上文书讲到，在贸易的推动下，英国人开始发起来了。特别是伦敦城开始大规模的建设。外来人口多了当然要盖房子，需要大量的木料。海军也需要大量的木料造船。商船也是木头造的。可是城市需要燃料。没燃料靠什么取暖，靠什么来做饭啊。当时的主要燃料是木头。
日渐兴旺的铁匠铺也需要木炭来大炼钢铁，无数人钻进深山老林子砍树。当时还是伊丽莎白一世女王在位。她赶紧制止，怎么能把寡人的大好河山砍成荒山秃岭呢？不行，朕下旨保护环境。她老人家不让砍树。可是，问题总要解决呀。于是一个新能源走上了历史舞台。那就是黑乎乎的煤炭。
当年英国探明的矿产分布
英国人就在全国找煤矿，到底哪儿的煤质量好，埋藏浅，就先在哪儿下手。他们依靠露天开采，说白了就是挖个大坑下去，这种大坑在当时很多地方都能看到。很快，浅层的煤都挖光了。不得不改用竖井的办法挖煤。谁能挖得更深，那么谁就可以赚更多的钱。深处的煤不容易挖啊，为什么呢？因为会碰上一个老大难问题，那就是地下水。
大家发现，只要你挖的够深，地下水就会冒出来。那就必须想方设法把水排出去，当时能想得到的办法也就无外乎风力和水力。
风力是荷兰人的拿手好戏了，荷兰那地方，地势低洼，有围海造地的习惯，有句俗话叫做“上帝造人，荷兰人造陆地”。他们常年都会碰到排水的问题。他们的办法是用风车嘛，所以荷兰成了风车之国。很多风车都是用来带动排水机械的。荷兰地势平坦，面朝大海，春暖花开，利用风力很方便。
煤矿的确也可以利用风车来排水啊，但是风力的缺点到今天都让人类头痛，那就是——不能全天候工作。风不是天天有啊，万一关键时刻掉链子，那该怎么办啊？采煤的人下去挖煤，全靠风车作为动力排干矿井里的积水。突然风停了，下面眼看着积水上涨排不出去，这不要老命嘛。
水力可以提供较为稳定的动力
风力不稳定，那么水力行不行呢？英国很多河流的流速都不快。水力不那么丰富。所以啊，流速比较快的那些峡谷河流两岸布满了水车转轮，甚至达到了拥挤的程度。很多工厂都挤在河谷里面，这地方水力资源相对丰富一些。英国人甚至拦河建坝，人工抬高落差。努力提高能量的利用效率。
牲口拉动转盘
无奈的是，工厂可以建在河边，煤矿未必有这个运气。万一旁边没有河流，岂不是干瞪眼没辙。排水成了煤矿的一个老大难问题。可行的办法是利用牲口的力量来暂时对付。一群牲口，比如牛或者马，拉动一个大轮盘，带动一系列机械抽取地下的积水。早期英国工业用牲口的情况很普遍。苏格兰最早的两台带有动力的织布机，动力来源就是两只狗。实在不行，那就只能靠人力了，靠人来拉动机械抽水，几十条壮汉子一起团团转吧……
圆明园的蓄水楼，西洋楼景区的内的众多喷泉都靠它当做水源
这种事儿在我国那就不算事儿。清朝的时候，乾隆皇帝在圆明园的一个角落里建立了西洋楼景区，大水法的喷泉是法国传教士设计的。需要依靠机械装置往蓄水楼里面灌水。但是法国人走了以后不久，机械提水装置就坏了，没人会修啊。没关系，乾隆皇帝手下有的是太监。一个个排好队轮流拿桶往蓄水楼里灌，人力驱动嘛！
在当时世界上，动力来源无外乎风能水能和动物的畜力以及人自己的体力。几千年来，也就这么过来了。可是偏偏就在这个孤悬海外的小小岛国，人类鼓捣出了新鲜玩意儿。一开始鼓捣这玩意儿的居然是个法国人。他的初衷也不是发明什么动力装置。他不过是想解决“炖骨头汤”的问题。
丹尼斯·帕平
他叫丹尼斯·帕平。关于他名字有很多不同的翻译，有翻译成帕潘的，也有叫巴本的。我取帕平这个翻译。他是个法国人，早年在法国是学医的。1663年拿到了医学的学位，后来给著名科学家惠更斯当助手，莱布尼茨常过来串门，时不时和帕平谈谈，发现这个家伙很了不得，能让莱布尼茨看得起，当然很厉害。这都是科学大腕儿啊。就在给他们当助手的时期，帕平对真空产生了兴趣。那年头很多人都对真空有兴趣。
1675年，他漂洋过海去了英国，给波义耳当助手。当时波义耳正在研究真空，所以胡克搞出了真空泵嘛。所以这个帕平和胡克曾经是同事，后来在皇家学会变成了上下级关系。就在给波义耳当助手的这一阵子。这个帕平鼓捣出来一个好玩意儿，那就是高压锅。一个密闭的罐子，里面放水，在外边加热的话，水会蒸发成为气体。因为气体全都跑不出来，憋在罐子内部。因此内部压力越来越大。在高压力下，水的沸点被提高了。本来摄氏100度就开锅，现在要110~120才开锅。简而言之，煮东西更快了。原来炖不烂的东西，高压锅里边一闷，三下五除二，连骨头都酥了。
第一代高压锅
这是个好东西啊。1679年，帕平给皇家学会的人展示了一下，给皇家学会的人做了一顿饭，果然可以快速的把肉炖烂。而且帕平还说了，过去在高山之上，煮饭往往是煮不熟的。现在有了这个“帕平罐”，这个问题已经不是问题了。我们知道这是因为高山上气压低，水的沸点也降低了，即便是开锅了，温度也不到一百度，当然煮不熟东西。现在利用高压锅，可以解决这个问题。高压锅自带加压的。
皇家学会的人一高兴，就把高压锅推荐给国王查理二世，查理二世也拿这东西炖肉玩儿，果然炖的很烂。皇上果然龙心大悦。国王陛下高兴，什么事儿都好说。1681年，帕平向皇家学会递交了论文，把原理说的清清楚楚明明白白的。鉴于帕平在高压锅上的成就，皇家学会接纳他为会员。这里头涉及了温度与压力的关系问题，压力与液体沸点的问题。这都是重要的科学问题。
皇家学会那还是胡克管事儿的时代，帕平曾经在皇家学会给胡克帮忙好多年。现在得偿所愿，终于成了正式会员。
高压锅虽然效率高，但是安全性不好。这在当时是个危险因素。烧过了头，这东西会爆炸。帕平在高压锅上安装了安全阀门，压力太大了，可以自动泄放蒸汽。我小时候家里也用高压锅。那已经是比较现代化的高压锅了，顶上压着一个压力阀。蒸汽压力大了，能把阀顶起来，从放气的小孔冒出白色的蒸汽。有时候，煮着东西。大家忘了，火一直在烧。弄不好就会发生压力阀被蒸汽喷上去老高的情况，有点放炮的感觉。虽然有惊无险，场面也是蛮怕人的。在帕平早期产品里面，这种事儿层出不穷。帕平一次次见识到了蒸汽的巨大力量。那么这样的力量是不是可以用来当做动力呢？这路子有门儿。
帕平的蒸汽装置模型
后来，帕平离开了伦敦到德国去工作。他的主要精力都放在了蒸气动力的利用上。帕平在德国期间设计了一台带有活塞的蒸汽机。而且还鼓捣蒸汽大炮或者是利用蒸汽给喷泉供水。很多东西停留在了实验室里，桌子上放个模型凑合可以运行。真要做大，恐怕很难。他还做过用蒸汽动力去划桨的船，可惜效率嘛，也只有呵呵了。
托马斯·萨维利
就在这一阵子，斜刺里杀出来另一个发明家。此人也对蒸汽动力兴趣浓厚。他叫托马斯·萨维利，年龄和帕平差了几岁。1698年，他拿到了蒸汽机的专利。这是第一个正经八百的蒸汽机专利。1699年，他给皇家学会做了展示，1702年，萨维利出版了一本书叫做《矿工之友》，里面详细描述了他的专利技术。“矿工之友”嘛，帮着排除矿井里面的水是第一要务。
萨维利的蒸汽机
萨维利的蒸汽机最出乎我们想象的地方是，它没有活塞。首先在一个气缸里面充入高压蒸汽，关闭蒸汽阀门。然后打开抽水阀门，在气缸外边喷淋冷水，这样气缸里面的高压蒸汽冷却以后，体积缩小，压力降低甚至变成负压力。比外界大气压还低。自然而然，水就被吸进气缸了。关闭抽水阀门，打开排水阀门和蒸汽阀门，依靠高压蒸汽把吸进来的水排走。等到气缸内部充满高压蒸汽了，再次喷淋冷水。这样的话，循环往复。就可以“噗呲噗呲”的吸水了。根本不需要什么活塞。只需要控制好几个水龙头的开关就行了。
听上去很不错是吧。可惜吸水的高度有限。不超过三十英尺，大约就是10米以内。再高搞不定了。因为吸水依靠大气压力。大气压力是有限的。只能支撑10米的水柱，再高，大气压无能为力。那么只好两头就和，把蒸汽机摆在中间，从下面9米的地方吸水，然后利用高压蒸汽把水送到更高的上面去，两头的落差就可能远超过10米。
第二个麻烦是需要高压蒸汽，因为这东西没有活塞，全靠高压蒸汽把吸上来的水往上顶。那年头加工技术都很粗糙。高压下，阀门经常的跑冒滴漏，很多焊缝承受不住高压，毕竟他使用了8~10个大气压力来把水顶上去。时不时就要停工修理。这玩意儿虽然有专利，但是没有实用性。不过到了1699年，专利法修改了，允许专利保护延长到21年。萨维利的专利偏巧非常宽泛，靠火提水的东西都算上。这一下就挡住了后人的进取之路。暂时没人能撼动他的地位。几个地方试用了萨维利的机器，效果不算好。不是提水失败就是故障频繁，反正表现不算出色。
1705年帕平试图对萨维利的机器进行改良，但是没什么结果。1707年，帕平又返回了英国。皇家学会经常刊登他的文章，可惜不怎么给他钱。这时候嘛，已经是牛顿主政的年代了。帕平穷困潦倒，具体的去世时间，已经很模糊了。1712年1月23号，他写了一封信。这一封信是他在人间最后的一个记录。1月4号，皇家学会寄给了他10英镑，他也没收到。我们大概可以确认，这一年以后，他去世了。当时他穷困潦倒，也就在贫民窟里胡乱找了个地方掩埋掉了，大家再也找不到他的痕迹。一个对科学与技术都作出贡献的人就此消失在了人们的记忆中。
纽可门蒸汽机
也就在1712年，一个叫做纽可门的五金商人鼓捣出了实实在在、安全好用，而且非常皮实耐用的蒸汽机，那也就是大名鼎鼎的纽可门蒸汽机。纽可门本业经营的是各种金属工具，矿山可是他的大主顾，他经常上矿山去实地考察，看看他们需要什么样工具。所以他对矿山的需求非常了解。用马的畜力来提水，太贵了，不合算。
纽可门蒸汽机的特点是结合了帕平的活塞和萨维利的气缸。纽可门蒸汽机的特点是结实耐用，很多纽可门机到现在还能使用呢，这都已经300年过去了。而且对加工要求并不太高。蒸汽压力也不太大，因此非常安全。
纽可门蒸汽机原理图
那么这个纽可门是怎么做到的呢？其实也不难，纽可门机的外形基本上就是一个大号的烧瓶。肚子是个圆球，里面装了大量的水，上面是直溜溜的脖子，其实就是气缸，里面有个活塞。管道阀门那是少不了的啦。蒸汽进入上边的气缸，活塞被顶出去了，然后下边的蒸汽阀门关闭，往气缸里喷冷水，蒸汽冷却下来，压力降低乃至变成负压，把活塞吸回来。这时候，阀门打开再次吹进蒸汽。一直循环往复下去。活塞带动杠杆，杠杆带动抽水装置。蒸汽机只负责输出动力。不负责具体干什么，提水也行，舂米也行，打铁也行。
纽可门蒸汽机的压力不需要太高，因此也没啥阀门失灵，故障频发的麻烦，结构简单可靠。就是效率低点儿。这是不是什么大问题。煤矿上有的是煤，烧点煤基本忽略不计。有了这东西，可以日以继夜的抽水。刮风下雨毫无影响。从此不再看老天爷的脸色了。也不需要依靠河流的水力。
可惜，萨维利的专利权拦在了面前，该怎么办呢？好在纽可门与萨维利有关系。两人充分协调，纽可门的机器就挂靠在萨维利的专利保护之下。纽可门知道，自己绝对无法绕过萨维利的专利权，萨维利也知道自己的蒸汽机比人家纽可门的机器差得很远。双方合作属于一拍即合。
1715年萨维利去世了，有继承人继续掌管这项专利。经过延续，1733年他的专利才到期。纽可门已经去世两年了，他1729年去世，享年65岁。对他的生平，人们知道的很少。但是纽可门的机器已经开始到处推广，陆陆续续安装了125台纽可门机。大部分是安装在矿场，比如煤矿、锡矿、铁矿……等等。
1722年，维也纳人埃拉克从英格兰招聘了一个工匠去萨克森的科尼西山。在那里，他们建造了几台纽可门蒸汽机。这是欧洲大陆的第一批蒸汽机，1726年，巴黎郊外安装了一台蒸汽机，用来从塞纳河里抽水。蒸汽机开始在欧洲扩散。
纽可门机在发明后的75年里面，一直忠实的执行着抽水的任务。因为只有在煤矿抽水，才是划算的事儿。因为那里的煤相对比较便宜。其他的金属矿山的话，开销就比较大了，铜矿又不产煤啊。要放到伦敦城里，价钱大大上升，因为煤很贵。当然也有比较异想天开的人想象力比较丰富。他们利用纽可门机来灌水，提高水位，加大落差，带动水轮机，这样就可以活的比较稳定的动力来源，原本水力资源贫乏的地区，也可以开展工业了。亏他们想得出来啊。反正蒸汽动力一直是在背后默默无闻的支持着矿产资源的开发与工业的发展。
矿产多半集中在深山老林，荒郊野外。反正大部分地区交通不便。相对来讲英国已经算是合算的事儿了。因为英国是岛国。走不多远就是海，下海上船，运到伦敦去就可以赚得盆满钵满，但是对于从矿坑到海边的路程来讲仍然走的非常艰辛。如何提高运输效率呢？中国人都知道，要想富先修路啊。怎么修呢？