Система доносчиков для обеспечения соблюдения законов имела свои недостатки. Осведомители не проходили специальной подготовки, и порой им мстили за доносы. Иногда это означало смерть под пытками. Бывало и так, что главарь воров извлекал выгоду из краденого имущества, выдавая себя за добропорядочного гражданина, который выслеживал его и возвращал владельцам за вознаграждение. Кроме того, он мог донести на своих подельников, чтобы получить награду за донос или наказать неугодного. Иногда владелец имущества сам был замешан в инсценировке грабежа. Предпринятая в 1749 году попытка превратить всю эту хаотичную систему осведомителей в специализированную организацию по выявлению и задержанию преступников вызвала стихийные сборы толпы и угрозы. Англичане ассоциировали полицию с французской тиранией. Тем не менее, около 1750 года мировшой судья с Боу-стрит сър Джон Филдинг и его сводный брат отобрали людей для патрулирования улиц под прямым контролем мировых судей Боу-стрит. Этот первый полицейский округ оказал влияние на нарастающую в то время волну насилия. В 1753 году внесенное в Парламент предложение о проведении национальной переписи населения также было отклонено из-за опасений общества потерять свободы в результате необходимости отчитываться о количестве и положении членов своей семьи и предоставлять информацию, которая могла быть использована врагами как внутри королевства, так и за рубежом.
В 1714 году немецкий ученый Габриэль Фаренгейт изобрел ртутный термометр; он был намного точнее спиртовых и водяных термометров. Андерс Цельсий из Швеции изобрел шкалу Цельсия. Также был изобретен гигрометр, измеряющий влажность воздуха. Все это сделало возможным прогнозирование погоды. В 1718 году французский химик Этьен Жоффруа опубликовал таблицу сродства химических веществ, ставшую предшественницей периодической таблицы элементов. Карл Линней, шведский натуралист и ботаник, установил научный метод наименования растений и животных по родам и видам. Когда он доказал существование половой системы у растений, церковные власти были настолько шокированы, что предали эти знания забвению, как и другие научные знания. Преподобный Стивен Хейлз создал вентиляторы для кораблей, тюрем и зернохранилищ, используя метод нагнетания воздуха с помощью мехов. Это спасло много жизней в тюрьмах. В 1727 году он обнаружил, что вода, потерянная растениями в результате испарения, восполняется корнями по стеблям. Он выяснил, что из растений можно получать газ посредством сухой перегонки, и изобрел способ сбора газов путем нагревания определенных веществ.
Ханс Слоун, сын генерального сборщика налогов, ставший врачом, собрал сотни видов растений на Ямайке, будучи лейб-медиком ее губернатора. Он стал врачом короля Георга II, занимался благотворительностью в отношении многих больниц и спроектировал ботанический сад в Лондоне для Общества аптекарей.
Итальянец Луиджи Марсильи положил начало науке океанографии трактатом, в котором рассматривались топография, циркуляция, океанские растения и животные, а также приводилось множество измерений. Француз Жан-Этьен Геттар составил первые настоящие геологические карты с изображением горных пород и минералов. Он определил тепло в качестве причинного фактора изменений рельефа Земли. Джон Митчелл изучал землетрясения.
В 1735 году Джордж Хэдли, лондонский юрист и философ, установил, что причиной преобладающих западных ветров является вращение Земли на восток. Бенджамин Франклин в 1743 году заметил, что исключительно сильный шторм разразился в Бостоне на следующий день после столь же сильного шторма в Филадельфии, и осознал, что это был один и тот же шторм, несмотря на то, что приземные ветры бури дули с северо-востока. Он установил, что штормы на атлантическом побережье перемещались с юго-запада на северо-восток. В 1770 году он составил первую научную карту Гольфстрима.
Даниил Бернулли, швейцарский университетский преподаватель физики, механики, медицины и анатомии, доказал свою теорему о том, что любая степень статистической точности может быть достигнута при достаточном увеличении числа наблюдений, тем самым также впервые применив математический анализ к теории вероятностей. В 1738 году он показал, что по мере увеличения скорости горизонтального течения жидкости ее давление уменьшается. Это следовало из его теоремы о том, что полная механическая энергия движущейся жидкости, включающая энергию, связанную с давлением жидкости, потенциальную энергию гравитации по высоте и кинетическую энергию движения жидкости, остается постоянной, то есть механическая энергия сохраняется. Это было первое математическое исследование движения жидкостей. Он продемонстрировал, что удары молекул о поверхность объясняют давление, и что при условии постоянного хаотичного движения молекул давление и движение будут возрастать с повышением температуры. Он объяснил поведение газов при изменении давления и температуры, заложив основы кинетической теории газов. Жан Нолле из Франции открыл осмось — прохождение раствора через полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора с разной концентрацией.
В 1754 году шотландский врач Джозеф Блэк идентифицировал углекислый газ — первый газ, признанный отличным от обычного воздуха для дыхания. Он сделал это с помощью весов для взвешивания щелочей до и после их нагревания. Они теряли в весе из-за выделения углекислого газа. Разработанная им концепция скрытой теплоты — количества тепла, поглощаемого или выделяющегося при изменении физического состояния вещества при постоянной температуре, — стала первым применением количественного анализа в химических реакциях. Он выяснил влияние углекислого газа на организмы животных, а также его выделение при дыхании, брожении и сжигании древесного угля. В то время считалось, что все горючие материалы содержат «флогистон», который выделялся при их горении и связывался с передачей тепла. Считалось, что растения удаляют флогистон из воздуха и поэтому горят в сухом виде.
В 1773 году Джозеф Пристли, диссидентский священник, школьный учитель и наставник, открыл кислород путем нагревания красной окиси ртути. Он заинтересовался изучением газов, наблюдая за процессом брожения на пивоварне рядом со своим домом. Используя свечу, мышей и растения в герметичных банках над водой, он показал, что процессы горения, дыхания и гниения приводят к исчезновению одной пятой части воздуха над водой, и что растения восстанавливают воздух, испорченный этими процессами. Это открытие происхождения пригодного для дыхания воздуха помогло объяснить систему жизни на планете. Выделив чистый кислород, он отметил, что он поддерживает дыхание и горение лучше, чем обычный воздух.
Были открыты водород (горючий воздух) и азот. Стали понятны различия между кислотами, основаниями и солями, а также их взаимосвязь. Существовали некоторые теоретические, наряду с эмпирическими, знания о металлах, например, в отношении точек кипения, интерметаллических соединений и изменений свойств.
В 1742 году Бенджамин Франклин изобрел печь Франклина, которая значительно повысила эффективность отопления. Будучи отдельно стоящим чугунным камином, она излучала тепло во всех направлениях, а не только в одну сторону, как обычный стенной камин. Кроме того, тепло, поглощенное ее чугунными стенками, согревало помещение даже после того, как огонь гас.
Начало изучаться статическое электричество. Было замечено, что встряхивание ртутного барометра вызывает странное свечение в его «вакууме». Эксперименты показали, что потертое в вакууме стекло ярко светится, а откачанный стеклянный шар, быстро вращаемый на веретене и натираемый о руку, производит яркое свечение. И далее, как писал Ньютон: «если в то же время держать кусок белой бумаги или белой ткани, либо кончик пальца на расстоянии примерно четверти дюйма или половины дюйма от той части стекла, которая находится в наибольшем движении, электрический пар, возбуждаемый трением стекла о руку, при ударе о белую бумагу, ткань или палец придет в такое возбуждение, что начнет испускать свет и заставит белую бумагу, ткань или палец выглядеть светящимися, подобно светлячку». В ходе изучения электричества были выделены проводники и изоляторы. Проводились демонстрации электрических явлений, такие как наблюдение за воспламенением бренди от искры, выскочившей из пальца человека, и ощущение передачи электрического импульса, создаваемого натертым стеклянным шаром, среди круга людей, державшихся за руки. В 1733 году француз Шарль Дюфе открыл, что существуют два типа статических электрических зарядов, причем одноименные заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются, связав тем самым электричество с магнетизмом.
В 1750 году Бенджамин Франклин «поймал» молнию с помощью остроконечной проволоки, прикрепленной к верхушке воздушного змея, которая вела вниз к ключу на другом конце. Когда грозовая туча электризовала змей, было замечено, как от ключа к приближающемуся пальцу перескакивает заряд. Этот заряд затем сохранялся в раннем типе конденсатора — лейденской банке 1745 года — и воспроизводился для создания того же ощущения передачи электрического импульса среди круга держащихся за руки людей, что иллюстрировало тождество этого явления с электричеством. Это опровергло теологическое поверье о том, что гром и молния являются знамениями божественного гнева или происками дьявола. Франклин изобрел громоотвод, который затем стал использоваться для защиты зданий. Примерно десять лет спустя на английской церкви был установлен первый громоотвод, что свидетельствовало о признании церковью его теории. Франклин выдвинул теорию о повсеместном присутствии электрических зарядов и обозначил их как положительные или отрицательные. Он заметил, что противоположные заряды притягивают друг друга, а одноименные отталкиваются. В 1766 году Джозеф Пристли провел предложенный Франклином эксперимент и доказал, что электрическая сила подчиняется тому же закону, что и сила гравитации; то есть притяжение или отталкивание между двумя электрическими зарядами обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.
Жозеф-Луи Лагранж из Франции разработал дифференциальные уравнения. Создавались музеи естественной истории. Группа ученых отделилась от Королевского общества для демонстрации коллекций редкостей.
В 1754 году механик-самоучка основал Общество поощрения искусств, ремесел и торговли. В нем были секции сельского хозяйства, мануфактур, механики, химии, изящных искусств, а также торговли и колоний. Оно спонсировало конкурсы с присуждением призов, например конкурс 1761 года на лучшее изобретение машины, способной прясть шесть нитей шерсти, льна, хлопка или шелка одновременно при обслуживании одним человеком.
Машины по-прежнему в основном приводились в движение силой человека, животных и воды.
Абрахам Дарби был квакером и мастером по строительству мельниц, который отливал большие железные котлы для варки пищи, стоившие дешевле бронзовых. Около 1709 года он экспериментировал с различными веществами для замены древесного угля при выплавке железа. Уголь казался маловероятной заменой. При ковке или обработке металлов уголь обладал примерно теми же свойствами, что и древесный уголь, но этого нельзя было сказать о выплавке руды, особенно железной. Уголь содержал соединения серы, из-за которых железная руда портилась. Поэтому он контролировал горение угля для выжигания этих примесей, в результате чего получался кокс. После его смерти дело продолжил его сын, который усовершенствовал методы коксования, укрепил меха и добавил в смесь дополнительное количество известняка и других реагентов. К 1756 году его крупная доменная печь, работавшая как на ископаемом угле, так и на древесном угле, давала отличную производительность. Он выпускал железные изделия такого качества, которое не уступало импортным.
В 1767 году Ричард Рейнольдс заменил деревянные рельсы, соединявшие доменную печь с рудниками, на чугунные. Он прошел ученику у бакалейщика, а затем стал компаньоном в крупном чугунолитейном предприятии Дарби вместе с человеком, на чьей дочери он женился. После смерти Дарби и до достижения сыновьями Дарби совершеннолетия Рейнольдс руководил металлургическим заводом. Он отливал цилиндры для ранних паровых машин.
В 1749 году Джон Роубак, врач и сын зажиточного производителя изделий из Шеффилда, нашел более дешевый способ производства серной кислоты. Для этого он использовал свинцовые камеры вместо стеклянных колб для сбора пара от сжигания селитры и серы над водой. Это снизило стоимость серной кислоты до одной четвертой ее прежней цены, благодаря чему серная кислота стала использоваться для отбеливания льна вместо кислого молока. Он также превратил чугун в ковкое железо путем выплавки железа с использованием кокса из ископаемого угля вместо древесного угля. Однако затопление его шахт и последующие рискованные предприятия привели его к краху и банкротству.
Томас Ньюкомен, баптистский скобянщик, кузнец и слесарь, поставлял железные инструменты горнякам. Он знал о проблеме затопления шахт и несовершенной системе насосов, которые использовались друг над другом и приводились в движение упряжками лошадей. Он внес ценнейший вклад в развитие энергетики, изобретя около 1712 года паровой двигатель атмосферного давления с поршнем. Он сделал это, соединив теорию с экспериментом посредством использования научных знаний, особенно исследований Королевского общества в области атмосферного давления. Сначала на цилиндр, в котором мог перемещаться поршень, выливали холодную воду. Это приводило к охлаждению пара внутри цилиндра и его конденсации в воду. Вакуум, создаваемый внутри цилиндра под поршнем, заставлял атмосферное давление сверху давить на поршень и толкать его вниз. Поршень был соединен штоком с концом коромысла, которое затем опускалось вниз от точки на вертикальной стойке, к которой оно было прикреплено. Когда коромысло качалось, его другой конец, соединенный со штоком насоса, поднимался вверх, приводя в действие насос. Затем в цилиндр под поршнем запускался пар от воды, нагреваемой в котле, который находился внизу и сообщался с цилиндром. Это преодолевало атмосферное давление на поршень сверху и позволяло поршню подняться за счет противовеса на штоке, перекинутом через блок и соединенном с насосом. Мальчики открывали и закрывали паровой клапан, впускавший пар в цилиндр снизу, и водяной клапан, позволявший холодной воде поливать цилиндр сверху. Затем мальчиков заменили, соединив клапаны с качающимся коромыслом, что заставляло их открываться и закрываться через совершенно регулярные интервалы. Согласно преданию, заслуга в этом усовершенствовании принадлежит смышленому мальчику-регулировщику клапанов, который хотел поиграть с друзьями. В 1712 году горнорудная промышленность применила этот паровой двигатель для откачки воды из затопленных шахтных стволов. Эти двигатели также использовались для водоснабжения резервуаров шлюзов на каналах и систем питьевого водоснабжения в городах. Один такой двигатель развивал мощность, эквивалентную работе пятидесяти лошадей, при одной шестой затрат. Это была первая автоматическая машина со времен изобретения часов.
Затем Джеймс Ватт изобрел паровой двигатель, в котором пар использовался в качестве силы, действующей на поршень. Ватт зарабатывал на жизнь изготовлением научных приборов для Университета Глазго. Около 1764 года он чинил один из двигателей Ньюкомена, принадлежавший университету, когда увидел его неэффективность, такую как потеря тепла при охлаждении цилиндра. Он сберег эту тепловую энергию, обеспечив конденсацию пара в другом сосуде, отдельном, но соединенном с цилиндром. Этот конденсатор постоянно поддерживался в холодном состоянии с помощью холодной воды. Таким образом, сконденсированный пар обратно откачивался в котел и циркулировал непрерывно, устраняя необходимость в постоянном пополнении запасов воды. Чтобы избежать необходимости использования воды для поддержания герметичности поршня, а также чтобы предотвратить охлаждение цилиндра воздухом во время хода поршня вниз, он использовал расширение пара для толкания поршня вместо атмосферного давления. Затем, чтобы расширить сферу применения парового двигателя за рамки насоса, он преобразовал колебательное движение коромысла во вращательное. Он создал партнерство с Джонами Роубаком, которому принадлежала двух третях доля. Но когда Роубаку потребовались деньги, он продал свою долю Мэтью Боултону. Боултону требовалась более мощная тяга, чем та, которую давала его водяная мельница, для мастерских по производству металлических пуговиц, цепочек для часов, обувных пряжек из гравированной стали, декоративных бронзовых изделий, ваз, люстр, треног, серебряных и посеребренных изделий, а также изделий из искусственного золота и черепахового панциря. В сухую погоду для помощи в приводке механизмов требовалось около восьми лошадей. Паровой насос мог перекачивать воду снизу водяной мельницы наверх для повторного использования. Он построил эту фабрику из пяти зданий с шестьюстами работниками на 9 000 фунтов стерлингов, полученных от брака с наследницей. К 1774 году партнеры построили модель парового двигателя с вращательным моментом, чертежи которого можно было продавать. Цена двигателя определялась в размере суммы денег, сэкономленных на затратах на топливо за первые три года его работы. Эта машина была относительно экономным потребителем энергии и могла выполнять практически любые виды работ.
Около 1750 года Джон Уилкинсон, сын фермера, который также надзирал за работой доменной печи, заменил древесный уголь минеральным при выплавке и пудлинговании железной руды. В 1766 году он сделал возможным вывозить уголь из шахт на рельсовых повозках, запряженных лошадьми. Будучи «отцом» металлургической промышленности, он изготавливал чугунные кресла, чаны для пивоварен и винокурен, а также железные трубы всех размеров. Изобретя первую прецизионную расточную машину, он обеспечил Ватта металлическими цилиндрами идеальной точности, необходимыми для бесперебойной работы парового двигателя Ватта. В 1775 году он купил насосный паровой двигатель у компании «Боултон и Ватт» для своего металлургического завода. Он качал воду в три раза быстрее, чем машина Ньюкомена.