大明征服了南美广袤的土地，大量的移民涌入南美。每天从大明本土移民的人装满了五百多艘船舶，这样的移民速度让大明移民总督左富贵开始担心。这些移民一是为南美的土地而来，二是看中南美丰富的自然资源，即黄金和白银。
嘉靖皇帝知道，这样巨大的移民数量，将永远改变美洲的人口结构，但是他喜欢这种改变。巨大的人口催生了各种行业，从建筑工人到医生，美洲各地对人才的需求存在着巨大的缺口。于是，在美洲各种培训班应运而生。速成的人才添补了各种空白，但高层次的人才还是要从大明本土和欧洲引进。
每天，从大明港口出发到美洲的远洋轮船超过一千艘，各种物资以及移民都从大明本土以及各地出发运送到了美洲。从美洲返回的船只则带来了美洲特产和金银。唯一一个好消息就是大明本土的人口数量有所下降，出生率没有移民迁走的数量多。那些因为人口过多而开垦的湖田和梯田之类，还原做了湖泊和林场，大明的生态环境大大改善了。
因为移民，需要新的运输工具，投靠大明的意大利发明家达芬奇领衔将蒸汽机的实用型号制造出来了。早在公元1世纪时的古希腊时期，伟大的数学家亚历山大港的希罗就发明了汽转球，这是蒸汽机的雏形。汽转球主要是由一个空心的球和一个装有水的密闭锅子以两个空心管子连接在一起，而在锅底加热使的水沸腾然后变成水蒸气然后由管子进入到球中，最后水蒸气会由球体的两旁喷出并使得球体转动。汽转球单纯是一种玩物，并没有任何实际价值。
之后，嘉靖皇帝亲自制造了一种实用的蒸汽机。由于工业的发展，大明矿井挖掘到地底深处，抽水和的排水是个难题。那时，矿井是用汽泵来抽水。不过这东西有两大缺点，一是热效率低，原因是由于蒸汽冷凝是通过向汽缸内注人冷水实现的，从而消耗了大量的热；二是这东西不能称为动力机，基本上还是一个水泵，原因在于汽缸里没有活塞，无法将火力转变为机械力，从而不可能成为带动其他机器工作。对此，嘉靖进行了改进。针对热效率问题，嘉靖没有把水直接在汽缸中加热汽化，而是把汽缸和锅炉分开，使蒸汽在锅炉中生成后，由管道送人汽缸。这样，一方面由于锅炉的容积大于汽缸容积，可以输送更多的蒸汽，提高功率；另一方面由于锅炉和汽缸分开，发动机部分的制造就比较容易。针对火力的转换，嘉靖吸收了引人了活塞装置，使蒸汽压力、大气压力和真空在相互作用下推动活塞作往复式的机械运动。这种机械运动传递出去，蒸汽泵就能成为蒸汽机。嘉靖通过不断地探索，综合了前人的技术成就，吸收了抽水蒸汽泵快速冷凝的优点，吸收了活塞蒸汽泵中活塞装置的长处，设计制成了气压式蒸汽机。
嘉靖蒸汽机，实现了用蒸汽推动活塞做一上一下的直线运动，每分钟往返20次，每往返一次可将60升水提高到80米。该机马上被用于矿井的排水。
最初的真空蒸汽机被用来将矿井里的水抽出来。嘉靖的蒸汽机将蒸汽引入气缸后阀门被关闭，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝结时造成真空。活塞另一面的空气压力推动活塞。在矿井中联结一根深入竖井的杆来驱动一个泵。蒸汽机活塞的运动通过这根杆传到泵的活塞来将水抽到井外。达芬奇在修理嘉靖机的基础上，对蒸汽机做了重大改进，使冷凝器与汽缸分离，发明曲轴和齿轮传动以及离心调速器等，使蒸汽机实现了现代化，大大提高了蒸汽机的效率。达芬奇的这些发明，仍使用在现代蒸汽机中。达芬奇发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并取得了大明的专利。初期的达芬奇蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，达芬奇装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。达芬奇的第一个巨大的改进是将气缸与凝结缸通过一个阀门分开，这个改进提高了蒸汽机的效率。下一个改进是将阀门的操作自动化。
达芬奇的创造性工作使蒸汽机迅速地发展，他使原来只能提水的机械，成为了可以普遍应用的蒸汽机，并使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降。因此达芬奇是蒸汽机的改良者。
达芬奇进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来嘉靖机的3倍多。此后，蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用，在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广。它使大明的纺织品产量在五年内增长了十倍，为市场提供了大量消费商品，加速了资金的积累，并对运输业提出了迫切要求。
这些真空蒸汽机的效率有限，但它们比较安全，因为它们的压力比较低，在锅炉发生损坏的情况下机器向内收缩，而不是向外爆炸。它们的效率受外部气压、气缸变形、燃烧和沸腾的效率和凝结能力的限制。理论最高效率受水在普通大气压下比较低的沸腾温度限制。使用高温高压的蒸汽为蒸汽机的效率带来了巨大的提高。但这种蒸汽机比真空蒸汽机危险得多。锅