Лондонский воздух был грязным от дыма сжигаемого угля. В 1684 году улицы освещались усовершенствованными фонарями, в которых сочетались масляные лампы с линзами и рефлекторами. Группы домовладельцев объединялись для найма подрядчиков по освещению, чтобы выполнить свою статутную обязанность вывешивать свечи или светильники в какой-либо части своих домов ближе к улице, чтобы освещать ее для прохожих до 21:00, а позднее — до полуночи. В 1694 году монополия была продана одной осветительной компании. В 1663 году в Лондоне был создан штат платных ночных сторожей. Была учреждена должность мирового судьи, на которую назначались лавочники и ремесленники, способные зарабатывать на жизнь за счет штрафов и сборов. Это было сделано в дополнение к неоплачиваемым мировым судьям. Общественность поощрялась к содействию в предотвращении преступлений, например выступлению в качестве свидетелей, но большая часть полицейских функций была возложена на приходы. Толпы наказывали тех, кто нарушал общественные моральные нормы, угрожал их экономическим или социальным интересам либо оскорблял их религиозные или патриотические убеждения. Часто толпа реагировала раньше, чем раздавался призыв «держи вора» или клич о помощи со стороны местного констебля. Карманников вымачивали под насосом. Мошенников избивали. Нечестные лавки и бордели подвергались разгрому или уничтожению. Самыми частыми мишенями были распутные женщины и беременные служанки.
В Лондоне происходило множество грабежей на дорогах и бесчинств толпы. Толпы численностью в тысячи человек выходили против католиков, особенно в периоды безработицы и экономического спада. Трудящиеся по-прежнему считали демонстрации и насилие лучшим способом достижения своих экономических целей, поскольку забастовки не работали. Например, работники шелковой промышленности использовали уличное насилие для добивания протекционистского законодательства против импорта и механизации в 1675 году. Производство шелковых тканей было привнесено в Англию французскими рабочими, изгнанными из Франции. В 1697 году три тысячи лондонских ткачей шелка продемонстрировали у стен Палаты общин и Ост-Индского дома против ввоза необработанного шелка Ост-Индской компанией, а пару месяцев спустя они напали на дом в Сити, принадлежавший джентльмену этой компании. В 1701 году на ввоз индийского шелка были введены высокие пошлины, а ношение индийского шелка было запрещено статутом. Иногда толпы взламывали тюрьмы, чтобы освободить соучастников беспорядков или принять меры против штрейкбрехеров или доносчиков. Избираемые своими соседями приходские констебли не могли справиться с толпой и оставались в пределах своих приходов. Дуэли по-прежнему были широко распространены, несмотря на запрет закона.
В Лондоне и Вестминстере было трудно обеспечить соблюдение требования о том, чтобы жители содержали улицу перед своим домом в чистоте и хранили грязь до приезда ежедневного мусорщика или дворника с телегой и бочкой для нечистот. Поэтому была создана комиссия, на которую возложили обязанности по мощению и поддержанию чистоты улиц, созданию и ремонту подвальных сводов, коллекторов, стоков и водосточных желобов, а также устранению незаконных построек (наступлений на общественную землю). Она выплачивала компенсации тем, у кого постройки занимали землю более 30 лет. Она облагала жителей таких улиц налогом в 16 пенсов за квадратный ярд от фасада их здания до середины улицы. Женщины продолжали выплескивать ведра и кастрюли за порог и стирали, сидя на табуретах прямо на улицах. За выбрасывание грязи перед домом полагался штраф в 5 пенсов, а за выбрасывание ее в других местах на улицах — 20 пенсов. Мусорщики и дворники могли ссыпать угольную золу, пыль, грязь и прочие нечистоты в такие вакантные общественные места, которые комиссия сочтет удобными для размещения деревенских телег, возвращающихся в противном случае порожними после продажи своего груза.
Тем не менее эта система не работала, поскольку люди отказывались платить свои взносы. Поэтому произошел возврат к прежней системе, требующей от граждан подметать и очищать улицы перед своими зданиями дважды в неделю и хранить грязь до приезда мусорщика или дворника. Штраф за невыполнение этого составлял 3 шиллинга 4 пенса, позднее увеличенный до 10 шиллингов. Любой, кто сбрасывал угольную золу, пыль, грязь, мусор или навоз на улицы или в переулки, подвергался штрафу в 5 шиллингов. Штраф в 20 шиллингов взимался за мытье или пропаривание любых труб или бочек в любом переулке или открытом проходе, а также за ремонт карет, распиливание дерева или теску камня на улицах. Свиней, содержавшихся в домах или около них, предписывалось конфисковывать.
Одним из способов передвижения было перемещение в паланкинах (седан-носилках), которые удерживались двумя горизонтальными шестами с одним человеком спереди и другим сзади. В Лондоне было так много наемных паланкинов и экипажей, что лодочники теряли заработок. Все наемные экипажи в Лондоне или Вестминстере должны были иметь лицензию и быть отмечены отличительным знаком их владельца, чтобы можно было подавать жалобы. Их максимальный тариф составлял 10 шиллингов за 12-часовой день, а также 18 пенсов за первый час и 12 пенсов за каждый последующий час. Лицензированным кучерам не разрешалось заниматься каким-либо другим ремеслом. Экипажи выплачивали комиссии по 5 фунтов ежегодно. Сено, проданное вдоль дороги, приносило комиссии по 6 пенсов за воз, а солома — по 2 пенса за воз. За каждый воз сена, проданный на сенном рынке, нужно было платить 3 пенса, и за каждый воз соломы — 1 пенс, которые шли на замощение и ремонт улицы сенного рынка.
В целом сельское хозяйство улучшилось. Поля, которые раньше оставляли под паром, засевались новыми культурами, которые возвращали в почву незаменимые химические элементы. В то же время они обеспечивали зимний корм для скота. Размер и вес животных, выращиваемых на мясо, увеличились. Скотоводство развилось настолько сильно, что для семьи стало экономичнее покупать мясо, молоко и яйцо, чем содержать собственных животных. Произошел взрывной рост выращивания бобов, гороха, салата-латука, спаржи, артишоков и клевера. Спрос на продовольствие в Лондоне и других городских районах делал огораживание земель под посевы еще более прибыльным, чем под выпас овец. Правительство больше не предпринимало попыток ограничить огораживание сельскохозяйственных земель. Число огораживаний росло, поскольку копигольдеры не преуспевали в получении юридической надежности владения. Однако большая часть земель оставалась неогораживаемой.
В 1661 году в графстве Эссекс плата за скашивание одного акра травы составляла 1 шиллинг 10 пенсов; за жатву, срезание и вязку в снопы одного акра пшеницы — 4 шиллинга; а за обмолот четверти пшеницы или ржи — 1 шиллинг.
Жены участвовали вместе с мужьями в общих сельскохозяйственных работах и выполняли молочные работы, включая приготовление сыра. Каждый домовладелец держал кур, так как производство яиц обходилось дешево, а их рыночная цена составляла всего 1 шиллинг за сотню. Жены также заботились об уходе за садом и по традиции оставляли себе деньги, вырученные от продуктов садоводства, молочного хозяйства и птицеводства. Жена варила желе и варенье в период плодоношения фруктовых деревьев, кустарников и виноградных лоз. Импортный сахар позволял консервировать фрукты в виде джема в банках, запечатанных слоем бараньего жира для герметичности. Она, скорее всего, сама составляла лекарства из своих травами. Мясо приходилось коптить или солить, когда не хватало кормов для поддержания жизни животных в течение зимы. Она следила за тем, чтобы мыло вываривалось, а свечи отливались в формы. Она готовила ежедневные блюда, занималась стиркой, производила ткань для нужд семьи и шила семейную одежду.
Женщины выполняли меньше работы и получали более низкую плату, чем мужчины. Поскольку почти в каждом коттедже была прялка, прядение было легко доступной работой для жен. В 1670-х годах женщинам-ткачихам или пряхам платили 2–4 пенса в день. Домашней прислуге, которая обычно была женщиной, платили 40–80 шиллингов в год. Мужчины-ремесленники возражали против конкуренции со стороны получающих меньше женщин. Аристократки активно управляли домашним хозяйством и имениями своих семей. Единственной работой, доступной для представительницы высшего среднего класса, ожидавшей замужества, было место гувернантки в чужой семье или фрейлины у знатной дамы. Дети часто работали; это рекомендовалось для того, чтобы они находились под прямым присмотром родителей, а не проказничали в деревне. Мать обычно сочетала строгость с мягкостью, но отец не смел погрешить в сторону снисходительности. Дисциплина поддерживалась розгами. К детям относились как к маленьким взрослым. Отсутствие концепции детской невинности доходило даже до практики взрослых рассказывать непристойные шутки в их присутствии или играть с гениталиями своих детей.
Около 1660 года Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе было основано Карлом II, который стал его покровителем. Оно сформировалось из дискуссионных групп новой экспериментальной философии. В него вошли бэконцианцы, ранее заседавшие в Оксфорде и Кембридже, которые были изгнаны при Реставрации, а также группа грешемских профессоров геометрии и астрономии. Королевское общество заседало в Грешем-колледже. Его целью было сопоставление идей в математике и науке и определение конкретных задач науки. Оно публиковало научные отчеты, чтобы сделать свои открытия общедоступными. Это было большим шагом вперед по сравнению с частной перепиской между учеными, которая ограничивалась использованием различных языков. У самого Карла была собственная лаборатория, и он баловался химией и анатомией. Подобные общества создавались во многих местах по всему миру. Богословы предупреждали, что научные исследования опасны. Но их успехи улучшили сельское хозяйство, промышленность, медицину, хирургию, навигацию, военно-морскую архитектуру, артиллерийское дело и инженерию.
Исаак Ньютон был гением, который в детстве конструировал и строил модели ветряных мельниц, водяных колес, водяных часов, солнечных часов и воздушных змеев. Он происходил из семьи, которая поднялась из рядов йоменов в джентльмены. В течение нескольких лет после окончания Кембриджского университета в 1665 году он уединился в сельской местности для занятий. Здесь, используя труды Джона Валлиса, он сформулировал бином Ньютона, который раскрывает выражение (A+B), возведенное в n-ю степень, где n — целое число. Он также работал с числами, показатели которых были дробями, бесконечными десятичными дробями или отрицательными числами. Определенные числовые последовательности, такие как сумма удвоения каждого числа в ряду: 1+2+4+8+…, никогда не заканчиваются; этот ряд бесконечен. Затем он разработал понятие числа как предела суммирования бесконечного сходящегося ряда числовой последовательности, например предел выражения 1+(1/2)+(1/4)+(1/8)…= 2. Рассматривая состояние движения материальной точки в бесконечно малый промежуток времени под воздействием внешней силы, он разработал правила нахождения площадей под алгебраическими кривыми [интегрирование], такими как гипербола, и нахождения касательных к алгебраическим кривым [дифференцирование], которые он осознал как обратные процессы. То есть дифференцирование интеграла функции приводит к возврату к этой функции.
Ньютон обнаружил, что цвета возникают в результате разложения, а не модификации белого света, то есть естественного солнечного света. Он сделал это, используя призму для разложения белого света на его спектр составляющих цветов, а затем используя призму и линзу для рекомбинации цветов с целью воссоздания белого света. Спектр был таким же, как у радуги. Он определил угол преломления каждого цвета, направив белый свет через призму, а затем через отверстие в доске, которое изолировало один цвет, на другую призму. Обнаружив, что все цвета отражаются от зеркала под одним и тем же углом, он изобрел и построил зеркальный телескоп, в котором использовались параболическое вогнутое зеркало и плоское зеркало вместо выпуклой линзы, что позволило устранить искажения и радужную окраску по краям, возникающие в результате преломления разных цветов под разными углами. Он посчитал, что луч света состоит из быстро движущегося потока атомных частиц, а не из пульсаций Роберта Гука или волн Христиана Гюйгенса, поскольку тени показывали резкую границу между светом и отсутствием света. Он рассуждал так: если бы свет состоял из пульсаций или волн, он мог бы огибать препятствия или углы, как это, по-видимому, делает звук. Он приблизительно вычислил скорость звука, засекая время прохождения эха в коридорах различной длины.
Ньютон был методичен и сочетал индуктивный и дедуктивный методы исследования: сначала он делал наблюдения, затем обобщал их в теорию и, наконец, дедуктивным путем выводил из теории следствия, которые можно было проверить экспериментом. Это было первое четкое выражение основ «научного метода». Он довел математизацию данных экспериментов до максимально возможных пределов.
Ньютон высказал теорию о том, что та же сила гравитации, которая тянет яблоко вниз с дерева, распространяется до Луны, удерживая ее на орбите вокруг Земли. Он увидел связь между этими движениями, представив пушку на горе, стреляющую серией ядра параллельно поверхности Земли. Первый выстрел производится с крошечным зарядом взрывчатки, и ядро едва вылетает из ствола, прежде чем упасть на землю. Второй выстрел приводится в движение большим зарядом и описывает параболическую дугу при падении. Следующие выстрелы, производимые с возрастающим количеством метательного заряда, в конце концов исчезают за горизонтом по мере падения. Наконец, при достаточном количестве пороха летящее ядро полностью облетело бы Землю, не ударяясь о нее. Экстраполируя данные этих все более быстрых снарядов, он высказал мнение, что Луна удерживается на своей орбите той же земной силой, которая действовала на снаряды. Он соотнес орбиту Луны с измеренным ускорением свободного падения на поверхности Земли. Он поместил различные вещества с разными массами и весами в оболочку маятника и заметил, что маятник имеет тот же период [время одного колебания] и падает с той же скоростью, что и свободно падающие тела. Затем он сформулировал идею о том, что главным агентом природы является сила, действующая между телами, а не само движущееся тело. Гравитация действовала не пропорционально поверхностям тел, а пропорционально количеству материи. Гравитация проникала в самый центр всех тел без уменьшения со стороны тела. Сила гравитации распространялась на огромные расстояния и убывала в строгой пропорции к квадрату расстояния.
Ньютон высказал мнение, что объект движется из-за внешних сил, действующих на него, а не из-за сил, внутренних по отношению к объекту. Таковы его три закона движения. 1) Он связал концепции силы и ускорения с новой концепцией — массы. Масса — это присущее объекту свойство, которое определяет то, как он реагирует на силы, такие как сила гравитации. Чем больше масса тела, тем сильнее на него действует сила гравитации и тем труднее привести его в движение. Он обнаружил, что ускорение тела под действием силы обратно пропорционально его массе, и сформулировал уравнение, согласно которому сила равна массе, умноженной на ускорение. Таким образом, если на планету действует сила, она производит изменение скорости, которое пропорционально силе и направлено в ту же сторону, что и сила. 2) Его закон инерции гласит, что любое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не воздействует внешняя сила. 3) Следующий его закон заключается в том, что когда тело А действует на тело Б, тело Б также действует на тело А с силой, равной по величине, но противоположной по направлению. Это означает, что силы, действующие между различными частями планеты, не создают результирующей силы на всю планету в целом, так что массу планеты можно рассматривать так, будто она сосредоточена в одной точке.
Его закон гравитации объясняет, как держится вместе вся Вселенная. Этот закон утверждает, что каждый объект во Вселенной притягивает любой другой объект с единой гравитационной силой, которая прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между их центрами. Сначала Ньютон принял картезианскую систему небесных вихрей эфира, которые кружили планеты и кометы по их орбитам. Он определил, что закон Кеплера о том, что площади описываются за равные времена, подразумевает, что гравитация действует в направлении линии между планетой и Солнцем. Общие особенности Вселенной и наблюдения Кеплера привели его к признанию того, что притяжение между двумя телами уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Только один вид силы удовлетворял бы требованию Кеплера о том, что Солнце является фокусом эллипса, и при этом оставался совместимым с законом Кеплера о том, что квадрат периода обращения планеты пропорционален кубу ее среднего расстояния от Солнца; этой силой был закон обратных квадратов. Затем он принял гипотезу Роберта Гука о том, что планеты удерживаются на своих орбитах благодаря сочетанию притягивающей силы Солнца и прямолинейного движения по касательной к их орбитам. Из астрономических данных он рассчитал, что это центростремительное ускорение каждой планеты по направлению к Солнцу пропорционально обратному квадрату ее расстояния от Солнца. Он также рассчитал «центробежные» ускорения при прямолинейном движении. Его эксперименты показали, что центростремительная сила на круговой орбите равна массе тела, умноженной на квадрат его скорости и деленной на радиус круговой траектории. Он использовал исчисление бесконечно малых (исчисление флюксий) и дифференциальные уравнения для определения центростремительных сил эллиптических орбит, где расстояние от Солнца, скорость и ускорение были переменными.
Ньютон показал, что его единая сила гравитации может объяснить то, как свободно падающие объекты опускаются на землю, параболическую траекторию снарядов, движение Луны по орбите вокруг Земли, ход приливов каждые двенадцать часов, меньшую плотность атмосферы Земли на больших высотах, траектории спутников Юпитера, траектории комет и эллиптические пути планет по их орбитам вокруг Солнца. Это открытие дискредитировало прежнее поверье о том, что планеты двигают невидимые ангелы. Из своего закона гравитации и трех законов движения Ньютон доказал истинность законов Кеплера об эллиптическом движении планет. Ньютон продемонстрировал на основе данных, собранных о комете 1680 года, что кометы движутся в соответствии с его законом гравитации. Он показал, что траектория тела, движущегося в поле гравитационной силы Солнца, представляет собой окружность, эллипс, параболу или гиперболу. Он использовал концепцию общего центра тяжести в качестве точки отсчета для других движений. Тот факт, что центр тяжести Солнечной системы находился внутри тела Солнца, подтверждал, что Солнце действительно находится в центре Солнечной системы.