在十七世纪的第二个二十五年中，如我们在前面指出的，英国的科学运动逐步变得更加有配合和范围更广阔了。连英国的通俗历书制订者也对这个新文化潮流有所反应，他们里面比较重要的一些人，从公元1640年前后起就抛弃了托勒密体系，约在公元1680年时，都普遍采用了哥白尼的体系。对历书制订者改变观点有相当影响的一部著作，是一个清教徒牧师约翰？威尔金斯写的《新行星论》。他广泛宣传新天文学，并把它和加尔文派神学调和起来，做了不少工作。还有，早期英国科学家只着眼于商业和航海术上的科学应用，威尔金斯则与他们相反，很关心利用科学来推动工艺和工业的发展。他的《数学魔术》（公元1648年）主要讲的是机器的力学原理。他写道：“学习这些原理可以使人得到不少真正好处；特别是那些把自己财产用来从事花费和风险很大的矿井排水、煤矿排水等等企业的先生们，可能从这里学到引擎的主要根据和性质。”威尔金斯在十七世纪中叶的科学组织活动上也是带头的一个。他是一群年轻科学家的领袖，这些人自称是“哲学学院”，从公元1644年底起就经常在伦敦集会。这个集团包括有清教徒神学家约翰？威尔金斯和约翰？沃利斯（John Wallis，公元1616－1703），格雷山姆学院的天文学教授塞缪尔？福斯特（Samuel Foster，公元1652年卒）和医学教授乔纳森？高达德（Jonathan Goddard，公元1617－1675）这四个医生，从公元1646年起又增加了罗伯特？波义耳和威廉？佩第（William Petty，公元1623－1687）。这些人每星期都要聚会，进行实验和讨论科学理论问题，先是在棋卜赛德的牛首酒店，后来在主教门的格雷山姆学院。在这个“哲学学院”的十名已知人士中，在内战时期肯定都是清教徒和议会派，只有一个是国教派和皇党。高达德是克伦威尔的医生，而威尔金斯则在公元1656年成了克伦威尔的妹夫。威尔金斯为议会军队把皇党所用密码译了出来，而福斯特则因拒绝跪在圣餐台前，于公元1636年被格雷山姆学院解除教职。看来格雷山姆学院不但是科学家的聚会场所，也是清教徒的聚会场所。因为安东尼？伍德说过，福斯特的前任亨利？盖里布兰德在格雷山姆学院“因清教徒一些秘密会议被拘禁在自己宿舍里（而他本人就是个清教徒）”。盖里布兰德事实上曾被当时的伦敦主教劳德唆使人逮捕过，原因是盖里布兰德在公元1631年印行了一本历书，把历书里通常收进的天主教圣徒和询教士的名单全都删掉了。
从公元1642年起，查理一世就把牛津当作他的首都，并把几个牛津大学的清教徒和议会派教授解聘。在一个热衷皇党的天文学教授约翰？格里夫斯的唆使下，查理解除了纳山尼尔？布伦特爵士的默顿学院院长职务，改派他的御医威廉？哈维担任。公元1646年牛津被克伦威尔攻陷，两年后成立了一个议会委员会对牛津大学进行改革，排除皇党，而代之以议会派的人士。伦敦“哲学学院”集团的成员纷纷被调来填补空缺。约翰？威尔金斯任瓦丹姆学院院长，约翰？华里士任几何学教授，威廉？佩第任天文学教授，布伦特被复职，而乔纳森？高达德在布伦特于公元1651年退休后继任默顿学院院长。这些变动大多数出于政治原因，但是有一个好象是出于意识形态的原因。被排除的天文学教授约翰？格里夫斯是一个皇党，但是新任的天文学教授塞思？沃德也是个皇党，过去曾因同情皇党被剑桥大学解聘过。但是格里夫斯是牛津最后一个支持托勒密学说的人，而沃德则是第一个支持哥白尼学说的人。
约翰？威尔金斯吸引了好几个杰出的学生到牛津大学来，并且在牛津成立了一个“哲学学会”，直到公元1690年方才解散。当时住在瓦丹姆学院的有克里斯托弗？雷恩、托马斯？西德纳姆、约翰？梅奥、劳伦斯？鲁克和托马斯？斯普拉特，他们全都是新“实验哲学”的热衷者，克里斯托弗？雷恩除掉他的建筑师工作外，还以解剖学家和天文学家闻名于世，并在公元1657年被聘为格雷山姆学院的天文学教授。托马斯？西德纳姆在医疗实践方面作了不少改革，挣得了“英国的希波克拉底”称号。约翰？梅奥是化学家，和罗伯特？波义耳一起工作，波义耳是和“哲学学院”其他成员一起来牛津的。劳伦斯？鲁克是一个天文学家，从剑桥大学来参加威尔金斯的集团，后来于公元1652年离开牛津去格雷山姆学院任天文学教授，接着又任几何学教授。托马斯？斯普拉特写下了皇家学会的第一部历史，于公元1667年出版，详细叙述了成立这个学术组织的情况及其原因。
公元1660年查理二世复辟以后，由于共和国任命的许多科学家都离开牛津大学，或者被解聘，伦敦重新又成为英国科学活动的主要中心。在共和国时期，对科学感兴趣的人数大大增加，人们现在觉得应当在英国成立一个正式的科学机构。因此伦敦的科学家于公元1660年十一月某日在格雷山姆学院克里斯托弗？雷恩一次讲课后，召集了一个会，正式提出成立一个促进物理－数学实验知识的学院。约翰？威尔金斯被推选为主席，并起草了一个“被认为愿意并适合参加这个规划”的四十一个人的名单。这以后不久，查理的近臣罗伯特？莫雷带来了国王的口谕，同意成立“学院”，莫雷就被推为这个集会的会长。两年后查理二世在许可证上盖了印，正式批准成立“以促进自然知识为宗旨的皇家学会”，另一个近臣，布隆克尔勋爵当上皇家学会的第一任会长，第一任的两个学会秘书是约翰？威尔金斯和一个在大陆上有广泛联系的商人亨利？奥尔登伯格。皇家学会的会员在公元1660年创立时约为一百人，到七十年代时就增加到二百人以上，但是在十七世纪快要终了时，人们对科学的兴趣开始下降了，所以在公元1700年时只剩下一百二十五位会员。这以后会员人数又增加起来，到公元1800年达到五百人，但是五百人里真正谈得上是科学家的还不到一半，其余都是名誉会员。十七世纪时皇家学会的会员里当然也有人在科学理论或者科学实验上没有作出什么新贡献的。我们就没有把威尔金斯和他的学生斯普拉特的名字，和什么著名的发现联在一起，但是他们在提倡科学组织、科学应用和科学传播方面是不遗余力的，而十八世纪那些名誉会员，一般说来，在这些方面都做得很少。
早期皇家学会的会员都深受弗兰西斯？培根著作的影响，而且相当紧密地奉行培根建议的那些政策。威廉？佩第编写了造船业、成衣业和染坊业的“历史”，威廉？波义耳则把涉及化学过程的工艺所采用的方法作了一个总评述。公元1663年皇家学会干事罗伯特？胡克起草学会章程的建议中就充溢着培根的影响。胡克写道：“皇家学会的任务和宗旨是增进关于自然事物的知识，和一切有用的技艺、制造业、机械作业、引擎和用实验从事发明（神学、形而上学、道德政治、文法、修辞学或者逻辑，则不去插手）；是试图恢复现在失传的这类可用的技艺和发明；是考察古代或近代在任何重要作家在自然界方面、数学方面和机械方面所发明的，或者记录下来的，或者实行的一切体系、理论、原理、假说、纲要、历史和实验；俾能编成一个完整而踏实的哲学体系，来解决自然界的或者技艺所引起的一切现象，并将事物原因的理智解释记录下来。”
培根的影响也反映在那些参加皇家学会几个委员会的会员人数上面，这些用来考察专门问题的委员会是在公元1664年成立的。研究机械问题的委员会最受欢迎，有六十九个委员。其次是贸易“历史”委员会，委员有三十五人，农业委员会，委员有三十二人；相反，天文学委员会只有十五个委员。可是培根对皇家学会会员的影响到了十六世纪的七十年代就下降了，而被一种“伽利略式”的倾向取而代之，这种倾向在牛顿的著作中特别显著，而牛顿是在公元1671年当上皇家学会会员的。例如在皇家学会的《会务记录》中有关实用科学的论文在论文总数中的百分比，由公元1665－1678年的百分之十点三降至公元1681－1699年的百分之六点六。后来到了十八世纪，十七世纪八十年代间的数学趋向也转而降落了，而皇家学会的会员和英国科学家的工作也一般地变为经验主义和大体上实验的性质了。
皇家学会在公元1664年成立那些委员会，表明英国人对实用科学的兴趣，在这时已经越出了商业上的航海术问题，而把工艺、工业、甚至农业的问题都包括了进去。可是看上去商人在科学运动上仍旧是一个相当大的推动力，正如罗伯特？胡克在他的《显微学》（公元1664年）序言中说的，商人在成立皇家学会上起了相当大的作用。胡克写道，学会的会员“有一个特殊的长处，是别人所没有的，那就是他们里面有许多人都交游广阔而且有自己经营的事业，这是一个很好的预兆，说明他们的努力将使哲学由空言转为行动，而商界人士在学会成立时有过很大的贡献。”
托马斯？斯普拉特在他的《皇家学会史》（公元1667年）中也以类似的口气说：“我们商人的高尚和求知品质在促进科学发展和成立皇家学会上作出了不少贡献，学会会员主要谋划了航海术的进步。”斯普拉特还表示，贵族对科学的兴趣要看他们的商业化程度而定，或者通过和城市居民结亲，或者平民发财致富后变成贵族。斯普拉特写道：“然而我们仍有理由指望，如果我们的大人先生们肯更加放下架子去经营一点商业，并关心自然哲学，这种变化将会进一步变得更好。”
在王政复辟时期令人不安的宗教和政治气氛中，皇家学会许多年长会员的早期清教徒关系，是一个相当微妙的问题。如我们前面已经提到的，胡克在他建议的章程里，就特别提到神学和政治是学会不去插手的两门学科。根据原有的资料，公元1663年皇家学会六十八名会员中，约有四十二人在内战时期是清教徒和议会派，二十六人是皇党。这种以前清教徒特别多的情况，被反对皇家学会的人用来大肆宣传，尤以一个沃里克郡的医生亨利？斯特布（Henry Stubbe，公元1632－1676）反对得最厉害。他在公元1670－1671年出版了一连串的小册子攻击学会所代表的一切。斯特布是在共和国时期被聘任为牛津大学教授而在复辟后被解职的清教徒实验科学家。因此他就翻了脸攻击他以前的同党，为亚里士多德和盖仑的体系辩护，而反对新科学，斯特布把皇家学会的会员形容为“奥利弗的反对者”，即反对克伦威尔的人，并暗示他们在削弱那些大学和破坏现形的宗教。斯特布写道：“要维护我们的旧宗教，我们有绝对必要保持我们的旧学说。”可是英国的宗教已经改变了，而一般为教育界人士所接受的对自然哲学的看法也改变了，英国的国教已经不再是一个独立自主的加特力教会，如在亨利八世时期那样，因为它已经渗进了加尔文派教义，特别是象在伊丽莎白一世和共和国的统治时期那样。现在人们觉得新科学和新宗教完全融洽，而且大体上代替了英国的旧宗教和旧学术。
参与皇家学会成立的多数会员都接受王政复辟时期的英格兰教，即英国国教。一度曾经是清教徒的约翰？威尔金斯，以罗却斯特主教的身份终其一生，他的学生斯普拉特，则成了罗却斯特的主教。有些人仍旧保留他们的非正统信仰，如伊萨克？牛顿和约翰？洛克都是一神论者，但是他们不把自己的见解宣扬出去。十七世纪的英国科学家很少属于“不奉国教者”，因为根据信仰划一法（公元1662年），那些“不奉国教者”都要从大学和教学机构里排除出去。但医药化学家理查德？洛厄和威廉？惠斯顿是特殊的例外。洛厄是个教友派，而惠斯顿则因他的非正统信仰被剑桥大学解除数学教授职务而参加浸礼会。由于被排斥在大学之外，那些不奉国教者就建立自己的教育机构，在这些机构里，科学教学占有很重要的地位。下面我们将会看到，这些不奉国教者到了十八世纪时都成了英国科学界的杰出人物。
在十六世纪和十七世纪，大陆上和英国一样，科学社团也建立起来了。那些在十六世纪有科学活动的旧地区，如在德国和意大利，成立的科学团体都只是昙花一现，而在十七世纪新科学中心的伦敦皇家学会和巴黎科学院，则比较稳定持久。最早的科学社团是意大利的那些组织。第一个值得一提的是十六世纪五十年代间的自然秘密协会，集会的地点就在协会会长那不勒斯的巴帕第沙？达拉？包尔塔（Baptisa della Porta，公元1538－1615）的家里，但是不久就以私搞巫术的罪名被封闭了。其次是罗马的猞猁学院，在菲带里岳？凯西公爵的赞助下，从公元1601年到公元1630年都很活跃。学院有三十二名院士，包括伽利略和达拉？包尔塔在内，但在公元1615年因谴责哥白尼的学说分为两派，到了公元1630年因学院的赞助人逝世，学院也就完结了。当时意大利最后的一个重要科学团体是齐曼托学社，即实验学社，于公元1657年到公元1667年间在麦迪奇弟兄、斐迪南大公和里奥波尔德的赞助下在佛罗伦撒集会。学社约有社员十人，其中最著名的是维维安尼（Viviani，公元1622－1713）、博雷利和雷第（Redi，公元1618－1676）。维维安尼曾和伽利略的学生托里塞利（Torricelli，公元1608－1647）合作过，和他一起制成了第一具水银气压计。雷第是个生物学家，他证明昆虫和通常所设想的相反，并不是自动地从腐烂物质中生长出来的。由于哥白尼学说受到教廷谴责，学社的活动主要是研究一些实验项目，只有博雷利敢于进行理论力学研究，另外一些社员测定声速，并创制了各种科学仪器，诸如气温表和测量大气压的水银气压计。公元1667年，里奥波尔德？麦迪奇当了主教长，学社就解散了。
当时德国的科学团体比意大利的更加不景气，艾勒欧勒狄卡（Ereunetich）学社是植物学家约齐姆？容格（Joachim Jung，公元1587－1657）于公元1622年在罗斯托克成立的，而实验研究学会则是由克里斯托弗？斯图姆（Christopher Sturm），一个阿尔特道尔夫（Altdorf）大学的数学教授，于公元1672年创办的。可是这两个组织在它们的创办人死后就解体了，而德国一直到十八世纪才有一个稳定的科学社团。主要是由于科学家兼哲学家莱布尼茨（Leibniz，公元1646－1716）的努力，普鲁士的选侯腓特烈一世于公元1700年建立了柏林学会；也由于莱布尼茨的影响，彼得大帝于公元1724年建立了圣彼得堡学会。这两个学会成立后并没有立刻取得成绩。因为科学当时在德国和俄国都没有深厚的基础。这些学会第一批出色的会员都是为了充实学会人员分别聘请到柏林和圣彼得堡来的外国科学家。在十八世纪时，柏林学会的著名成员都是法国的学者，诸如莫泊丢，被普鲁士的腓特烈二世任命为学会秘书，拉美特利（Lamettrie，公元1709－1751），伏尔泰（公元1694－1778），后来还有拉格朗日（公元1736－1813）。事实上，法文在公元1745年已被指定为柏林学会的正式语言了。同样，圣彼得堡学会的人员开头都是些瑞士科学家，著名的有尼古拉？贝努利（Nicolas Bernoulli，公元1687－1759），丹尼尔？贝努利（Daniel Bernoulli，公元1700－1782）和利昂纳德？欧勒。
在法国，科学团体的发展过程大致和英国一样，不过也有重要的不同点。法国科学比十七世纪的英国科学更多地依靠赞助人的支持，而且地点不大集中在大城市。巴黎有一个类似伦敦格雷山姆学院的组织，就是弗兰西斯一世为了给人文主义找一个安身之所，于公元1518年成立的法兰西学院，当时很受到巴黎大学的反对。法兰西学院的一位数学教授，奥隆邱司？芬纳伊（Orontius Finaeus，公元1494－1555）绘制了新发现陆地的地图并给探险家进行指导，就象他的同时代人雷考德在英国做的那样。后来法兰西学院的教授们，如伽桑狄和罗伯法耳（Roberval，公元1602－1675）都是科学运动中的杰出人物，就和格雷山姆学院的那些教授一样。法国最早的著名科学家集团于公元1620年在埃克斯城克劳德？德？皮雷斯克（Claude de Peiresc，公元1580－1637）的家里集会，皮雷斯克是一个富有的教会人士和普罗旺司地方法院的法官；伽桑狄在迁往巴黎之前，是亚斯的一个大学教授，也是皮雷斯克集团的一个成员。在巴黎，一个象伽桑狄一样的法兰西斯派道士马琳？麦山尼（Marin Mersenne，公元1588－1648）的修道室，成了科学家们集会场所和交换科学通信的中心。麦山尼和伽利略、笛卡儿、霍布斯都通过信，同时在他的修道室和费尔玛、罗伯法耳、伽桑狄、巴斯卡会面。后期的集会就在巴黎哈巴特？德？蒙特摩（Habert de Montmor，公元1600－1679）的家里举行，蒙特摩当时是国务会议的参事。这些集会约在公元1654年就变为正式集会了。
蒙特摩学会的经费逐渐变得困难起来，所以到公元1663年他们就象路易十四的大臣柯尔伯特求援，理由是科学的进步将使法国在经济上得到好处。柯尔伯特很理解科学的应用会对他扩展国家工商业的政策有利，但是他决定在法国国王的赞助下成立一个新的科学团体。公元1666年巴黎科学院成立，约有二十名院士，全由国王发给薪俸。院士都是专业的科学家，作为一个集团共同研究那些皇家大臣交给他们解决的问题。与此相反，英国皇家学会则是一个自给自足的业余科学家团体，自己要研究什么问题就研究什么问题。柯尔伯特对巴黎科学院采取一种开明的政策，只作些一般的指示，但是他的继任者卢弗瓦则命令院士们把研究工作应用于狭窄的、甚至烦琐的目的，诸如有关皇家喷水池和宫里玩的赌博问题。卢弗瓦也是取消南特敕令（公元1685年） 的策动者，把胡格诺教徒科学家赶出国外。许多胡格诺教徒逃往瑞士，有些则逃往英国，其中主要有数学家德？穆阿佛尔和物理学家帕潘。公元1692年卢弗瓦由蓬夏特兰接替，他把科学院交给他的侄儿比尼翁主持。科学院从成立以来已经相当扩大了，在公元1666－1699年之间，又任命了三十个院士，现在又加以扩充和改组。比尼翁把院士的人数增加到七十名，并把他们的职位分为不同等级，使院士享受的待遇和权利差别很大。和以前一样，院士的薪俸任由国王支付，学院整个说来是由皇家大臣控制的。巴黎科学院的组织形式始终就保持着这样，一直到法国革命才重新改组，并有了一个平等的章程。
巴黎科学院和皇家学会一样，早期颇受培根著作的影响，主要是通过该院的荷兰院士惠更斯的介绍。他采纳培根的建议，编写自然现象和技艺过程的“历史”，共同收集一部动植物的博物史，后来又编了一个机械的发明的庞大的目录。他们还着手绘制法兰西的地图，并在大海中测定经度的问题上花了不少功夫。就象皇家学会的情况一样，培根对巴黎科学院的影响下降得相当快，主要是在卢弗瓦掌权时期，因为他把绘制法兰西地图和测定经度问题都搁起来了。后来笛卡儿的见解就比较流行起来，因此法国人的科学兴趣就由实用方面转到科学理论和哲学方面来。这种趋向在丰特列尔的著作中第一次显示出来，丰特列尔从公元1699年起就是巴黎科学院的秘书，一直当了四十年之久。
在十七世纪和十八世纪早期，法国外省也成立了几个文学的和科学的组织，到了公元1760年时外省成立了约三十七个重要团体。以科学研究为主的社团多在法国南部：蒙彼利埃的学会于公元1706年成立，波尔多的学会于公元1716年成立，图卢兹的学会于公元1746年成立，它们都和巴黎科学院有密切联系。在十八世纪时，法国外省的这些学会都进行了可贵的科学研究工作，但是法国革命中发生的许多事情使这些学会失去了重要性，到了十九世纪时巴黎就成了法国科学的主要中心。在英国，情况恰好相反。伦敦愈来愈不成为英国科学的主要中心，在十八世纪后期和十九世纪还出现了一些地方性的文学团体和哲学团体。
[英]梅森
第四部分 十八世纪的科学：民族科学传统的兴起 第二十三章 十八世纪的科学应用
十七世纪末，从海上船只测定经度的问题仍然没有解决。英国皇家学会的会员对这个问题相当注意，但是正如学会的理事会在公元1663年声称的那样：“航海的问题是国家的事务，学会不宜过问。”这个原则，当公元1685年塞缪尔？皮卜斯（Samuel pepys）要求查阅学会记事中一切涉及航海的问题时，还重申过。经度问题和其他航海术问题是国家的重要事务，因此应当成立一个国家机构来处理，这样就在公元1675－1676年建立了格林威治天文台。格林威治天文台建立之前，先成立了一个委员会，研究班纳威兹根据月亮在恒星间的方位来测定经度的方法有没有可能性。委员会的成员包括有兵工厂的测量师约拿？穆尔爵士、克？雷恩、罗伯特？胡克和一些别的人。他们在公元1675年征求了一个剑桥大学的年轻天文学家约翰？弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed，公元1646－1719）的意见，问这个方法是否可行。弗拉姆斯蒂德表示了这样意见，认为当前的恒星表和月球运行表都太不准确，不能达到所要求的目的。在听到这项意见之后，查理二世就宣布他要把恒星和月亮的方位“重新观察、检查和改正，以供他的海员使用”，并任命弗拉姆斯蒂德为御用天文学家。弗拉姆斯蒂德在开始进行工作之前，认为得把格林威治天文台用的仪器装备起来，根据他自己的估计，用来配备这些仪器的费用大约有两千镑来自他的私囊。在格林威治天文台工作的四十四年中，弗拉姆斯蒂德制订了月球运行表和恒星方位表。以上这些表都是他死后于公元1725年发表的。这些表比以前的表精确得多，但达不到在海中测定经度的精确程度。
巴黎科学院作为一个国家机构，也在公元1667－1672年间建立了自己的天文台，一个意大利的土木工程师兼天文学家詹-多曼尼哥？卡西尼（Jean-Dominique Cassini，公元1625－1712），于公元1669年被任命为巴黎天文台长。他在这里也研究经度问题。他企图用伽利略的方法来解决它。他制定了更精确的木星的四个卫星的运行表，不过他的研究结果派不了实际用场。另一个巴黎科学院的成员，荷兰的业余科学家惠更斯，企图用弗里修司的方法解决经度问题，即使用一台机械钟记录标准时间。惠更斯第一个设计了一台用摆来调节的计时器；在设计和制造过程中，他研究了各种式样的摆的性质和沿曲线轨道运动的一般性问题。公元1659年，惠更斯造成一台可以在海上使用的计时器，但是船身动作干扰了钟锤的摆动，使它不能维持准确时间。后来惠更斯和罗伯特？胡克各自单独发现一根螺旋式弹簧丝的振荡是等时的，所以他们建议这种弹簧丝可以用来调节计时器。
但是胡克和惠更斯好象都没有制出用弹簧丝调节的计时器，而且总的说来，十七世纪在解决经度问题上的努力都没有取得实际结论。因此英国于公元1714年成立了一个经度局，悬赏一万镑到两万镑的奖金，征求不同精密程度的经度测量法，而法国于公元1716年也照样悬赏十万里弗征求解决经度问题的办法。英国的经度局将第一笔奖金奖给了德国人托比耶司？迈尔（Tobias Mayer，公元1723－1763），他是哥丁根天文台的台长。他在公元1753年制订了一张相当精密的月球运行表，可以运用班纳威兹的方法在海中大致测量出经度来。这些表都印在航海历书中，由格林威治天文台从公元1767年起开始发行。迈尔改进的班纳威兹测量法，其精密度顶多只能达到二十英里以内，而且每一次测定经度都得花费好多钟点的计算时间，所以在准确的机械钟出现后，他的方法不久就被淘汰了。
为了在海上测定经度，十八世纪有好多人都努力制造准确的计时器，其中最杰出的有约克郡的制表商人约翰？哈里森（John Harrison，公元1693－1776）和法兰西国王的御用制钟者皮埃尔？勒？鲁瓦（Pierre Le Roy，公元1717－1785）。哈里森在公元1728－1770年之间连续制造了五台计时器，完全靠机械技术，而且一台比一台造得准确，它们本身的缺点也逐渐减少。开头造的计时器都是庞然大物。第四台计时器重六十六磅，但是准确到每天的误差只有一秒的十分之一，所以使哈里森在公元1765年获得经度局的奖金。他的第五台计时器只有一只大杯表那样大小，然而却和他的第四台计时器一样准确，这就是说，如果以距离来计算经度，只有一英里又三分之一的误差。与此同时，法国的勒？鲁瓦也完成了他的航海时计，于公元1763年进行试用。勒？鲁瓦采用了和哈里森全然两样的方法。他不象哈里森那样靠机械技术减少机器的缺点，而是企图靠考察制表的基本原理全部消灭这些缺点，并设计一种不带有原来计时器的动作所固有的那些弱点的新机械装置。哈里森的成就是一个掌握了技巧的工匠的成就，而勒？鲁瓦的工作则是比较科学的，实验和理论计算都兼而有之。
由于哈里森的努力，尤其是勒？鲁瓦的努力，在海上测定经度的问题终于解决了，不过航海用的计时器的大量制造，还得等相当一个时期。现在有关商业和航海的基本技术问题，多数都已清楚了，但是就在这时候工业范围内的问题却变得比较尖锐起来。工业上一个最重要的问题是矿井抽水问题。在十六和十七世纪，由于木材的缺乏，煤作为一种燃料变得愈来愈重要了。木柴在这以前是高热工业，如把皂业、玻璃制造业和冶金工业所用燃料的主要来源。这样一来，英国木柴的价格在公元1500年到公元1640年间就上涨了八倍，而一般物价只上涨了三倍。造船业在十六和十七世纪对木柴有较大的优先购用权，因此那些高热工业在这个时期就尽量改用煤为燃料，并在十八世纪完成了这种转变。这种由用木柴改为用煤作为燃料的后果，使高热工业由英国南部转到产煤的中部和北部来，并且大大刺激了煤矿的开采。因此煤矿大为增加。而且矿井开得愈来愈深，从而使排水愈加困难。在公元1561－1668年间，英国发给的专利许可证有四分之三都是直接或间接和煤矿有关；而这些专利许可证里面，又有百分之三都是专门用来解决矿井排水的。
解决矿井排水的问题，基本上是一个寻找廉价动力来源的问题。提水的设备，如水筒链、吸水泵、压力泵，在古代就已经为人们所熟悉了。水可以用一连串的水泵从极深处引上来，但要开动这些水泵需要相当大的动力。在十六世纪和十七世纪时，煤矿抽水的动力主要靠的是马，因为风车和水车都不怎样可靠，而且要看地点适当与否，诸如靠近河口或者多风的地方，而这些只是偶然和矿地联在一起。乔治？鲍尔在公元1556年记述德国一个金属矿使用的水泵设计，需要九十三匹马来拖它；到了十七世纪末，英国某些矿地用来拖动水泵的马甚至增加到五百匹之多。
火和热的物质的动力是人们早就知道的，而且曾经被利用作为能量的一种次要来源。在古代亚历山大里亚的希罗就曾经利用热空气和蒸汽的动力来开动他的机械玩具，而列奥纳多？达？芬奇在文艺复兴时期曾遗留下一个用蒸汽开动的大炮图样。在十六世纪快结束时，巴帕第沙？达拉？包尔塔描述一种用蒸汽压力提水的设计。这件器械是一只封口瓶装有一根通进蒸汽的管子，管子就把瓶子里的水从另一根管子里喷出来，这另一只管子的一头浸在水里，另一头则通到外面空气。法国的苏罗门？德？考司在公元1615年描写了一种类似的设计，而英国的大卫？拉姆齐则于公元1630年以一项“用火力从深矿井抽水”的发明向查理一世请求到专利许可证。所采用的也是同样方法。与此同时，伍斯特伯爵爱德华？萨默塞特开始他的“制水引擎”的研究，据说他的引擎在十七世纪五十年代试用时曾经把水喷到四十英尺的高度。塞缪尔？莫兰爵士，查理二世的御用机械师，在七十年代设计了一种类似的机器，最后还有托马斯？萨弗里上尉，一个达特默思的工程师，在公元1698年根据达拉？包尔塔的原理，制造了一具蒸汽泵在矿地进行试验。萨弗里的引擎是一只封闭的容器里插进三根管子，一根管子伸进水里，另一根管子接着蒸汽锅炉，第三根管子通向上面的排水口。蒸汽引进容器后就使它冷缩。这样产生的部分真空就把水从下面管子里抽进来，下面管子装有一记扇只能向一面开的阀门，这样水就流不回去。现在再将蒸汽打进容器，蒸汽的压力就把水从放水管里排了出去，放水管也装有一扇只能向一面开的阀门。这样一个循环操作过程可以由管理蒸汽锅炉的工程师反复地做。萨弗里的蒸汽泵并没有成功，原因是要把水排到放水管那样高度需要用到很大的蒸汽压力，有引起蒸汽锅炉爆炸的危险。而且，蒸汽泵必须放在靠近矿井底的地方，低到至少离低水位三十英尺不到，所以如果蒸汽泵失效，它就会很快地被水淹没，弄得无法修理。
研究用热产生机械力的问题还有另一条途径；从十六世纪开始，开矿工程师观察到用吸水泵吸水最高只能达到三十英尺。伽利略觉得奇怪，为什么自然厌恶真空只到一定限度为止，而且设想如果这个限度是固定的话，别的液体也只能吸到一定高度，高下依密度轻重而定。他的学生托里塞利和维维安尼在公元1643年发现情形确是如此，水银的密度比水重十四倍，升起的高度约为二十九英寸。托里塞利和维维安尼在一根一头封闭的管子里装满水银，并把管子开口的一头倒转过来浸在一碟水银里。他们发现管子里的水银开始下降，一直降到比碟子里的水银高约二十九英寸时为止，而且不管管子是垂直或者偏向一边，这个高度始终不变。维维安尼设想管子里水银的高度是二十九英寸，是由于大气对碟子里水银面的压力所致，这个见解到了公元1648年就为巴斯卡所证实了。巴斯卡带着托里塞利和维维安尼的仪器登上法国南部的多姆山，发现登山愈高，水银柱就愈加下降。根据这项实验，巴斯卡设想水银的压力是被大气对碟中水银面的压力所平衡的，而登上山之后，大气的压力就减少了。
德国马格德堡有个酿酒商兼工程师奥托？冯？格里凯（Ottovon Guericke，公元1602－1686），他对上述意大利人和法国人的研究并无所闻，但于公元1635－1645年间却根据同一线索进行了类似的探索。格里凯企图用一只吸水泵把水从桶里抽出来而形成真空，但是发现桶子漏进空气，后来他就设法直接从一只铜球里把空气抽出来，这一次终于成功地创造了真空。格里凯发现真空，或者毋宁说大气的压力可以发出巨大的机械动力。他证明两个金属半球凑合在一起并抽掉空气后，用十六匹马都拉不开来，而圆筒抽掉空气盖上活塞后，大气在活塞上的压力用二十个人都揭不开活塞。所以根据格里凯的实验可以看出，如果能用某种非机械的办法创造一个真空，那就可以从大气的压力获得相当大的机械动力。
格里凯的实验在英国经罗伯特？波义耳和罗伯特？胡克反复研究并加以扩充。他们用抽气泵作了无数实验，证明一定数量空气的压力和它的体积成反比。后来法国的一个新教徒物理学家但尼斯？帕潘（Denis Papin，公元1647－1712）到了英国，有一个时期做波义耳的助手。在他当助手的时期，帕潘发明了压力煮器，或者如他自己叫做的“消化器”和“消化器”的一个主要部分安全塞。帕潘指出，机械动力说不定可以靠真空的作用而通过一根管子传送到相当远的距离。胡克则认为这里所需要的真空可以通过蒸汽冷凝产生出来，并在他逝世前不久（公元1703年）和达特默思的一个铁匠托马斯？纽可门（Thomas Newcomen，公元1663－1729）进行接触，因为纽可门正在研究这个问题。纽可门的详细研究情况，现在已无法知道，但是约在十八世纪头十年中，他发展了自己的空气蒸汽机，这是第一部大规模地把热变为机械能的有效机器。
纽可门的引擎，按照一般用于开矿井排水的机器式样来说，是一个用一只活塞封闭的圆筒式汽缸，活塞借一根活塞杆和一条链条紧系在一根摇动的横杆的一头，摇杆的另一头则连着排水泵。低压的蒸汽先引进汽缸，然后喷洒少量的水使其冷凝。这样就在汽缸里造成局部真空，使大气的压力作用于活塞，活塞就把摇动横杆向下拉而使排水泵动起来。然后再重复这一操作。打开活塞等等必要的操作都由接在摇动横杆上的机件自动完成。纽可门的引擎比萨弗里的蒸汽泵优点要多。它是放在矿井上面，而不是放在矿井底下，因此不会被水淹；它用的是低压蒸汽，机械动作靠大气压来操作，所以没有引起锅炉爆炸的危险。还有，纽可门的引擎是一个广义上的把热变为机械力的原动机，而不象萨弗里的机器只是一具专门的蒸汽泵。纽可门的引擎很快被普遍采用起来。从公元1720年起，全英国的煤矿和金属矿都装置了这种引擎，公元1720年后还销往国外。
纽可门在蒸汽机方面的研究，与约翰？哈里森在航海计时器方面的研究一样，好象大部分都是依靠经验。这些人由于掌握了必要的技巧，所以能把绅士业余科学家的建议付诸实践。在十八世纪后期，这些工程师和仪器制造家吸收了较多的科学方法，就自己应用起科学来了。这个运动的一个最早的重要人物是约翰？斯米顿（John Smeaton，公元1724－1792），他被称为近代的第一个工程学家。斯米顿设计和建造了许多桥梁、海港、运河、磨坊、蒸汽机，足迹遍及全英国，而且用机器模型在实验室内进行试验，以便改进和他有关的那些大规模机器的操作。在公元1752－1754年间，斯米顿造了一些旧式的原动机、风车和水车的小模型，改变它们的各个组成部件，试图发现它们赖以发挥效率的那些因素。他就是这样地通过实验，发现上击水轮比下击水轮的效力大两倍，而理论科学家的说法则各个不同，认为上击水轮的效力可以大六分之一倍到十倍等等。
后来斯米顿以类似的方式研究了纽可门的蒸汽引擎。他在公元1769年把当时在英国使用的大约一百种大气蒸汽引擎的大小和操作情况列了一张表。他自己造了一部引擎的模型，于公元1769年到公元1772年间用模型进行了近一百三十次的实验，逐一地对每一种影响引擎操作的因素作了检验。通过这些实验，斯米顿找到了关于引擎汽缸长度的直径的最好数值，活塞每分种的击动次数、锅炉需要多大、以及煤的可能消耗量，以此作为制造从一匹马力到七十六匹马力的引擎的根据。通过这次定量的实验方法，斯米顿大大改进了他研究的这些机器，但在理论上没有引进什么新的东西。他并没有运用任何新的科学知识，而他以后的一个伟大工程学家詹姆斯？瓦特就和他不同了。
詹姆斯？瓦特（James Watt，公元1736－1819）是格里诺克一个商人的儿子。他在伦敦学习机器制造业，并于公元1757年在格拉斯哥大学担任机器制造的职务。在他任职期中，约在公元1763年，他发现纽可门式的小型引擎不及大型引擎效力来得好，这个现象他拿来和格拉斯哥大学的医学教授约瑟夫？布莱克（Joseph Black，公元1728－1799）进行讨论。在这以前不久，布莱克曾经发现不同物质吸收热的容量各有不同，即所谓不同的“比热”；而物质由固体状态变为液体状态，或由液体状态变为气体状态时，尽管温度仍旧保持不变，但仍要吸收大量的热，即所谓“潜热”。布莱克和瓦特看出，纽可门式的引擎浪费相当大的一部分蒸汽，是因为汽缸在前一次冷凝中冷了下来，所以每次重新灌进蒸汽先得给汽缸加热。瓦特根据蒸汽变为水的潜热和汽缸材料的比热，计算了各种大小引擎的蒸汽耗费量，证明小型引擎的消耗最大，因为汽缸面积对汽缸体积的比例小的比同样的大型引擎的这个比例要大些。
为了防止蒸汽的消耗，瓦特把蒸汽引擎的主汽缸始终保持在同一高温上，而用一个保持在低温的冷却器里冷凝蒸汽，这样每次动作就用不着重温汽缸而损失蒸汽。布莱克介绍瓦特去见他的朋友约翰？罗巴克（John Roebuck，公元1718－1794）。罗巴克于公元1760年在苏格兰的卡隆开办了第一座大规模的炼铁厂，而且对制造新蒸汽引擎颇感兴趣。他和伯明翰也有关系，公元1740年曾在那里创办一座硫酸厂，采用他自己发明的铅室法制造硫酸。当公元1775年罗巴克破产时，他在瓦特蒸汽机制造业上的股分就被马休？博尔顿（Mathew Boulton，公元1728－1809），一个制造轻金属品的伯明翰商人买了过来。从公元1776年起，博尔顿和瓦特合伙在伯明翰制造这种新机器，为提高机器的效率，使机器作出旋转的机械动作进一步改进了设计。
在瓦特改进蒸汽机之后很久，纽门的引擎在煤矿仍被人们使用着，原因是在煤矿区用煤的节约并不是什么大的问题。但是康沃尔的锡矿开采者，由于要把煤从南威尔斯运来，瓦特的蒸汽机一问世就被采用了。那些炼铁厂的老板也同样采用，因为他们需要一种强有力的原动机来开动 鼓风机，为高炉提供风力。还有纺织业也需要一种可靠而有效的机械力来开动他们在十八世纪发展起来的复杂纺织机，而瓦特的引擎在改为转动式之后，就满足了这个要求。十八世纪的新纺织机和炼铁上的革新，在工艺上都是重要的发明，但是蒸汽机的发展，由于和科学内容和科学方法的关系太密切了，恐怕是十九世纪以前最重要的一项科学应用。
[英]梅森
