工学の歴史

エンジニアリングの概念は、滑車、てこ、車輪などの基本的な発明を人類が考案した古代から存在しています。これらの発明はそれぞれ、基本的な機械原理を利用して便利なツールやオブジェクト を開発するという、現代のエンジニアリングの定義と一致しています。

エンジニアリングという用語自体は、エンジニアという単語に由来する、もっと最近の語源を持っています。エンジニアという単語自体は、1325年にさかのぼります。当時、エンジニア（文字通り、エンジンを操作する人）は、もともと「軍用エンジンの製作者」を指していました。^[1]この文脈では、現在では使われていませんが、「エンジン」は軍用機械、つまり戦争で使用される機械装置（たとえば、カタパルト）を指していました。エンジンという単語自体はさらに古い起源を持ち、最終的にはラテン語の ingenium（1250年頃）に由来し、「生来の資質、特に精神力、したがって巧妙な発明」を意味します。^[2]

その後、橋や建物などの民間構造物の設計が技術分野として成熟するにつれ、そのような非軍事プロジェクトの建設を専門とする人々と、より古い分野である軍事工学（ 「エンジニアリング^{」という言葉の本来の意味は現在ではほとんど使われていないが、}軍事工学部隊（例えば、米国陸軍工兵隊）など、現在まで残っている注目すべき例外がある）に携わる人々を区別する方法として、土木工学[3]という用語が語彙に加わった。

メソポタミアのジッグラト、古代エジプトのアレクサンドリアのピラミッドとファロス、インダス文明の都市 、古代ギリシャのアクロポリスとパルテノン神殿、ローマ帝国の水道橋、アッピア街道、コロッセオ、テオティワカン、マヤ、インカ、アステカ帝国の都市とピラミッド、万里の長城など、古代の民間および軍事技術者の創意工夫と技術の証しとなっているものは数多くあります。

古代近東では、 6つの古典的な単純機械が知られていました。くさびと傾斜面（ランプ）は先史時代から知られていました。 ^[4]車輪は、車輪と車軸の機構とともに、紀元前5千年紀にメソポタミア（現在のイラク）で発明されました。 ^[5]てこの機構は、約5000年前に近東で初めて登場し、単純な天秤に使用され、^[6]古代エジプトの技術では大きな物体を移動するために使用されました。^[7]てこは、紀元前3000年頃にメソポタミアで登場した最初のクレーン機械であるシャドウフ揚水装置にも使用され、^[6]その後、紀元前2000年頃の古代エジプトの技術にも使用されました。 ^[8]滑車に関する最も古い証拠は、紀元前2千年紀初頭のメソポタミアにまで遡り、^[9]古代エジプトの第12王朝（紀元前1991-1802年）にまで遡ります。^[10]最後に発明された単純な機械であるねじは、[ 11 ^]新アッシリア時代（紀元前911-609年）のメソポタミアで初めて登場しました。 ^[9]エジプトのピラミッドは、 6つの単純な機械のうち3つ、傾斜面、くさび、てこを使用して建設され、ギザの大ピラミッドのような構造物を作成しました。^[12]

名前が知られている最古の建築家はイムホテプである。^[3]彼はファラオ、ジョセル王の役人の一人として、紀元前2630年から2611年頃にエジプトのサッカラにあるジョセル王のピラミッド（階段ピラミッド）の設計と建設を監督したと思われる。^[13]彼は建築物に柱を初めて使用した人物でもあると思われる。^[14]

クシュでは紀元前4世紀にサキアが発達し、人間の力ではなく動物の力に頼っていました。^{[15]クシュでは灌漑を促進するために} ハフィールの形の貯水池が開発されました。^[16]軍事作戦中に土手道を建設するために工兵が雇われました。 ^[17]クシュ人の祖先は紀元前3700年から3250年の間にスペオを建設しました。 ^[18]メロエ朝時代には、鋳塊炉と高炉も作られました。^{[19] [20] [21] [22]}

最も古い実用的な水力機械である水車と水車小屋は、紀元前4世紀初頭に現在のイラクとイランにあったペルシャ帝国で初めて登場しました。 ^[23]

古代ギリシャは、民間と軍事の両方の分野で機械を開発しました。機械式アナログコンピュータの初期のモデルとして知られるアンティキティラ島の機械や、アルキメデスの機械的発明は、ギリシャの機械工学の例です。アルキメデスの発明のいくつかは、アンティキティラ島の機械と同様に、差動歯車機構や遊星歯車機構に関する高度な知識を必要としました。これらは機械理論における2つの重要な原理であり、産業革命の歯車列の設計に役立ち、今日でもロボット工学や自動車工学などのさまざまな分野で広く使用されています。^[24]

中国とローマの軍隊はバリスタやカタパルトなどの複雑な軍事機械を使用していました。中世にはトレビュシェットが開発されました。132年に博学者の張衡は地震を検知するための地震計を発明しましたが、これは1100年後まで世界中のどこでも発明されませんでした。^[25]

桓譚の『新論』は、穀物を粉砕したり皮を剥ぐために使われた、油圧（水車）で動くトリップハンマー装置について記述した最古の文献である。^[26]

ビザンチン帝国は数え切れないほどのギリシャ写本を翻訳・保存し、中世初期の世界の工学にも貢献した。トラレスのアンテミウスとミレトスのイシドールスは、532年から537年にかけてアヤソフィア教会の建築を担当した。^[27]

ギリシャ火はヘリオポリスのカリニクスによって発明され、ビザンチン帝国が使用した武器であった。石油、ナフサ、生石灰、硫黄、樹脂、硝酸カリウムなどの可燃性物質で構成されていた。^[28]

イスラムの黄金時代は、ギリシャ、ペルシャ、ローマ、インドの学者の著作の翻訳により、工学知識の進歩を目の当たりにしました。

最も古い実用的な風力機械である風車と風力ポンプは、イスラム黄金時代のイスラム世界、現在のイラン、アフガニスタン、パキスタンで、西暦9世紀までに初めて登場しました。^{[29] [30] [31] [32]}最も古い実用的な蒸気機械は、1551年にオスマン帝国時代のエジプトでタキ・アル＝ディーン・ムハンマド・イブン・マルーフによって記述された蒸気ジャック蒸気タービンでした。^{[33] [34]}

綿繰り機は6世紀までにインドで発明され、^[35]糸紡ぎ車は11世紀初頭までにイスラム世界で発明され、 ^[36]どちらも綿産業の成長に不可欠でした。糸紡ぎ車は、18世紀の初期の産業革命の間に重要な開発であったジェニー紡績機の前身でもありました。^[37]

アレクサンドリアのヘロンの著作をクスタ・イブン・ルカが翻訳した後、イスラム世界で最古のプログラム可能な機械が開発された。音楽シーケンサー、つまりプログラム可能な楽器は、最古のタイプのプログラム可能な機械だった。最初の音楽シーケンサーは、9世紀にバヌ・ムーサ兄弟が発明した自動フルート奏者で、彼らの著書『巧妙な装置の書』^{に記述されている。 [38] [39]} 1206年、アル＝ジャザリはプログラム可能なオートマトン/ロボットを発明した。彼は、プログラム可能なドラムマシンで操作されるドラマーを含む4体のオートマトンミュージシャンについて記述し、異なるリズムや異なるドラムパターンを演奏させることができた。^{[40]アル＝ジャザリが発明した}水力発電の機械式天文時計である城の時計は、最初のプログラム可能なアナログコンピューターだった。^{[41] [42] [43]}

アル＝ジャザリは、トルコの アルトゥク朝の王とその宮殿に水を汲み上げる機械を 5 台製作しました。50 を超える独創的な機械装置のほかにも、アル＝ジャザリはセグメント ギア、機械制御、脱進機構、時計、ロボット工学、設計および製造方法のプロトコル の開発や革新にも貢献しました。

最初の完全に機能する蒸気機関は、1716年に鍛冶屋 トーマス・ニューコメンによって作られました。^[44]この装置の開発は、その後数十年にわたる産業革命を引き起こし、大量生産の始まりを可能にしました。

18 世紀に専門職としてのエンジニアリングが台頭するにつれ、この用語は、数学と科学をこれらの目的に応用する分野にさらに狭義に適用されるようになりました。同様に、軍事工学と土木工学に加えて、当時機械工学として知られていた分野もエンジニアリングに組み込まれるようになりました。

以下の画像は、1702 年のイギリスの工学機器を描いたトランプのサンプルです。これらは、後に土木工学、機械工学、測地学、地理情報学などとして知られるようになるさまざまな工学の専門分野を示しています。

各カードには、機器の目的を説明するキャプションが含まれています。

• 
  ハートの4: 海の象限
• 
  ダイヤの9: ダイアル（ダイヤル）
• 
  ダイヤの6: 円周
• 
  ダイヤの8: コンパス
• 
  スペードのキング：球
• 
  ハートのジャック：車輪と鎖の調査
• 
  スペードのジャック：リーヴェル
• 
  ダイヤモンドの1つ：数学の道具
• 
  ダイヤのクイーン：球体の投影
• 
  スペードのクイーン: 天文象限
• 
  ダイヤの3: ゲージ（計量器）
• 
  クラブの2: セオドレットと半円

トーマス・セイヴァリとスコットランドの技術者ジェームズ・ワットの発明により、現代の機械工学が誕生しました。産業革命中に特殊な機械とそのメンテナンスツールが開発されたことで、機械工学は発祥の地であるイギリスだけでなく海外でも急速に発展しました。 ^[3]

電気工学の分野は、19世紀のアレッサンドロ・ボルタの実験、マイケル・ファラデー、ゲオルク・オームらの実験、そして1872年の電動機の発明によって形作られました。電気工学は19世紀後半に専門職となりました。実務家は世界的な電信ネットワークを構築し、この新しい分野を支援する最初の電気工学機関が英国と米国に設立されました。最初の電気技術者を正確に特定することは不可能ですが、1816年に最初の実用的な電信システムを作成し、電気によって世界がどのように変わるかについてのビジョンを記録したフランシス・ロナルズがこの分野の先駆者です。 ^{[45] [46]}

19世紀後半のジェームズ・マクスウェルとハインリッヒ・ヘルツの研究により 、電子工学の分野が誕生しました。その後の真空管とトランジスタの発明により、電子工学の発展はさらに加速し、現在では電気・電子工学の技術者の数は他の工学専門分野の技術者の数を上回っています。^[3]

化学工学は、その対となる機械工学と同様に、19世紀の産業革命の時代に発展しました。^[3]工業規模の製造には新しい材料と新しいプロセスが必要であり、1880年までに化学物質の大規模生産の必要性が高まり、新しい工業プラントでの化学物質の開発と大規模製造に特化した新しい産業が生まれました。^[3]化学技術者の役割は、これらの化学プラントとプロセスの設計でした。^[3]

航空工学は航空機の設計を扱いますが、航空宇宙工学はより現代的な用語であり、宇宙船の設計も含め、学問の範囲を広げています。^[47]その起源は、20世紀初頭の航空の先駆者たちにまで遡ることができますが、ジョージ・ケイリー卿の研究は、最近では18世紀最後の10年間のものであるとされています。航空工学の初期の知識は、主に経験的であり、いくつかの概念と技術は他の工学分野から輸入されました。^[48]ライト兄弟による飛行成功からわずか10年後の1920年代には、第一次世界大戦の軍用機の開発を通じて航空工学が大幅に発展しました。その間、理論物理学と実験を組み合わせることで、基礎的な背景科学を提供する研究が続けられました。

アメリカで最初に工学（厳密には応用科学と工学）の博士号を授与されたのは、1863年にイェール大学のウィラード・ギブスであった。これはアメリカで2番目に授与された理学の博士号でもあった^[49]。

1990 年、コンピュータ技術の台頭により、コンピュータ エンジニアのAlan Emtageによって最初の検索エンジンが構築されました。

• 歴史的発明のタイムライン
• 工学における女性の歴史
• 化学工学の歴史
• 電気工学の歴史
• 構造工学の歴史

• ビックス、エイミー・スー。女子がテクノロジー業界に進出！：女性のためのアメリカの工学教育の歴史（MIT 出版、2014 年）
• ヒル、ドナルド。古代および中世の工学の歴史（Routledge、2013年）、ギリシャ、ローマ、ビザンチン、アラブについて
• ランデルス、ジョン G.古代世界の工学（カリフォルニア大学出版、2000 年、改訂版）ISBN 978-0-520-22782-8 
• ロートン、ブライアン編『機械工学の初期の歴史』第 1 巻(2004) オンライン; 第 2 巻 (2004) オンライン
• レイ、ジョン、ルディ・ヴォルティ『歴史上のエンジニア』（2001年）オンライン
• エドワード・ローズ編『エンジニアリング・アメリカ：アメリカの専門職階級の台頭、1838-1920』（ワシントン：ウェストファリア・プレス、2014年）142頁。
• スミス、エドガー C.海軍と海洋工学の短い歴史(ケンブリッジ大学出版、2013)
• アッシャー、アボット・ペイソン。機械発明の歴史（第2版、1954年）、450ページ。オンラインレビュー

• ミネソタ大学における工学の歴史