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开港前，将军至强与天皇至尊、幕府集权与诸藩分权的双重二元政治结构维系了政局的稳定。幕府将军的“至强”和“集权”，是维稳的关键所在。至幕末，幕府的统治能力逐渐衰微。开港后，民族矛盾刺激国内矛盾迅速激化。幕府、雄藩、朝廷、中下级武士、民众等多种势力竞相登台，统治集团内部矛盾突出，社会矛盾错综复杂。日本国内的矛盾斗争形成巨大的合力，将幕府推向不归路。
幕府与天皇朝廷、幕府与雄藩大名之间的博弈，构成统治阶级的上层矛盾。其中，孝明天皇统仁坚持攘夷立场引发的政治风波，激化了朝廷与幕府的矛盾。1853年6月，培理舰队驶离后，幕府向京都朝廷征询应对之策。此举的重要性不在于天皇发布何种旨意，而在于幕府因此而自毁不允许天皇朝廷过问政治的“祖法”。朝廷顺势介入国家政治事务，打破朝廷与幕府的二元政治结构的均衡关系，与幕府、雄藩构成三足鼎立格局。“安政五国条约”的“敕许”问题，迅速扩大了朝幕关系的裂纹。
1858年2月，幕府老中堀田正睦带领川路圣谟、岩濑忠震等来到京都，将《日美修好通商条约》的谈判文本送交天皇，等待“敕许”。其态度之傲慢，令天皇统仁“实感困惑”。
3月，亲幕府的关白九条尚忠等建议天皇“敕许”条约，但权大纳言中山忠能、权中纳言正亲町三条实爱、侍从岩仓具视等88名尊王攘夷派（简称“尊攘派”）公卿联名上奏反对。统仁借口幕府应征求各藩意见，婉拒“敕许”条约。梁川星岩、梅田云浜、赖三树三郎等尊攘派处士开展活动，制造反对缔约的舆论。幕府原本以为条约“敕许”如囊中取物，没想到枝节横生，朝廷最终通告对条约不予“敕许”。4月，出任大老的强硬派井伊直弼，不以天皇是否“敕许”为意，径自在6月签订了《日美修好通商条约》。但井伊直弼亦无意与朝廷闹翻，向九条尚忠解释了“违敕”缔约的理由，面对俄美英法的军舰将大举前来、京都的警卫防备尚未就绪的危局，作为“危急之一计”，只得“签署条约”。
孝明天皇统仁拒绝“敕许”条约，忙着祈神攘夷。6月，统仁参拜伊势神宫、石清水八幡宫，发布“宸翰”，指责幕府“允许贸易通交”，即为“国家之侮辱，祸灾近在眼前”。
统仁痛斥欧美“蛮夷等觊觎皇国之心不止”，“美国等要求和亲互市，处事骄傲，轻侮皇威欲夺取国家利泽，动辄派来军舰，故率土不稳，诚乃国家之大患也”。“宸翰”祈祷“天照大神”“八幡大菩萨”能“大显神威”，如同当年“神风”扫荡元军船队那样，“早攘灾孽于万里之外”，“使夷贼慑于神威，服从皇德”。
幕府要缔约开港，朝廷要攘夷，双方的矛盾逐步公开化。
7月，孝明天皇敕令攘夷，幕府不予理睬。于是，朝廷将目光转向雄藩。8月7日深夜，公卿、武家传奏万里小路正房奉朝廷之命，在自家宅邸，秘密会见水户藩留守京都的藩吏鹈饲幸吉，转交攘夷密诏。鹈饲幸吉旋即更名换装，潜行东海道，18日抵达水户藩，将密诏转呈藩主德川庆笃。密诏（“戊午密敕”）称幕府当局缔约违背将军的本心和天皇的旨意，为“轻率之举”；表示朝廷希望与尾张藩、纪伊藩和水户藩等“御三家”及诸藩大名建立“永世安全的公武合体”体制，促进幕府与朝廷的合作，“以忠诚之心，安定国内”，应对危局，“不受外夷之辱”。
天皇敢于直接向雄藩大名发布旨意，为前所未有的新事态，显示了天皇朝廷的地位已是今非昔比。萨摩、长州、越前等雄藩也伺机而动，介入中央政局。
与此同时，将军继嗣的论争也在激化统治集团内部矛盾。开港前后，在幕末改革的过程中，幕府与诸藩的力量对比发生逆转。特别是封地被配置在西南沿海偏远地区的长州藩（今山口县）、萨摩藩（今鹿儿岛县）、土佐藩（今高知县）、肥前藩（今佐贺县）等诸藩，在工业革命后，成为最先感受欧美列强冲击的前沿地带。外压变为诸藩改革的动力。由于举措得当，人才辈出，通过富国强兵的藩政改革，它们作为雄藩而崛起。水户藩藩主德川齐昭、越前藩（今福井县）藩主松平庆永、尾张藩（今爱知县境内）藩主德川庆胜、会津藩（今福岛县境内）藩主松平容保、萨摩藩藩主岛津齐彬、长州藩藩主毛利敬亲、宇和岛藩（今爱媛县境内）藩主伊达宗城和土佐藩藩主山内容堂等雄藩的藩主，在幕府与朝廷之间呼风唤雨，影响幕末政局的发展。
围绕第14代将军的人选问题，幕府当局与雄藩大名尖锐对立。大老井伊直弼强调血缘关系，执意拥立德川家定的表兄弟、出生于“御三家”之一的纪伊藩、年方9岁的德川庆福，形成强势的南纪派。德川齐昭、岛津齐彬、松平庆永、山内容堂等雄藩大名及幕僚岩濑忠震、川路圣谟、水野忠德等则强调年长、贤明和声望，拥立出生于“御三家”水户藩、10岁时过继给“御三卿”的一桥家、年已17岁的德川庆喜（又名一桥庆喜），号称“一桥派”。两派展开激烈争斗并竞相拉拢朝廷，扩大其影响。南纪派得到朝廷关白九条尚忠、将军夫人的支持，逐渐占据了上风。于是，条约“敕许”与将军继嗣问题纠缠在一起，雄藩大名增强了政局发言权。无形之中，幕府集权与诸藩分权的政治结构走向瓦解，幕府的统治危机加剧。总之，自开港、开市以来，日本形成京都朝廷与江户幕府两个权力中心，双重二元政治结构的面貌今非昔比，显示了开港后在权力结构中出现的“多米诺骨牌”效应。
开港后，在藩政改革和近代化探索的过程中，中下级武士的思想急剧裂变，孕育出近代新型知识分子集团，展现了“多米诺骨牌”效应，致使人才、政策因素补充了资本积累的先天不足。此一时期涌现的代表人物主要有：
经世家佐久间象山为松代藩（今长野市）藩士。他虽一生未迈出日本国门，但借助开港前后获得的海外新知识，实现了思想的飞跃。1833年，佐久间师从佐藤一斋学儒学，后研修兰学，师事江川龙英学西洋炮术。1839年，在江户神田玉池创办“象山书院”，讲授儒学。1842年，佐久间为时任幕府老中的藩主真田贯幸的海防顾问，进呈《海防八策》。1851年，在江户木挽町创立“五月塾”，教授兰学与西洋炮术、兵学。1853年，将《急务十策》上呈首座老中阿部正弘。1854年，受门徒吉田松阴偷渡美国事件的牵连，回松代藩“蛰居”，著《省諐录》。其文以为君子有五乐，前三乐分别为“一门知礼义”“廉洁自养”“讲明圣学”，不出传统意识；第四乐“生乎西人启理窟之后，而知古圣贤所未尝识之理”则颇具新意；第五乐“东洋道德，西洋艺术，精粗不遗，表里兼该”，
提出日本近代化的基本方针。“东洋道德，西洋艺术”源自古代引进中国文化“和魂汉才”的传统观念，面对开港后的新局面，将东亚儒学的道德伦理与欧美的器物、特别是枪炮船舰的制作技术相结合，为明治维新期间“和魂洋才”、“士魂商才”方针的制定提供了思路。佐久间培养的胜海舟、坂本龙马、吉田松阴、桥本左内、加藤弘之、西村茂树、津田真道、真木和泉等人才，在历史转折关头发挥了重要作用。
吉田松阴为长州藩士。1850年，师事佐久间象山，眼界大开。1852年12月，冒脱藩之罪，游历关东、东北诸藩4个月，前往水户拜会鼓吹“尊王攘夷”论、《新论》的作者会泽正志斋等名士。开港成为其思想转折的拐点。1853年11月，吉田随佐久间欲搭乘俄国军舰出洋考察未果。12月，吉田因脱藩罪被开除士籍，沦为浪人。1854年3月，化名“瓜中万二”冒死登上停泊在下田的培理舰队军舰，欲前往美国，遭到培理的婉拒。偷渡事泄，被关进萩城野山监狱，监禁1年有余。1855年出狱，居家幽禁思过。1856年，吉田撰成《武教全书讲录》，在授业过程中，提出进攻性的国防论，即“当今之时，筑炮台、铸炮门、海岸防御、准备异贼来犯等懦弱之举，不可保全神州也。早早去掉苟且偷安之习，确定出征四夷之策，乃是主客先后之义也”。
长州藩中级武士高杉晋作入松下村塾，受到吉田松阴“尊王攘夷”思想的影响。1862年4月至7月，高杉搭乘开港后幕府首次派出的贸易船“千岁丸”西渡中国上海，对列强蹂躏中国主权的惨状震惊不已。高杉拜会《地理全志》的作者慕维廉，求教求知；同避难上海的中国官绅人士多次笔谈，了解太平天国战争和太平军；购置手枪、望远镜、地图等军用物品，以及《联邦志略》《上海新报》《数学启蒙》等图书。短暂的上海之行，使高杉形成举全藩之力，实行富国强兵“大割据”的倒幕策略。7月，回国后，高杉径自与荷兰商馆订立长州藩购买舰船的契约；再赴京都、江户，建议藩主停止与朝廷、大名徒劳无益的交往，返回长州割地自强。1863年6月，法国、美国军舰攻击长州炮台，击败藩军。高杉基于上海之行的体验，打破身份门第的限制，招收武士和立志从军的农民、市民，创建草莽部队“奇兵队”，自任总督。
开港后，借助幕府推行对外开放政策，日本士人得到直接感知或接触欧美文明的机会，开始向近代新型知识分子的转化，福泽谕吉堪称典范。福泽为丰前中津奥平藩（今大分县境内）藩士，在绪方洪庵的适适斋塾学兰学。1860年，搭乘幕府首次横渡太平洋的军舰“咸临丸”赴美。从踏地毯、喝香槟酒、女士优先习俗、华盛顿遗族的平民化，到电报机、电镀法、机械制糖、船运图书保险制度，所见所闻令福泽感到新奇不已，他开始利用从美国带回日本的第一本英语词典，努力钻研洋学。
1861—1862年，福泽随幕府遣欧使节团访问英国、法国、俄国、荷兰、普鲁士等缔约国，实地考察欧洲议会选举、医院经营、邮政、征兵制度等陌生事物。在《西航记》中，福泽记载普鲁士议会“上院议事官120人，由官府任命，下院议事官352人，由国民选举。两院议事官在职皆3年”
，首次向日本人介绍议会制度。以实地考察为基础，福泽谕吉在19世纪60年代撰写了《唐人往来》《西洋事情》《西洋旅行导游》《清英交际始末》等介绍欧美典章制度、社会文明、国际形势的著作，受到读者们的追捧。福泽也因此博得日本近代“思想文化启蒙第一人”的赞誉。
1862年9月，幕府派遣榎本武扬、内田正雄、泽太郎左卫门、赤松则良、田口俊平、津田真道、西周等人赴荷兰留学。其中，津田真道、西周等留学莱顿大学，学习法学、经济学以及实证主义哲学。1865年12月，津田、西周留学归来，受到幕府重用，担任洋学机构开成所的教授，破格晋升为可面见将军的“旗本”。随着对外开放的扩大，派遣留学生的对象国也不再限于荷兰。1865年7月，幕府派遣首批赴俄留学的学生。1866年10月，幕府派遣由中村正直、川路太郎领队，率外山正一、菊池大麓、林董等12名留学生前往英国留学。
开成所与医学校是国内培养洋学人才的主要机构。其中，开成所设置了欧美地理、物理、军事、历史等课程，将知识面扩大到人文学科。欧美社会学科图书大量流入，洋学兴旺发展，优化了成才环境。加藤弘之虽无出国经历，但师事佐久间象山、大木仲益学兰学之后，1860年担任蕃书调所助教，苦学德语和欧洲政治学。依据在国内搜集的资料，1861年撰成《邻草》，介绍欧洲的立宪思想。1864年，升任“旗本”，兼任开成所教授。通过在国内洋学机构学习和培养，加藤弘之也成为谙熟欧美法律学、宪政学、社会学的人才。
开港后，在诸藩持续展开的富国强兵改革中，一大批新型近代化人才脱颖而出。其中，萨长土肥（萨摩、长州、土佐、肥前）等西南雄藩形成的人才集团，诸如长州藩的木户孝允、高衫晋作、久坂玄瑞、伊藤博文、山县有朋，萨摩藩的大久保利通、西乡隆盛、小松带刀，土佐藩的坂本龙马、板垣退助、后藤象二郎，肥前藩的大隈重信、副岛种臣、江藤新平、大木乔任等中下级武士成为藩内的实力派，在行将展开的倒幕维新运动中发挥作用。
其他雄藩，也涌现了对近代化不懈探索的人物，如在越前藩（今福井县）的桥本左内、由利公正。1849年，桥本入适适斋塾学兰学。1854年赴江户，师事衫田成卿学习兰学和医学，入象山书院学兰学、兵学。1856年，主持藩校明道馆，注重实学，得到藩主松平庆永赏识和重用。桥本著《西洋事情书》，赞美欧洲的议会制度“上下一致，不失民情，不背公议，乃首要之法规”。因此，“官吏之选举首先根据国内之众议”，凡改法令、动兵革、起工程等国家大事均“在众议一同之上施行”，国王不能“擅决大事”。
另外，桥本主张实行重商主义的国际贸易政策，交结俄国，伺机用兵中国和朝鲜。
由利公正为越前藩武士，经世家。1857年，熊本藩（今熊本县）的横井小楠应聘来越前藩主持改革。由利拜横井为师，参与富国强兵的重商主义改革，增长了才干。1859年，在藩内设立物产总会所，在长崎设立储运仓库“越前藏屋敷”，介入生丝贸易，藩财政扭亏为盈，受到松平庆永的重用。1862年，松平庆永任幕府政事总裁职时，由利升任松平庆永的侧用人。1867年，与坂本龙马交往，在组建公议政体上达成共识。1868年明治建政初期，由利草拟维新总纲领《五条誓文》的初稿，主持政府财政。
开港后，随着民族矛盾的加剧，阶级矛盾日益激化。下层民众的反抗力度不断增强，展现了开港后的另一个“多米诺骨牌”效应。1859年5月，长崎、箱馆和神奈川（后改横滨）等三港先期开放，日本被推进资本主义世界市场，很快沦为欧美国家的原料产地和商品市场。在自由贸易的框架下，于欧美市场颇受欢迎的日本生丝和茶叶大量出口。1860年，日本总出口额为4733788美元，其中经由横滨港出口的生丝占出口总额的65.6%，茶为7.8%。1861年，日本出口总额为3786652美元，其中经由横滨港出口的生丝占出口总额的68.3%，茶为16.7%。1862年，日本出口总额为7918196美元，其中经由横滨港出口的生丝占出口总额的86.0%，茶为9.0%。至1863年，日本出口欧美总额达12208228美元，跨入千万美元的大关。1865年，日本出口总额为18490331美元，其中，生丝占出口总额的83.4%，茶为10.2%。
上述统计数据表明，横滨成为当时日本最大的贸易港口，生丝为日本最大宗的出口商品。
同期，欧美国家出口到日本的工业制成品也呈增长之势。1860年，日本进口欧美国家的产品总额为1658871美元；其中，进口的棉织品占总进口额的52.8%，毛织品为39.5%。1861年，进口总额为2364616美元；其中，经由横滨港进口棉织品占进口总额的46.0%，毛织品为26.7%。1862年，适应幕府军事近代化的需要，欧美国家进口日本总额为4214768美元的物品中，经由横滨港的、含军工器材的金属制品占进口总额的38.7%，棉织品为19.4%。1865年，日本进口欧美国家的产品总额首次超过千万美元，达15144271美元；其中，经由横滨港进口的毛织品占进口总额的43.8%，棉织品为35.8%。
两相比较，在开港初期的1860—1865年之间，日本凭借生丝、茶叶物美价廉的出口优势，以及平均为20%的从价税的保护，连续6年处于出超的有利地位。在出口的有力拉动下，制丝、制茶业发展较快，但棉纺、棉织作坊却因欧美棉毛织品的大量进口而受到沉重打击。欧美国家决心动用武力来遏制日本在国际贸易中连续出超的势头，1865年11月，英、美、法、荷四国组成联合舰队武装示威。果然，在欧美列强的武力威胁下，1866年5月，幕府与欧美列强另定《江户改税约书》。“约书”规定：欧美国家出口日本的商品，一律按照5%的从价税征收关税，完全满足了五国提出的要求。
开港后，欧美贸易商利用日本与国际金银比价3倍的差价，大量套购日本的黄金，导致硬通货短缺。财政窘迫的幕府滥铸劣质货币，金币的含金量由1601年铸造的庆长小判的15克，到1860年铸造的万延小判锐减至2克。货币急剧贬值导致物价暴涨，1858—1867年，米价上涨了7.1倍；菜籽油价格上涨了4.6倍；大豆价格上涨了8.6倍。
稻农期待的米价上涨后的收益，也因年贡米租税率猛增为“八公二民”（即年收获量的80%作为实物地租上缴领主，自留20%）而落空。市民们更因米价、油价暴涨，生计无着而叫苦不迭。不满与怨恨充塞城乡，下层民众的反抗斗争日趋激烈。
据统计，1858年“安政五国条约”订立的当年，农民暴动和市民、农民的骚动发生了72次。1866年，农民暴动进入高潮，增加到185次。
其中，仅在江户武藏国爆发的农民暴动，就有10万人参加。愤怒的农民高呼着“世直”（即匡正世道）的口号，手持草席旗和竹枪，袭击幕府的官衙、哨所，与前来镇压的士兵混战，史称“世直一揆”。农民暴动政治色彩鲜明，声势浩大，参加人数众多，沉重打击了幕府的统治。城市贫民发动的抢米暴动“米骚动”和捣毁幕府基层机构的“打毁”风潮，接连出现在江户、大坂等中心城市，产生震撼性的社会效果。
在席卷城乡的下层民众反抗运动中，1867年群众性的狂歌乱舞“神宫参拜大出走”，颇具特色。在德川幕府时代，1650、1705、1718、1723、1771、1830年等6个年份，大约每隔60年爆发一次全国规模的“神宫参拜大出走”，参加者少则两三百万，多则五六百万。届时，人们不分男女老少或做工务农，为祈福消灾，从各地赶往伊势神宫，参拜“天照大神”，沿途食宿有布施保障。民众在途中会随心所欲地装扮起来，在边歌边舞中，宣泄情绪，造成了弥漫各地崇神尊皇的怪异气氛。
1867年8月，名古屋最早出现群众性的狂歌乱舞。在上天飘落“皇御太神”（即“天照大神”）的“神札”，拾得者有福的流言蛊惑下，町街民众成群结队地涌向大街小巷，不分昼夜地唱歌跳舞。歌舞者男女反串，在大鼓、笛子和三弦琴的伴奏下，齐唱歌词粗俗诙谐、讥讽时政黑暗腐败的民谣俚曲。由于在每段歌词的最后，反复出现“这还不好吗”的词句，故称“这还不好吗”运动。参加者在歌舞过后，成群结队地吃大户。很快，“这还不好吗”运动波及东海、近畿、南关东、四国等地区，三都变成了乱哄哄的歌舞场，幕府的警务人员束手无策。
比起农民的“世直”暴动和市民的“米骚动”，非暴力的“这还不好吗”运动兼有祈福心理与不满现状的情绪宣泄，属于低层次的群众运动。群体性的大规模狂欢模糊了本身的政治要求，但由于几十万乃至上百万的群众加入，影响范围广、持续时间长。其鼓动人心的效果，又为“世直”暴动和“米骚动”所不及。特别是由于运动集中爆发在幕府统治的心脏地带，又恰值倒幕派军队向京坂地区集结之际，对瘫痪幕府统治秩序和掩护倒幕派的军事行动发挥了独特的作用。