造物杰作所表现的上帝的神智”。
这种关于大自然的秩序万古不变的想法，一直继续到19世纪。但是情况已经开始积累起来，对各种观念的重新思考已经开始出现，受到几种不同层次的评论。笛卡儿早就传播过这样一种观念：地球有自己的历史；它目前的状态是很长一系列地质变化的产物。地球原是一颗星球，像太阳一样，它的这些变化是在它从最初状态冷却时发生的。这种主张由于推测和观测两者而得以进一步发展。在推测的发展中，莱布尼兹的推测特别令人注意。莱布尼兹承担写作汉诺威王室与不伦瑞克公国历史的任务，前往意大利搜集文件资料，在意大利会见了丹麦博物学家、现代地层学奠基人尼尔·斯坦森（斯蒂诺，1686年去世）。斯坦森最伟大的贡献之一是承认由海洋沉积而形成的地层构造，在不同地层中保有不同的化石。莱布尼兹迷恋这些想法，于是决定在他那部历史著作开头就把汉诺威和不伦瑞克作为地球史的一部分来阐述；结果他写成了《单子论》（1693年写出概要，1749年全书告成），他在这部著作中设想出一系列地质变化，这些变化是由于地球冷却以及由于火、风和水（其中之一是《圣经》所载的洪水）的作用而产生的（当时博物学家已经分辨出火成岩和水成岩）。莱布尼兹在他1765年出版，但在1703年写出的《新论文》中提出了生物种类的性质和变化的一些想法，在随后的一些讨论中一直贯串着他的这些想法。“我们根据年代来给物种确定定义，以使来自或可能来自同一来源或同一种子的类似生物具有相同的种属”，但是“我们经常无法对物种确定界限”：因为“物种全都团聚在一起，仅仅具有不易觉察程度的区别”；“任何物种的性质都是程度不同地逐渐发生变化，没有任何物种是飞跃变化的”[42]。他最后说：也许物种一直是在逐渐变化，而且还在这样变化。
与此同时，许多国家的观测者也在给地球的实际历史提供更多的细节。在英国，爱德华·荷特1699年出版了一本值得注意的书，对1600种动物和植物的化石加以描述。他和约翰·伍德沃德指出，由于海洋沉积而造成的在不同地层中存在不同化石的情况。安东尼奥·瓦利斯内里（1730年去世）对整个意大利作了全面研究而得出结论说：意大利有很大一部分曾经一度为海水所覆盖。在法国，列奥米尔对内陆存在海洋贝壳的现象作出了卓越的解释，他认为这是以前洋流沉积的结果，这种解释使丰特奈尔提出了绘制地质图的想法[43]。在瑞士，也许是当时最伟大的地质学家J.J.朔奇泽（1672—1733年）用了将近50年的时间，编纂了一系列专题论文，对大量的动物和植物的化石作了描述，数量之多，前所未有。与这些在野外勘察的地质学家同时代的人，有些比较善于推理，他们从这些地质学家的工作中抽引出理论上的含义，却往往使这些地质学家无法与他们并驾齐驱。当时已经开始把这些看法，如化石是洪水受难者的骨骼或者是大自然的“狩猎”，看作不合时宜了；但是设法利用自己的观察来追寻《圣经》所载灾难过程的，朔奇泽并非绝无仅有。本来从根本上说是合乎道理的地质分析，却用于虔敬神明，也许正是由于这种虔诚使得伏尔泰陷入了完全否定地质学家这种说法的荒谬境地。无论如何，正是在1710年把朔奇泽的作品提交科学院的时候，丰特奈尔发出了这样一段经典之论：“这里是新品种的奖章，它们出现的时代无与伦比，比起所有希腊和罗马的那些时代来都更加重要，更加肯定。”[44]使丰特奈尔获得深刻印象的是那些地质和遗传学的证据，它们表明：生物品种在地球演变的过程中发生变化，化石都是历史性的文件。显然，到1710年时很多博物学家大概不会认为胡克在1687年的一封信中提出的假说过于荒谬了。那时他说：“在以往的时代，曾经有许多其他生物品种是我们目前根本找不到的……现在也可能有好多种新的品种是在开头时所没有的。”[45]这些意见除了地质学以外还在第二种主要的领域得到支持；这种支持是由于观察到下述情况而得到的：黑人中的白化病（泰森也举过这一种情况）、多指症和人类其他的畸变，狗和鸽子的珍奇品种，以及园艺家很感兴趣的观赏和有用植物如郁金香和草莓的变种。[46]
在1750年以前，这种探讨的方法引起人们对众所公认的林奈关于自然秩序的整个概念进行重新估价，并且使与之对立的一种解释得到发展。其中最为激进的是莫佩尔蒂和伟大的博物学家布丰（1707—1788年）所提出的解释。莫佩尔蒂在1741—1751年期间撰写了一系列论文，第一次提出了完全属于进化观点的解释，说明种种现存有机体的整个范围，把它们与共同的亲本分开来。而且他还不顾林奈和莱布尼兹的说法，所谓神意在开天辟地的时候创建了一种可以自我调节的和谐秩序，他提出一种彻底属于机械论的解释，假定偶然的变异产生了秩序，而这种变异又是由于那些能较好适应环境的个体经过自动选择而得以生存下来。这种意见与众所公认的关于“大自然至高无上的秩序”的观念相决裂，决裂的程度可以说是无比深刻的。莫佩尔蒂用遗传来考虑整个问题，表明他具有远见卓识，能够深入观察进化论所需的形态上的特点，而直到很久以后进化论才发展起来。他所采纳的遗传假说是这样的：生物繁殖的途径是由每一个父本的“生殖分子”所提供的，这些分子结合起来就产生后代。他说：
难道我们不能用这种方式来解释为什么从两个个体就可以产生出众多千变万化的品种吗？它们首次出现仅仅是偶然产生的，因为基本的粒子没有保持动物上一代身体内所保持的秩序：每一种失误就可以产生一个新的品种，从这种不断重复的偏差的力量就可以出现我们今天见到的数目无穷互不相同的动物，而且随着时间的推移，也许还会继续增加，不过每一个世纪也不过增加一个难以觉察的数量。[47]
他评论得到这样一种说法：在大自然的这些偶然产物中，只有那些具有某种适应特点的产物才能生存下来，而且事实上在所有那些生存下来的产物中都找得到这种特点，他以下述这种新的方式把它归之于神意秩序：
我们可以说，偶然性产生出不计其数的个体；只有很少一部分的结构是刚好可以使动物的各种器官能满足它的需要；而另外那些，数量大得不可胜数，既不能适应，又无秩序，所有那些都灭亡了：没有嘴的动物活不下来，没有生殖器官的动物无法繁殖后代。唯一能保存下来的只是那些具有秩序和适应性的种类，而这些我们今天还能见到的品种，只是盲目的命运所生产出来的品种中极少的一部分。[48]
布丰对林奈生物学的批评集中在多少与此不同的一些问题上，从而导致颇为不同的结论。莫佩尔蒂并未对林奈的“属”和“种”提出疑问；他的目的仅在于给以不同的解释。布丰在他那部《地球史》（1749年）中虽然写出了第一篇概论，讨论在不同地层中发现的化石形态演替的情况，但他并不接受莫佩尔蒂提出的关于一般进化观点的假设。他那篇关于“驴”的著名论文，载于他的《大自然史》第4卷（1753年），文章的目的在于攻击林奈关于“科”的整个概念。他认为林奈的这个概念同他的那些命名法的原则，全都是完全没有道理和使人产生误解的。布丰讨论驴和马（或者人和类人猿）属于同一“科”的可能性，目的只是为了要把它连同共同血统的解释一道加以否定，以便使生物学回到它真正的方法上来。他认为这种方法就是以牛顿为榜样，用仔细观察的办法来探索因果规律。因此，他的结论是：“科”仅仅在想象中存在，而在大自然中，只有属于各种物种的个体，而这些物种是根据遗传连续性而加以严格界定的。但是布丰讨论了自然的“科”是由遗传发生变异而产生的可能性。他的这种因果观点，使他对人为选择、四足动物的地理分布、变异的原因、物种的绝灭和杂种不能生育规律的例外情况等产生兴趣。因此他后来成为拉马克和圣-伊莱尔获取灵感的源泉；达尔文本人也承认布丰是先驱。
发展进化理论的一个重大困难，是缺乏生物繁殖和遗传基本事实的知识。然而，在对这些和其他一些基本生物学问题进行调研的工作中，研究也取得了进展，办法不仅是通过巧夺天工的实验，而且也通过推想，推想常常远远越出已知的事实范围，然而有时却富有成果。显微镜再加上机械论的假设，提供了基本事实、概念和争论，这些在1700年之前在生殖问题上起了作用。到这个时期，所有动物都用卵进行自身繁殖这样一个概括的论断，就卵生类型如鸟类、两栖类、鱼类和昆虫来说，已经由雷迪、斯瓦姆默丹、马尔皮基、瓦利斯内里等阐述清楚，这种论断后来由于斯坦诺发现板鳃类鱼的卵巢和德·格拉夫发现哺乳动物的卵巢而推广到胎生动物。与此同时，哈索克和列文虎克发现了精子，虽然他们并不了解它们的功能；格鲁在开花植物中观察到花粉，并且提出花的各部分就是生殖器官的观点。1691年，意大利一个耶稣会会士博南尼出版了附着于不同品种花柱上花粉的图片，但是植物的性功能的第一批实验证明却是德国植物学家R.J.卡梅拉里乌斯在1694年提供的。
这些重要的发现立即引起了许多争论，这成了一个很好的例证，说明在整个这段时期，生物学推想具有极端形式主义的特点。当时在三个学派之间展开了激烈的争论，以新的形式复活了由来已久的三种理论。第一派是所谓“卵派”，声称产生后代的唯有卵而已；第二派是“微动物派”，声称唯有精虫产生后代；第三派（包括莫佩尔蒂和布丰）从遗传的事实出发，主张种子一定是来自父母双方。第二种争论则在“胚胎中预成说派”和“后成说派”之间激烈展开，前者认为每一个个体都是在它的父母双方的卵或精虫中预先形成的（因此一代又一代都是它们本身机械地延续展开的）；而后者则认为是以胚胎的形式实现真正的发展。这一争论达到的荒谬程度，在扯到侏儒的时候就更是登峰造极了。侏儒是一种小矮人，据说可以看出在精虫中就已完全形成，哈索克在一张著名的图画中（1694年）就曾加以描绘。在理论与观察的交流中，这些意见几乎从未提出要进行新的试验；而只不过是照例想方设法使之符合那些过去做过的试验。[49]主要是在用自然发生[50]来试验生命起源学说和用杂交来试验新品种起源学说时发生了一些例外。在各种不同的理论中，胚胎中预成说赞成物种固定不变的僵硬概念，反对自然发生论，后成说则赞成自然发生和进化的观点。
当时在解决问题的范围内能精确深入地掌握最富成果的生物学问题的，大概要以R.A.费肖·德·列奥米尔（1683—1757年）为最好的范例。无论从什么标准来看，他都是一个伟大的生物学家。列奥米尔最初学习的是法理学和数学，最早从事的工作是工程技术，1706年进入科学院做机械徒工。但是不久他得到每年1.2万利弗尔[51]薪金，于是定居在法堡·圣安托万，置有一座巨大的园圃、一个实验室，还有他的收藏品。他的卓越贡献在于他认识到，仅仅研究动物的结构和分类是不够的，生物学还必须结合动物同环境的关系来研究有关它们的生理学和行为。他在这方面的重大成就是那套《昆虫志》——6卷巨著，1734—1742年出版，正是在对具体生理过程进行调研时，实际与推想的交替进行产生了最持久的结果。自从哈维那个时代以来，实验生理学在范围和精密度方面不断稳步改善。种种新发现提供了特别富有成果的一系列典型——机械的、化学的，后来还有电学的——这些正是生理学为分析和解释生命过程所一直要求得到的典型；而新的仪器使得对生物学上一些新的常数有可能作出定量分析。并非从事医学的科学家，除了神经系统的研究以外，在实验研究方面更为活跃；医学教授主要是负责理论思想和体系方面的发展和评论。然而，那些伟大的医学生理学家——莱顿的博尔哈夫、哈雷的弗里德里希·霍夫曼（1660—1742年）、格丁根的冯·哈勒——目标全都在于坚定不移地根据实验进行解释，而后两位则把生理学作为身体功能的科学来看待，而不考虑它在医学方面的实用情况。
相互竞争的三大派为生理实验提供了理论基础和大量灵感。第一派是机械派，由笛卡儿和哈维而来，特点在于强调计量。因此有些调研者研究血液的数量、速度和压力如何计量的问题，以及心脏收缩所用的力量和所做的功如何计量的问题。黑尔斯在《植物静力学》中表明：树液并不是以人们广泛承认的同动物类似的那种方式循环。他对植物生理学所作的重大贡献就是测量树液从根部向上流动的压力和它每天的变化，根部吸收和树叶蒸发的水分的数量以及其他一些数量。他在《血液静力学》（1733年）中又把这种技术用于测量动物的血压，他把一匹马、一只狗、一只羊和一只雌兔的颈动脉或腿动脉或颈静脉的血液，导入一根长管进行不同的实验。他证明：不同的动物血压不同，同一动物时间不同血压也不同。几年以后，达尼埃尔·贝尔诺利运用流体动力分析法证明如何正确地测量心脏的工作。哈勒证明心脏的力量可以延伸到毛细血管。于是血液循环成了人们可以相当准确地定量测量其中生物学常数的第一个生理功能。在研究血液循环的动力学、空气进入肺内的奥妙（哈勒曾作过正确叙述）以及一般的运动和移动的奥妙方面，纯粹采用机械的办法来作生理功能的分析，显然是一种富有成果的指南。但是正如化学进展所表明的，仅仅用机械的办法来研究许多生理功能还是不够的，容易发生错误。黑尔斯自己在化学生理学方面有了重大的发现——他设计了一套收集气体的装置，然后用测量的办法证明：把植物罩在水上，植物就把罩内空气的七分之一“固定起来”。但是他也许是对机械解释着了迷，这就常常使他无法理解他所发现的东西。博尔哈夫反对极端机械的观点，于是成了生理解释这第二个伟大泉源的首要拥护者。由于化学方法的启示而进行的实验，主要领域是研究消化。对消化过程提出了各种不同的机械和化学解释，而博尔哈夫断言胃液的酸度不是原因而是结果，这就提出了一个根本性的化学问题。列奥米尔巧妙地利用
吃食反刍的习惯，把食物装在钻了小孔的管子内让它吞下，这样可以保护食物不受机械运动的影响，从而证明消化了的是肉食而不是谷物；他还让
吞下小块海绵，然后从海绵中挤出一滴滴的液体，在这只鸟的体外做人工消化的实验，在这只鸟死了以后，他又用一只狗和几只鸭子继续实验。他未能确定胃液的作用，但是他创造了研究动物身上的自然消化和动物体外的人工消化的技术。
机械法和化学法这两种方法如果走到极端都会引出“机械论”的推想：生命现象归根到底全都可以归于物理学和化学。有机论或称“活力论”就是针对这种情况提出的，它对生物学家是一个挑战，也是一项请求，要他们制定出自己的解释原则。在18世纪初叶，活力论的主要倡导者是施塔尔和哈勒。施塔尔以他形而上学的信仰作为着重原则的活力论的基础，而哈勒则恰恰相反，使着重事实的活力论立足于观察得出的意见：有机物的作用与反作用是自成一体的，并不是从其他各种科学借用一些概念就可以立即解释清楚的。这一派在分析神经与肌肉系统时，采用的方法比源出笛卡儿的那些机械性的方案更加注重经验，更加适合，所以成效最大。这一派给生理学家提供了以观察为基础的明确具体的有机概念，如施塔尔关于肌肉的弹性和神经系统的协调作用的概念，又如哈勒关于肌肉具有“激动性”（收缩性）这种特性以及神经具有“敏感性”（传导性）这种特性的一些概念，从而区分“敏感”与感觉的范围。哈勒那些独创的实验特别分析了不随意运动中中枢神经和末梢神经系统各个不同部位之间的关系。有机派也引起人们对托马斯·威利斯关于反射作用的基本概念（1670年）和对脊髓作用的理解有了重新认识，这首先是蒙彼利埃的让·阿斯特律，然后是1751年爱丁堡的罗伯特·怀特有了新的理解。后来，这种对神经病控制水平的分析，由比较解剖学家加以利用，使大自然最后进化的规模有了一个新的面貌。与此同时，纯理论的机械论在生理学的多数重要部门都让位于那些由化学、电学和热学这些新的实证科学所武装起来的学派。
对自然科学的新看法，对于那些从事这种科学的人来说，首先就是实验性的。正如培根所说过的，“大自然在受到艺术折磨的时候比自由自在的时候更易于揭示自己的秘密”[52]。在科学上，这种积极的态度比较说来（尽管当然并不是就全体来说）是新奇的。但是技术自中世纪以来由于这种看法，已经在不断地而且是在广泛的战线上稳步前进。“实验哲学”的降临表明，技术的精神已经扩大到纯科学，因此许多科学家对实际问题也很感兴趣，这是不足为奇的。正如我们已经看到的，17世纪的两大科学协会决心研究实际问题。然而，像我们现在所见到的科学与技术紧密结合，却并不是顷刻之间实现的。
虽然科学家当时已经密切关注技术问题，但是他们的科学知识却常常无法应用。当然存在例外的情况。最重要的（哪怕只是部分的）例外也许是海上航行的问题。纬度的位置可以直接观察天上的极点来找到，却没有令人满意的方法来确定经度的位置。然而在能见度很差或者在长距离航行的时候，一点误差就可能遭到灾难，所以从16世纪以来，一些航海国家的政府都悬重赏奖励实际解决这一问题的方法。主要的处理办法有三种。第一种办法是在航海图上画上很多条线，沿着这些线上的磁力变数都是常数：量得当地的磁力变数就可以知道船舶的位置是在哪一条既定的线上，知道纬度是多少，就可以（在理论上）从它和那条线的交点确知船舶的位置。1698年，哈雷奉命率领海军一艘尖尾船“情人号”去“增加关于经度和罗盘变数的知识”。1701—1702年，他出版磁力倾角图表，对航海员有很大价值，但并未解决主要问题。第二种办法是看月球距离和月球运动的速度。1675年建立格林威治天文台，专门进行这种必要的观测。但是实际障碍和计算上的障碍很多，直到内维尔·马斯基林的《英国航海指南》（1763年）的出版和从1767年开始的《航海天文年鉴》的出版这些障碍才得以解决。第三种办法是把经度的差别看作当地的时差。问题是确定什么时间为标准时间，因为17世纪的钟表尽管由于改用新的钟摆（1660年左右）代替旧的平衡轮而使计时的效率大有改进，但是在海上经过一段时间就不准确了。伽利略曾经提出，海员观察木星的一个卫星的亏蚀情况就可以显示出图表上与标准时间的差异，但是还是无法克服实际的困难。这个问题最后也并不是通过任何理论上的发展得到解决的，而是由于约克郡一个木工的儿子约翰·哈里森（1693—1776年）制作的航海时计技术精湛才得以解决；这种时计钟的第一个是在1736年进行实验的。它体现出两项独特的发明：“网状”钟摆和“蚱蜢式”摆轮，这两项发明使得摩擦力减到最小限度，补偿了温度的变化，因而大大消除了较早的一些计时机械的种种缺点。[53]
由于缺乏指导性理论，一些技术问题，正如科学中那些最原始领域的问题一样，不得不根据经验来解决。最好的例子是所谓新经营法，它在诺福克沙土地带实行的轮流种植苜蓿、小麦、萝卜和大麦的轮种制中又增种饲料作物。这样种植是因为人们注意到，在以前种过苜蓿的地里，小麦似乎长得最好，种过小麦的地里，萝卜长得最好，如此等等。为什么会是这样，在19世纪以前，谁也不能理解。但是对观察价值的绝妙说明是杰思罗·塔尔（1674—1741年）的发现，他观察到，粉碎土壤在某种程度上是代替施肥的令人满意的办法。塔尔的马拉犁和条播机是1669—1758年增加的少数几种主要农具。他研究过1700年以前在荷兰和其他一些地方实行的精耕细作经营法，大约就在那个时候人们才第一次提到布拉班马[54]拉犁，这是一种步犁，把模板和犁头结合为单独一块拱起的铁片，它能把犁沟中的土壤完全翻起来，而不需要多大的牵引力。[55]
我们虽然把工业革命算在18世纪末叶，但在这一时期的某些活动却为工业革命的技术、组织和经济的过程铺平了道路。商船和海军造船的规模日益扩大，虽然它在技术方面并未显示出显著的革新，但它仍然要求把错综复杂的技术组织得井井有条，在海军造船厂还要有大量的劳动力。在法国，17世纪巨大的建筑城堡和开凿运河的计划要求更大规模的人力、物力，仅在1669年就有8000多人参加开凿朗格多克运河的工作，为此而必需的组织方法中含有后来修建公路和铁路以及兴办工业的种种经验教训。然而所有这些同建造圣彼得堡相比，却不过是小巫见大巫而已。[56]
在所有技术问题中，某些最重要的问题则全都是寻求新能源和发动机，特别是在采矿方面。从1561—1668年，英国发出的发明专利证中有七分之一是与引水灌溉问题有关的，在1660—1700年间，发明专利总数为236项，从田地或矿井中抽干积水的专利不下30项。把马力、风力或水力的旧办法用于很深的铜矿和煤矿，价钱太贵。利用蒸汽的可能性早在古代已经隐约显露出来，而在整个17世纪人们一直设法把活塞和汽缸结合起来，想使蒸汽动力能够用于清除矿井中的积水。托马斯·萨弗里发明的唧筒（1698年）想把蒸汽和大气压力结合起来使用，这种办法费力而且危险。惠更斯提出把这个主意加以修改，其中涉及用火药爆炸。[57]但是，把热能转变为机械能的第一台有效的机器直到18世纪第一个10年才发明出来：德文郡一个铁匠托马斯·纽科门（1663—1729年）发明的救火机到1720年在英国已经普遍使用（用于矿井、运河船闸和水库），并且开始向国外出口。另一个重要的问题是在地面运输煤炭。早在1600年，英国有两个地方已经使用木轨，满载的煤车依靠自身的重量运下山坡，然后用马把空车拉回井口；18世纪，在铁路上用马把煤车拉运到距离不远的地方，在英国已很普遍。同时，战争的需要促使把煤炭用于金属生产，最先是17世纪90年代在布里斯托尔开展用反射炉炼铜。亚伯拉罕·达比（1717年去世）曾在布里斯托尔当过黄铜翻砂工，1709年左右在科尔布鲁克代尔（在伍尔弗汉普顿附近）建立焦炭炼铁炉从事商业性生产。他的冶炼过程只能生产劣质生铁，但是他的儿子到1750年终于获得成功，精炼出铁棒；在制造需要比铸铁更不易碎的金属的高质量商品时，这种精炼的铁棒开始同木炭炼出的生铁竞争。
科学到18世纪已经达到观点和活动的一致，系统提出对大自然的期望和实际目标的一致，这就使科学在西方文明中置身于正在发生作用、生气勃勃的影响力量之列。对待大自然和对同它相互关联的社会的态度，是立足于前一世纪的具体成就之上的。但是把它讲得清清楚楚的却是作家，他们多数并非科学家，这些作家在组织消息传递和公开宣传方面工作杰出。值得注意的是，在法国启蒙运动中，原本属于科学的着重经验的方法和推理的思想，成了一切文明原则的标准，行动的基础。
在1700年以前，科学最新的成就在一场著名的文学辩论中是用来否定人们宣称的希腊和罗马在艺术与科学中的优越地位。[58]威廉·沃顿和约翰·德莱顿认为，科学的大变革是西方在经历了中世纪几百年的野蛮之后复苏的最重要的部分。丰特奈尔对这一图像添加了更多的想法。他的《悼词》中反复出现的一个主题，就是他阅读笛卡儿而得到的理性的启示，尽管他对笛卡儿过分使用演绎推理法和相信理性肯定的可能性表示怀疑。作为补充的一个立题是丰特奈尔对准确观察和注重事实表示推崇。这方面的典范是《光学论》，牛顿的这部立足实验的巨著，早在《数学原理》出现之前就已驰名法国。丰特奈尔认为，科学态度的特点是以合理解释一切问题为目的，但承认实验的方法——虽然具有各种困难和不可确定性——才是发现真理的唯一方法，这种看法已经成为人所共知的道理了。他的这种看法还和比较一般的怀疑论结合在一起，这种怀疑论不是来自科学家，而是来自卢克莱修和蒙田。由此产生的一种对事物的看法，对宗教权威起了破坏作用，然而对存在的种种玄妙奥秘又加以尊崇。
丰特奈尔“科学变革”一般意义的解释，由伏尔泰转化为一种历史观。伏尔泰在他的著作《路易十四的时代》（1751年）和《风俗论》（1756年）中，开始为他在《哲学辞典》中撰述的历史提供了一个范例，这样一种历史分析，可以发现各种文明进步与衰落的原因，像自然科学一样得出种种原则，统观种种结果而得到教益。伏尔泰在这些著作中第一次写出了全面的比较文明史。他在其中还加上了一段简要的科学技术史来进行比较论述。他确定了对历史的态度和如何评价人类的活动，这就使牛顿比亚历山大、恺撒或克伦威尔伟大，因为牛顿是以自己的领悟力照亮了人们的心灵，而那些伟大的军人则是以暴力对人们施加奴役。伏尔泰认为，人类的心灵通过文艺复兴的怀疑哲学而摆脱了“迷信”之后，达到进步的高峰，是伽利略、笛卡儿、培根和牛顿发现了“真正的哲学”。18世纪其他作家——狄德罗、休谟、罗伯逊、吉本、孔多塞——的历史观都着重推崇科学运动。与此同时，各门具体的科学史陆续开始出现。丹尼尔·勒·克莱克所著的医学史早在1696年就已出版，在格丁根还教授这一门课。J.E.蒙塔克拉发表伟大著作《数学史》（1758年）之后，其他著作相继出现。人们到这时候已经承认科学变革是世界历史中的伟大事件，科学史已经在现代历史编写工作发展过程中得到一席之地，而且科学思想的准则已经成为一般推理思维的准则了。
（张扬 译）
[1] 参阅《新编剑桥世界近代史》第5卷，原文第52—58、63—65页。
[2] 《自然科学学报》第255期，第281、273页。
[3] 这两个机构的缘起，请参阅《新编剑桥世界近代史》第5卷，原文第50—51页。
[4] 亨利·莱昂斯爵士所著《英国皇家学会（1660—1940）》（1944年版）附录二中载有下列统计数字，从中可以了解学会组织史的一些情况：
[5] 引自C.D.布罗德著《艾萨克·牛顿爵士》（英国科学院，1927年）。1712年，英国皇家学会任命一个委员会，就牛顿与莱布尼兹谁首先发明微积分的争论提出报告。牛顿并不是委员会成员，但委员会支持他是不足为奇的。委员会成员发现，他们在1710年被任命为格林威治天文台视察员时，自己也卷入了与皇家天文官约翰·弗拉姆斯蒂德的纠纷。直到1720年哈雷接替脾气不好的弗拉姆斯蒂德后，天文台和视察员之间才建立起良好关系。随后的发展，请参阅A.阿米塔奇著《埃德蒙·哈雷》（1966年）和E.G.R.泰勒著《汉诺威统治英格兰时期的数学工作者，1714—1840年》（1966年）。
[6] 学会设在格雷欣学院，直到1710年才迁到弗利特街（人们误译为舰队街——译者）白鹤大院的一幢房屋内。
[7] 卡宴在法属圭亚那。——译者
[8] 拉普兰在瑞典。——译者
[9] 莫佩尔蒂被派往拉普兰，戈丁、布给、拉孔达明和约瑟夫·德·朱西厄被派往秘鲁，主要是考察牛顿关于地球形状的理论，提供更准确的地图，他们后来带回了大量宝贵资料和标本。
[10] 请参阅W.W.R.B.著《数学荣誉学位考试的起源与历史》（剑桥，1880年）。
[11] 她的Metamorphosis insectorum Surinamensium被称为“所有印行的书籍中最好的书籍之一”，她在苏里南进行的工作，可以在独创性方面同乔治·隆菲乌斯的工作媲美。隆菲乌斯的Amboinse Rarifeifen kamer也在1705年出版。见C.R.博克赛著《荷兰海上帝国》（1965年），第181—183页。
[12] 参阅《新编剑桥世界近代史》第5卷，原文第91—94页。
[13] 关于马歇尔·沃邦，请参阅本书原文第329—331、750页。
[14] 布雷斯劳在波兰境内。——译者
[15] 见G.N.克拉克（爵士）著《牛顿时代的科学与社会福利》第5章（牛津，1937年），其中也论及政治算术以前非科学的事例。
[16] 见该刊1688年8月2日；转引自R.杜加著《17世纪的力学》，纳沙泰尔，1954年，第455页。关于牛顿的科学原理和影响，请参阅A.柯瑞著《牛顿研究》（1965年）。
[17] 《光学论》，莱顿，1690年，第159页。关于惠更斯，见第5卷第3章。
[18] 牛顿致本特利信（1693年2月25日），载F.卡约里编《讲坛》，伯克利，1934年，第634页。
[19] 牛顿致本特利信（1693年2月25日），载F.卡约里编《讲坛》，伯克利，1934年，第634页。
[20] 牛顿致玻义耳信（1679年2月28日），载F.卡约里编《讲坛》，伯克利，1934年，第633页。
[21] 塞缪尔·克拉克博士将雅克·罗奥的《物理学》译为英文时，在译文（伦敦第2版，1702年）第82页所写的注释中提出了这一说法。
[22] 科茨致牛顿信（1713年3月18日）告以莱布尼兹的批评，见I.B.科恩著《富兰克林与牛顿》（费城，1956年）。牛顿所作的修改包括：给第3卷增加“概论”，其中有那著名的段落，明确指出他不愿被迫进行臆测：“迄今我还未能从种种现象中发现那些重力特性的原因，我也决不杜撰任何假说。”（见F.卡约里编《讲坛》第547页。）
[23] 关于莱布尼兹的科学理论，请参阅《新编剑桥世界近代史》第5卷第4页；关于乔治·贝克莱（1685—1735年），请参阅《新编剑桥世界近代史》第7卷第110页。
[24] 致克拉克的第一封信（1715年11月），载H.G.亚历山大编《莱布尼兹—克拉克通信集》，曼彻斯特，1956年，第11—12页。
[25] 卡约里编：《讲坛》，第544页。关于这些争论的全面深刻的分析，请参阅艾瑞德著《18世纪前半叶法国对大自然的看法》第1卷，特别是其中的第3章。
[26] 《回忆录》（1749年），第35—36页。
[27] 这本书不断再版，直到1735年。此时介绍牛顿学说的普及性著作如H.彭伯顿的《艾萨克·牛顿自然科学概览》业已出现。
[28] 哈雷：《自然科学学报》第186期（1687年），第291页。
[29] 《物理—力学实验》第1节（1709年）。霍克斯比也描述了用他自己的机器做摩擦生电的实验，但是大约30年之久，人们一般都并未过问这种机器的可能效果。
[30] 参阅《新编剑桥世界近代史》第5卷，原文第58—60页。
[31] 拉瓦锡（1743—1794年），法国化学家，被称为现代化学之父。他于1788年证明空气是气体（氧和氮）混合物，从而推翻了燃素说。法国大革命中因被控有反革命活动而于1794年被送上断头台。——译者
[32] 华伦海特标度法以冰开始融化为32℃，以沸水开始沸腾为212℃；列奥米尔则把它们分别定为0℃和80℃。自1665年以后，曾经提出以其他各种现象作“定点”。关于佛罗伦萨的A.Cauenlo（1657—1667年），请参见本书原文第5卷第49页；关于列奥米尔，参见本书原文第65页。
[33] 参见《分析家》（1734年），载A.A.鲁斯和T.E.杰索勒编《作品集》第4卷，1951年，第89页。
[34] 参阅《新编剑桥世界近代史》第5卷，原文第66—71页。
[35] 关于荷属东印度公司和公司职员的贡献，请阅读《新编剑桥世界近代史》第5卷，原文第411页。
[36] 《猩猩，或类人猿：或解剖黑猩猩》（1699年）；见M.F.阿什利·蒙塔古著《爱德华·泰森》（美国费城协会；《回忆录》第20卷，费城，1943年）。
[37] 见《新编剑桥世界近代史》第5卷，原文第68—70页。
[38] 单子叶植物为有花植物中种子只有一个叶片的植物；双子叶植物为有花植物中种子具有两个叶片的植物。
[39] 林奈：《自然体系》第13版第1卷，维也纳，1767年，第13页。
[40] “大自然没有任何跳跃飞腾，这是我最大的准则之一，也是得到最完全证实的准则；这个准则我称之为延续法则。”见C.G.格哈特编辑的《G.W.莱布尼兹的哲学著作》（7卷集）第5卷，柏林，1875—1890年，第49页。
[41] 《猩猩》序言第7页。
[42] 《新论文》第3卷，第6页；《哲学著作》第5卷，第285—288页。
[43] 堪称地质图的第一张地图是J.E.盖塔1746年绘制的法国地质图。
[44] 《皇家科学院史》，1710年，第22页。
[45] 《论地震》，见R.沃勒编选的《遗著》（1705年）第291页。
[46] 法国植物学家让·马尔尚在自己的花园里发现了山靛的两个未为人知的品种，这个例子由于丰特奈尔的引用而变得非常著名；马尔尚在1719年写道：他认为他见到了新品种的诞生，他提出一种在生物“属”的范围内发生部分进化的假设。参见《皇家科学院记录》，1719年，第59—66页；并见丰特奈尔《皇家科学院史》，1719年，第57—58页。
[47] 《自然体系》（1751年），载《作品集》（4卷集）第2卷，里昂，1756年，第148页。
[48] 《宇宙论》（1741年以前写成，1750年出版），载《作品集》第1卷，第11—12页。
[49] 查理·博内（1720—1793年）的一再转变提供了一个很好的例证。这个卵派预成说的首要拥护者改变自己的学说，首先是要说明他自己在蚜虫的单性生殖方面的重要发现（1745年），后来是要解决阿伯拉罕·特朗布雷（1700—1784年）在1740年就水螅Hydra和Plumatella所作奇妙试验而产生的困难。特朗布雷表明，他切下这种动物身上的小片，每片都可重新长成一个完整的小水螅，并且用芽接的办法可以发生无性生殖。
[50] 1784年，约翰·尼达姆将煮沸过的肉汤放在据说是不透气的容器中，却在肉汤中发现了微生物。
[51] 利弗尔为法国古代记账货币，1利弗尔相当于1斤银价。——译者
[52] 《新工具论》第1卷，箴言第四十八。
[53] 见R.T.古尔德著《约翰·哈里森和他的时计》，载《航海镜》第21卷，第115—139页。关于1700年的海上调查技术，请参阅A.H.W.罗宾森著《英国航海图》，莱斯特，1962年，第40—60页。
[54] 布拉班马为比利时出产的一种挽力特大、性情温和的马。——译者
[55] G.E.富塞尔：《1500—1900年的农具》，1952年，第218—222页；B.H.斯利彻·冯·巴思：《低地国家和农业》，载《第10届国际历史学会议文集》第4卷，佛罗伦萨，1955年，第189—191页。
[56] 见本书原文第731—732页。
[57] 但尼斯·帕潘协助惠更斯工作时，曾在萨弗里想出提水机器之前，在1687年就想到这种办法，他在1707年应用这个办法用蹼轮推动一条小船。
[58] 见本书原文第79页及以下各页。