アメリカ合衆国の技術と産業の歴史
ジョン・D・ロックフェラーはアメリカ石油産業の強力な統合推進者であった。1865年以降、ロックフェラーは製油所、鉄道、パイプラインおよび油井を購入し、その会社スタンダード・オイルの競争者を情け容赦も無く切り捨てた。1879年までにアメリカで精製された石油の90 %を支配した。スタンダード・オイルは鉄道のタンク車に積み卸しするよりも、ニュージャージー、クリーブランド、フィラデルフィアおよびボルチモアの製油所とペンシルベニアの生産地を直接パイプラインで結び、効率と利益を大きくすることができた。スタンダード・オイルのネットワークの規模が予想もしていなかったくらい大きくなったので、会社は管理、財務および組織に新しい手法を開発していった。会社法は州を跨る事業の可能性を制限していたので、スタンダード・オイルは中央のトラストの利用を始め、それが各州にある構成会社の所有と管理を行った。他の産業でもトラストを使うことは、1890年のシャーマン反トラスト法の成立で競争を抑制し独占価格を引き出すものとして規制された。1911年、「ニュージャージー州スタンダード・オイル対アメリカ合衆国事件」の判決で、最高裁はスタンダード・オイルのトラストを解散し、競合する会社に分割することを命じた。この結果、エクソン(ニュージャージー州スタンダード・オイル)モービル(ニューヨーク州スタンダード・オイル)およびシェブロン(カリフォルニア州スタンダード・オイル)ができた。
石油製品に対する需要は世紀の変わり目頃に急増した。家庭では暖房や照明用に灯油を使い、産業では機械用の潤滑油に、利用が進んだ内燃機関ではガソリンの需要が高まった。1880年から1920年の間、年間製油量は2,600万バレル(400万キロリットル)から4億4,200万バレル(7,000万キロリットル)まで上昇した。20世紀初期には、テキサス州、オクラホマ州、ルイジアナ州およびカリフォルニア州で大規模の油田が発見され、「オイル・クレイズ」を引き起こして、これらの州の急速な工業化にも貢献した。これらの州は元は農業主体の西部州であり、スタンダード・オイルの生産と精製のネットワークの範囲外にあったので、ロングビーチ、ダラスおよびヒューストンのような都市が、スノコ、テキサコおよびガルフ・オイルといった会社の元で、主要な石油精製と油田管理の中心地として浮上した。
ベンジャミン・フランクリンは初めて陽電荷と負電荷について記述することで電気の研究を始め、電荷の保存の原理まで進めた。フランクリンは雷が鳴る中で凧を飛ばし、雷が電気の一形態であることを示し、家を守るための避雷針を発明したという作り話で良く知られている。ハンフリー・デービーのような初期の物理学者はある条件下で電気が光を生み出せることを示したが、当時の電池は長い時間必要な電流を維持できなかった。1831年、イギリス人マイケル・ファラデーは電気と磁力の関係を示し、磁石を回転させて電流を発生させる発電機を作り上げた。発電機はイギリスとフランスで直ぐにアーク灯に使われたが、高温を発し火花が飛ぶので、広く使われることは無かった。
1880年、トーマス・エジソンはそれまでの多くの発明家の仕事を元に長寿命の白熱電灯を開発し特許を取った。ベルと同様に、エジソンは直ぐに抜け目の無い事業計画を立ててその発明の商品化に取り掛かった。その計画は「電球」が必要とする技術系全体を製造するものであり、発電機(エジソン機会会社)、電線(エジソン電気管会社)、発電所と配電(エジソン電気照明会社)、ソケットおよび電球を作る会社であった。当時の他の産業と同様に、これらの会社は複合企業体であるゼネラル・エレクトリック (GE) に吸収されることで大きな効率化を生み出した。照明は広く普及され、1882年から1920年の間に、アメリカの発電所はマンハッタンの1カ所から4,000カ所近くまで増えた。初期の発電所は消費者の近くに建てられたが、1900年までには長距離を送電できる発電所もできるようになった。1920年までに電力は石油系の照明を凌ぎ、20世紀を支配するものになった。
照明に加えて、電動モーター(発電機を逆転させる発想、すなわち電流で磁石を回転させ仕事をさせる)が産業分野で大変重要な物になった。1883年、セルビアからの移民でエジソンの弟子であったニコラ・テスラは、交流モーターを発明して電動モーターの構造を簡略化し、特許を取ってその発明をウェスティングハウス社に使用許諾した。電動モーターは、複雑な力伝達機構が不要であり、蒸気ボイラーのように運転のために水を供給することも必要ではなかったので、工場の蒸気機関に急速に置き換わっていった。以前、エジソンの所で働いていた電気技師フランク・スピローグは、1888年にモーターを使って電力で動く路面電車を開発した。
エジソンの直流発電機と照明に関する特許は当初の配電に関して市場の独占ができた。しかし、直流電流の送電は産業用の場合と家庭や商業用の場合とでは電圧が異なり、その変圧が難しいことと送電効率が悪いことのために問題があった。1887年、テスラは交流発電機、変圧器、モーター、送電線および照明からなる仕組みを開発し、容易な電圧変換と高い送電効率を生み出し、ジョージ・ウェスティングハウスがこの発明を商業化することを許諾した。テスラの仕組みが明らかに優れていたが、エジソンのGEは、交流電流を使った動物の屠殺の例(電気椅子の発明に繋がった)、交流電流での感電事故の告知、および州議会への圧力によって、競合する交流電流の仕組みを貶めるキャンペーンを始めた。1893年、ナイアガラフォールズ委員会はその水力ダム発電に関する契約で、GEからの反対を抑えてテスラとウェスティングハウスの仕組みを採用した(J・P・モルガン、ロスチャイルド卿およびジョン・ジェイコブ・アスター4世の後ろ盾があった)。これによって交流電流の発電と送電が大規模な物となり、周波数60ヘルツが標準となった。
自動車を生み出すための技術は1870年代と1880年代のドイツに現れた。ニコラウス・オットーは4サイクル内燃機関、ゴットリープ・ダイムラーとヴィルヘルム・マイバッハはオットーのエンジンを改良して高速を出し、カール・ベンツは電気点火装置を開発した。デュリエー兄弟とハイラム・パーシー・マキシムが、1890年代にアメリカでは初めて「馬の無い客車」を製造したが、これら初期の自動車は重くて高価であった。
ヘンリー・フォードは製造ラインに互換性のある部品を採用して自動車の製造工程を革新し、工業的大量生産の始まりとなった。1908年、フォード・モーター会社はモデルTを発売した。このモデルは出力が20馬力、軽量で修理も容易であった。自動車の需要は非常に高く、1912年には組み立て工場をミシガン州ハイランドパークに移転しなければならなかった。新しい工場は当時の生産効率追求のモデルとなった。採光や換気が良く、製造ラインに沿ってあるコンベアで部品を運び、作業者の位置は製造ラインに沿って規則正しく配置された。製造ラインの効率の良さによって、フォードは大きな利益と高い生産性を確保できた。1912年には約900ドルで6千台の自動車を売ったが、1916年までに360ドルで577,000台のモデルTを売れた。製造ラインの作業者は熟練していなくても繰り返し作業を行えば良かったので、フォードは急速に生産を拡大できた。フォードはヨーロッパからの移民、アフリカ系アメリカ人、前科者および身体障害者を雇い、比較的高い賃金を払ったが、労働組合あるいは急進的政治組織に入った者は直ぐに解雇した。
アメリカの自動車の利用は拡大したものの、都市や田舎の道は新しい交通機関にとってお粗末なものであった。地方の自動車クラブがアメリカ自動車協会を設立し、市、州および連邦政府に圧力を掛けて既存の道路の幅を拡げ舗装し、有料の幹線道路を建設させた。1910年代と1920年代には幾つかの連邦政府道路補助金法案が成立し(アメリカ国道1号線や66号線の建設に繋がった)、道路の範囲や質が著しく変わった。世界恐慌の時の公共事業促進局は道路建設に多くを投資した。自動車の所有者数は世界恐慌の時に減少したが、第二次世界大戦の時は戦時配給と軍事物資の生産のために製造できる自動車の数が制限されたためにやはり減少した。フォード、GMおよびクライスラーといった大企業のみが苦しい時代を生き延びることができた。戦後、家族のサイズが大きくなり、生活が豊かになり、また退役軍人には政府援助のローンのしくみなどもあり、大都市の郊外に一戸建てを造ることがブームになった。これら郊外居住者が自動車のオーナーになった。住宅の開発は既存公共交通機関では賄えない範囲に及び、広く分散していたので、行き先によっては歩くしかなかった。自動車の利用により市街地、郊外および田園地帯の道路は混雑し、新しく州の予算でできた有料道路や世界恐慌時代の古い道路などは設備が悪くて、都市間や州間の交通には向かなかった。1956年、連邦議会は連邦補助高速道路法を成立させ、国中に張り巡らす無料高速道路41,000マイル (66,000 km) の建設予算を認め、現代アメリカの幹線道路システムの法的および基幹施設の基礎となった。
1840年代、西部の諸州が次々と合衆国に加盟するにつれて、多くの貧困層と中流のアメリカ人がこれら広大な未開発地域に自由な土地を求めて扇動するようになった。ジョージ・ヘンリー・エバンスやホレイス・グリーリーによるホームステッド法の成立努力については、南部諸州が自由な土地で南部のプランテーション経済を脅かされると思い妨害した。反対していた南部諸州が脱退した後の1862年にホームステッド法が成立した。この法では、その土地に5年間住んだ農夫に160エーカー (65 ha) の土地所有を認めるか、6ヶ月後に1エーカー当たり1.25ドル ($3/ha) で購入することを認めるものだった。
アメリカの西部への拡張の結果、4億エーカー (1,600,000 km2) 以上の新しい土地が耕作可能となったが、1870年から1910年に掛けて、農業や農業労働に携わるアメリカ人の数は3分の2に減少した。新しい農業技術や機械化によりこれが補われた。サイラス・マコーミックの刈り取り機(1834年発明)は、手作業を機械で置き換えることで収穫の効率を4倍にした。ジョン・ディアーは1837年に鋼製鋤を発明し、土が鋤にくっつかないようにし、肥沃な中西部の平原での農耕を容易にした。刈取り機、結束機および刈り取り脱穀機はさらに大きな効率を生んだ。1866年に小麦農家が生産した量は1エーカー当たり9.9ブッシェル(35リットル)であったが、1898年には1エーカー当たり15.3ブッシェル(540リットル)まで上昇し、作付け面積も3倍になった。
鉄道によって収穫物を早く市場に運び、冷凍技術で新鮮な肉や魚を遠い市場まで運べるようになった。食料の物流もハインツやキャンベルのような会社が、以前は傷みやすい食料を缶詰にしたり、水分を蒸発させたりして運び機械化された。商店のパン屋、醸造所および肉屋はその土地が雇用する運転員が取って代わり、生鮮農産物の需要を喚起した。需要は増え続けたが生産量も増えて価格は下がったので、農夫の間には実質的な不満が生まれた。農民共済組合や農夫連盟のような組織ができて、保守的金融政策、鉄道の規制および保護関税を要求した。
1865年から1920年までの期間は、都市部で人口、政治力および経済活動が集中するようになったことで特徴付けられる。1860年、人口10万人以上の都市は9つに過ぎなかったが、1910年には50市になった。これら新しい大都市は、従来のニューヨーク、ボストンおよびフィラデルフィアのような港湾市ではなく、内陸にあって新しい輸送経路にあった(デンバー、シカゴおよびクリーブランド)。アメリカ合衆国の最初の12人の大統領はすべて農業社会から出てきていたが、1865年から1912年までの大統領は実業界や都市を代表する経歴があった。
工業化と都市化は互いに補い合い、都市域は次第に混雑してきた。不衛生な生活環境の結果として、コレラ、赤痢および腸チフスのような疫病が拡がる頻度が上がった。都市は道路を舗装し、下水道を造り、水を浄化し、家を建て、公共交通機関を作った。
国民と技術との関わりが深まるに連れて、古い様式の職人や技能者は「不要」になっていき、職人が数時間あるいは何日もかかって完成していた者を、機械を使って数分あるいは数時間で複製してしまう特化された作業者や技師に置き換えられた。フレデリック・W・テイラーは製造ラインに生まれる非効率性に注目し、製品の各部品を製造するために必要な動作と工程を分析し、作業者の回りの工場と製造工程を認識し、作業者に部品当たりの生産速度を課すことで、大きな生産効率上昇に繋がると提案した。これは「科学的管理」あるいは「テイラー理論」として知られるようになり、直ぐに進歩的な都市政庁が採用して都市域の効率化に応用し、婦人参政権論者は家庭の経済に応用した。
工業化の進行は有能な労働者あるいは危険で低賃金で将来のない仕事に進んで働く労働者の供給を上回った。しかし、熟練度をあまり要しない仕事への需要は賃金を押し上げ、アイルランド、イタリア、ポーランド、ロシア各国の人やユダヤ人の移民を惹き付けた。彼らは故国で働くよりもアメリカなら高い給与を稼げた。
初期の労働組合は南北戦争の前に、年季の明けた大工、石工などの職人で構成されるギルドとして現れ、労働時間の改善や賃金の改善を親方に要求してストライキを打った。政府のあらゆる部局は一般に労働者が組合を結成したりストライキを打つことを止めさせようとした。
この時代に要求された大規模事業の資金を手当てするために、株式会社が実業組織の形態として主流になった。会社はトラストを組むことで拡がり、競合する会社が一つになる、いわゆるモノポリで拡大した。
実業界の指導者は自由放任主義の政府政策を応援した。高い関税はアメリカの工場と労働者を外国の競争者から守った。鉄道に対する連邦政府の補助金は投資家、農夫および鉄道の労働者を豊かにし、無数の町や都市を造った。
アンドリュー・カーネギー、ジョン・ロックフェラーおよびジェイ・グールドのような強力な工業資本家は、集合的に「泥棒男爵」とも言われ、巨大な富と権力を保持した。
20世紀、合衆国議会、工業製造者、大学の研究室および、軍事組織が複合的に結束し、技術の進歩の速度が上がった。この関係は一般に「軍事=産業複合」として知られており、軍隊固有の技術需要、資本の集中、大規模な適用および高度に集中化された管理によって技術革新を生む主流となった。医学、物理学、化学、電子計算、航空学、物質科学、造船学および金属学などの基本的な進展は軍事目的の基礎研究と応用研究に負うところが大きい。
アメリカで初めての大学はイギリスのオックスフォード大学、ケンブリッジ大学およびセント・アンドルーズ大学の自由な教育課程をモデルとしており、職業的技術の教育や科学的な研究を行うよりも聖職者や法律家を教育する意味合いが強かった。1811年に創設された陸軍士官学校は既成の大学や士官学校の伝統を破り、その初期の教育課程の中に実際の工業的な科目を含んだ。19世紀の半ばまでに、科学技術大学の数が増え、複雑さの増す機械類を設計、製造および運転するための科学と技術を学生に教えた。1824年、スティーブン・ヴァン・レンセリアはアメリカで最初の技術的科目で学士号を取得できる専門学校を設立し、1850年代にはアイビー・リーグの大学も科学分野の研究コースを始めた。
連邦議会の政治家はこれら東部の科学技術大学の重要性と普及率が増すことを認識し、1862年にモリル・ランドグラント・カレッジ法を通して、広範な土地を戦術、工学および農学を教える教育施設の設立と資金に充てることとした政府の土地30,000エーカー (120 km2)、地続きであると否とを問わず。1860年の国勢調査に基づく連邦議会の代議員一人当たり90,000エーカー (360 km2) 以上。。アメリカの顕著な研究系大学はこのランドグラント・カレッジに起源がある。1900年から1939年にかけて、中等教育を受けてこれらの大学に入学した者の数は238,000人から1,494,000人に増加した。高度の教育が与えられるようになると、以前は職業学校や中等教育程度の学歴で良かった科学、工学および政府の職にカレッジの学位が求められるようになっていった。
第二次世界大戦後、復員軍人援護法によって大学入学者が増え、多くの復員軍人が学位を取得した。
ルチャード・ガトリング - ガトリング砲を開発
ジョン・トンプソン - トミー・ガンを開発
戦闘に飛行機を導入したことは戦争のやり方を急速に変化させた要因の一つであった。航空史は数百年に及ぶものがあり、初期の飛行機械の区分は複雑なものであるが、1903年12月、ライト兄弟が持続し有人で空気より重いものを制御して飛ばした。ライト兄弟は政府や軍隊から予算を取れなかったが、1914年に第一次世界大戦が始まった後、飛行機は戦術的に重要であることが急速に認識された。アメリカ政府は1917年に6億4千万ドルの予算を確保して2万機の戦闘用飛行機を購入し、空中偵察、ドッグファイティング(戦闘機同士の戦闘)および空からの爆撃に使われた。1918年に戦争が終わると、アメリカ政府は航空郵便や航空諮問委員会のような飛行機の平和利用に予算をつけ続けた。1920年代から1930年代を通じて、産業界、学界および軍隊は飛行機の出力増強、操縦性および信頼性に関する研究を続けた。1927年にチャールズ・リンドバーグが無着陸大西洋横断飛行を成し遂げ、ウィリー・ポストは1931年に9日間で世界を1周した。ハワード・ヒューズは最高速度記録を更新し続けた。1930年代、ケリー法の結果として乗客を載せる航空路線が流行し、州政府や地方政府は航空路線を呼ぶために飛行場を造った。連邦政府は航空交通管制を始め、航空事故の調査を始めた。
アメリカ人ロバート・ゴダードはロケット推進システムの実験を行った最初の科学者の一人であった。マサチューセッツ州ウースターのその小さな研究室で、液体酸素とガソリンを使ってロケットを飛ばし地球の大気圏外に到達させるための実験を行い、1926年に世界で初めての液体燃料ロケットを12.5メートルの高さまで打ち上げた。次の10年間で、ゴダードのロケットは2 km近い高さまで達するようになり、ロケット工学に関する興味はアメリカ、イギリス、ドイツおよびソビエト連邦で高まることになった。
第二次世界大戦の終了時、アメリカ軍とロシア軍はヴェルナー・フォン・ブラウンのようなドイツのトップクラスの科学者を採用または連行して連れ帰り、防衛関連の研究を続けさせた。消耗品であるロケットは人工衛星の打ち上げ手段となり、さらに有人宇宙船の打ち上げにも使われることになった。1957年ソビエト連邦は最初の人工衛星スプートニク1号を打ち上げ、アメリカは1958年のエクスプローラー1号で続いた。最初の有人宇宙船は1961年早くに、ソビエトの宇宙飛行士ユーリ・ガガーリンによって行われ、その後アメリカの宇宙飛行士アラン・シェパードが続いた。
これら初期の実験的な段階から1969年のアポロ計画による月面着陸、今日の繰り返し使用されるスペース・シャトルまで、アメリカの宇宙開発計画は応用科学の息を呑むような見せ場を造った。通信衛星は計算機データ、電話、ラジオ、テレビの送信に利用されている。気象衛星は大きな嵐などの早期警報を出すために必要なデータを集めている。
過去80年間、アメリカは一貫して情報通信技術に確固とした基盤を築いてきた。例えば、AT&Tのベル研究所はLED、トランジスター、C言語およびUNIXなど一連の新規開発でアメリカの技術革新の先頭を走ってきた。シリコンバレーのSRIインターナショナル、ゼロックスのパロアルト研究所はパーソナルコンピュータを生み出し、ARPAとNASAはARPANETとインターネットの開発に貢献した。
物理学と化学の分野では、第二次世界大戦以降、アメリカはノーベル生理学・医学賞をほとんど独占してきた。生物医学の研究では民間会社が中心となっており、その業績のキーとなってきた。2000年時点でアメリカの医学研究予算のうち、民間企業が57 %、民間の非営利企業7 %、政府出資のアメリカ国立衛生研究所36 %となっている。私企業の予算は1994年から2003年の間に102 %増加した。
アメリカ国立衛生研究所 (NIH) は24箇所の研究所からなっており、疾病と身体障害について予防、発見、診断および治療にあたっている。NIHの承認したプログラムでアメリカ国内や海外で35,000人の基礎研究者が働いている。1971年から1991年の間に、心臓病による死亡者は41 %減少し、脳卒中によるものは59 %減少した。今日、癌を患った子供の70 %以上が完治している。
分子遺伝学とゲノミクスの研究は生医学の分野を革新した。1980年代および1990年代、初めて人に対する遺伝子治療が試みられ、現在ではヒトゲノムの多くの遺伝子の機能を位置を確認し、同定し、記述することもできる。
大学、病院および企業による研究も疾病の診断や治療の改良に貢献してきた。NIHは例えばエイズの基礎研究に予算を付けたが、この病気の治療に使われる薬品はアメリカの製薬業界の研究室から生まれた。これらの薬品は国中の研究所で試験されている。
上記の分野に入らない発明をした人々。
エリシャ・オーチス - 人荷用エレベーターの開発。結果的に高層ビルを可能にした。
ウィリス・キャリア - 空調
チャールズ・グッドイヤー - 加硫ゴム、タイヤの開発
キング・ジレット - 使い捨てカミソリ刃