化石能源的一大缺陷就是，采用之后会减少且不可再生。1820年之后的100年间，以煤炭为主要能源的国家都面临着煤炭资源逐渐枯竭的现实。
回顾历史，人类社会以往的两次工业革命都以“能源替代”为内容和标志，第三次工业革命当然也不例外。
英国在1861年产煤5700万吨，到1865年时就达到1亿吨量级。1900年，英国的产煤量已经达到2.25亿吨，比1820年增加了13倍之多，比1865年增加了将近1.3倍。“一战”前夕，英国的产煤量达到2.7亿吨的最高峰，1929年前后又下降到2.4亿吨。1950年前后，英国的产煤量仅为2亿吨多一点。2010年左右，英国的产煤量仅为2000万吨左右，但煤炭使用量已经累计达到近200亿吨，整个国家剩余的煤炭资源已不足1/3。
19世纪中叶，英国面临严重的“能源危机”和“能源安全”问题。于是，第二次工业革命顺势走上历史舞台，这一次能源替代的主角是石油。
传统观点认为，“第二次工业革命”的首要内容就是电力的广泛应用：1831年，英国科学家法拉第发现电磁感应现象；1866年，德国人西门子制成发电机；1870年，比利时人格拉姆发明电动机。电力工业和电器制造业迅速发展，人类跨入了“电气时代”。
传统观点还认为，第二次工业革命还应该包括三方面的内容：内燃机和新交通工具的创制、新通信手段的发明、化学工业的建立。
我认为，用以上四个方面总结“第二次工业革命”的主要内容当然正确，但还不够深刻。这样的总结还是偏向技术革命，而忽略了背后隐藏的共同推动因素—能源革命。
我们从内燃机的发明讲起。
1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程内燃机，以煤气为燃料。19世纪80年代中期，德国发明家卡尔·本茨和他的同事成功研制出了以汽油为燃料的轻内燃发动机。19世纪90年代，德国工程师狄塞尔设计了一种效率较高的内燃发动机，由于它以柴油为燃料，故被称作柴油机。
内燃机的发明解决了交通工具的发动机问题。19世纪晚期，新型的交通工具—汽车出现了。19世纪80年代，卡尔·本茨成功地制成了第一辆由汽油内燃机驱动的汽车，并由此成立了全球著名的奔驰汽车公司；1896年，美国人亨利·福特制造出他的第一辆四轮汽车，随后成立了福特汽车公司，并创造了工业界沿用至今、号称“福特主义”的工业生产模式。
随后，以内燃机为动力的内燃机车、远洋轮船、飞机等不断涌现。1903年，美国莱特兄弟制造的飞机试飞成功，实现了人类在天空中翱翔的梦想，预示着交通运输新纪元的到来。另一方面，内燃机的发明推动了石油开采业的发展，石油化学工业也应运而生。
简言之，由于以石油作为能源基础的电力成为补充和取代蒸汽动力的新能源，人类才得以跨入“电气时代”；由于石油逐渐成为最基本的燃料来源，人类才得以开启交通新纪元；同样，石油业的发展催生了现代工业。
与煤炭相比，石油的物理性能更优越：同质量、同体积的石油产生的能量是煤炭的2倍，直接使用效果则达到3倍左右；石油极易汽化，可以实现连续性燃烧。因此，在第二次工业革命中，全世界的石油开采量越来越大，石油的重要地位也日益突出。
从产量的增加看，1870年，全球石油产量只有80万吨，1900年猛增至2000万吨，1940年达到2.78亿吨，1950年达到5.19亿吨。
从石油与煤炭的比重看，以美国为例，1900年美国的石油产量为870万吨，约占其煤炭产量的6.3%；1913年达到0.34亿吨，相当于其煤炭产量的10.7%；1920年为0.61亿吨，相当于其煤炭产量的18.5%；1950年为2.69亿吨，相当于其煤炭产量的96%。
不仅如此，石油时代也是美国主导的时代。1920年，美国的石油产量约占全球的10%；1940年，美国的石油产量为1.91亿吨，占全球产量的68.7%；1950年，美国的石油产量为2.69亿吨，占全球产量的51.8%。
由此，我可以大胆地得出结论：第二次工业革命最核心的内容其实是能源革命，其本质内容是石油取代煤炭成为人类的第一大能源。主导这场变革的国家是美国。
回顾了从木柴到煤炭再到石油的发展史后，我们可以从能源更迭的角度将前两次工业革命归纳如下：自1820年前后开始的100多年是化石能源时代的第一阶段—煤炭时代。在这个阶段，人类建立了煤炭能源经济体系。到20世纪早期，煤炭的主导地位开始被石油取代，此时人类进入化石能源时代的第二阶段—石油时代，建立了石油能源经济体系。换言之，人类的工业革命史既是一部技术经济递进史，又是一部能源替代史。
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