Брюс, как видно из письма его Петру от 16 марта 1716 года, имел корреспонденцию с нюрнбергскими географами по вопросу о создании среднего атласа из 24 карт и «во что оныя станут и сколь скоро сделаются».
Кроме того, Брюс был автором книги «О превращении фигур плоских во иные такого же содержания»(1708).
М. Д. Хмыров писал о Брюсе: «Астроном и математик, артиллерист и инженер, ботаник и минералог, сфрагист и географ, автор нескольких и переводчик многих ученых сочинений, — граф Брюс, бесспорно, был просвещеннейшим из всех сподвижников Петра и чуть ли не первым деятелем на поприще тогдашней русской педагогики».
Уникальна не столько энциклопедичность знаний и устремлений петровского сподвижника, но еще и глубина осознания необходимости популяризации новых знаний в России. Чего, например, стоят коллекция китайских редкостей из собрания Брюса и изучение им восточных языков. В одном из писем Якова Вилимовича, адресованном, видимо, профессору Байеру, излагаются результаты исследований мунгальского (монгольского) и китайского языков.
В 1731 году Брюс сообщает в письме профессору механики и оптики Петербургской академии наук Георгу Лейтману об исследованиях по определению удельных весов металлов. Им была составлена методика, на основе которой определены удельные веса меди, золота и серебра. Удельный вес меди совпадает с современными показателями.
При активном участии Брюса составляются первые в России таблицы логарифмов.
Совершенно уникальна находка, сделанная Брюсом в Кенигсберге в 1711 году, — список «Повести временных лет» Нестора («Радзивилловская рукопись»). Летопись была переписана одним из служителей Брюса и передана им В. Н. Татищеву в 1719 году с пожеланием заняться историей России. Поэтому в своей книге «История Российская» Василий Никитич писал о Брюсе как о своем наставнике и учителе, как о человеке, давшем ему путевку в жизнь. При этом автор свидетельствует, что граф Брюс был «высокаго ума, остраго разсуждения и твердой памяти; будучи из младых лет при Петре Великом, многие к знанию нужныя и пользе государя и государства с английскаго и немецкаго на российский язык книги перевел и собственно для употребления его величества геометрию со изрядными украшениями сочинил».
И все же Брюс как ученый сделал еще более значительные успехи в организации российской науки, определении направления ее развития. В этом, безусловно, решающую роль сыграла его приверженность идеям И. Ньютона. Наиболее наглядно это проявилось при организации Петербургской академии наук.
Создание школ и профессиональных училищ, издание учебной и переводной технической литературы дали первые сотни отечественных специалистов для армии и флота, промышленности и строительства. Появление обученных геодезистов и навигаторов позволило составить научно обоснованные карты Сибири и Камчатки, начать гидрографические работы на Балтике, впервые установить правильные очертания Каспийского моря. Последними крупными предприятиями Петра были посылка в 1725 году первой камчатской экспедиции под командованием Витуса Беринга и начатая в 1720-е годы съемка для составления Генеральной карты России. Этим работам, однако, недоставало точности из-за отсутствия обсерваторий и должной астрономической подготовки геодезистов.
Были посланы первые экспедиции врачей и ботаников для изучения природных богатств страны: Д. Г. Мессершмидта — в Сибирь, Г. Шобера — на Кавказ, И. Х. Буксбаума — в окрестности Петербурга и в южные районы. Однако и для развития экспедиционного дела не хватало специалистов. Страна испытывала острую нужду в образованных людях. Эту задачу мог бы частично выполнить университет. Но университеты, это Петр знал из личного знакомства с ними, не могли создать научную основу для развития производства.
Поэтому, еще не решив, какого типа научное или учебное учреждение необходимо России, Петр создавал различные училища, а также научную библиотеку, музей, кабинет машин и инструментов. После Полтавской победы и укрепления Петербурга как столицы государства книги, коллекции и инструменты перевозятся из Москвы в Петербург. Вопрос об организации русской науки становится предметом обсуждения с учеными и прежде всего — с великим Лейбницем, который, разочаровавшись в возможностях научного общества в Берлине, все чаще обращается к России, с которой поддерживает связь через Брюса и русских дипломатов.
По мысли Лейбница, в качестве одной из коллегий должна была выступать академия, которая будет заботиться «о введении, приращении и процветании всех добрых наук в империи». Россия представлялась Лейбницу «непочатым полем», где можно избежать заблуждений и ошибок, допущенных на Западе. Он успешно рекомендует практические приложения наук — в медицине, в горном и монетном деле, пишет об астрономических наблюдениях, которые могут пролить новый свет на мореплавание и географию. Примечательно, что Лейбниц говорил о задачах, которые настоятельно выдвигались русской действительностью и уже успешно решались, в том числе и Я. В. Брюсом.
Сам Петр стремился узнать много нового о различных типах высших научных и учебных учреждений, бывая за границей. Во время своего пребывания во Франции летом 1717 года он интересовался постановкой преподавания в Коллеже четырех наций. В беседах с президентом Парижской академии наук Кассини, учеными Вариньоном, Гильомом Делилем Петр выяснял пути использования астрономии, математики и географии для нужд изучения страны.
В научном мире Европы в то время существовали две точки зрения на методы исследовательской работы. Они касались различных сфер деятельности и познания. В частности, решался вопрос об определении формы Земли.
И. Ньютон на основе теоретических представлений о тяготении пришел к заключению о том, что Земля должна иметь форму сплюснутого у полюсов сфероида. Результаты его исследований были опубликованы в 1687 году в «Математических началах натуральной философии». В 1690 году также на основе теоретических соображений к аналогичному заключению пришел и X. Гюйгенс.
Однако этому выводу противоречили градусные измерения, выполненные в XVII веке. Согласно этим измерениям получалось, что Земля должна иметь форму вытянутого у полюсов сфероида. Наиболее полно разработал эту гипотезу Ж. Кассини, опиравшийся не только на измерения парижского меридиана, но и на сформулированную Р. Декартом вихревую систему мира. В то время эта теория пользовалась всеобщим признанием. Неудивительно, что гипотеза Кассини получила широкое распространение во Франции, где в науке господствовало картезианство.
