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對此劉星羽也不在意，並未鼓動桃源強行推廣短發，即使是他自己，也覺得女子還是留長發更容易體現出女性的嫵媚來，如今他建議在義勇中試行短發，並不是要改變傳統觀念，說到底，也隻是為推行新式頭盔必須的一個措施。而新式頭盔，並非劉星羽打算給義勇裝備的神兵利器，其實隻是研究過程中他靈機一動設想出的一個附帶產品，星羽自己也沒有非常重視，若不是因為他的主要目標進展不順，星羽根本不會為了在義勇中試行新式頭盔浪費時間。如今新式頭盔得到應用，他的研究也算取得了一點階段性成果，劉星羽稍稍自我鼓舞了一下，又集中精力繼續去攻克自己最先預定主要目標－－他最開始給義勇設想的神兵利器，其實是火炮。
火器對大宋來說並不是什麽匪夷所思、神鬼莫測的武器，大宋軍中如今早有裝備。當然在民間來說，關於火器和火藥的種種製作方法，無疑還是天大的機密。但是對劉星羽和桃源科學院（來到桃源之後，在劉星羽的建議主持下，以劉府後院的傑出匠人、奇人異士和部分書院弟子為基礎，組建了桃源科學院）的人來說，大宋的火器實在沒什麽神秘可言。先說火藥，一硝二磺三木炭，在桃源科學院幾乎是人人皆知的順口溜，而且借著遠比大宋精確和豐富的度量工具，以及專業的實驗記錄和分析，桃源科學院首先提出了爆炸當量的概念及其標準度量單位。在此基礎上，科學院更是通過大量的實驗，總結出了火藥用量與爆炸當量之間的經驗公式，如此一來，在外人眼裏危險之極的爆炸實驗，在桃源科學院則成了一種安全係數很高的常規性實驗：利用精確的天平嚴格度量使用量，每次實驗隻用少量的火藥，則爆炸和燃燒的威力就在一個可以控製的範圍，再根據精確的實驗結果，把用藥量和得到的爆炸當量代入經驗公式，通過多次實驗，就可以相當精準的確定出各成份比例不同、以及形態不同的一大類火藥的不同爆炸當量，最後在安排幾組驗證實驗證實結論即可。通過這種方法，科學院不僅精確的確定出了硝石、硫磺、木炭間的最佳比例，還確定出了這種黑火藥的最佳加工方法、最佳形態（粒態）、最佳儲存方式等。
如果僅僅是改良了現有火藥，劉星羽和桃源科學院還不足以傲視大宋。改良現有火藥，其實隻是一個總結經驗和規律過程中的額外收獲，有了安全準確的實驗程序和相當的知識積累，劉星羽便向科學院有關人員（那時還隻是一些在這方麵比較傑出的匠人和他們的學徒）提出：按照不同的需要，發明新火藥。這個目標聽起來很遙遠，絕非短時間內能夠實現，但在當時的社會科學技術大背景和劉府後院取得的一些突破的基礎上，再有劉星羽偶爾激發出的思想火花，在數年內，他們竟真的試製出了數種不同的火藥。
除了五金（金銀銅鐵錫）之外，此時已經有了提煉鋅鉛汞的方法，如硫磷碘等非金屬元素的提煉，在一些道門的煉丹密笈裏同樣有所涉及。劉星羽用燃燒實驗證明了空氣也是一種實實在在的物質，最少是由兩種不同的成份組成，其中約五分之一是可以助燃和幫助動物生長的成份，星羽稱之為氧氣，另外的成份則比較複雜，其中最多的，是一種比較穩定的氣體，星羽稱之為氮氣。桃源科學院已經論證了物質存在固氣液三種基本形態，以及三種基本形態相互轉化的條件和基本性質，在此基礎上，劉星羽和幾個科學院的成員建立了氣體溫度壓強體積之間的關係公式，星羽更作出推論：通常所說的爆炸，本質上是氣體在受到約束的情況下，壓力超過一定限度突然釋放出來的結果。因此，隻要能持續的增加壓力，即使不發生燃燒，爆炸同樣可以發生。當然，最方便的產生爆炸的方式，還是使受約束的物質猛烈燃燒，放出大量的熱，並使物質從固態和液態向氣態轉化。以此分析黑火藥的爆炸原理，硝石受熱放出氧氣助燃，木炭粉和硫磺激烈燃燒，放出大量的熱並轉化為氣態物質，受到約束時，即可發生爆炸。在這個階段還發生了一個小插曲，大致得出氣體壓強、溫度、體積三者之間的關係公式後，有個科學院的成員突發奇想：既然物質從固態或液態轉變為氣態的體積增加很大，產生的壓力甚至能發生爆炸，那麽能不能用這種力推動機械運轉呢？再結合日常生活中最常見的一些現象，這個成員居然弄出了蒸汽機的雛形――當然眼下隻是圖紙，而且看起來就像一把大茶壺。劉星羽看到這個圖紙後，感歎了一番，把這個名叫李拴娃（因為來自民間，很多科學院的成員隻有乳名，連個大名也沒有）找來，好好的交流了一番，以李拴娃為負責人，成立了一個項目小組，專門研究蒸汽機，李拴娃也正式改名為李錚。
有了這個推論，科學院便可以從幾個方麵去尋找和實驗合成更適合不同用途的炸藥。首先是助燃物質，目前主要是受熱等情況下可以釋放氧氣的物質;其次是燃燒物質，與氧氣反應放出大量的熱和轉變成氣態體積急劇膨脹的物質;第三是催化物質，促進反應徹底快速進行。另外還有鈍化物質和起爆物質，使爆炸按需要的方式進行，以及在儲運時保證炸藥的安全等等。
劉星羽還指導著眾人合成了一類硝基炸藥。生產皂類時，生成的提煉物質裏有醇類，通過蒸餾提純，最後得到了相當濃度的甘油。當年劉府後院製出直流電池等工具後，星羽收留的一個遊方小道士牛道元竟然製出了鹽酸和硫酸，並與星羽合作，進一步製出了濃硝酸。再往下就是順理成章的事情，就算沒有劉星羽指點，科學院那些釋放出強烈求知欲的科學家們，拿到這些新物質後，總要進行千奇百怪的實驗，遲早自己也能合成出**。當然，過程可能就不會是現在這樣，沒有人在實驗中受到傷害啦。
科學院得到啟發，接連推出硝基炸藥不提，關於這個牛道元卻是有點意思。牛道元本是一座道觀收養的孤兒，十五歲時正式成為道觀裏的一名道士。大宋推崇道教，身為正式授可道籍的道士，牛道元本不至於落到要靠別人收留的地步。不過這個牛道元一心隻愛煉丹之術，對道典全無興趣，少時學習道家經典參研道義，其實隻是他成為道士的一塊敲門磚，真作了道士以後，立刻原形畢露，把那些道典拋在一邊，隻一門心思的鑽研煉丹之術。道觀的觀主說了牛道元幾次，發覺沒什麽效果，幹脆一狠心，把他趕出去雲遊，磨練心性。沒想到牛道元反而如魚得水了，四處遊曆尋訪道觀，憑了一手精純的煉丹技藝和同道交流，更是學到了不少別的道士的獨家丹方和煉丹手法。後來牛道元遊曆到泉州，終於碰到了他的一場大劫：泉州靠海，又多有在海上討生活的人，信奉的是媽祖觀音等能保佑海上安全的仙佛大能，對於求長生的道家丹術並不推崇，所以道教在此地不算興旺。牛道元也是一直順利慣了不善用言語化緣，等他發覺不對，想要離開此地時，竟然已經窮困潦倒，隻能靠一些花哨的煉丹手法在街頭乞討，被星羽碰到後收留進劉府後院。進了劉府後院，牛道元被星羽那些別處心裁的提煉方法所折服，幹脆還了俗跟其他人一樣加入劉府後院，後來更成了科學院中的一個領軍人物。
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對此劉星羽也不在意，並未鼓動桃源強行推廣短發，即使是他自己，也覺得女子還是留長發更容易體現出女性的嫵媚來，如今他建議在義勇中試行短發，並不是要改變傳統觀念，說到底，也隻是為推行新式頭盔必須的一個措施。而新式頭盔，並非劉星羽打算給義勇裝備的神兵利器，其實隻是研究過程中他靈機一動設想出的一個附帶產品，星羽自己也沒有非常重視，若不是因為他的主要目標進展不順，星羽根本不會為了在義勇中試行新式頭盔浪費時間。如今新式頭盔得到應用，他的研究也算取得了一點階段性成果，劉星羽稍稍自我鼓舞了一下，又集中精力繼續去攻克自己最先預定主要目標－－他最開始給義勇設想的神兵利器，其實是火炮。
火器對大宋來說並不是什麽匪夷所思、神鬼莫測的武器，大宋軍中如今早有裝備。當然在民間來說，關於火器和火藥的種種製作方法，無疑還是天大的機密。但是對劉星羽和桃源科學院（來到桃源之後，在劉星羽的建議主持下，以劉府後院的傑出匠人、奇人異士和部分書院弟子為基礎，組建了桃源科學院）的人來說，大宋的火器實在沒什麽神秘可言。先說火藥，一硝二磺三木炭，在桃源科學院幾乎是人人皆知的順口溜，而且借著遠比大宋精確和豐富的度量工具，以及專業的實驗記錄和分析，桃源科學院首先提出了爆炸當量的概念及其標準度量單位。在此基礎上，科學院更是通過大量的實驗，總結出了火藥用量與爆炸當量之間的經驗公式，如此一來，在外人眼裏危險之極的爆炸實驗，在桃源科學院則成了一種安全係數很高的常規性實驗：利用精確的天平嚴格度量使用量，每次實驗隻用少量的火藥，則爆炸和燃燒的威力就在一個可以控製的範圍，再根據精確的實驗結果，把用藥量和得到的爆炸當量代入經驗公式，通過多次實驗，就可以相當精準的確定出各成份比例不同、以及形態不同的一大類火藥的不同爆炸當量，最後在安排幾組驗證實驗證實結論即可。通過這種方法，科學院不僅精確的確定出了硝石、硫磺、木炭間的最佳比例，還確定出了這種黑火藥的最佳加工方法、最佳形態（粒態）、最佳儲存方式等。
如果僅僅是改良了現有火藥，劉星羽和桃源科學院還不足以傲視大宋。改良現有火藥，其實隻是一個總結經驗和規律過程中的額外收獲，有了安全準確的實驗程序和相當的知識積累，劉星羽便向科學院有關人員（那時還隻是一些在這方麵比較傑出的匠人和他們的學徒）提出：按照不同的需要，發明新火藥。這個目標聽起來很遙遠，絕非短時間內能夠實現，但在當時的社會科學技術大背景和劉府後院取得的一些突破的基礎上，再有劉星羽偶爾激發出的思想火花，在數年內，他們竟真的試製出了數種不同的火藥。
除了五金（金銀銅鐵錫）之外，此時已經有了提煉鋅鉛汞的方法，如硫磷碘等非金屬元素的提煉，在一些道門的煉丹密笈裏同樣有所涉及。劉星羽用燃燒實驗證明了空氣也是一種實實在在的物質，最少是由兩種不同的成份組成，其中約五分之一是可以助燃和幫助動物生長的成份，星羽稱之為氧氣，另外的成份則比較複雜，其中最多的，是一種比較穩定的氣體，星羽稱之為氮氣。桃源科學院已經論證了物質存在固氣液三種基本形態，以及三種基本形態相互轉化的條件和基本性質，在此基礎上，劉星羽和幾個科學院的成員建立了氣體溫度壓強體積之間的關係公式，星羽更作出推論：通常所說的爆炸，本質上是氣體在受到約束的情況下，壓力超過一定限度突然釋放出來的結果。因此，隻要能持續的增加壓力，即使不發生燃燒，爆炸同樣可以發生。當然，最方便的產生爆炸的方式，還是使受約束的物質猛烈燃燒，放出大量的熱，並使物質從固態和液態向氣態轉化。以此分析黑火藥的爆炸原理，硝石受熱放出氧氣助燃，木炭粉和硫磺激烈燃燒，放出大量的熱並轉化為氣態物質，受到約束時，即可發生爆炸。在這個階段還發生了一個小插曲，大致得出氣體壓強、溫度、體積三者之間的關係公式後，有個科學院的成員突發奇想：既然物質從固態或液態轉變為氣態的體積增加很大，產生的壓力甚至能發生爆炸，那麽能不能用這種力推動機械運轉呢？再結合日常生活中最常見的一些現象，這個成員居然弄出了蒸汽機的雛形――當然眼下隻是圖紙，而且看起來就像一把大茶壺。劉星羽看到這個圖紙後，感歎了一番，把這個名叫李拴娃（因為來自民間，很多科學院的成員隻有乳名，連個大名也沒有）找來，好好的交流了一番，以李拴娃為負責人，成立了一個項目小組，專門研究蒸汽機，李拴娃也正式改名為李錚。
有了這個推論，科學院便可以從幾個方麵去尋找和實驗合成更適合不同用途的炸藥。首先是助燃物質，目前主要是受熱等情況下可以釋放氧氣的物質;其次是燃燒物質，與氧氣反應放出大量的熱和轉變成氣態體積急劇膨脹的物質;第三是催化物質，促進反應徹底快速進行。另外還有鈍化物質和起爆物質，使爆炸按需要的方式進行，以及在儲運時保證炸藥的安全等等。
劉星羽還指導著眾人合成了一類硝基炸藥。生產皂類時，生成的提煉物質裏有醇類，通過蒸餾提純，最後得到了相當濃度的甘油。當年劉府後院製出直流電池等工具後，星羽收留的一個遊方小道士牛道元竟然製出了鹽酸和硫酸，並與星羽合作，進一步製出了濃硝酸。再往下就是順理成章的事情，就算沒有劉星羽指點，科學院那些釋放出強烈求知欲的科學家們，拿到這些新物質後，總要進行千奇百怪的實驗，遲早自己也能合成出**。當然，過程可能就不會是現在這樣，沒有人在實驗中受到傷害啦。
科學院得到啟發，接連推出硝基炸藥不提，關於這個牛道元卻是有點意思。牛道元本是一座道觀收養的孤兒，十五歲時正式成為道觀裏的一名道士。大宋推崇道教，身為正式授可道籍的道士，牛道元本不至於落到要靠別人收留的地步。不過這個牛道元一心隻愛煉丹之術，對道典全無興趣，少時學習道家經典參研道義，其實隻是他成為道士的一塊敲門磚，真作了道士以後，立刻原形畢露，把那些道典拋在一邊，隻一門心思的鑽研煉丹之術。道觀的觀主說了牛道元幾次，發覺沒什麽效果，幹脆一狠心，把他趕出去雲遊，磨練心性。沒想到牛道元反而如魚得水了，四處遊曆尋訪道觀，憑了一手精純的煉丹技藝和同道交流，更是學到了不少別的道士的獨家丹方和煉丹手法。後來牛道元遊曆到泉州，終於碰到了他的一場大劫：泉州靠海，又多有在海上討生活的人，信奉的是媽祖觀音等能保佑海上安全的仙佛大能，對於求長生的道家丹術並不推崇，所以道教在此地不算興旺。牛道元也是一直順利慣了不善用言語化緣，等他發覺不對，想要離開此地時，竟然已經窮困潦倒，隻能靠一些花哨的煉丹手法在街頭乞討，被星羽碰到後收留進劉府後院。進了劉府後院，牛道元被星羽那些別處心裁的提煉方法所折服，幹脆還了俗跟其他人一樣加入劉府後院，後來更成了科學院中的一個領軍人物。
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