Кроме всего этого, разносторонний Брюс тогда уже занимается естественными науками и начинает собирать в своем доме кабинет редкостей, впоследствии известный по всему миру. 23 марта 1716 года он пишет в Казань, к состоявшему в артиллерийском ведомстве майору Молоствову: „Благородный господин майор. Посланной от вас камень я получил, за которой благодарствую. А оной камень подлинно мармор. И вы пожалуйте отпишите ко мне, ежели можете наведатца, и с которых мест оные туда приваживаны. Да сказывал мне брат ваш, что он видел многие камни у Карованных гор. И я прошу вас тамо между оными поискать таково ж родства, и ежели сыщете, то хотя небольшой пришлите ко мне. А паче прошу, о чем и наперед сего просит вас, о присылке каменя алебастра, под которым сера самородная водитца, чтоб онаго, выломя, прислали ко мне, а именно чтоб алебастр вместе с серою срозсаб“.
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 для России таблицы логарифмов.
Совершенно уникальна находка, сделанная Брюсом в Кенигсберге в 1711 году, список „Повести временных лет“ Нестора (Радзивилловская летопись). 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“».
Я. В. Брюс — организатор российской науки
И все же Брюс как ученый сделал еще более значительные успехи в организации российской науки, определении направления ее развития. Наиболее наглядно это проявилось при создании 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. X. 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 опыта, не могли создать научную основу для развития производства.