第一部活塞式蒸汽机是法国物理学家迪尼斯·帕潘（1647—1714）于1690年在德国设计发明的。当时英国绵纺织业迅速发展，而以水作为动力使得工厂的生产受气候、季节以及地点限制，阻碍了生产扩大。因此，摆在这场工业革命面前的一个急待解决的问题是能否找到一种新的动力来代替水力。1690年，帕潘在《莱比锡译丛》上发表了他在莱布尼兹的启发下提出的有关蒸汽机的设计思想。这种蒸汽机仅有汽缸和活塞两大部件。汽缸是由一个竖直管子构成，它实质上兼容了锅炉、汽缸及冷疑器三项功能，活塞与一连杆相结。操作者从外部加热，使汽缸内的水变成水蒸汽，驱动活塞向上运动至汽缸顶部，然后移去热源，让水蒸汽冷却，使汽缸内形成部分真空，再利用大气的压力使活塞向下运动，活塞连杆与外部杠杆相结产生动力效果。这样由于活塞的上下往复运动，就将热能逐步地转化为机械能，并对外作功。帕潘的设计思想是成功的，他第一个指出了蒸汽机的工作原理，且说明了利用压力差可以作功。帕潘认为，利用他的蒸汽机可以解决当时英国各矿山遇到的矿山排水问题，他甚至提出这种蒸汽机可以驱动船只。由于缺少精密的加工工具，无法制造出这种锅炉、汽缸及冷凝器兼容的设备。但是。帕潘的活塞式蒸汽机的工作原理却为实用蒸汽机的产生开辟了道路。
牛顿与惠更斯关于光的本质之争
荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯（1629—1695）是光的波动学说的创立者。1690年他在《论光》一书中提出“光同声一样是以球面波的形式向外传播的，光波到达的每点都可看成是次波源，在光波传播的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面”。但惠更斯又错误地假设光是纵波。光的波动学说合理地解释了光的反射、折射、衍射；但对于几何光学的基础——光的直线传播却无法解释。牛顿是光的波动学说的反对者，光的微粒学说的倡导者。1704年在《光学》一书中，引用了他本人1666年做的一个实验，让太阳光通过一个三棱玻璃镜，在三棱镜后的屏幕上，牛顿兴奋地看到了一个颜色按一定顺序排列的彩带。这是人类第一次观察到太阳光（白光）光谱。以此为例，牛顿用光的微粒说解释了光的直线传播，但由于牛顿不接受波动学说，因此他无法解释自己的另一个惊人发现——牛顿环。两种学说各自能解释一部分实验现象，无法解释另一部分实验现象。而有关光在媒质中的传播速度问题构成了这两种学说争论的交点。微粒说认为，密媒质中的光速大于疏媒质中的光速；波动说则得到恰好相反的解释。受实验条件所限，当时无法判断谁是谁非。两种学说几乎产生于同一时代，牛顿由于完成了经典力学，享有盛誊，使微粒说长期占有优势地位。科学发展史上这场长达200多年的论战，将光学引上了发展之路，使人类在论战中揭开了光的层层面纱，认清了它的本质。
俄大使团访问欧洲
1696年俄国夺取了亚速夫，但俄国舰队仍不能进入黑海。俄皇彼得一世为了继续同土耳其进行争夺黑海的战争，于1697年1月同奥地利、威尼斯缔结了一个为期3年的三国反土军事同盟。彼得一世为了扩大反土同盟，决定振“大使团”到欧洲各国去游说，同时招募水手、技工，定购大炮等；1697年3月，大使团从莫斯科出发，由弗·亚·列福尔特等人率领，共约250人，彼得一世化名彼得·米哈伊洛夫，装成一个下士随大使团同行。彼得米到里加时，遭到瑞典当局的冷遇。同年夏，大使团来到东普鲁士哥尼斯堡，同勃兰登堡选帝侯腓特烈三世会谈，口头上允诺援助勃兰登堡反对瑞典。1697年7月，大使团来到荷兰，受到热烈欢迎。彼得先在荷兰萨尔丹的一家造船厂当木匠，后来又到阿姆斯特丹的一家造船厂当学徒。1698年初，大使团来到英国伦敦，彼得一世大部分时间用于研究造船学，并参观伦敦的各个企业，访问科学中心英国皇家协会，参观牛津大学，会见著名的科学家，研究英国的政治制度。但是，当时西欧国家正关注西班牙的领土问题，准备参加西班牙的王位继承战争，对参加反土同盟不感兴趣。1698年4月，大使团从英国返回欧洲，同年6月，彼得一世访问奥地利首都维也纳，奥皇正积极准备参与西班牙王位继承战争，而急于同土耳其媾和。7月15日，彼得正要动身去威尼斯，接到了国内射击军发生兵变的奏闻，便于1698年7月19日离开维也纳，日夜兼程向俄国进发，8月25日彼得—世悄然回到莫斯科。
萨弗里发明蒸汽泵
17世纪末，英国由于燃料方面的需要，加速了矿山开采工作的进展。许多矿山都遇到了如何排除积水的问题，这是导致实用蒸汽机产生的直接原因。完成第一台矿山用蒸汽泵的设计和制造是英国王家工程队军事工程师索马斯·萨弗里（约1650—1715）。萨弗里去掉了帕潘蒸汽机中的活塞，保留了他利用压力差的设计思想，利用三根导管分别通向汽锅、井水、凝汽器。操作时首先将汽锅中的蒸汽放入汽缸，再送入凝汽器冷却，形成真空，打开与井水相通的导管的阀门，在真空作用下，水被吸到凝汽器，然后再利用蒸汽的作用，将水从凝汽器与外界相通的导管中排出。为厂能循环往复地连续工作，萨弗里在他的蒸汽泵上装了两个凝汽器。萨弗里的蒸汽泵取代了用大量马匹带动水泵抽水，被矿工们称为矿工之友。1698年，他取得了这项发明的专利权。矿工之友受当时的锅炉材料及焊接技术的限制，最多只能承受三个大气压压力，靠这样的压力无法解决深井排水问题，更何况汽缸时常有爆炸的危险，因此没有在矿山普及。但是萨弗里是第一个把蒸汽变成机械动力的人。萨弗里蒸汽泵是世界上第一台实用蒸汽机。
北方同盟的成立
彼得一世在同大使团访问欧洲时，实地考察了西欧的国际关系，认识到波罗的海沿岸各国同瑞典矛盾很深。当时的瑞典是北欧的强国，控制了通往波罗的海的绝大部分重要河流的河口，把持了东欧、中欧进入波罗的海的商业贸易。沙皇俄国要在波罗的海沿岸取得立足点，就必须同瑞典一决雌雄。彼得一世看到欧洲大国正忙于争夺西班牙遗产，而反土同盟又不能继续巩固，便决定调整对外政策，推迟解决黑海问题，把夺取波罗的海出海口和侵占波罗的海沿岸地区提到日程上来。1697年6月，彼得在哥尼斯堡同勃兰登堡选侯腓特烈三世（未来的普鲁士国王）会晤时，曾讨论过对瑞典作战的可能性。彼得随俄国大使团出国时，发现了波兰同瑞典的矛盾，他选中波兰为第一个盟友，当时正值波兰王位更迭，彼得立即支持萨克森选侯奥古斯特二世为波兰国王。1698年8月3日，彼得一世在回国途中，在乌克兰的拉瓦同奥古斯特二世会晤，双方在口头上达成共同反对瑞典的协议。1699年11月11日，萨克森同俄国在莫斯科签订了反对瑞典的同盟条约。奥古斯特答应立即同瑞典断绝外交关系，并对瑞典开战，俄国同意与土耳其签订和约后立即参加战争。1699年11月26日，俄国同丹麦签订了反对瑞典的同盟条约。于是，在彼得的策划下，俄国、萨克森、丹麦三国的反瑞典“北方同盟”便形成了。
《羊毛纺织物条例》的通过
英国对北美13州殖民地推行重商主义政策，限制殖民地工业的发展。但由于走私贸易十分活跃，13州殖民地工业发展迅速。到17世纪末，英国工业资本家深感殖民地工业品竞争的威胁，要求英国政府实行限制殖民地工业的政策。1696年英国会成立贸易垦殖局。负责拟定殖民地政策。贸易垦殖局反对殖民地发展工业，尤其反对新英格兰和长岛羊毛工业的发展。1699年英国政府颁布《羊毛纺织物条例》。禁止羊毛和羊毛织品从一个殖民地输往另一殖民地，其目的是保护英国羊毛纺织品的销售市场。1700年英国会又取消了英国羊毛纺织品的出口税，以增强它同殖民地羊毛纺织品的竞争能力。
君士坦丁堡和约
1683年土耳其同奥地利发生了战争。1684年，在罗马教皇的推动下，奥地利、波兰和威尼斯组成了反对土耳其的“神圣同盟”。沙皇俄国；力图加入反土同盟，同波兰谈判，于1686年双方在莫斯科缔结了“永久和约”，波兰同意割让基辅及邻近地方永久归属俄国，俄国须立即同土耳其苏丹的藩属克里木汗国开战。1687年，1689年戈利津公爵统率俄军先后两次远征克里木，结果均告失败。彼得一世亲政后，1695年春率领俄军进攻亚速夫，没有成功。1696年，他再次统率俄军进攻，占领了亚速夫，土守军投降。为了扩大反土同盟，1697年3月，彼得一世率领“大使团”访问西欧。当时的西欧国家正在注视着西班牙王位继承问题，无意于反土同盟。彼得一世决定改变战略计划，把目标从黑海转向波罗的海。1698年8月，彼得于回国途中，在乌克兰的拉瓦同波兰国王奥古斯都二世达成了共向反对瑞典的口头协议。1699年1月，俄土签订了为期两年的停战协定。1699年11月，俄波在莫斯科签订了反对瑞典的同盟条约，俄国同意与土耳其签订和约后立即参加对瑞典的战争。1700年7月，俄国同土耳其在君士坦丁堡缔结了为期30年的和约，规定俄国仍然占有亚速夫。8月8日，彼得获悉俄土条约已经缔结，立即向瑞典宣战。
北方战争
1698年8月3日，彼得一世同萨克森选帝侯兼波兰国王奥古斯都二世在乌克兰的拉瓦会晤，达成了共同反对瑞典的口头协议。同年，丹麦伺萨克森签订了反瑞典条约。1699年11月11日，俄国同萨克森、11月26日，俄国同丹麦先后在莫斯科签订了反对瑞典的同盟条约。在彼得的策划下，反瑞典的“北方同盟”便告形成。1700年初，瑞典国王查理十二世同英国、荷兰缔结了防御同盟。1700年2月萨克森军队包围了里加，3月，丹麦出兵占领了施勒斯维希，5月，查理十二世率军登陆包围了丹麦首都哥本哈根。8月9日，俄国向瑞典宣战。一场长达21年之久的“北方大战”爆发了。北方战争大致分为三个阶段：1700年2月11日，是第一阶段，是北方同盟反瑞典战争失败的阶段。8月，丹麦和瑞典在特拉温达尔签定和约，声明退出北方同盟。9月。俄军包围了纳尔瓦，11月11日，查理十二世率领1万瑞军突然出现在纳尔瓦俄国阵前，俄军大败。查理十二世认为，俄军已被击溃，调兵南下与波兰作战，1706年，迫使奥古斯都放弃波兰王位，退出战争，北方同盟已告瓦解。从纳尔瓦战役后到1709年波尔塔瓦战役是战争的第二阶段。彼得一世在纳尔瓦战役失败后，重整旗鼓，乘查理十二世陷入波兰战场之机，于1701年底在波罗的海东岸发动进攻，转败为胜，到1704年底，俄军已占领了波罗的海东岸的大片土地，夺得了出海口。1709年6月27日，俄瑞两军在波尔塔瓦进行决战，俄军大获全胜。查理十二逃入土耳其。波尔塔瓦战役是北方战争的转折点，优势转到俄国方面。彼得同波兰和丹麦签订了新的盟约，恢复了北方同盟，普鲁士也加入了这个同盟。彼得重新扶持奥古斯都二世为波兰国王。波尔塔瓦战役后到战争结束是北方战争的第三个阶段。1718年，俄瑞两国代表在阿兰开始进行和平谈判。是年秋，查理十二在挪威作战中阵亡。1719年2月，瑞典女王乌利里卡继续了对俄国的和平谈判。1720年，丹麦、波兰以及普鲁士先后同瑞典单独媾和。1721年9月10日，俄瑞两国签订尼什塔特和约，宣告北方战争结束。俄国从此跻身于欧洲强国之林。
纳尔瓦战役
北方战争爆发后，1700年8月9日，彼得二世获悉俄土和约已经缔结，立即向瑞典宣战，俄军开始行动，9月23日，俄军兵团共4万人到达瑞典要塞纳尔瓦（在今苏联爱沙尼亚共和国境内）城下。当时纳尔瓦守军只有2000人，彼得指挥俄军从10月20日开始炮击该要塞，却毫无成就。10月瑞典国王查理十二世率军在里加湾的佩尔瑙登陆，立即驰援纳尔瓦。11月18日，彼得一世离开阵地，到了诺夫哥罗德；把指挥权交给法籍元帅德·科洛阿公爵；11月19日，查里十二指挥1万余名精锐部队，发动闪电式的袭击，俄军乱成一团，大部分军官被俘或投降，损失了1．7万人，炮队连同185门大炮全部损失。瑞军死者170人，伤者约1800人。查理十二在纳尔瓦胜利之后。认为饿军已被击溃，调兵南下，派主力进入波兰作战。彼得一世却认为，“这只是战争的开始，而不是战争的结束”。他以最大的努力和最快的速度着手恢复和重整军备。到1701年，俄军又重上战场。
彼得一世改革