馬可･波羅來到中國時，為這種富庶所震驚。（圖片來源：公有領域）
宋代之後，中原人口（特別是城市人口）出現大幅增加。200多年間，中國人口從3000萬翻了兩番，首次突破1億。
宋朝的城市化水平已經達到相當高的程度，江南地區約有21％的人口居住在城市。當時世界人口超百萬的6個城市中，除君士坦丁堡外，其餘5個（汴京、臨安、長安、洛陽和南京）都在中國，而汴京更是世界第一大城市。
與此同時，宋代出現了從農業到近代工業的產業轉型。作為世界大國，大宋帝國的金融、陶瓷、冶金、紡織和製造等行業擁有全球領先的水平。與生活需求相比，工業生產需要的燃料要大得多。
這時，一種新的燃料出現了，它就是煤炭，這種不可再生但儲量巨大的燃料不久拯救了中國，並使大宋帝國成為人類歷史上第一個進入近代的文明國家。可以說，這場從可再生能源到不可再生能源的飛躍完全是一場革命。
煤炭的拯救
對文明悠久的中國來說，煤炭並不是什麼新事物。最遲在漢代，煤炭就已經被用來做燃料，甚至用於冶鐵。在現代發掘的鄭州古滎冶鐵遺址中，就發現煤渣和煤餅，在鞏縣鐵生溝的漢代冶鐵遺址中還發現了原煤塊。煤在中國古代被稱為「石墨」、「石炭」等。「石炭」後來被寫成「碳」。在很多地方方言中，至今仍然將煤說成「碳」；日本也稱煤為「碳」。
漢代之所以有大量的煤炭使用，與其人口膨脹和工業能源需求有很大關係。漢帝國之後，在長達千年的時間中，中國人口一直沒有恢復到公元前後的水平，植物燃料的再生速度足以滿足社會需求，所以煤炭就沒有得到重視，慢慢被人們忘卻。
直到宋代爆發巨大的燃料危機，這種古老的燃料才得以再次被重視，而且就其使用程度來說，已經遠遠超過漢代的水平，煤炭不僅是對木柴木炭等傳統燃料的補充，而是一定程度上的取代，因此，這是一場前所未有的燃料革命和能源革命，將中國帶入到一個全新的近代化的能源時代。
現代人都知道，中國具有豐富而廣泛的煤炭資源，特別是華北地區。當華北的森林消失之後，煤炭便成為華北地區得以發展重要支柱。鶴壁原屬宋代相州，現代考古工作者在這裡曾經發掘了一個大型宋代煤礦，礦井口直徑2.5米，井深46米，巷道長達500多米，井下還有完整的排水系統。就其開採規模而言，絲毫不遜色於今天的中型煤礦。
山西是現代中國最著名的煤炭大省，在宋帝國時屬河東路。「河東鐵、炭最盛」，遠在1000年前就依靠煤炭維生。早在宋仁宗時期，晉、澤、石三州就利用當地的煤鐵資源鑄造鐵錢；熙寧八年（1075年），神宗皇帝在一次詔書中令「河東鑄錢七十萬緡外，增鑄小錢三十萬緡」。
現代發現的宋代耀州瓷窯遺址中都有不少煤塊。很許多中國名瓷一樣，耀瓷的發展與煤炭有著密切的關係。同時耀州也以冶鐵出名。在四川，人們用煤炭來煮鹽。在川北發現的古代「禁採煤炭碑」寫道：「自宋季開始挖煤以來，迄今五百餘載。」
最早的工業革命
根據古文獻記載，宋遼金夏時期的煤炭開採已經遍及全國，包括北京的西山地區，江西的今高安、萍鄉、豐城、玉山，陝西的韓城、銅川、旬邑，遼寧撫順，河北的曲陽、觀臺，河南的鶴壁、魯山、寳豐、澠池、新安、懷州，安徽的安慶、淮北，山西的太原、洪趙等。這些地區至今仍是中國的主要產煤地區。
北宋的生鐵產地主要是邢州、磁州和相州，這裡還有很多製造兵器的都作院，其中相州都作院一次就能造箭33萬枝。邢州每年生鐵產量達到1716413斤，最高達2173201斤，這種堪稱奇蹟的生產量完全得益於當地豐富的煤炭資源。
《天工開物》中記載中國冶煉鐵的燃料中70％為煤炭，30％為木炭。北京鋼鐵學院曾對出土的宋代生鐵實物經過化驗分析，得出結論認為，宋代生鐵普遍含硫較高，一般較漢代高四至五倍，個別則有含硫高達1％。除個別的可能是用特殊的高硫礦而外，多數則可能是用煤冶煉。
相比木柴和木炭，煤炭的能量密度更高（煤的燃燒效能是木炭的3倍），也便於運輸，因此煤炭很快就成為汴京這樣的大城市的主要燃料，「汴都數百萬家，盡仰石炭，無一家然（燃）薪者」。作為煤炭最大的消費地，汴京三個官辦炭場都位於城市西側，緊鄰大通門運河，這些煤炭大多產自西邊的懷州（今沁陽），經由黃河運抵汴京。
隨著煤炭源源不斷的廣泛使用，中國經歷了人類歷史上前所未有的能源革命，這使中國的生活水平和工業水平達到當時世界的最高程度。馬可･波羅來到中國時，為這種富庶所震驚，有一種說法是「一位歐洲君主的生活水平還比不上汴京一個看守城門的士兵」。
中國的生鐵年產量達到12.5萬噸，而英國1720年的鐵產量只有2萬噸。在火器製造方面，帝國軍器監雇工達40000多人，江陵府每月就可生產1000到2000只鐵火炮。大宋帝國的軍事工業體系非常龐大而完備，僅四川的弓弩院就可供應地方武庫「弓弩多至數十萬，箭數百萬枝」；「工署南北作坊及弓弩院每年造鐵甲三萬二千，弓一千六百五十萬，各州造弓弩六百二十萬」。這些大規模生產要比歐洲工業革命早得多。
正如日本歷史學家宮崎市定在《中國的鐵》一文中所指出：「從唐末到宋初，中國發生了可以稱為燃料革命的一大事件，燃燒煤炭取得高熱，並利用煤炭煉鐵，使鐵已有大量生產的可能。這就在世界史上出現了遠東的優越地位。」
煤炭作為一種現代能源，為大宋帝國的發展提供了巨大的源動力。除過作為民用燃料之外，更為廣泛的應用在冶鐵業、兵器製造業、鐵貨幣鑄造業、陶瓷業以及造船業等，大大促進了產業革命，或者說，這是人類第一次工業革命。
歐洲工業革命同樣起源於煤炭引發的能源革命，但卻要比中國的這場工業革命晚整整五六百年。在歐洲還處於黑暗中世紀的10世紀，宋帝國時代的中國就已經建立了近代文明國家。
宋帝國繼承了漢唐以來的制度，有一個近代化的文官政府，而且強調「不殺士大夫」的言論自由，從而使中國成為當時世界最繁榮的國家。正是在這種文明背景下，才出現了改變世界的指南針、火藥、印刷術的三大發明。
與中國相比，歐洲對煤炭的發現和應用要晚得多，直到1830年，整個巴黎所需要的將近50萬立方米燃料中，煤炭僅佔1/4，而數百年前的汴京早已將煤炭作為主要燃料。英國歷史學家約翰･霍布森在《西方文明的東方起源》中寫道：「工業大師是中國，而不是英國。中國『工業奇蹟』的發生有1500多年歷史，並在宋朝大變革時期達到了頂峰——這比英國進入工業化階段早了約600年。……正是宋朝中國許多技術和思想上的重大成就的傳播，才極大地促進了西方的興起。」
