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Caldas tomó parte en diversas expediciones científicas , entre
ellas la de José Celestino Mutis y la de Humboldt, recorrió gran parte del Nuevo Reino estudiando
sus riquezas; clasificó las quinas, hizo un herbario de un gran volumen de plantas, midió bastantes
alturas por medio del agua y del barómetro, hizo muchas observaciones meteorológicas, levantó
varios mapas entre ellos el de Perú trazó y señaló algunas cumbres andinas.
En 1805 Mutis confió a Caldas la dirección del Observatorio
Astronómico. El ilustre payanés llevó a cabo trabajos de importancia, como el de haber montado
los instrumentos obsequiados por el propio Mutis y por don José Ignacio de Pombo, cartagenero aficionado
también a la observación de los fenómenos celestes. No faltaron intrigantes que quisieron
reemplazar a Caldas en el Observatorio pero no lo consiguieron.
Con la consagración que le era propia el sabio se dedicó al
desarrollo de las labores encomendadas. Como producto de sus primeras observaciones hizo una memoria de ellas al
Virrey, en la cual pedía libros, papel, instrumentos y materiales para el estudio y los experimentos concernientes.
Acompañó a Humbolth en sus viajes científicos por el territorio del Cauca.
Caldas fundó el Seminario del Nuevo Reino de Granada entre los años
de 1808 y 1809, el cual tenía un carácter puramente científico, y en 1810 , junto con otras
personas ilustres, el Diario Político de Santa Fé de Bogotá, desde cuyas paginas defendió
el movimiento independentista.
Fue además un escritor elegante , sus tratados científicos
más importantes son:
El estado de la geografía del virreinato con relación a la economía y al comercio (1807) ,
y El influjo del clima sobre los seres organizados (1808).
La guerra de independencia comprometió a Caldas como a todos los patriotas
ilustres. Estando en Antioquia y siendo coronel de ingenieros, bajo su dirección se fundieron cañones
y se fabricó pólvora y municiones, de modo que en poco tiempo hubo artillería de montaña
para el servicio de la revolución.
Entre otras obras, publicó  La Memoria sobre la Nivelación de las Plantas del Ecuador,
Historia de Nuestra Revolución, Educación de Menores, Importancia del Cultivo de la Cochinilla y
Chinchografía y Geografía de los Árboles de Quina.
Caldas figura entre los mártires de la patria. En 1816 los españoles
lo fusilaron en la plazuela de San Francisco (hoy Parque de Santander). Como tenía en preparación
algunas obras científicas, pidió aplazar su fusilamiento para terminarlas, pero no fue atendido y
a sus suplicas contesto Morillo cínicamente: España no necesita sabios.
Su cadáver fue sepultado en la iglesia de la Veracruz, que es actualmente
Panteón Nacional; después sus despojos fueron trasladados a Popayán, y depositados en la Iglesia
de San José.
En 1967 se publicó en Bogotá
la edición nacional de sus Obras Completas.
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