Tekniikan historia

Ihminen ja tekniikka

Ihminen on työkalujensa ja työmenetelmiensä käytöllä, rakentamillaan asumuksillaan sekä hyödyntämänsä yhteistoiminnan avulla luonnut itselleen muusta luonnosta rajatun ja osin suojatun ympäristön. Tätä toimintaa varhaiset ihmiset ovat harrastaneet niin pitkään, yli miljoona vuotta, että se on ehtinyt vaikuttaa ihmisen evoluutioon, mistä esimerkkinä mainitaan usein ihmisen käden taitavuus työkalujen valmistuksessa. Tämän sopeutumisilmiön, josta biologit käyttävät termiä rinnakkaisevoluutio tai yhteisevoluutio, seurauksena ihmisestä on tullut tekniikkansa vanki: hän ei enää selviydy luonnossa ilman tekniikkaansa. Benjamin Franklin määritteli ihmisen olevan työkaluja käyttävä eläin. Biologisen tiedon lisääntyessä nykyisin joudutaan tarkentamaan, että alkaessaan valmistamaan suunnitelmallisesti työkaluja, eläin muuttui ihmiseksi.

Kulttuurien synty

Varhaisten korkeakulttuurien syntymisen edellytyksenä on ollut tuottava maatalous, joka antoi ihmisille enemmän aikaa kehittää teknisiä ratkaisuja. Maatalouden tuottavuus oli suurinta tulvivien jokien kuten Niilin, Kaksoisvirranmaan jokien, Indusjoen ja Keltaisenjoen rannoilla. Maanviljelyksen tuottama ylijäämä on kasvattanut ihmisyhteisöjen kokoa, kehittänyt työnjakoa ja vilkastuttanut kaupankäyntiä. Vanhimpana korkeakulttuurina pidetään kaksoisvirranmaassa ollutta ubaid-kulttuuria. Auraa alettiin käyttää 3000 eaa. Babyloniassa, mikä nosti sadon määrää, kun rikkakasveja saatiin vähennettyä ja maaperän ravinteet saatiin paremmin kiertoon. Auraa vetämään valjastettiin härkä, joka on märehtijänä helpompi ruokkia kuin hevonen. Kaksoisvirranmaasta teknisiä keksintöjä välittyi Niilin alueelle, jonne syntyi Saharan aavikon suojaamana noin 3 000 vuotta kukoistanut muinaisen Egyptin kulttuuri.
Kastelujärjestelmä kehittyi jokivarsikulttuureissa ja lisäsi viljelymaanalaa. Tulvavettä opittiin varastoimaan altaisiin ja käyttämään vielä tulvan jälkeen. Egyptiläisten kehittämällä shadufin, vedennoston tarkoitetun vivun avulla vettä pystyttiin nostamaan ylemmille pelloille. Kastelujärjestelmät kehittyivät laajoiksi, ja Mesopotamiassa pisin kanava oli noin 100 kilometriä ja 100 metriä leveä. Kastelujärjestelmien tarvetta Mesopotamiassa lisäsi ilmastonmuutoksesta aiheutunut joidenkin Persianlahteen laskevien jokien kuivuminen noin 3500 eaa. Egyptissä arvioidaan asuneen vuonna 5000 eaa. primitiivisen maatalouden alkaessa noin 100 000 ihmistä. Väkiluku kasvoi nopeasti, ja vuonna 3000 eaa. asukkaita oli jo noin miljoona. Roomalaisaikana asukkaita oli noin 4 miljoonaa, ja väkiluku alkoi kasvaa vasta uudella ajalla.

Kaupankäynti ja liikenne

Suuria aluksia alettiin rakentaa niin Niilin kuin Eufratin rannoilla. Riittävän suuret alukset auttoivat kauppaa kehittymään ja laajentamaan hallintoa. Kaupan ja hallinnon tarpeisiin sumerilaiset kehittivät kirjanpidon ja tilien käytön. Luvunpitoa oli aikaisemmin harjoitettu luilla ja tikuilla, joihin koverrettiin koloja ilmoittamaan lukumäärää. Sumerissa alettiin käyttää aluksi pussissa olevia kiviä, sitten savesta tehtyjä merkkipalikoita laskemiseen. Erilaisten merkkikivien, kuten lampaan tai leivän symbolien määrä kasvoi yli tuhannen. Ensimmäinen askel kirjoitustaitoon oli sinettien käyttäminen henkilöiden tunnistamiseen ja sopimusten varmistamiseen noin 4000 eaa. Rullasinetillä tunnus painettiin saveen. Seuraava askel oli merkkikivien korvaaminen piirtämällä terävällä tikulla, "nuolenpäällä" niiden muodot sopimuksena käytettyyn saveen ja kirjoitustaito oli syntynyt. Kirjoitustaidon kehittyminen kuvastaa tiiviissä yhteisössä syntyviä tarpeita oikeudenmukaisuuden suhteen, sillä varhaisimmat tunnetut tekstit ovat veroluetteloita ja anomuksia verovähennyksistä. Tekstejä kirjoitettiin papyrukselle ja niitä voitiin pienellä vaivalla kuljettaa ja arkistoida. Temppelit toimivat kaupankäynnissä aluksi uskottuina miehinä ja sopimusten säilyttäjinä, mutta temppelien asema vahvistui vähitellen ja niistä tuli kaupunkivaltioiden hallintokeskuksia. Painojen ja mittojen standardit syntyivät, tunnettu on esimerkiksi painon yksikkö talentti. Sumerissa rahaa ei ollut käytössä, mutta hinnoittelu tehtiin hopealla, jonka painon mittayksikkö oli shekeli. Egyptiläisillä oli myös käytössään kalenteri ja aurinkokello.
Fajanssin valmistuksesta on merkkejä noin vuodelta 4000 eaa. Fajanssin valmistamiseksi on jouduttu rakentamaan uuneja, joissa saavutetaan riittävän korkea lämpötila, ja samalla on luotu edellytyksiä metallien erottamiselle malmista. Lapislatsuli-korut ovat olleet suosittuja niin Egyptissä kuin Kaksoisvirranmaassa, joihin tätä materiaalia tuli kaupankäynnin kautta. Lasia valmistettiin ensimmäisen kerran 2000 eaa. Kaksoisvirranmaassa. Pyörän synty liitetään yleensä 4000-luvun eaa. Mesopotamiaan, jossa sitä käytettiin savenvalussa. Se saapui Egyptiin valloittajien mukana, kun nämä hyökkäsivät hevosvaljakoineen.

Sanakirjoituksesta äännekirjoitukseen

Sumerien nuolenpääkirjoitusta pidetään vanhimpana kirjoitusjärjestelmänä. Egyptiläiset hieroglyfit ovat lähes yhtä vanhoja, noin 3000 eaa. syntyneitä. Molemmat kirjoitusjärjestelmät olivat alkujaan sanakirjoitusjärjestelmiä perustuen kuvakirjoitukseen. Kuvat pelkistyivät nopeasti merkeiksi. Nuolenpääkirjoituksesta kehittyi jo 2700 eaa. tavukirjoitusjärjestelmä, mutta sanakirjoitusmerkkejäkin säilyi. Sanakirjoituksessa jokaisella merkillä on vastinesanansa, jolloin kirjoitustaitoisten täytyy osata tuhansia merkkejä. Tavumerkkien määrä on huomattavasti vähemmän kuin sanoja ja kirjoittamisen oppiminen helpompaa. Sanakirjoituksessa voi kieli voi vaihtua merkien muuttumatta. Sumerin valtasi vuonna 2005 eaa. Elamilaiset, jotka perustivat Babylonian. Nuolenpääkirjoitusmerkeillä alettiin nyt kirjoittaa Akkadinkieltä. Samanlainen ilmiö on tapahtunut myös Kiinalaisten kirjoitusmerkkien tultua käyttöön Japanin kielen kirjoittamisessa. Japanin kielessä sanat taipuvat, jolloin sanakirjoitusjärjestelmää on jouduttu täydentämään tavukirjoituksella. Sanakirjoituksesta on vaikea luopua, kun se takaa oppineiden valta-aseman. Hieroglyfeistä, nuolenpääkirjoituksesta tai kiinalaisista kirjoitusmerkeistä ei ole luovuttu, vaikka tavu- tai äännekirjoitusjärjestelmä on huomattavasti helpompi oppia. Askeleen äännekirjoituksen suuntaan tekivät Egyptissä työssä olleet seemiläisiä kieliä puhuneet palkkasotilaat, joiden kirjoitusta on löytynyt Wadi el-Hol-nimisestä paikasta Siinailla.  Kirjoitus on noin vuosisadalta 1900 eaa. Äännekirjoitusjärjestelmä välittyi foinikialaisen kirjaimiston kautta 800–500 eaa. kreikkalaiseen kirjaimistoon. Kreikkalaiset lisäsivät alkujaan pelkkiä konsonantteja käsittävän kirjaimistoon vokaaleja. Kreikkalaisten kautta kirjaimet siirtyivät Etruskeille ja heiltä Roomalaisille.

Metallien käyttö

Vanhat nimitykset kivikausi, kuparikausi, pronssikausi ja rautakausi perustuvat kultakin aikakaudelta löydettyihin parhaisiin terämateriaaleihin. Siirtyminen eri kaudesta toiseen tapahtui vaiheittain. Vanhimmat korkeakulttuurit syntyivät kivikaudella ja siirtyivät pronssikauteen jo kukoistaessaan. Varhaiset kupariesineet oli tehty takomalla löydetyistä kuparimetallisulkeutumista. Vuoden 4000 eaa. tienoilla opittiin kuparin erottaminen malmista kuumentamalla, ja vuodelta 3500 eaa. ajoilta löytyy jo valumuotteja. Vuoden 3000 eaa. aikaan Kaksoisvirranmaassa keksittiin sekoittaa kupariin sulatusprosessiin tinakiveä ja saatiin aikaiseksi käyttökelpoisempi materiaali, pronssi. Kaivostoimintaa ja metalliteollisuutta harjoitettiin asutuilla alueilla 3000 luvulla eaa. jo runsaasti. Egyptin maaperästä ei löydy kuparia tai tinaa, ja egyptiläisten tiedätään valloittaneen jo varhaisdynastisella ajalla alueita niin Siinailta kuin etelästä Ala-Nubiasta, jossa esiintyy kuparia. 
 
Rauta tunnettiin yhtä varhain varhain kuin kulta ja kupari, esimerkiksi 3000 eaa. egyptiläisistä haudoista on löydetty meteoriittiraudasta tehtyjä helmiä. Raudan valmistuksen keksivät heettiläiset noin 1500 eaa. Raudan valmistus oli vaikeampaa korkeamman lämpötilavaatimuksen vuoksi. Kun opittiin valuraudan lisäksi takoraudan valmistus sekä lämpökäsittelyt kuten karkaisu ja päästöhehkutus, joilla raudasta saatiin sitkeää ja kovaa, raudasta tuli ylivoimainen materiaali aseisiin ja erilaisiin työkaluihin. Raudan yleisyys maaperässä auttoi sen käytön leviämistä. Heettiläiset pystyivät joitakin vuosisatoja pitämään raudan valmistuksen monopolia. Tutankhamonin (1336 eaa.–1327 eaa.) haudasta on löydetty on löydetty rautatikari, joka on aikoinaan ollut hyvin arvokas. Metallien valmistuksen 7 000 vuoden historian tulokset ovat nykyaikaisen tekniikan perusta.

Rakentaminen

Poltettuja tiiliä tehtiin 3500 eaa. Kaksoisvirranmaassa, ja nämä mahdollistivat kaupunkirakentamisen. Kaupunkien kasvaessa ja väestön lisääntyessä alkoi olla riittävästi resursseja suuriin rakennusprojekteihin, joista erityisesti muinaiset egyptiläiset ovat tunnettuja. Pyramidien rakentamiseen on tarvittu rakentamisen ja projektinjohtamisen ammattilaisia, joista joidenkin nimet jopa tunnetaan, kuten Imhotep. Rakennusten sijoittelussa ilmansuuntien mukaan on tarvittu hyvää maanmittaustaitoa. Yhden ihmisen tekniset taidot ovat tuskin riittäneet koko pyramidin rakentamiseen, vaan se on hallitun yhteistyön tulos. Varsinaisen rakennustyön tekijöitä suuren pyramidin rakentamisessa on ollut paljon, jopa 100 000 henkeä. Kaksoisvirranmaassa kirjoitettiin Hammurabin laki vuoden 2000 tienoilla, ja näissä laeissa jo määritetään tekijän vastuusta, mikäli toiselle tehty talo sortuu. Mesopotamiassa käytettiin holvikaarirakennetta vuoden 3000 eaa. tienoilla. Kreetalla oli käytössä jo 2000 eaa. päällystettyjä katuja sekä viemäreitä.

Indus-virran alue

Indus-kulttuurilla oli alueella edeltäjiä, kuten Mehrgarh-alueen kaivaukset osoittavat. Varsinainen Induksen kulttuuri syntyi 2600 eaa. Kulttuurin kuuluneet kaupungit Harappa ja Mohenjo-Daro olivat kehittyneitä, ruutukaavaperiaatteella rakennettuja. Useimmissa taloissa oli oma kylpyhuone ja viemäröinti. Indus-kulttuuri kävi kauppaa Kaksoisvirranmaan kansojen kanssa, mistä todistavat löydetyt sinetit. Indus-kulttuuri loi kirjoitusjärjestelmän, jota ei kuitenkaan vielä pystytä lukemaan, koska kieltä ei tunneta. Puuvillasta tehtiin kangaspuiden avulla kangasta ja vaatteita. Vanhin tunnettu yhtenäinen mittajärjestelmä tunnetaan Mohenjo-Darosta. Pohjoisesta tulleet Arjalaiset paimentolaiskansat valloittivat alueen 1800 eaa. Arjalaisten jälkeen kehittyi muinais-Intia, jossa oli ensin Vedalainen kulttuuri, sitten klassisen Intian kukoistusaikana pidetty Gupta-valtakunta, jolloin kehittyivät tähtitiede ja lääketiede. Metallinkäsittelyssä pystyttiin 300-luvulla tekemään terästä, jota vietiin Arabimaihin damaskiteräsmiekkojen valmistukseen. Aryabhatan käyttöön ottama nollakäsite, ja sen merkintätapa ovat periytyneet länteen Intiaan 1000-luvulla tunkeutunaiden Islamilaisten kautta. Nollalla on kaksi merkitystä, se voi ilmaista tuloksen laskutoimituksesta (esimerkiksi 1-1=0) tai se ilmaisee paikkajärjestelmäksi kutsutussa lukujen merkintätavassa tyhjän paikan (esimerkiksi 101). Babylonialaisilla oli jo käytössä nolla paikkajärjestelmässä ja intialainen keksintö oli käyttää nollaa molemmissa merkityksissä.

Muut muinaiset kulttuurit

Tekniikan kehitykseen vaikuttivat muutkin muinaiskulttuurit kuin edellä kuvatut, kuten kreikkalaisia edeltäneet minolainen kulttuuri ja mykeneläinen kulttuuri sekä kaupankäyntinsä vuoksi teknistä tietämystä levittäneet foinikialaiset. Kiinalaisen kulttuurin piirissä kehittyivät Japanin ja Korean kulttuurit.

Amerikan mantereen prekolumbiaaninen tekniikka

Amerikka asutettiin ilmeisesti useassa vaiheessa Aasiasta Alaskan kautta ensimmäisten ihmisten tullessa 40–50 tuhatta vuotta ja viimeisten 11–10 000 eaa. sitten. Jääkauden aikana merenpinta oli nykyistä alempana, mikä mahdollisti Beringinsalmen helpon ylityksen. Maayhteyden katkettua prekolumbiaanisen tekniikan kehitys on tapahtunut ilman yhteyttä vanhaan maailmaan. Kehityksen pääpiirteet ovat kuitenkin olleet hyvin samankaltaisia. Siperian kautta tulleet ihmiset ovat tuoneet mukanaan sen aikaisen tekniikkansa, kuten käsikirveet ja vaatteet. Aluksi on metsästetty suurriistaa, kuten Clovis-kulttuurissa, jolla on tunnusomainen keihäänkärkityyppinsä. Ilmeisesti näiden kanssa jo käytettiin atlatl-apuvälinettä keihään linkoamiseen. Toinen tunnettu metsästysase on noin vuonna 4000 eaa. kehitetty bola, jossa hihnan molempiin päihin sidottiin kivet. Bola heitettiin eläimen jalkoihin, jolloin se saatiin kaatumaan. Ilmastonmuutoksen ja sukupuuttoon metsästyksen jälkeen jouduttiin kehittämään maanviljelyä. Viljelykasveina tunnettuja ovat maissi ja peruna. Maissia alettiin viljellä noin 7 000 vuotta sitten. Inkat ja mayat käyttivät keinokastelujärjestelmiä. Maanviljelyn kehittyminen synnytti suurempia asutuksia ja mahdollisti suuria rakennushankkeita. Vuoden 2000 eaa. paikkeilla on rakennettu uuden maailman vanhimmat pyramidimaiset temppelit. Metalleista opittiin tuntemaan jalometallit, joista erikoisuutena platina, sekä kupari ja pronssi, mutta rauta oli tuntematon ennen Kolumbuksen saapumista. Rakennustekniikassa käytettiin valeholvia, jossa kalkkikivestä pinotut seinät hitaasti lähenivät toisiaan siten, että ne pystyttiin lopulta yhdistämään yhdellä kivellä päältä. Mayat käyttivät laastia. Inkat kehittivät valtakuntansa hallintoa ja rakensivat sitä varten laajan tieverkoston ja postijärjestelmän. Tieverkosto oli espanjalaisten saapuessa paremmassa kunnossa kuin tiet vanhassa maailmassa. Inkat eivät osanneet kirjoittaa, mutta numeroiden tallentamiseksi he tekivät solmuja eri väristen köysien nippuihin. Kuten Sumerissa, laskentataito oli sivilisaatiolle, joksi Inka-valtiokin luetaan, kirjoitustaitoa ensiarvoisempaa.

Varhaiskeskiaika ja Bysantti

Rooman valtakunta hajosi vuonna 476 germaanien valtaukseen, ja Eurooppaan muodostui monia valtioita, jotka eivät varsinkaan varhaisella keskiajalla jättäneet jälkeensä niin suurenmoisia esineitä ja kirjoituksia kuin varhaisemmat kulttuurit. Rooman hajoaminen tapahtui vähitellen, ja monet germaanit hankkivat roomalaisen koulutuksen. 200-luvulla Rooman legioonien upseereista puolet oli germaaneja. Kansainvaellusten aikana Euroopan väestö väheni ja talous taantui, mikä vaikeutti tekniikan kehittämistä ja myös olemassa olevan tekniikan ylläpitoa. Rooman aikaiset rakennukset ja tiet alkoivat rappeutua. Germaanit säilyttivät monia roomalaisia instituutioita, kuten roomalaisen oikeuden. Latina säilyi kulttuurikielenä kirkon avulla. Erityisesti Itä-Rooma eli Bysantin valtakunta jatkoi antiikin perinnön vaalimista, ja sillä oli myös yhteyksiä itään. Konstantinopolissa vihittiin 537 Hagia Sofian kirkko, jonka kupoli kohoaa 56 metriä lattiasta. Itä-Rooma oli valtiona oikeauskoinen ja yksivaltiaiden hallitsema, mikä oli jo pysäyttänyt helleenisen kauden tieteellinen kehityksen Aleksandriassa, kun islaminuskoiset valloittivat sen 600-luvulla. Valloittajien haltuun joutui laaja kokoelma antiikin kirjallisuutta, joka päätyi Bagdadiin perustettuun yliopistoon. Välimeren alueen yhtenäisyys päättyi arabien valloitettua Espanjan 700-luvulla. Islamilainen kulttuuri kukoisti 800–900 luvuilla. Bagdadiin syntyi matematiikan koulukunta, jolta periytyvät termit algebra ja algoritmi. Bysantin valtakunta tuhoutui turkkilaisten valloitettua Konstantinopolin vuonna 1453.
Bysantin kautta Euroopan maanviljelyssä otettiin käyttöön roomalaisten kehittämä rautavahvistettu aura, jota slaavit olivat alkaneet käyttämään jo 500-luvulla. Auralla voitiin käsitellä Euroopassa yleisiä kosteita lietemaita, jotka olivat myös hedelmällisiä. Pellot kynnettiin härkien avulla kunnes 800-luvulla keksittyjen ”hirttämättömien” valjaiden ja hevosenkengän ansiosta auran vetämiseen voitiin käyttää hevosta, jolla saatiin aikaan suurempi voima ja nopeampi kulku. Näillä keinoilla maanviljelyn tehokkuus nousi jopa puolella. Kun käyttöön otettiin myös vuoroviljely, saatiin aikaan maatalouden vallankumous. Tämän tuotannollisen ylijäämän turvin pystyttiin käynnistämään laaja kirkkojen rakennustyö Euroopan joka puolella.
Vesivoiman käyttö lisääntyi jatkuvasti, ja jauhomyllyt yleistyivät. Vilhelm Valloittajan laadituttaman maakirjan mukaan Englannissa toimi vuonna 1085 lähes 6 000 jauhomyllyä. 800-luvulla myllyyn liitettiin epäkesko tuottamaan suoraviivaista liikettä, jota käytettiin takomoissa, sahoissa ja pumpuissa. Tuulimyllyjä tiedetään käytetyn Persiassa jo 600-luvulla eaa. Nämä toimivat pystyakselin ympäri pyörien. Idea tuulimyllystä tuli mahdollisesti ristiretkeilijöiltä 1100-luvulla, mutta eurooppalainen vaaka-akselin ympäripyörivä tekniikka voi olla myös Euroopassa keksitty. Tehokkaimmin matalat tuulimyllyt pystyvät hyödyntämään tuulta alavilla rannikkoseuduilla, minkä johdosta tuulimyllyjä hyödynnettiin paljon Alankomaissa ja Tanskassa. Keskiajalla käytiin myös kauppaa Arabian ja Keski-Aasian kanssa, ja sieltä tuotiin silkin ja muiden tarvikkeiden ohella myös teknisiä ratkaisuja, kuten varsijousi, perävannakseen kiinnitetty peräsin, ruuti, paperi ja metallilevyihin perustuva kirjapainotekniikka. Ne olivat todennäköisesti kehittyneet Kiinassa. Bysantti jatkoi välimeren laivanrakennustaitoa, ja viikingit kehittivät laivanrakennustaitoa pohjoisessa.

Tekniikan kehityksen kiihtyminen keskiajan loppupuolella

Euroopan valtiolliset olot vakiintuivat vuoden 1000 tienoilla. Euroopassa vallitsi katolisen kirkon luoma verkosto ylitse valtiorajojen. Jotkut munkeista kehittyivät rakentamisen osaajiksi, ja heitä lainattiin myös maallisten rakennusprojektien vetäjiksi. Rakentamisen osaajat siirsivät tekniikkaa maasta toiseen. Kirkkorakentamisen komeimpia tuloksia on goottilainen arkkitehtuuri, joissa holvikaaret kehitettiin huippuunsa. Suhtautuminen työhön alkoi muuttua kaupunkien jälleen kasvaessa ja porvariston kehittyessä. Kristillinen kirkko kunnioitti ihmisten tasa-arvoa ja orjuus väheni. Toisaalta ahneutta pidettiin syntinä, ja monet rikkaat porvarit yrittivät saada hyväksyntää rakennuttamalla kirkkoja. Ammattikunnat kehittyivät ja alkoivat suojella osaamistaan.
Bysantin kautta käyttöön tuli jalustin, joka auttoi ratsumiestä käsittelemään raskaita aseita, kuten peistä. Tällä ja haarniskalla oli huomattava merkitys sodankäynnille ja ritarikuntien syntymiselle. Painavien panssaroitujen sotilaiden, ritarien kantamiseen jalostettiin omia hevosrotuja. Panssaroitu ritari voitti jalkamiehen, mutta oli itse haavoittuvainen varsijouselle ja sotakeihäälle. Varsinkin noin vuoden 1050 tienoilla Kiinassa alkanut tuliaseiden kehittyminen alkoi aluksi hitaasti muuttaa sodankäyntitapoja. Euroopassa kehitettiin 1200-luvulla vastapainokatapultti ja pronssikanuunoita alettiin valaa 1300-luvulla.  
Keskiajan kauppaa hallitsi Venetsia Välimerellä ja Hansaliitto Itämereltä Pohjanmerelle. Hansa-alukset, koggit oli limisaumoilla tehty kuten viikinkialukset. Venetsialaiset kehittivät laivanrakennusta alkamalla tehdä ensin rungon ja kaaripuut ja vasta tämän jälkeen laipiot välimerenperinteen mukaan tasasaumoilla, kun aikaisemmin oli tehty ensin laipiot ja sitten niihin sovitettu kaaripuut. Tällä tavalla laivoista saatiin vahvempia ja niiden kokoa voitiin suurentaa. Vuonna 1400 Venetsialla oli kauppalaivastossa noin 3 000 alusta. Silkkitien katkeaminen vihamielisyyksiin islamilaisten kanssa johti yrityksiin löytää meritie Intiaan. Ensimmäinen valtamerikelpoisena pidettävä alus oli karaveli, joka latinalaispurjein varustettuna kykeni luovimaan.
Pohjois-Italian kauppiaat kehittivät 1200 ja 1300 lukujen vaihteessa kaksinkertaisen kirjanpidon, mikä oli tietohallinnollisesti merkittävä menetelmäkeksintö ja käytössä nykyäänkin.
Vuosien 1250 ja 1350 välinen jakso tuotti paljon mekaniikkaa hyödyntäviä keksintöjä. Näitä olivat esimerkiksi kehruu- ja kutomatyökalut ja painojen avulla toimivat kellot. Merenkulussa otettiin käyttöön kompassi. Silmälasit kehitettiin Pohjois-Italiassa 1280-luvulla. Keskiajalla tapahtunut mekaniikan kehittyminen on osaltaan taustana uudenajan mekanistisille ajatuksille ja kristillisen maailmankuvan säröille johtaen renessanssiin. Erityisesti keskiajan lopulla, vuonna 1436, Gutenbergin keksimä irtokirjaimia käyttävä painotekniikka edesauttoi uudella ajalla tapahtuneita laajoja yhteiskunnallisia mullistuksia, koska se mahdollisti tiedonvälityksen aikaisempaa huomattavasti edullisemmin ja ilman kopiointivirheitä. Painokonetta pidetään myös uuden ajan alkuna. Tekniikan näkökulmasta keskiaika Euroopassa oli vielä käsityöläistekniikan aikakautta, jolloin tietämys kasvoi, mutta sitä ei osattu muotoilla moderniksi teknologiaksi. Vaikka islamilainen Ibn al-Haitham oli jo sydänkeskiajalla kirjoittanut optiikasta teoksen, jossa korosti kokeiden merkitystä, tekniikan ja tieteiden kehittyminen kuihtui islamilaisessa maailmassa keskiajan lopulla. Englantilainen fransiskaanimunkki Roger Bacon alkoi 1200-luvulla tutkia islamilaista tiedettä ja tekniikkaa. Islamilaiset oppineet olivat tallettaneet ja kääntäneet antiikin aikaisia kirjoituksia. Islamilainen maailma kävi kauppaa Intian ja Kiinan kanssa siirtäen sieltä tietämystä, esimerkiksi intialaisten matemaatikkojen keksimän nolla-käsitteen ja arabialaiset numerot.

Raudasta teräkseen

Teräs on monimuotoinen rautamateriaali, josta seosaineita, mekaanista ja lämpökäsittelyjä muuttelemalla saadaan aikaan lujuudeltaan, sitkeydeltään ja kovuudeltaan hyvin erilaisia laatuja. Vielä 1700-luvulla raudan valmistaminen oli työlästä, määrä vähäistä ja lopputuloksen laatu ei ollut kovin hyvää. 1700-luvun lopulla vauhdittunut teollistamiskehitys loi raudalle paljon kysyntää. Ensimmäinen askel raudanvalmistuksen kehityksessä oli ottaa Wattin höyrykone käyttöön puhaltamaan ilmaa koksiin palamislämpötilan nostamiseksi. Koksia käytettiin koska puuhiiltä ei saatu tarpeeksi. 1830-luvulla tuli käyttöön vieläkin tehokkaampi Neilsonin kuumapuhallusmenetelmä, mutta kehityksestä huolimatta tuotanto oli vähäistä. Johtava tuottajamaa, Englanti tuotti vuonna 1850 vain 60 000 tonnia terästä ja 2,5 miljoonaa tonnia harkkorautaa. Vertailun vuoksi nykyaikainen masuuni-valssilaitos, esimerkiksi lajissaan pienehkö Rautaruukki Raahe, tuottaa noin 2,5 miljoonaa tonnia terästä vuodessa. Vuonna 1860 Henry Bessemer kehitti kääntyvän konvertterin, joka mahdollisti harkkoraudan valmistamisen suoraan teräkseksi, kun aikaisemmin harkkoraudasta tehtiin ensimmäisellä sulatuksella valurautaa ja vasta toisella terästä. Seuraava kehitysaskel oli Friedrich Siemensin kaasupuhalluksella toimiva lieskaliesi, jota ranskalaiset Martinin veljekset kehittivät edelleen sopivaksi romuraudan sulatukseen, mikä lisäsi tuotannon taloudellisuutta. Englannin etuna oli, että siellä rautamalmi ei sisältänyt fosforia, joka aiheuttaa teräkseen haurautta. Englantilaiset S.G.Thomas ja Percy Gilchrist kehittivät menetelmän fosforin poistoon teräksestä 1880-luvulla ja sen seurauksena teräksen tuotanto Englannin kilpailijamaissa kasvoi nopeasti 1880-luvulla. 1800-luvun lopulla Englanti olikin jäämässä teollistumisessa jälkeen Yhdysvalloista ja Saksasta. Samoihin aikoihin kemian tietämyksen ja atomikäsitteen selkeytyessä alettiin myös ymmärtää, mitä teräksessä tapahtuu sen lujittuessa muokattaessa ja syntyi metallurgiaksi kutsuttu laaja tieteen haara.

Konetekniikan eteneminen

Koneistuminen alkoi tekstiiliteollisuudessa, joka oli syntynyt jo keskiajalla ja jota merkantilismi oli pitänyt suojattuna. Valtion tilausten ansiosta tekstiiliteollisuudessa oli syntynyt suuria tuotantolaitoksia. Teollistumisen ensimmäisen vaiheen 1800-luvulla tekstiiliteollisuus pysyikin kehityksen kärjessä. Englanti oli monen keksinnön alkukoti, mutta tekstiilikonetekniikan omaksuivat nopeasti Yhdysvallat, Saksa ja Ranska. Tekstiiliteollisuus oli tärkeää teollisen kehityksen alussa myös Kiinassa, Japanissa ja Intiassa. Kehruu-Jenny kytkettiin ensimmäisenä tekstiiliteollisuuden koneena Wattin vauhtipyörällä varustettuun höyrykoneeseen. Kehruu-Jennyn kanssa tarvittiin vielä ihmiskäsiä. Richard Roberts (1789–1864) kehitti täysin automaattisen kehruukoneen 1830-luvulla. Kutomakone kehittyi kangaspuista, ja ensimmäisen koneen rakensi Edmund Cartwright vuonna 1787. Ranskalainen Joseph Marie Jacquard patentoi vuonna 1805 osittain automaattisen kutomakoneen, jota vietiin myös Englantiin. Jacquardin keksinnön taustalla oli Basile Bouchonin 1720-luvulla Lyonissa tekemä kehitystyö kuviollisen silkkikankaan kutomiseksi. Bouchon oli keksinyt reikänauhan, jonka avulla loimilankoja nostettiin kuvion mukaisesti. Bouchonin työtoveri Jean-Baptiste Falcon keksi 1726 korvata paperinauhan pahvikortilla ja loi ensimmäisen reikäkortin. 1830 lähtien kutomakoneeseen liitettiin höyrykoneita, vaikka vesivoima säilytti paljolti asemiaan tekstiiliteollisuuden voiman lähteenä. Aseidenkin valmistus koneellistui. Aseiden piippuja opittiin rihlaamaan, jonka avulla aseista tuli tarkempia. Terästen ja räjähdysaineiden kehittyessä aseiden teho kasvoi. Yhdysvaltain sisällissota oli ensimmäinen sota, jossa käytettiin konetuliaseita ja kokonaan teräksestä valmistettua pyörivällä tykkitornilla varustettua sota-alusta. Varsinkin käsiaseiden tuotannossa Yhdysvalloissa kehittyi työstämisen mittatarkkuus ja vaatimukset osien vaihtokelpoisuudesta.

Koneiden yhteiskunnallisia vaikutuksia

Kiinteisiin työaikoihin sopeutuminen oli alkujaan ongelmana tehtaissa, koska vapaat ihmiset olivat tottuneet liikkumaan joustavasti. Kun vielä koneellistuminen paikallisesti syrjäytti työntekijöitä, työntekijöiden ja omistajien välille alkoi syntyä kitkaa, mistä ensimmäisenä esimerkkinä olivat luddiitit. Koneellistuminen myös erkaannutti tekemisen tiedot ja taidot työntekijöistä. Muodostui koneiden tekemään työhön perustuva tuotantojärjestelmä, jonka viimeistä vaihetta edustaa automaatio niin suunnittelu- kuin hallinnollisissa tehtävissä. Teollistumiselle oli tyypillistä voimakas kaupungistuminen. Sadassa vuodessa Englannin 1700-luvun puolivälissä hajallaan pienissä kylissä sijainnut tekstiiliteollisuus keskittyi muutamiin nopeasti kasvaviin kaupunkeihin. 1800-luvulla Euroopassa alkoi myös laaja muutto valtameren taakse. Syynä oli paljolti voimakas väestönkasvu. Lontoon asukasluku nousi vuosina 1802–1881 noin miljoonasta yli neljään miljoonaan. Kaupungit jakautuivat jyrkästi köyhään ja varakkaaseen alueeseen. 1800-luvun mittaan myös köyhempienkin elintaso alkoi nousta. Teollistumisen tuloksena kaupunkien hygieniataso parani, kun viemäriverkkoja rakennettiin. Massatuotanto toi markkinoille halvempia tuotteita. Tuotantomenetelmien ja koneiden liikkuessa rajojen yli, maailma alkoi samankaltaistua. Markkinat laajenivat maailman laajuisiksi, ja yhä harvempi pystyi välttämään maailmankaupan suhdanteiden vaikutusta elämäänsä.

Teollisuuden muutokset 1950-luvulta eteenpäin

Kolmantena muutoksen aaltona teollisessa valmistuksessa voidaan pitää 1900-luvun loppupuolella alkanutta muovimateriaalien käyttöä, puolijohteiden valmistusta ja tietokoneisiin perustuvaa automaatiota. Robotit tulivat tehtaisiin. Ihmiset alkoivat kadota tehtaiden lattioilta ja konttorien miehitys kasvoi usein tehdasta suuremmaksi. 1700-luvulta 1970-luvulle saakka teollisuuden osuus työvoimasta kasvoi, mutta kääntyi 1980-luvulla laskuun, mikä synnytti käsitteen "jälkiteollinen yhteiskunta" ja myöhemmin siihen liittyvän käsitteen "tietoyhteiskunta".
Kiristyneiden laatuvaatimusten ja automaation johdosta tehtaat tulivat puhtaammiksi kuin useimpien kodit. Jatkuvasti kasvava osa tuotannosta, kuten piikiekkojen päälle tehtävien mikroprosessoreiden tuotanto, tehdään puhdastiloissa, jotka ovat puhtaampia kuin leikkaussalit sairaaloissa. 1940-luvulla alkoi öljypohjaisten muovin massatuotanto ja vuoden 1973 öljykriisiin saakka maailman muovituotanto kaksinkertaistui joka viides vuosi. Muoveja tehdään maailmassa noin 250 ja terästä noin 1 400 miljoonaa tonnia vuodessa, joten tilavuuksilla laskettuna määrät ovat samaa luokkaa. Tärkeimmät nykyisistä muovilaaduista, kuten PVC ja polyeteeni, kehitettiin ennen toista maailman sotaa, kuten myös synteettinen kumi, jota saksalaiset valmistivat sodan aikana, koska eivät saaneet enää luonnonkumia. Ruiskuvalukoneiden massatuotannolla sekä suulakepuristettujen muoviprofiilien ja kalvojen avulla helposti muovattavat ja riittävän kestävät muovit tulivat tärkeimmiksi materiaaleiksi kulutustavaroille. Muovikassista on tullut aikakauden symboli. Edullisina materiaaleina muovit edistivät kertakäyttökulutusta.

Ympäristöongelmat

Maanviljelyn aloittamisesta alkaen ihminen on muokannut ympäristöään, mikä johti jo varhain ympäristöongelmiin, kuten eroosioon ja maaperän köyhtymiseen. Välimeren maista tuhottiin metsät jo antiikin aikana. Keskiajalla metsät hakattiin kaupunkien ympäristöistä, ja keskiajan lopulla Euroopan metsät olivat jo vähentyneet merkittävästi. Ympäristön saastuminen alkoi teollistumisen ja höyrykoneiden käytön myötä, ja kasvava hiilenpoltto aiheutti savusumuongelmia. 1900-luvun alkupuolella teollisuuden volyymi oli jo niin suurta, että saastuminen alkoi tuhota näkyvästi ympäristöä ja ensimmäiset ympäristöliikkeet aloittivat toimintansa. Vuonna 1872 perustettu Yellowstonen kansallispuisto oli ensimmäinen kansallispuisto. 1900-luvun alun ympäristöliike ihannoi talonpoikaiskulttuuria ja esiteollista yhteiskuntaa, mikä rajoitti sen vaikutusvaltaa. 1960-luvulla havahduttiin ympäristöongelmiin voimakkaasti, kun ympäristökatastrofit kuten DDT, PCB ja happosateet tulivat julkisuuteen. Myöhemmin lista vielä jatkui: asbesti, Bhopal, Tšernobyl, raskasmetallit, polttoaineen lyijylisäaine, freonit. Rooman Klubi julkaisi vuonna 1972 paljon huomiota saaneen teoksen Kasvun rajat, jossa varoitettiin luonnonvarojen riittävyydestä. Kaikki nämä johtivat ympäristönsuojelulainsäädännön kehittymiseen. Kiristynyt lainsäädäntö vaikutti 1900-luvun loppuun mennessä kehittyneissä maissa saavutettuun saastumisen oleelliseen vähentymiseen, ja ympäristö saattoi alkaa puhdistua. Esimerkiksi useat jo lähes likaviemäreiksi muuttuneet joet ovat nyt osittain puhdistuneet ja freonipäästöt vähentyneet. Ympäristöongelmista ei kuitenkaan ole päästy eroon. Varsinkin energiantuotannon aiheuttama hiilidioksidipäästö on yksi ilmastonmuutoksen syistä.