第二次産業革命

第二次産業革命
1870年頃– 1914 年頃
1895年のオーストリアの鉄道
位置	ヨーロッパ 東アジア 北米
主なイベント	電信の導入 電化 生産ライン
年表 第一次産業革命 第三次産業革命

第二次産業革命は技術革命としても知られ、^[1] 19世紀後半から20世紀初頭にかけて急速な科学的発見、標準化、大量生産、工業化が進んだ時期である。19世紀半ばに終わった第一次産業革命は、1870年の第二次産業革命以前には重要な発明の停滞が見られた。工作機械産業の設立、互換性のある部品の製造方法の開発、ベッセマー法や平炉による鉄鋼生産の発明など、製造業における初期のイノベーションにまで遡ることができる出来事は多いが、その後の発展が第二次産業革命の先駆けとなり、一般的には1870年から1914年（第一次世界大戦の始まり）までとされている。^[2]

製造および生産技術の進歩により、以前は限られた都市に限られていた電信や鉄道網、ガスや水道、下水道などの技術システムが広く採用されるようになりました。1870年以降、鉄道と電信線が大幅に拡張されたことで、人々やアイデアがかつてないほど移動できるようになり、新たなグローバリゼーションの波が起こりました。同じ時期に、電力と電話をはじめとする新たな技術システムが導入されました。第二次産業革命は、工場の電化と生産ラインの早期導入とともに20世紀まで続き、第一次世界大戦の勃発とともに終わりました。

1947 年に始まった情報化時代は、第三次産業革命とも呼ばれることがあります。

第二次産業革命は、主にイギリス、ドイツ、アメリカで、またフランス、低地諸国、イタリア、日本でも急速な産業発展の時代であった。これは、 18世紀後半にイギリスで始まり、その後西ヨーロッパ全体に広がった第一次産業革命に続くものであり、第一次世界大戦の開始とともに終結した。第一次産業革命は、蒸気機関の限定的な使用、互換性のある部品、大量生産によって推進され、特にアメリカでは主に水力によって動かされていたのに対し、第二次産業革命は、鉄道の敷設、大規模な鉄鋼生産、製造における機械の広範な使用、蒸気動力の大幅な増加、電信の広範な使用、石油の使用、電化の始まりを特徴としていた。また、広大な地域で大規模なビジネスを運営するための現代的な組織方法が使用されるようになった時期でもあった。^[3]

この概念はパトリック・ゲデスの『都市の進化』 （1910年）によって提唱され、エーリッヒ・ツィンメルマン（1951年）などの経済学者によって使用されていましたが、 ^[4]デビッド・ランデスが1966年のエッセイと『解き放たれたプロメテウス』 （1972年）でこの用語を使用したことで、この用語の学術的な定義が標準化され、アルフレッド・チャンドラー（1918年 - 2007年）によって最も熱心に推進されました。しかし、この用語の使用について依然として留保を表明する人もいます。2003年、ランデスは新技術、特に内燃機関、石油、合金や化学物質を含む新素材や物質、電気、電信、電話、ラジオなどの通信技術の重要性を強調しました。 ^[5]

ある著者は、1867年から1914年までの偉大な革新のほとんどが開発された期間を「シナジーの時代」と呼んでいます。これは、発明と革新が工学と科学に基づいていたためです。^[6]

第二次産業革命の初めに、鉄鋼、鉄道、石炭の相乗効果が生まれました。鉄道は材料や製品の安価な輸送を可能にし、それが今度はより多くの道路を建設するための安価なレールにつながりました。鉄道はまた、蒸気機関車用の安価な石炭の恩恵も受けました。この相乗効果により、1880年代に米国では世界史上最大の75,000マイルの線路が敷設されました。^[7]

熱風炉の技術は、高炉から出る熱い排気ガスを使って高炉に吹き込む燃焼用空気を予熱するものであり、 1828年にスコットランドのウィルソンタウン製鉄所でジェームズ・ボーモント・ニールソンによって発明され、特許を取得しました。熱風炉は、銑鉄製造の燃料消費量を大幅に削減したため、高炉の燃料効率における最も重要な進歩であり、産業革命中に開発された最も重要な技術の1つでした。^[8]錬鉄の製造コストの低下は、 1830年代の鉄道の出現と一致していました。

初期の熱風技術では、再生加熱媒体として鉄が使用されていました。鉄は膨張と収縮の問題を引き起こし、鉄に負担がかかり故障の原因となりました。エドワード・アルフレッド・カウパーは1857年にカウパーストーブを開発しました。 ^[9]このストーブは耐火レンガを貯蔵媒体として使用し、膨張と亀裂の問題を解決しました。カウパーストーブは高熱を生成することもでき、高炉のスループットが非常に高くなりました。カウパーストーブは今日の高炉でもまだ使用されています。

熱風コークスによる銑鉄生産コストが大幅に削減されたため、需要が劇的に増加し、高炉の規模も拡大しました。^{[10] [11]}

ヘンリー・ベッセマー卿が発明したベッセマー法は、鋼鉄の大量生産を可能にし、この重要な材料の生産規模と生産速度を向上させ、労働力の必要性を減らしました。重要な原理は、溶融鉄に吹き込まれた空気による酸化によって銑鉄から余分な炭素やその他の不純物を取り除くことでした。また、酸化によって鉄塊の温度が上昇し、溶融状態が維持されます。

「酸性」ベッセマー法には、リン含有量の少ない比較的希少なヘマタイト鉱石^{[12]を必要とするという重大な制約がありました。}シドニー・ギルクリスト・トーマスは、鉄からリンを除去するより洗練された方法を考案しました。彼は、ウェールズのブレナヴォン製鉄所の化学者で従兄弟のパーシー・ギルクリストと共同で、1878年にその方法の特許を取得しました。 ^[13]ヨークシャーのボルコウ・ヴォーン社が、彼の特許取得済み方法を採用した最初の会社でした。^[14]彼の方法は、リン酸鉄の割合がイギリスよりもはるかに高かったヨーロッパ大陸で特に価値があり、ベルギーとドイツの両方で、発明者の名前は自国よりも広く知られるようになりました。アメリカでは、非リン酸鉄が大部分を占めていましたが、この発明には大きな関心が寄せられました。^[14]

製鉄における次の大きな進歩は、シーメンス・マーティン法でした。チャールズ・ウィリアム・シーメンス卿は1850年代に蓄熱炉を開発し、1857年には燃料を70～80%節約するのに十分な熱を回収できると主張しました。この炉は、燃焼用の燃料と空気を蓄熱予熱することで高温で稼働しました。この方法により、平炉は鋼を溶かすのに十分な温度に達することができますが、シーメンスは当初それをそのようには使用しませんでした。

1865年、フランスの技術者ピエール＝エミール・マルタンが初めてシーメンス製鉄炉のライセンスを取得し、それを鉄鋼生産に適用した。シーメンス＝マルタン法はベッセマー法に取って代わるものではなく、ベッセマー法を補完するものである。主な利点は、鋼を過剰な窒素にさらさないこと（鋼が脆くなる原因となる）、制御が容易であること、大量のスクラップ鋼を溶解して精錬できるため、鉄鋼生産コストが下がり、厄介な廃棄物をリサイクルできることであった。20世紀初頭までに、この方法は鉄鋼製造の主流となった。

安価な鉄鋼が利用できるようになったことで、より大きな橋、鉄道、高層ビル、船を建造することが可能になった。^[15]その他の重要な鉄鋼製品（これも平炉法で製造されたもの）には、大型の高圧ボイラーを可能にする鋼索、鋼棒、鋼板、そして、従来よりもはるかに強力なエンジン、ギア、車軸を可能にする機械用の高張力鋼があった。大量の鉄鋼によって、はるかに強力な銃や車両、戦車、装甲戦闘車両、海軍艦艇を建造することが可能になった。

1860 年代からの鉄鋼生産の増加は、鉄道が最終的に競争力のあるコストで鉄から製造できることを意味しました。はるかに耐久性のある材料である鉄は、鉄道レールの標準として着実に鉄に取って代わり、その優れた強度により、より長いレールを巻くことができるようになりました。錬鉄は柔らかく、含まれるドロスによって引き起こされる欠陥がありました。鉄のレールはまた、重い機関車を支えることができず、ハンマーで打たれると損傷しました。錬鉄ではなく鋼で耐久性のあるレールを最初に作ったのは、 1857 年にグロスターシャーのダークヒル製鉄所でロバート フォレスター マシェットでした。

ムシェットの最初の鉄製レールはダービー・ミッドランド駅に送られた。レールは駅の進入路の一部に敷かれたが、そこでは少なくとも6か月ごと、時には3か月ごとに鉄製レールを張り替える必要があった。6年後の1863年には、毎日約700本の列車が通過していたにもかかわらず、レールは以前と変わらず完璧な状態に見えた。^[16]これが、19世紀後半に世界中で鉄道建設が加速する基礎となった。

アメリカで最初に市販された鋼鉄レールは、1867年にペンシルベニア州ジョンズタウンのカンブリア鉄工所で製造されました。^[17]

鋼鉄のレールは鉄の10倍以上も長持ちし^[18]、鋼鉄の価格が下がったため、より重いレールが使われるようになりました。これにより、より強力な機関車が使用でき、より長い列車やより長い車両を牽引できるようになり、鉄道の生産性が大幅に向上しました。^[19]鉄道は工業化された世界全体で輸送インフラの主流となり、^[20]世紀の残りの期間に見られるように、輸送コストの着実な低下をもたらしました。^[18]

電力の利用に関する理論的かつ実践的な基礎は、科学者で実験家のマイケル・ファラデーによって築かれました。ファラデーは、直流電流を流す導体の周囲の磁場に関する研究を通じて、物理学における電磁場の概念の基礎を確立しました。^{[21] [22]}彼の電磁回転装置の発明は、技術における電気の実用化の基礎となりました。

1881年、最初の実用的な白熱電球を発明したジョセフ・スワン卿は、ロンドンのシティ・オブ・ウェストミンスターにあるサヴォイ劇場に約1,200個のスワン白熱電球を納入しました。サヴォイ劇場は、完全に電気で照らされた世界初の劇場であり、最初の公共建築物でした。^{[23] [24]スワンの電球は、1879年に}ニューカッスル・アポン・タインのモズレー通りを照らすためにすでに使用されていました。これは、世界初の電気街路照明設備でした。^{[25] [26]}これにより、産業と家庭の電化の舞台が整いました。最初の大規模な中央配電供給工場は、1882年にロンドンのホルボーン・ヴァイアダクトに開設され、 ^[27]後にニューヨーク市のパール・ストリート駅に開設されました。 ^[28]

世界初の近代的な発電所は、イギリスの電気技師 セバスチャン・デ・フェランティによってデプトフォードに建設された。前例のない規模で建設され、高圧（10,000V）交流電流の使用の先駆けとなったこの発電所は、800キロワットを発電し、ロンドン中心部に電力を供給した。1891年に完成すると、高圧交流電力を供給し、その後、各通りの消費者向けに変圧器で「降圧」された。電化により、第二次産業革命における製造方法の最終的な大きな発展、すなわち組立ラインと大量生産が可能になった。^[29]

電化は、米国工学アカデミーによって「20世紀で最も重要な工学上の成果」と呼ばれました。^[30]工場の電気照明は、作業環境を大幅に改善し、ガス照明によって引き起こされる熱と汚染を排除し、火災の危険性を減らしたため、照明用の電気代が火災保険料の引き下げによって相殺されることがよくありました。フランク・J・スプレイグは、 1886年に最初の成功した直流モーターを開発しました。1889年までに、110の電気路面電車が彼の装置を使用しているか、計画中でした。電気路面電車は、1920年までに主要なインフラストラクチャになりました。交流モーター（誘導モーター）は1890年代に開発され、すぐに産業の電化に使用され始めました。 ^[31]家庭の電化は1920年代まで一般的ではなく、都市部でのみ一般的でした。蛍光灯は1939年の世界博覧会で商業的に導入されました。

電化により、アルミニウム、塩素、水酸化ナトリウム、マグネシウムなどの電気化学物質を安価に生産することも可能になった。 ^[32]

工作機械の使用は、第一次産業革命の始まりとともに始まりました。機械化が進むにつれて、より多くの金属部品が必要になりましたが、それらは通常鋳鉄や錬鉄で作られていました。また、手作業は精度に欠け、時間がかかり、費用のかかる作業でした。最初の工作機械の 1 つは、ジョン・ウィルキンソンのボーリングマシンで、 1774 年にジェームズ・ワットの最初の蒸気機関に正確な穴を開けました。工作機械の精度の進歩は、ヘンリー・モーズリーにまで遡り、ジョセフ・ウィットワースによって改良されました。ねじ山の標準化は、1800 年頃にヘンリー・モーズリーによって始まり、現代のねじ切り旋盤により、互換性のあるV ねじの機械ねじが実用的な商品に なりました。

1841年、ジョセフ・ホイットワースは、多くのイギリスの鉄道会社に採用され、世界初の国家工作機械規格である英国規格ホイットワースとなった設計を考案しました。^[33] 1840年代から1860年代にかけて、この規格は、企業内および企業間の無数の規格に加えて、米国やカナダでもよく使用されました。

工作機械が大量生産にどれほど重要であったかは、フォード・モデルTの生産に32,000台の工作機械が使用され、その多くが電気で動いていたという事実からも明らかである。^[34] ヘンリー・フォードは、電気があれば工作機械やその他の設備を作業の流れに沿って配置できるため、電気がなければ大量生産は不可能だったと語ったと伝えられている。^[35]

最初の製紙機械は、ロンドンの文房具店であるシーリーとヘンリー・フォードリニアーによって作られたフォードリニアー製紙機械でした。1800年、ロンドンで働いていたマティアス・クープスは、木材を使って紙を作るというアイデアを研究し、1年後に印刷業を始めました。しかし、当時の法外なコストのために彼の事業は失敗しました。^{[36] [37] [38]}

1840年代、ノバスコシア州のチャールズ・フェネティとザクセン州のフリードリヒ・ゴットロープ・ケラーの両名が、木材（ぼろ布など）から繊維を抽出し、それを使って紙を作る優れた機械を発明しました。これが製紙の新時代の幕開けとなり、^[39]同時期に発明された万年筆や鉛筆の大量生産、さらに蒸気駆動の輪転印刷機の出現と相まって、木材を原料とする紙は、工業化国において19世紀の経済と社会に大きな変革をもたらしました。安価な紙の導入により、1900年までに教科書、フィクション、ノンフィクション、新聞が徐々に入手できるようになった。安価な木材を原料とする紙によって、日記をつけたり手紙を書いたりすることもでき、1850年までに事務員や作家は高い地位の仕事ではなくなりました。1880年代までには製紙用の化学プロセスが使われるようになり、1900年までに主流となりました。

石油産業は、生産と精製の両方において、1848年にスコットランドで最初の石油工場ができたことから始まった。化学者のジェームズ・ヤングは1848年に原油を精製する小さな会社を設立した。ヤングはゆっくりと蒸留することで原油から多くの有用な液体が得られることを発見し、そのうちの1つを「パラフィン油」と名付けた。低温で凝固してパラフィンワックスに似た物質になることからである。^{[40] 1850年にヤングは}バスゲイトに世界初の真の商業用石油工場と石油精製所を建設し、地元で採掘されたトルバナイト、シェール、瀝青炭から抽出した石油を使ってナフサと潤滑油を製造した。燃料用パラフィンと固体パラフィンは1856年まで販売されなかった。

ケーブルツール掘削は古代中国で開発され、塩水井戸の掘削に使用されました。岩塩ドームには天然ガスも含まれており、いくつかの井戸から天然ガスが産出され、塩水の蒸発に使用されました。中国の井戸掘削技術は1828年にヨーロッパに導入されました。^[41]

19世紀半ばには石油を掘削する試みが数多く行われたが、ペンシルベニア州タイタスビル近郊のエドウィン・ドレイクが1859年に掘った油井が最初の「近代的な油井」とされている。 ^[42]ドレイクの油井は、米国で石油生産の大きなブームを引き起こした。^[43] ドレイクは、米国の中国人労働者からケーブルツールによる掘削を学んだ。 ^[44]最初の一次産品は、ランプやヒーター用の灯油だった。^{[32] [45]}バクー周辺での同様の開発は、ヨーロッパの市場に供給された。

灯油照明は植物油、獣脂、鯨油よりもはるかに効率的で安価だった。都市ガス照明は一部の都市で利用可能だったが、ガスマントルが発明されるまでは灯油の方が明るい光を発していた。1890年代以降は街灯、1920年代には家庭用照明としてどちらも電気に置き換えられた。ガソリンは1914年以降に自動車が大量生産されるまで石油精製の不要な副産物であり、第一次世界大戦中にガソリン不足が発生した。バートン法による熱分解の発明によりガソリンの収量が2倍になり、不足の緩和に役立った。^[45]

合成染料は、1856年にイギリスの化学者ウィリアム・ヘンリー・パーキンによって発見されました。当時、化学はまだかなり原始的な状態にあり、化合物内の元素の配置を決定することは依然として困難な課題であり、化学産業はまだ初期段階にありました。パーキンの偶然の発見は、アニリンが部分的に粗混合物に変換され、アルコールで抽出すると濃い紫色の物質が生成されることでした。彼は新しい「モーブイン」の生産を拡大し、世界初の合成染料として商品化しました。^[46]

モーブインの発見後、多くの新しいアニリン染料が登場し (そのうちのいくつかはパーキン自身が発見した)、それらを生産する工場がヨーロッパ中に建設されました。世紀の終わりに近づくにつれ、パーキンと他のイギリス企業は、1914 年までに世界を支配していたドイツの化学産業によって、自分たちの研究開発の努力が次第に影を潜めていくのを感じました。

この時代は、さまざまな技術の進歩が融合し、近代的な船が誕生した時代でした。

スクリュープロペラは、1835年にフランシス・ペティット・スミスが偶然にプロペラの新しい製造方法を発見したことで誕生した。それまでのプロペラは文字通り、かなり長いスクリューであった。しかし、スクリューで推進するボートの試験中に、スクリューが折れ、現代のボートのプロペラによく似た形の破片が残った。ボートは壊れたプロペラでより速く進んだ。^[47]スクリューが外輪船よりも優れていることは海軍でも取り上げられた。スミスの最初の蒸気駆動スクリューであるSSアルキメデスの試験は、1845年にスクリュー駆動のHMS ラトラー号と外輪船HMS アレクト号の間で有名な綱引き競争につながった。前者は後者を2.5ノット（時速4.6キロメートル）で引っ張った。

最初の航海用鉄製蒸気船はホースリー製鉄所で建造され、アーロン マンビー号と名付けられました。この船も動力として革新的な振動エンジンを採用していました。この船はティプトンで仮ボルトを使用して建造され、ロンドンへの輸送のために分解され、1822 年にテムズ川で、今度は恒久的なリベットを使用して再組み立てされました。

表面復水器の発明など、他の技術開発も続いた。表面復水器により、ボイラーを塩水ではなく浄水で稼働させることができるようになり、長い航海の途中でボイラーを洗浄するために船を止める必要がなくなった。技師イザムバード・キングダム・ブルネルが建造したグレート・ウェスタン^[48] 、^{[49] [50]は、全長236フィート(72メートル)、}キール長250フィート(76メートル)の世界最長の船であり、大西洋横断蒸気船サービスが実行可能であることを証明した最初の船であった。この船は主に木材で建造されたが、ブルネルはキールの強度を保つためにボルトと鉄の斜め補強を加えた。蒸気動力の外輪に加えて、この船は帆用のマストを4本持っていた。

ブルネルはこれに続き、1843年に進水したグレートブリテン号を建造した。この船は木材ではなく金属で造られ、風力やオールではなくエンジンで駆動され、外輪ではなくプロペラで駆動する初の近代的な船とみなされた。^[51]ブルネルのビジョンと工学上の革新により、大型でプロペラ駆動の全金属製蒸気船の建造が現実的になったが、当時の経済状況や産業状況を考えると、大洋横断蒸気船の航行が実現可能な産業になるまでには数十年を要した。

効率の高い多重膨張式蒸気機関が船に使われるようになり、貨物よりも少ない量の石炭を運ぶことができるようになった。^[52] 揺動エンジンは、1820年代にアーロン・マンビーとジョセフ・モーズレイによって最初に作られたもので、エンジンのサイズと重量をさらに削減するように設計された直動式エンジンの一種である。揺動エンジンはピストンロッドがクランクシャフトに直接接続されており、コネクティングロッドが不要だった。この目的を達成するため、エンジンシリンダーはほとんどのエンジンのように固定ではなく、中央でトラニオンで固定されており、クランクシャフトが回転するとシリンダー自体が前後に旋回できるため、揺動エンジンと呼ばれる。

揺動エンジンを完成させたのは、イギリス海軍の技術者ジョン・ペンだった。彼の初期のエンジンの1つはグラスホッパービームエンジンだった。1844年、彼は海軍本部のヨットHMS ブラックイーグルのエンジンを、重量や占有スペースを増やすことなく2倍の出力を持つ揺動エンジンに交換し、この功績により、ボールトン・アンド・ワット社とモーズレイ・サン・アンド・フィールド社による海軍供給の優位が打ち破られた。 ペンはまた、軍艦のスクリュープロペラを駆動するためのトランクエンジンも導入した。HMSエンカウンター（1846年）とHMS アロガント（1848年）は、このようなエンジンを搭載した最初の船であり、その効果はすさまじく、1878年にペンが亡くなるまでに、230隻の船に搭載され、量産された最初の高圧・高回転の船舶エンジンとなった。^[53]

1870 年代、海軍設計の革命により、 1860 年代の装甲艦設計から進化した初の近代戦艦が誕生しました。デバステーション級砲塔艦は、英国海軍向けに、帆を持たない初の外洋主力艦として、また、主要武装のすべてが船体内部ではなく上部に搭載された初の艦として建造されました。

1840年代にアメリカのチャールズ・グッドイヤーとイギリス人のトーマス・ハンコックがゴムの加硫に着手し、ゴム産業、特にゴムタイヤの製造が発展する道が開かれた^[54]。

ジョン・ボイド・ダンロップは1887年に南ベルファストで最初の実用的な空気入りタイヤを開発しました。ウィリー・ヒュームは1889年にダンロップが新しく発明した空気入りタイヤの優位性を実証し、アイルランドとイギリスでこのタイヤの初めてのレースで優勝しました。^{[55] [56]ダンロップの空気入りタイヤの開発は}道路輸送の発展における重要な時期に到来し、商業生産は1890年後半に始まりました。

現代の自転車は1876年にイギリスのエンジニア、ハリー・ジョン・ローソンによって設計されましたが、数年後に最初の商業的に成功した安全自転車を製造したのはジョン・ケンプ・スターリーでした。^[57]その人気はすぐに高まり、1890年代の 自転車ブームを引き起こしました。

この時期には、スコットランドの技術者ジョン・ラウドン・マカダムが開発したマカダム工法によって道路網が大きく改善され、1890年代の自転車ブームの頃には舗装道路が建設された。現代の舗装道路は、 1901年にイギリスの土木技術者エドガー・パーネル・フーリーによって特許取得された。 ^[58]

ドイツの発明家カール・ベンツは1886年に世界初の自動車の特許を取得しました。この自動車はワイヤーホイール（馬車の木製の車輪とは異なり） ^[59]を特徴とし、後輪の間にはベンツが独自に設計した4ストロークエンジンを搭載し、非常に先進的なコイル点火装置^[60]と、ラジエーターではなく蒸発冷却装置^{[60]を備えていました。動力は2つの}ローラーチェーンによって後車軸に伝達されました。これは単なる動力付きの駅馬車や馬車ではなく、完全に自ら動力を生み出すように設計された 最初の自動車でした。

ベンツは1888年の夏の終わりにこの車を「ベンツ・パテント・モーターヴァーゲン」として宣伝し、販売を開始し、これが史上初の市販自動車となった。

ヘンリー・フォードは1896年に最初の自動車を製作し、その後他の社員とともに業界の先駆者として働き、1903年にフォード・モーター社を設立するまで、後に自分の会社を設立した。^[29]フォードと同社の他の社員は、平均的な労働者が購入できる規模で設計・製造される自動車というヘンリー・フォードのビジョンに沿って、生産規模を拡大する方法を模索した。^{[29]フォード・モーター社が開発した解決策は、作業順序に沿って体系的に配置された}工作機械と専用機械を備えた完全に再設計された工場であった。すべての作業と工具を手の届く範囲に配置し、可能な場合はコンベア上に配置することで、人間の不必要な動作をすべて排除し、組立ラインを形成した。このプロセス全体は大量生産と呼ばれた。これは、5000個の部品からなる大規模で複雑な製品が年間数十万個規模で生産された歴史上初めてのことであった。^{[29] [34]}大量生産方式によるコスト削減により、モデルTの価格は1910年の780ドルから1916年には360ドルに低下した。1924年には200万台のTフォードが生産され、1台あたり290ドルで販売された。（2023年のドル換算で5,156ドル^[61]）^[62]

応用科学は多くの機会を開きました。19 世紀半ばまでに化学の科学的理解と熱力学の基本的な理解が生まれ、その世紀の最後の四半世紀までに、これら 2 つの科学は現在の基本形に近づきました。熱力学の原理は物理化学の発展に利用されました。化学の理解は、基礎的な無機化学製造とアニリン染料産業の発展に大きく貢献しました。

冶金学はヘンリー・クリフトン・ソルビーらの研究によって進歩した。ソルビーは顕微鏡下での金属の研究である金属組織学の先駆者であり、金属の科学的理解と鋼鉄の大量生産への道を開いた。1863年、彼は酸によるエッチング法を用いて金属の微細構造を研究し、少量だが正確な量の炭素が鋼鉄に強度を与えることを初めて理解した。^{[63]これにより}ヘンリー・ベッセマーとロバート・フォレスター・マシェットが鋼鉄の大量生産方法を開発する 道が開かれた。

クロム、モリブデン、チタン、バナジウム、ニッケルなどのさまざまな元素を精製する他のプロセスも開発され、これらの元素は、特に鋼鉄に対して特殊な特性を持つ合金を作るのに使用できました。たとえば、バナジウム鋼は強度と耐疲労性に優れており、自動車用鋼鉄の半分に使用されていました。^[64] 合金鋼は、1880年代に大規模な自転車生産で使用されたボールベアリングに使用されました。ボールベアリングとローラーベアリングは、機械にも使用され始めました。その他の重要な合金は、蒸気タービンブレードや耐腐食性のステンレス鋼など、高温で使用されます。

ユストゥス・フォン・リービッヒとアウグスト・ヴィルヘルム・フォン・ホフマンの研究は、現代の工業化学の基礎を築きました。リービッヒは、窒素が植物の必須栄養素であることを発見したことから「肥料産業の父」とみなされ、その後、オキソ肉エキスを製造するリービッヒ・エキス・オブ・ミート社を設立しました。ホフマンは、ロンドンで王立化学大学の名で実用化学の学校を率い、分子モデリングの現代的な慣例を導入し、最初の合成染料を発見したパーキンを指導しました。

熱力学の科学は、サディ・カルノー、ウィリアム・ランキン、ルドルフ・クラウジウス、ウィリアム・トムソン、ジェームズ・クラーク・マクスウェル、ルートヴィヒ・ボルツマン、J・ウィラード・ギブスによって現代の形に発展しました。これらの科学的原理は、ボイラーや蒸気タービンの効率向上など、さまざまな産業上の懸念に適用されました。マイケル・ファラデーらの研究は、電気に関する現代の科学的理解の基礎を築く上で極めて重要でした。

スコットランドの科学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルは特に影響力があり、彼の発見は近代物理学の時代の先駆けとなった。^[65]彼の最も顕著な業績は、電気、磁気、光学を同じ現象、すなわち電磁場の現れとして記述する一連の方程式を定式化したことである。^{[66]光と電気の現象の統一は、}電波の存在の予測につながり、ヒューズ、マルコーニらによる将来の無線技術の発展の基礎となった。 ^[67]

マクスウェル自身は1861年に最初の耐久性のあるカラー写真を開発し、制御理論の最初の科学的扱いを発表しました。^{[68] [69]制御理論は}プロセス制御の基礎であり、オートメーション、特にプロセス産業、および船舶や飛行機の制御に広く使用されています。^[70] 制御理論は、蒸気機関の遠心調速機の機能を分析するために開発されました。これらの調速機は、18世紀後半に風車や水車で石臼の隙間を正しく配置するために使用され、ジェームズ・ワットによって蒸気機関に採用されました。改良版は、望遠鏡の自動追跡メカニズムを安定させ、船舶のプロペラと舵の速度を制御するために使用されました。しかし、それらの調速機は動きが遅く、設定点の周りで振動していました。ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、調速機の動作を数学的に分析する論文を書き、これが制御理論の正式な開発の始まりを示しました。この科学は継続的に改良され、工学分野に進化しました。

ユストゥス・フォン・リービッヒは、肥料としてのアンモニアの重要性を理解した最初の人物であり、植物の栄養にとって無機ミネラルの重要性を説いた。イギリスでは、彼は骨粉に含まれる石灰のリン酸を硫酸で処理して作った肥料を通じて、自分の理論を商業的に実現しようとした。もう一人の先駆者はジョン・ベネット・ローズで、彼は1837年に鉢植えの植物に対するさまざまな肥料の効果について実験を始め、リン酸を硫酸で処理して作られた肥料を生み出した。これは、初期の人工肥料産業の最初の製品となった。^[71]

イースト・アングリアで商業的に利用可能な量の糞石が発見されたため、フィソンズとエドワード・パッカードは1850年代にブラムフォードとスネイプに世界初の大規模商業肥料工場の一つを建設した。1870年代までにこれらの工場で生産された過リン酸石灰はイプスウィッチの港から世界中に出荷されていた。^{[72] [73]}

ビルケランド・アイデ法は、 1903年にノルウェーの実業家で科学者のクリスティアン・ビルケランドがビジネスパートナーのサム・アイデとともに開発したが^[74]、間もなく、はるかに効率的なハーバー法^[75]に取って代わられた。ハーバー法は、IGファルベン社のカール・ボッシュとドイツのフリッツ・ハーバー が開発したノーベル賞受賞化学者による法である^[76]。この法では、分子状窒素（N ₂）とメタン（CH _{4 ）ガスを使用して、経済的に持続可能な}アンモニア（NH ₃ ）を合成した。ハーバー法で生成されたアンモニアは、硝酸製造の主原料である。

蒸気タービンは1884年にチャールズ・パーソンズ卿によって開発された。彼の最初のモデルは、7.5kW（10馬力）の電気を生成する発電機に接続されていた。 ^[77]パーソンズの蒸気タービンの発明により、安価で豊富な電力が可能になり、海上輸送と海戦に革命をもたらした。^[78]パーソンズが亡くなるまでには、彼のタービンは世界中の主要な発電所すべてに採用されていた。^[79]以前の蒸気エンジンとは異なり、タービンはクランクと重いフライホイールを必要とする往復動力ではなく、回転動力を生み出した。タービンの段数が多いため、高効率と90%の小型化が可能になった。タービンの最初の用途は船舶であり、1903年には発電に続いた。

最初に広く使われた内燃機関は1876年のオットー型でした。1880年代から電化されるまで、小さな蒸気機関は効率が悪く、操作に多くの注意を必要としたため、このエンジンは小規模な工場で成功しました。^[6]オットーエンジンはすぐに自動車の動力源として使用され始め、今日でも一般的なガソリンエンジンとして残っています。

ディーゼルエンジンは、1890年代にルドルフ・ディーゼルとハーバート・アクロイド・スチュアートが熱力学原理を用いて高効率化を目的に独自に設計した。完成して普及するまでに数年かかったが、機関車の動力源となる前に船舶に応用された。ディーゼルエンジンは今でも世界で最も効率的な原動機である。^[6]

最初の商用電信システムは、1837年5月にウィリアム・フォザギル・クック卿とチャールズ・ホイートストンによってロンドンのユーストン駅とカムデン・タウンの間に設置されました。^[80]

19世紀を通じて電信網は急速に拡大し、フランスとイギリスの間にジョン・ワトキンス・ブレットが最初の海底電信ケーブルを敷設した。 1856年、大西洋を横断する商用電信ケーブルの建設を目的にロンドンで大西洋電信会社が設立された。ケーブルは、途中で多くの事故に見舞われた後、 1866年7月18日にジェームズ・アンダーソン卿が船長を務めるグレート・イースタン^{号によって無事に完成した。 [81]} 1850年代から1911年まで、イギリスの海底ケーブルシステムは世界のシステムを支配していた。これは正式な戦略目標として設定され、オール・レッド・ラインとして知られるようになった。^[82]

電話は1876年にアレクサンダー・グラハム・ベルによって特許を取得しており、初期の電信と同様に、主に商取引の迅速化に使用されていました。^[83]

前述のように、歴史上最も重要な科学的進歩の1つは、マクスウェルの電磁気理論による光、電気、磁気の統一でした。効率的な発電機、モーター、変圧器の開発には、電気の科学的理解が必要でした。デビッド・エドワード・ヒューズとハインリッヒ・ヘルツは、マクスウェルが予測していた電磁波の現象を実証し、確認しました。^[6]

世紀の変わり目にラジオの商業化に成功したのはイタリアの発明家グリエルモ・マルコーニだった。 ^[84]彼は1897年にイギリスで無線電信信号会社を設立し^{[85] [86]}、同年にソールズベリー平原を越えてモールス信号を送信し、史上初の外洋での無線通信を行い^{[87] 、1901年にはコーンウォールの}ポルドゥからニューファンドランドのシグナルヒルへの初の大西洋横断通信を行った。マルコーニは大西洋の両側に高出力の放送局を建設し、1904年には加入船に夜間のニュース要約を送信する商用サービスを開始した。[ ^88]

1904 年にジョン アンブローズ フレミング卿が真空管を発明したことは、現代の電子機器とラジオ放送の発展の基盤となりました。その後リー ド フォレストが三極管を発明したことで、電子信号の増幅が可能になり、1920 年代のラジオ放送への道が開かれました。

アルフレッド・チャンドラーなどの学者は、鉄道が現代の企業を創り出したとしている。それ以前は、ほとんどの企業の経営は個々の所有者または共同経営者のグループによって行われ、その一部は日常の業務にほとんど関与していなかった。本社に集中した専門知識だけでは不十分だった。鉄道には、日常の危機、故障、悪天候に対処するために、線路の全長にわたって専門知識が必要だった。1841年にマサチューセッツ州で起きた衝突事故をきっかけに、安全改革が求められた。これにより、鉄道は明確な管理権限を持つさまざまな部門に再編された。電信が利用可能になると、会社は鉄道に沿って電信線を敷設し、列車を追跡した。^[89]

鉄道は複雑な業務を伴い、莫大な資本を投入し、以前のどの事業よりも複雑な事業を運営していた。その結果、コストを追跡するためのよりよい方法が必要になった。例えば、料金を計算するには、1トンマイルの貨物輸送のコストを知る必要があった。また、何ヶ月も行方不明になる可能性のある車両を追跡する必要もあった。これが「鉄道会計」と呼ばれるものにつながり、後に鉄鋼業やその他の産業に採用され、最終的に現代の会計となった。^[90]

第二次産業革命の後半、アメリカのフレデリック・ウィンスロー・テイラーらは科学的管理法、あるいはテイラー主義の概念を発展させた。科学的管理法は当初、時間と動作の研究などの分析を用いて、レンガ積みやシャベル作業などの作業手順を減らすことに重点を置いていたが、この概念は産業工学、製造工学、経営管理などの分野へと発展し、工場の運営、さらには経済のあらゆる分野を 完全に再構築するのに役立った^{[要出典] 。}

テイラーの核となる原則には以下が含まれる: ^[要出典]

• 経験則的な作業方法を、タスクの科学的研究に基づいた方法に置き換える
• 従業員が受動的に自ら訓練するのを放置するのではなく、科学的に従業員を選抜し、訓練し、育成する
• 「各労働者の個別のタスクの遂行において、各労働者に詳細な指導と監督を提供する」
• 管理者と労働者の間で仕事をほぼ均等に分割し、管理者が科学的管理原則を適用して仕事の計画を行い、労働者が実際に仕事を遂行する。

1870年から1890年にかけては、歴史上かつてないほど短期間で経済成長が著しく進んだ。生産性の向上により物価が劇的に下落したため、新興工業国では生活水準が大幅に向上した。このため失業が発生し、商業と産業に大きな混乱が生じ、多くの労働者が機械に取って代わられ、多くの工場、船舶、その他の固定資本が短期間で時代遅れとなった。^[52]

「過去四半世紀、あるいは現世代の人間の間に起こった経済的変化は、世界の歴史のどの時期よりも間違いなく重要で、多様であった」^[52]

交通インフラを通じて大規模な市場とつながっている地域では、作物の不作によって飢餓が発生することはなくなりました。^[52]

1860 年代のロンドン下水道システムの建設や、ろ過水の供給を規制する法律の制定などの公衆衛生への取り組みにより、公衆衛生と衛生状態は大幅に改善されました(1852 年に初めて、ロンドンの水道会社に対する規制として、最低水質基準を含むメトロポリス水道法が導入されました)。これにより、多くの病気による感染率と死亡率が大幅に減少しました。

1870年までに、蒸気機関による仕事は動物や人間の力による仕事を超えました。馬とラバは、第二次産業革命の終わり近くに内燃機関トラクターが開発されるまで、農業において重要な役割を果たし続けました。^[92]

三段膨張式蒸気機関などの蒸気効率の向上により、船舶は石炭よりもはるかに多くの貨物を輸送できるようになり、国際貿易量が大幅に増加した。蒸気機関の効率が上昇したため、蒸気機関の数は数倍に増加し、石炭の使用量が増加した。この現象はジェヴォンズのパラドックスと呼ばれている。^[93]

1890年までに、国際電信ネットワークが確立され、イギリスやアメリカの商人はインドや中国の供給者に効率的な新型蒸気船で商品を輸送するよう注文できるようになりました。これとスエズ運河の開通により、ロンドンやその他の地域の大規模な倉庫地区は衰退し、多くの仲買人が排除されました。^[52]

生産性、輸送網、工業生産、農業生産の驚異的な成長により、ほぼすべての商品の価格が下落した。これにより、多くの企業の倒産や、世界経済が実際に成長しているにもかかわらず不況と呼ばれる時期が生じた。^[52]長期不況 も参照

工場システムは、生産を別々の建物に集中させ、専門家が資金を提供し、指示する（自宅での作業とは対照的）。分業により、未熟練労働者と熟練労働者の両方の生産性が向上し、工業中心地の人口が急増した。農業から工業への移行は、1730年代までにイギリスで起こり、農業に従事する労働人口の割合が50％を下回った。これは、1830年代と1840年代に他の地域（低地諸国）でのみ起こった展開である。1890年までに、その数字は10％を下回り、イギリス人口の大半は都市化した。このマイルストーンは、 1950年代に低地諸国と米国によって達成された。^[94]

第一次産業革命と同様に、第二次産業革命は人口増加を後押しし、ほとんどの政府が関税で自国の経済を保護した。イギリスはこの期間を通じて自由貿易の信念を維持した。両革命の広範な社会的影響には、新技術の出現による労働者階級の再構築が含まれる。この変化の結果、より大規模で専門的になった中流階級が生まれ、児童労働が減少し、消費者ベースの物質文化が劇的に成長した。^[95]

1900年までに工業生産のリーダーは世界全体の24%を占めるイギリスで、これにアメリカ(19%)、ドイツ(13%)、ロシア(9%)、フランス(7%)が続いた。ヨーロッパ全体では62%を占めた。^[96]

第二次産業革命の偉大な発明と革新は、私たちの現代生活の一部です。それらは第二次世界大戦後まで経済の原動力であり続けました。主要な革新は戦後に起こりました。その中には、コンピューター、半導体、光ファイバーネットワークとインターネット、携帯電話、燃焼タービン（ジェットエンジン）、緑の革命などがあります。^[97]民間航空は第二次世界大戦前にも存在していましたが、戦後に主要産業になりました。

新しい製品やサービスが導入され、国際貿易が大幅に増加しました。蒸気機関の設計が改善され、安価な鋼材が広く入手できるようになったため、低速の帆船はより高速の蒸気船に置き換えられ、より少ない乗組員でより多くの貿易を処理できるようになりました。化学産業も最前線に躍り出ました。英国は米国やドイツに比べて技術研究への投資が少なく、追い上げました。

1910 年以降、より複雑で効率的な機械の開発と大量生産技術の発達により、生産量が大幅に増加し、生産コストが低下しました。その結果、生産量は国内需要を上回ることが多くなりました。ヨーロッパの工業国家の先駆けである英国でより顕著に現れた新しい状況の中には、15 年間の大きな経済不安に続いて起こった 1873 年から 1896 年にかけての深刻な長期不況の長期的な影響がありました。1873 年以降、ほぼすべての業界の企業が長期にわたる低い (そして下落する) 利益率と価格デフレに苦しみました。

米国は第二次産業革命の最後の20年間に最高の経済成長率を記録したが^[99]、人口増加は鈍化し、生産性の伸びは20世紀半ば頃にピークを迎えた。アメリカの金ぴか時代は、工場、鉄道、炭鉱などの重工業が基盤となっていた。象徴的な出来事は、1869年に東海岸とサンフランシスコ間を6日間で結ぶ初の大陸横断鉄道が開通したことだった^{[100] 。}

金ぴか時代、アメリカの鉄道距離は1860年から1880年の間に3倍になり、1920年までにさらに3倍になり、商業農業に新しい地域が開かれ、真に全国的な市場が生まれ、石炭採掘と鉄鋼生産のブームが起こりました。主要幹線鉄道の資本に対する貪欲な欲求は、ウォール街での国の金融市場の統合を促進しました。1900年までに、経済集中のプロセスはほとんどの産業部門に広がり、いくつかの大企業（一部は「トラスト」として組織化されています（例：スタンダードオイル））が鉄鋼、石油、砂糖、肉加工、農業機械の製造を独占しました。このインフラストラクチャの他の主要な要素は、鉄鋼製造の新しい方法、特にベッセマー法でした。最初の10億ドル企業は、1901年に投資家JPモルガンによって設立されたユナイテッドステイツスチールで、アンドリューカーネギーらが設立した鉄鋼会社を買収して統合しました。^[101]

産業の機械化が進み、労働者の効率性が向上したため、工場の生産性が向上し、熟練労働者の必要性が減りました。バッチ処理や連続処理などの機械革新が工場で顕著になり始めました。この機械化により、一部の工場は熟練工や技術者の指示の下で単純で反復的な作業を行う未熟練労働者の集まりになりました。場合によっては、このような機械化の進歩により、低熟練労働者が完全に置き換えられました。未熟練労働者と熟練労働者の両方の数が増加し、賃金率も上昇しました。 ^[102]専門知識に対する膨大な需要を満たすために、工科大学が設立されました。中小企業の急速な成長とともに、特に北部の都市で新しい中流階級が急速に成長しました。^[103]

この時期、ドイツ帝国はヨーロッパの主要工業国としてイギリスに匹敵する存在となった。ドイツは後に工業化したため、イギリスの工場をモデルにすることができ、資本をより効率的に活用し、技術の領域に飛躍する際に旧来の手法を避けることができた。ドイツは、特に化学、モーター、電気の研究にイギリスよりも多額の投資をした。ドイツの企業システム（コンツェルンとして知られる）は、著しく集中していたため、資本をより効率的に活用することができた。ドイツは、防衛を必要とする費用のかかる世界帝国に縛られることはなかった。1871年にドイツがアルザス＝ロレーヌを併合した後、ドイツはフランスの工業基盤の一部を吸収した。^[104]

1900 年までに、ドイツの化学産業は合成染料の世界市場を独占した。BASF 、バイエル、ヘキストの3 大企業は、5 つの小規模企業とともに、数百種類の染料を生産した。1913 年には、これら 8 社が世界の染料供給のほぼ 90% を生産し、生産量の約 80% を海外に販売した。3 大企業は、必須原材料の生産の上流にも参入し、医薬品、写真フィルム、農薬、電気化学など、化学の他の分野にも進出し始めた。トップレベルの意思決定は、プロの給与制マネージャーの手に委ねられており、チャンドラーはドイツの染料会社を「世界初の真に経営的な産業企業」と呼んだ。^[105]化学研究から生まれた製薬業界など、研究から派生した企業も数多くあった。^[106]

ベル・エポック時代のベルギーは、第二次産業革命を加速させる鉄道の価値を示した。1830年以降、オランダから独立して新国家となったベルギーは、産業を刺激することを決定した。主要都市、港、鉱山地帯を結び、近隣諸国とつながる単純な十字形の鉄道システムを計画し、資金を提供した。こうしてベルギーは地域の鉄道の中心地となった。このシステムはイギリスの路線に沿ってしっかりと構築されたため、利益は少なかったが、急速な産業成長に必要なインフラが整備された。^[107]

「第二次産業革命」と呼ばれた時代は他にもあった。産業革命は、12世紀の中世技術の台頭^{[108] 、}唐代の古代中国の技術の台頭、古代ローマの技術の台頭など、それ以前の発展を第一次として数え直すこともできる。「第二次産業革命」は、一般の報道機関や技術者、実業家によって、第一次世界大戦後の新技術の普及に伴う変化を指すために使われてきた。

原子力時代の危険性と利点に関する興奮と議論は、宇宙時代のものよりも激しく長続きしましたが、どちらも別の産業革命につながると予測されていました。21世紀の初めには、「第2の産業革命」という言葉が、仮想の分子ナノテクノロジーシステムが社会に与える予想される影響を説明するために使われました。^{[109]この最近のシナリオでは、それらは今日の近代的な製造プロセスの大部分を時代遅れにし、現代経済のあらゆる側面を変革します。その後の産業革命には、}デジタル革命と環境革命があります。

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• ウィキメディア・コモンズの産業革命に関連するメディア