工具

工具（tool）或稱器具、器材，是指能夠方便人們完成工作的器具。廣義上，工具可以是機械性的，也可以是智能性的。大部分工具都是簡單機械：例如一根鐵棍可以當作槓桿使用，力點離開支點越遠，槓桿傳遞的力就越大。

哲學家曾經認為只有人類才會運用工具，因此將人定義為懂得運用工具的動物。可是觀察發現黑猩猩及其他動物，特別是靈長類動物，和某些鳥類（如渡鴉）及海獺等都能使用工具。之後，哲學家認為只有人類才有製造工具的能力，直到動物學家觀察到某些鳥類和猴子也會製造工具為止。大部分人類學家相信工具的使用是人類進化史上重要的一步；人類發展出與其他手指相對的拇指用以把握工具，而智力的進步能幫助人類適當運用工具。一些研究表明，大腦把工具視為身體延伸出去的一部分。現代研究還表明，人類是唯一使用工具來製造其他工具的物種。

## 定義

雖然人們對工具的日常含義有廣泛共識，但學術界提出了多種正式定義。1981年，班傑明·貝克（Benjamin Beck）發表了被廣泛引用的工具使用定義，後經修正為：使用者在使用期間或使用之前持握並直接操作工具，負責工具的恰當和有效定向，通過外部使用一個可操縱的環境對象，來更有效地改變另一對象、另一生物體或使用者自身的形式、位置或狀態。

其他簡明的定義包括：

- 「攜帶或維護以供未來使用的對象」——Finn、Tregenza 和 Norman，2009年
- 「使用除動物自身身體或附肢以外的物理對象作為延伸動物物理影響力的手段」——Jones 和 Kamil，1973年
- 「為適應目的而被改造的對象……或者人們使用或改造以引起環境變化、從而促進實現目標的無生命對象」——Hauser，2000年

在暴力衝突中被用來提高打擊效果的工具稱為武器。大部分工具都可作為簡單武器之用，例如錘、刀；同樣，人們也可以把炸藥等武器當作礦業、土木工程和拆除建築的工具使用。

## 演化歷史

人類學家相信工具的使用是人類演化的重要一步。由於人類和野生黑猩猩都廣泛使用工具，一般認為首次常規工具使用發生在兩者物種分化之前。這些早期工具可能由易腐爛的材料製成（如樹枝），或使用未經改性的石塊——後者難以與其他石頭區分。

石器可以追溯到約250萬年前。2010年的一項研究表明，南方古猿阿法種在約340萬年前已使用石制工具切割動物屍體取肉，將已知最早的石器使用推前至340萬年前。確鑿的工具實物在衣索比亞距今至少260萬年。最早可辨別的石器形式之一是手斧。

### 古代工具發展年表

許多工具在史前或歷史早期即已發明，考古證據為其發展和使用提供了年代數據：

- 奧杜瓦伊石器技術（奧杜萬文化）250萬年前（刮削器；屠宰動物屍體）
- 棚屋，200萬年前
- 阿舍利石器技術，160萬年前（手斧）
- 火的創造和操控，自舊石器時代以來，可能早至150萬年前
- 船，90萬年前
- 烹飪，50萬年前
- 標槍，40萬年前
- 膠，20萬年前
- 服裝，可能17萬年前
- 石器，由弗洛勒斯人使用，可能10萬年前
- 魚叉，9萬年前
- 弓和箭，7萬至6萬年前
- 縫紉針，公元前6萬至5萬年
- 笛，4.3萬年前
- 漁網，4.3萬年前
- 繩索，4萬年前
- 陶器，約公元前2.5萬年
- 魚鉤，約公元前2.1萬年
- 動物馴化，約公元前1.5萬年
- 投石索，約公元前9千年
- 細石葉，約公元前9千年
- 磚（用於建築），中東地區約公元前6000年
- 農業和犁，約公元前4000年
- 輪，約公元前4000年
- 日晷，約公元前4000年
- 文字系統，約公元前3500年
- 銅，約公元前3200年
- 青銅，約公元前2500年
- 鹽，約公元前2500年
- 戰車，約公元前2000年
- 鐵，約公元前1500年
- 玻璃，約公元前500年
- 弩炮，約公元前400年
- 鑄鐵，約公元前400年
- 馬掌，約公元前300年
- 馬鐙，公元最初幾個世紀

六種經典簡單機械中的幾種（輪軸、槓桿、滑輪、斜面、楔和螺絲）誕生於美索不達米亞。輪軸機構最早出現在公元前5千年的陶輪中。槓桿最早用於公元前約3000年美索不達米亞的吊杆提水設備。滑輪的最早證據可追溯到公元前2千年的美索不達米亞。螺絲是最後被發明的簡單機械，最早出現於新亞述時期（公元前911–609年）的美索不達米亞。

### 工具機與工業革命

工具機在工業革命中引發了工具生產的激增。工業革命前，機器由各類工匠製造：磨坊匠建造水車和風車，木匠製作木框架，鐵匠和車工製作金屬部件。木製部件存在缺點，尺寸隨溫濕度變化，且接頭會隨時間鬆動。隨著工業革命的推進，金屬部件和框架的機器變得普及。

工具機憑藉其固有精度，實現了可互換零件的經濟生產。納米技術的倡導者預期當工具變得微小時將出現類似的爆發。

## 工具的種類

工具可按其基本功能分類。以下分類保留並重組了傳統分類中的常見示例。

### 切割工具

切割和刃具，如刀、鐮刀、長柄大鐮刀、短柄小斧和斧，是楔形工具，沿窄面產生剪切力。理想的刃口需要比被切割材料更硬。常見的切割工具還包括石斧、鑿子、鋸、錛、銼、刨子、螺絲起子、扳手、內六角扳手、鑽、鏨子、剪刀、鎬、釤刀、砍刀、連枷等。

### 施力工具

施力工具通過施加物理壓力來移動物體。許多是槓桿，為使用者提供機械利益。例子包括錘（施加衝擊力）、螺絲起子（施加旋轉力、即力矩）、鉗子、扳手、鑷子、夾鉗、虎鉗、千斤頂、壓碎機、砂輪機等。砧在錘擊時通過阻止物體移動來集中力量。書寫工具通過壓縮激活墨水來將流體輸送到表面。

### 加熱與化學工具

利用溫度變化或化學反應的工具有打火機、噴燈、電烙鐵、焊接工具及熱噴槍等。炸藥等武器也可用於工礦和拆除。

### 測量與引導工具

用於測量、引導和感知的工具包括直尺、標尺、三角尺、游標卡尺、量角器、水平儀、千分尺、雷射對心儀、顯微鏡、傳感器、時鐘、眼鏡等。

### 成型工具

成型工具包括模具、夾具、鏝刀等。大型成型工具則有工具機類，如車床、銑床、刨床、鑽床、磨床、鋸床、牛頭刨床、鏜床、拉床、滾齒機等。液壓工具（如液壓破碎機）和氣動工具（如氣動磨機、氣動扳手、氣動攻牙機）也屬此類。

### 緊固工具

緊固工具包括焊接設備、焊鐵、鉚釘槍、釘槍、膠槍等。非電動的手工緊固工具則有螺絲起子、扳手等。

### 多用途工具

多用途工具是指將多種工具整合到一個便攜設備中的手動工具，瑞士軍刀是早期代表。其他工具在主要功能之外也附加了其他功能——例如鯉魚鉗兼具夾持和剪切功能，常被用作錘子；某些手鋸在鈍刃與手柄之間的直角處整合了尺規功能。

### 其他常見工具

- 農耕用具：犁車、耙、耖、耬車、碾子、石磨、碓、鋤、鍘刀
- 餐飲用具：筷子、叉、刀、匙、鍋、鼎、鬲、篳
- 清潔用具：各種刷子（如牙刷和掃帚）、抹布、清潔用手套、毛巾
- 書寫工具：毛筆、原子筆、鋼筆、鉛筆、羽毛筆、鐵筆
- 樂器
- 刑具
- 體育用品：跳繩、吊袋、棋子、鞍馬
- 其他家居用品：不求人、開瓶器、開罐刀、風扇、蒼繩拍、哨子、蛋撻、發鉗、壁爐鏟

玩具工具很受小孩喜愛。有些玩具工具是真實工具的袖珍版，如小孩於海灘或沙池玩的玩具鍬和桶；另外有些玩具工具並沒有真正的功能，如一把鈍的塑膠刀。

### 智能工具

智能工具是指非物質的、智力性或概念性的工具。原始的工具分類將其細分為語言、邏輯、傳統和算術等範疇。通過引申，支持系統或探究性思維的概念也常被稱為「工具」——匈牙利語稱之為「非物質工具」（immateriális eszköz）。例如，教師使用「反思工具」來提升專業實踐，國際勞工組織使用「工具包」來描述改善全球勞資關係的流程。在電腦科學中，輔助工作的軟體程序也被稱為工具，如電腦輔助設計、集成開發環境和電子表格等。

約翰·卡爾金有句名言：「我們塑造工具，然後工具塑造我們。」學者進一步闡述：「人類創造了鼓舞人心和賦予力量的技術，但也被技術所影響、增強、操縱乃至禁錮。」

## 功能

各種工具都有其特定功能，例如：

- 觀察（夜視鏡……）
- 切割（刀、鋸……）
- 用力（錘、螺絲起子、鞭、書寫工具……）
- 引導（三角尺、算術、直尺、傳統……）
- 保護（頭盔、鎧甲、盾牌……）
- 捕捉及把握（鉗子、手套、扳手……）

### 工具的替代

通過設計或巧合，一種工具可能與其他工具共享關鍵功能屬性。此時，某些工具可以替代其他工具，或是作為臨時解決方案，或是出於實際效率考慮。「一工具通用」是一句對無法攜帶所有專用工具到每個工地的工人（如木匠）的重要格言。工具替代可分為兩類：「預設替代」（多用途工具）和「臨時替代」。後者依靠人類的創造性將工具用於非預期目的，例如用長螺絲刀代替叉形扳手拆卸汽車控制臂。

## 非人類的工具使用

動物使用工具的現象已被大量觀測。最初被認為是人類獨有的技能，但後續研究發現許多物種也具備這一能力。

靈長類以使用工具狩獵、採集食物和水、遮雨及自衛而聞名。簡·古道爾對黑猩猩的工具使用進行了開創性研究。野生靈長類的工具使用被認為相對普遍。野生和圈養的象已知使用鼻子和腳創造工具，主要用於拍蒼蠅、搔癢、堵住掘出的水坑以及獲取難以觸及的食物。寬吻海豚會用海綿保護喙部覓食。海獺使用岩石或硬物敲開鮑魚和貝類。

鴉科（如烏鴉、渡鴉和白嘴鴉）以工具使用聞名。新喀鴉是僅有的能自制工具的動物之一，它們主要用樹枝和金屬線製造探針來捕捉幼蟲。縫葉鶯製造「袋子」築巢。啄木鳥的達爾文雀會將樹枝插入樹中捕捉幼蟲。某些魚類用工具狩獵和敲開貝類。在頭足類中，章魚已知採集椰子殼製造庇護所或用岩石建造屏障。