钱谦益逆案的腥风血雨，江南士绅的哀鸿遍野，似乎都将大明拖入了一个唯有权谋与铁血的黑暗时代。然而，就在这片被权力斗争犁过、尚带着血腥味的废墟之上，一颗迥异于以往的种子，却被一只强有力的手，小心翼翼地种下，并期待着它能绽放出照亮未来的异样光芒。京师西郊，一座原本属于某位涉案被抄家勋贵的巨大庄园，此刻正被工匠们紧张地改建着，高高的围墙之内，隐约传来不同于军营操练也不同于市井喧嚣的、奇特的金属敲击与器械运转声。
越国公府的书房内，张世杰的面前，站着一位风尘仆仆、面容清癯、眼神却闪烁着睿智光芒的中年人。他便是被后世誉为“中国的狄德罗”，着有《天工开物》的大学者——宋应星。只是此刻的宋应星，虽才学满腹，却因不善钻营，加之东林党把持的学界对其“重技艺、轻义理”的偏见，一直郁郁不得志，仅在江西分宜做个小小的教谕。
“宋先生，《天工开物》一书，本公已拜读，深感先生于格物致知之学，造诣非凡，尤重民生实用，实乃国士之才！”张世杰开门见山，语气诚恳，“如今朝廷正值多事之秋，外有强虏，内有积弊。欲强国，非仅凭权术刀兵，更需倚仗这格物之学，开物成务！”
宋应星闻言，身躯微震，他没想到这位权倾朝野、以铁血手段着称的国公，竟会如此看重他这些被正统士大夫视为“奇技淫巧”的学问。他拱手道：“国公过誉，应星愧不敢当。些许杂学，难登大雅之堂，恐有负殿下厚望。”
“先生过谦了！”张世杰摆手，目光灼灼，“何为雅？何为俗？能富国强兵、利国利民者，便是大道！本公已奏明陛下，于西苑设立‘皇家格物院’，专司研究、改进各类器械、火器、农具、乃至探求天地万物之理。欲请先生出山，担任这格物院首任院正，总揽其事！院内所需银钱、物料、匠人，一应优先供给，先生可尽情施展平生所学！”
说着，他递过一份盖有皇帝玉玺和国公印信的聘书，以及一份初步的《格物院章程》。宋应星接过，看着章程上所列的研究范围：从火铳火炮的射程与精度提升，到水力纺车、织机的改良；从新式农具的研发，到矿冶技术的改进；甚至…还有一项名为“火水之气（蒸汽）动力机”的远期探索项目…他的呼吸不由得急促起来。这，正是他梦寐以求能潜心研究的领域！
“国公…国公知遇之恩，应星…万死难报！”宋应星深深一揖，声音带着激动与决然，“应星必竭尽驽钝，以报国公！”
有了张世杰的全力支持和宋应星的号召力，皇家格物院以惊人的速度筹建起来。诏令传出，那些原本散落民间、或被埋没在底层衙门、被视为“匠户”、“方士”的能工巧匠、算学奇才、乃至一些对实学感兴趣的年轻士子，纷纷慕名而来。
西苑那座被改建的庄园，很快便聚集起一批奇人异士：有擅长铸造、能一眼看出铁水成色的老铁匠；有精于木工机括、能制作精巧仪器的巧手艺人；有熟稔水利、曾参与治理黄河的退职官员；甚至还有几位被汤若望引荐、通晓西方几何、历法与初步物理知识的传教士。
格物院内，划分出不同的区域。火器坊内，炉火熊熊，工匠们正在宋应星的指导下，尝试用新的合金配方和镗孔工艺改进燧发枪的枪管，以期增加射程和耐用性；机械坊内，木屑飞扬，基于《天工开物》记载的水力大纺车模型正在被放大和优化；农具坊则在试验一种新式的、更省力的曲辕犁和播种耧车。
院内还设立了巨大的藏书楼，不仅收集了《武经总要》、《天工开物》等本土科技典籍，还通过传教士和商人，搜罗了许多西方的数学、几何、力学着作的译本。张世杰甚至下令，将抄没逆产中的部分珍贵古籍、仪器，也划拨格物院使用。
这里没有之乎者也的空谈，只有不断的试验、测量、计算和改进。失败的叹息与成功的欢呼交替响起，空气中弥漫着焦糊味、铁腥味、墨香与一种蓬勃的求知欲。一种与外界勾心斗角、死气沉沉的氛围截然不同的生机，在这里勃发。
在一次格物院的内部研讨中，宋应星根据张世杰模糊的提示（借助了穿越者的先知）以及自己对水汽力量的观察，提出了一个大胆的设想：“诸位请看，这茶壶之水沸，蒸汽可顶起壶盖。若我等造一密闭容器，设法使水沸产生大量蒸汽，以其力量推动机括，是否可替代人力、畜力乃至水力，成为一种全新的、更强大的动力？”
这个设想，在大多数匠人和学者听来，无异于天方夜谭。用水汽来推动机器？这简直比道家的炼丹术还要虚无缥缈！
一位老工匠摇头：“院正大人，此物闻所未闻，怕是难以实现。即便造出，那蒸汽灼热无比，如何操控？容器若是不堪压力，岂非如同火药般炸开？太过凶险！”
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