Kỹ thuật
Lịch sử > Thời kỳ hiện đại

Lĩnh vực cơ học cổ điển, hay còn gọi là cơ học Newton, được xem là nền tảng của những ngành kỹ thuật hiện đại. Nhờ vào sự phát triển mạnh khi công việc kỹ sư dần trở thành những nghề nghiệp có chuyên môn cao vào thế kỷ 18, thuật ngữ "kỹ thuật" được dùng cho những lĩnh vực có ứng dụng đến toán học và khoa học. Tương tự, những lĩnh vực thuộc nhóm ngành kỹ nghệ cơ học thời Trung cổ (mechanic arts) như nông nghiệp, quân sự, xây dựng, luyện kim..., dần được tập hợp chung thành nhóm các ngành "kỹ thuật".
John Smeaton, kỹ sư người Anh, được xem là "cha đẻ" của ngành kỹ thuật xây dựng. Ông từng đảm trách việc thiết kế nhiều công trình như cầu, kênh đào, hải cảng, và hải đăng. Ông cũng là một kỹ sư cơ khí tài năng và đồng thời là nhà vật lý lừng lẫy. Smeaton đã nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm dựa trên mô hình bánh xe nước trong suốt bảy năm nhằm tìm cách tăng hiệu suất hoạt động của nó. Ông cũng đã ứng dụng trục và bánh răng bằng sắt vào những bánh xe nước, đồng thời cải tiến động cơ hơi nước của Newcomen. Ngoài ra, Smeaton là người đầu tiên sử dụng "vữa vôi thủy hóa" (hydraulic lime, một dạng vữa vôi được hydrat hóa) và kỹ thuật sử dụng những khối đá granit làm mộng đuôi én trong việc xây dựng Hải đăng Eddystone (1755–1759). Smeaton được xem là người có đóng góp lớn đến việc phát triển của xi măng hiện đại vì ông đã tìm ra công thức pha trộn thích hợp để đạt tính hóa cứng (hydraulicity) cho vữa vôi, giúp dẫn đến việc phát minh ra xi măng Portland sau này.
Những ngành khoa học ứng dụng cũng đã giúp dẫn đến sự phát triển của động cơ hơi nước với hàng loạt phát minh trong thế kỷ 17 và 18. Evangelista Torricelli, nhà khoa học người Ý và là học trò của Galileo, đã phát minh ra áp kế và cách đo áp suất khí quyển vào năm 1643. Đến năm 1656, nhà sáng chế người Đức Otto von Guericke đã minh họa lực tác động tạo ra bởi áp suất khí quyển bằng thí nghiệm sử dụng quả cầu Magdeburg. Nhà vật lý người Pháp, Denis Papin, đã tạo mô hình thí nghiệm động cơ hơi nước và piston vào năm 1707. Edward Somerset, Hầu tước đệ Nhị xứ Worcester, đã xuất bản cuốn sách tổng hợp 100 phát minh trong đó có phương pháp nâng khối lượng nước. Samuel Morland, nhà phát minh người Anh chuyên về các loại bơm, đã để quên những bản thảo thiết kế bơm hơi nước ở văn phòng Bộ lãnh thổ quốc phòng (Ordinance Office) và Thomas Savery, một nhà phát minh người Anh khác, tình cờ tìm thấy. Savery sau đó đã thiết kế bơm hơi nước đầu tiên vào năm 1698, mà ông đặt tên là "Bạn của thợ mỏ" (The miner's friend); loại bơm này sử dụng cả áp suất chân không và áp suất dương. Thomas Newcomen, nhà phát minh người Anh, người đã tạo ra động cơ hơi nước có piston được sử dụng thương mại đầu tiên vào năm 1712, được cho rằng chưa được đào tạo bài bản về khoa học trước đó.
Việc ứng dụng xi lanh gang xám chạy bằng hơi nước dùng để cung cấp khí nén cho lò luyện gang giúp tăng sản lượng sản xuất sắt trong thế kỷ 18. Nhờ năng lượng hơi nước, nhiệt độ lò cao tăng lên, đá vôi được sử dụng, giúp chuyển đổi nhiên liệu đốt từ than củi sang than cốc. Những phát minh này làm hạ giá thành sản xuất sắt, giúp việc sử dụng đoàn xe ngựa kéo và xây dựng cầu sắt trở nên dễ dàng hơn. Quy trình khuấy luyện, phát minh bởi Henry Cort vào năm 1784, cho phép tăng hiệu suất sản xuất sắt rèn lên. Phương pháp thổi gió nóng, được phát minh bởi James Beaumont Neilson vào năm 1828, giúp giảm lượng nhiên liệu cần thiết để nấu chảy quặng sắt. Ngoài ra, sự phát triển của động cơ hơi nước áp suất cao dẫn đến sự phổ biến của những động cơ đầu kéo hơi nước và tàu hơi nước. Những quy trình sản xuất thép tiên tiến như quy trình Bessemer hay lò nung đáy bằng (lò Martin) đã mở đường cho sự phát triển của các ngành công nghiệp nặng vào cuối thế kỷ 19. Một trong những kỹ sư nổi tiếng nhất giai đoạn giữa thế kỷ 19 là Isambard Kingdom Brunel, với nhiều công trình như đường ray xe lửa, xưởng sửa chữa đóng tàu, và tàu hơi nước.
Cách mạng công nghiệp đã tạo ra nhu cầu rất lớn về máy móc bằng kim loại, từ đó dẫn đến sự phát minh ra nhiều loại máy công cụ. John Wilkinson, nhà sáng chế người Anh, phát minh ra máy khoan bàn (hay còn gọi là máy khoan đứng) vào năm 1774 được xem là loại máy công cụ đầu tiên. Máy khoan đứng của Wilkinson, với khả năng có thể khoan lỗ có đường kính lên tới 1.250 mm với sai số chỉ 1 mm, được xem là một bước tiến vượt bậc vào thời đó và giúp hỗ trợ sự phát triển mạnh mẽ của các động cơ hơi nước. Các loại máy công cụ khác cũng lần lượt ra đời, như máy tiện ren, máy phay, máy tiện vô tâm (turret lathe), máy bào kim loại. Kỹ thuật cơ khí chính xác được phát triển vào nửa đầu thế kỷ 19. Các loại khuôn dẫn, gá lắp, bắt đầu được sử dụng để định hướng và cố định vật liệu khi gia công, giúp tăng độ chính xác. Những loại máy công cụ bắt đầu có thể sản xuất ra những linh kiện có thể thay thế được, từ đó dẫn đến việc sản xuất quy mô lớn vào cuối thế kỷ 19.
Theo thống kê điều tra dân số Hoa Kỳ vào năm 1850, số lượng "kỹ sư" vào khoảng 2.000 người. Trước năm 1865, chưa đến 50 người tốt nghiệp đào tạo về ngành kỹ thuật ở Mỹ. Năm 1870, chỉ khoảng 12 sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật cơ khí, sau đó tăng lên 43 người tốt nghiệp vào năm 1875. Đến năm 1890, có khoảng 6.000 kỹ sư trong các ngành kỹ thuật xây dựng, khai khoáng, cơ khí, và điện.
Trước năm 1875, đại học Cambridge chưa đào tạo ngành cơ học ứng dụng; còn đại học Oxford đến năm 1907 mới bắt đầu có ngành kỹ thuật đầu tiên. Nước Đức thành lập các trường đại học về kỹ thuật sớm hơn các đại học ở Anh. Bằng Tiến sĩ Kỹ thuật (gọi đúng hơn là "Tiến sĩ Khoa học ứng dụng và Kỹ thuật") đầu tiên ở Hoa Kỳ được trao cho Josiah Willard Gibbs tại Đại học Yale vào năm 1863. Đây cũng là bằng Tiến sĩ về khoa học thứ hai được trao tại Hoa Kỳ.
Ngành kỹ thuật điện được hình thành vào thế kỷ 19 nhờ vào những thí nghiệm của những nhà khoa học như Alessandro Volta, Michael Faraday, Georg Ohm, cùng với sự phát minh ra điện báo vào năm 1816 bởi Francis Ronalds và động cơ điện vào năm 1837 bởi Thomas Davenport. Những công trình nghiên cứu lý thuyết của James Maxwell và Heinrich Hertz vào cuối thế kỷ 19 đã mở đường cho sự ra đời của lĩnh vực điện tử. Những phát minh sau đó, như đèn điện tử chân không và transistor, đã giúp lĩnh vực kỹ thuật điện–điện tử thu hút nhiều kỹ sư hơn bất kỳ ngành kỹ thuật nào khác.
Ngành kỹ thuật hóa học được phát triển vào cuối thế kỷ 19. Việc sản xuất quy mô công nghiệp đòi hỏi phải sử dụng những loại vật liệu mới và quy trình sản xuất mới; chưa kể nhu cầu sản xuất hóa chất số lượng nhiều đã dẫn đến việc ra đời một lĩnh vực kỹ thuật riêng biệt. Vai trò của các kỹ sư hóa học liên quan đến việc thiết kế những nhà máy và quy trình sản xuất hóa chất.
Ngành kỹ thuật hàng không là lĩnh vực thiết kế máy bay trong khi ngành kỹ thuật hàng không vũ trụ là một lĩnh vực mới, liên quan đến việc thiết kế tàu vũ trụ. Những người khởi đầu các ngành này là những nhà tiên phong vào đầu thế kỷ 20 tuy đã được nghiên cứu bởi George Cayley từ cuối thế kỷ 18. Những kiến thức thuở sơ khai của ngành kỹ thuật hàng không phần lớn đến từ kinh nghiệm cộng với những lý thuyết và kỹ năng tích lũy từ các lĩnh vực kỹ thuật khác.
Chỉ một thế kỷ sau chuyến bay thành công của anh em nhà Wright, ngành kỹ thuật hàng không đã đạt bước tiến mạnh mẽ, khi phát triển những loại chiến đấu cơ phục vụ cho Thế chiến thứ Nhất. Trong khi đó, những nghiên cứu về khoa học cơ bản vẫn được tiếp tục nhờ vào việc kết hợp vật lý lý thuyết và thực nghiệm.