Теперь проблема роли науки в жизни человеческого общества составила самое содержание романа, естественнонаучное исследование стало объектом художественного изображения. Золя снова обращается к источникам по этому вопросу. Он делает длинные выписки из статьи Мельхиора де Вогюэ о философе-позитивисте Эрнесте Ренане, чья книга «Будущее науки» проникнута пафосом прославления научного познания. Вогюэ так излагает концепцию Ренана: «Вселенная подчиняется неизменным законам, отступления от этих законов быть не может. Будущее человечества в прогрессе разума, в помощи науки. Единственный способ научного познания — индуктивный. В первом ряду стоят естественные науки, затем — исторические, поскольку они пользуются аналитическими методами естествоиспытателя или химика. Познание истины при помощи науки есть тот высший идеал, к которому должен стремиться каждый человек. Все, за исключением истин научных, лишь химеры и суета сует, истины эти трудно познаются, но никогда не пропадают».
Разрабатывая замысел серии, Золя, под влиянием концепции Ипполита Тэна, пришел к убеждению, что определяющими регуляторами психики и деятельности человека являются наследственность и среда. Действие этих факторов он решил показать на судьбе рода Ругон-Маккаров.
Находясь в круге идей позитивистской философии, Золя придал чрезмерно большое значение физиологическому началу и склонен был считать, что от него, главным образом, зависит эмоционально-психический склад и поведение человека.
Еще в конце 60-х годов Золя тщательно изучал научные труды по физиологии и медицине.
Особенную роль для формирования его представлений сыграли труды знаменитого Клода Бернара «Введение в изучение экспериментальной медицины» и «Лекции по экспериментальной физиологии в приложении к медицине», исследование Шарля Летурно «Физиология страстей» и сочинение доктора Проспера Люка под названием «Философский и физиологический трактат о естественной наследственности». В романах серии, однако, биологический фактор — дурная наследственность в роду Ругон-Маккаров — играет весьма малую, подчиненную роль.
Характеры персонажей определены в основном социальной средой, и даже в качестве наследственных признаков им приданы такие особенности, которые могли быть порождены только общественными условиями. В книге «Экспериментальный роман» Золя писал: «Я полагаю, что вопрос наследственности оказывает сильное влияние на интеллектуальную и эмоциональную деятельность человека. Я придаю также большое значение среде. Когда-нибудь физиология объяснит нам механизм мысли и страсти. Мы узнаем, как функционирует индивидуальный организм человека, как он думает, как любит, как приходит от разума к страсти и к безумию. Но эти процессы совершаются не изолированно, не в пустоте, человек живет не один, а в обществе, в социальной среде, а потому для нас, романистов, приобретает значение социальная среда, постоянно изменяющая эти явления. Больше того, главный предмет нашего изучения — это постоянное воздействие общества на человека и человека на общество».
Таким образом, даже самые физиологические особенности человека Золя ставил до известной степени в зависимость от общественных условий жизни.
Но так или иначе, в своем последнем романе он решил поручить главному герою изучение проблемы наследственности на примере рода Ругон-Маккаров, показать, какими сочетаниями психо-физических признаков, унаследованных от предков, определяются характеры и судьбы членов этого семейства. В интервью журналисту Луп де Роберу Золя сообщал: «Прежде чем начать „Доктора Паскаля“, я хотел знать, какой путь совершил вопрос о наследственности после 1809 года, и справился об этом у старого друга Флобера и моего — Пуше, хранителя Музеума. Я также беседовал с молодыми людьми Морисом де Флери и Робеном и узнал, что этот вопрос почти не сдвинулся с места».
По-прежнему руководствуясь трактатом Люка, Золя, однако, как явствует из предварительных записей и из самого текста романа, ознакомился с трудами многих других ученых, занимавшихся этой проблемой.
Золя много размышлял не только над основным учением Дарвина, но и над многими другими его идеями в области биологии. Его весьма интересовала выдвинутая Дарвином теория пангенезиса (учение о так называемых «геммулах» — носителях наследственности), он был знаком с теорией перигенезиса знаменитого немецкого естествоиспытателя Эрнста Геккеля, математическим методом разработки вопросов наследственности («биометрией»), предложенным английским антропологом Френсисом Гальтоном, и учением последнего о так называемом «корневище» (особом средоточии в организме наследственных признаков). Он специально изучил новые для того времени труды известного немецкого ученого Августа Вейсмана и с большим интересом отнесся к его теории зародышевой плазмы, переходящей из поколения в поколение и несущей в себе наследственные признаки.
В подготовительных материалах остались следы попыток применить некоторые из этих теорий к анализу характерологических свойств Ругон-Маккаров. Сохранилась схема, на которой отдельные члены семьи условно обозначены кружками, разделенными на секторы, закрашенные разными цветами. Это не что иное, как приложение к конкретной задаче математической теории наследственности Гальтона. Отзвуком этого увлечения в самом романе является упоминание о намерении доктора Паскаля использовать математическую калькуляцию для определения наследственных долей в каждом индивиде.
Особенно подробно разработан в подготовительных материалах образ доктора Паскаля. Этот образ был по многим причинам чрезвычайно важен для Золя, и он на протяжении многих лет исподволь лепил его в своем воображении, давно уже решив отвести ему главное место именно в последнем романе серии. Паскаль — воплощение идеала Золя, его веры в будущее человечества. Он, с его бескорыстным служением пауке, с его честностью, добросердечием, самоотверженностью, способностью испытывать только возвышенные чувства и совершать лишь одни благородные поступки, противопоставлялся писателем всему тому мрачному миру своекорыстия, стяжательства, нравственной низости, панорама которого была развернута в предыдущих романах серии. Положительные персонажи появлялись и в других романах, но именно в образе Паскаля сосредоточены самые заветные мысли и чаяния Золя. Член того же поврежденного в истоках и вырождающегося семейства Ругон-Маккаров, доктор Паскаль был призван самой своей личностью лишить силы проклятие наследственных пороков, казалось бы, тяготеющее над всем этим родом, который деградирует нравственно и физически.
Золя считал доктора Паскаля одним из лучших представителей человечества — тех, кому только и можно доверить его судьбу. Утверждая решающую роль науки в общественном развитии, Золя, естественно, приходил к возвеличению ее «жрецов» — ученых. Натуралистическая эстетика не допускала прямой авторской проповеди, но она не возбраняла доверить выражение взглядов и убеждений автора объективно изображенному персонажу. Этой цели и должен был послужить образ доктора Паскаля.
Золя не только передал Паскалю свои идеи, но и внес в описание его судьбы автобиографические моменты, сыгравшие существенную роль в его собственной жизни. Любовь Паскаля и Клотильды в значительной степени представляет собой опоэтизированный рассказ о поздней любви писателя к молодой женщине Жанне де Розеро, впоследствии матери двух его детей. Первоначально Золя собирался использовать для образа Паскаля факты биографии Клода Бернара «с тревогами его частной жизни, которые мешают заботам ученого и странно переплетаются со спокойными радостями лаборатории». Однако писатель тщательно отбирал материал, подчиняя его идее произведения. Личная драма Клода Бернара, который был, по словам Золя, «мучеником супружеских уз», оказалась непригодной для романа о торжествующей силе жизни, которая находит свое воплощение в совершенно земной и при этом весьма возвышенной любви. Не конфликт между «личной» жизнью и научным творчеством, а, напротив, гармоническое их сочетание должно было утверждаться в этом романе.