工学の歴史 - 百科事典
工学の概念は古代から存在しており、人々がクランク、レバー、車輪などの基本的な発明を考え出してきました。これらの発明はすべて現代の工学の定義に一致しており、基本的な機械原理を利用して有用なツールや物体を開発しています。
工学という言葉自体はもっと最近の語源を持っており、1325年に遡ります。その時点で「engineer」（エンジニア）という言葉は、本来「エンジンを操る者」という意味で、「軍事エンジン」の「構築者」として使われていました。この時代背景では、現在は廃れた「エンジン」という言葉は軍事機械、つまり戦争に使われる機械装置（例えば、砲台）を指していました。この「エンジン」という言葉もさらに古い起源を持っており、ラテン語の「ingenium」（約1250年）に由来しており、「生得的な質、特に精神的な力、つまり賢い発明」という意味です。
その後、橋や建物などの民間の構造物の設計が技術分野として成熟するにつれて、「Civil Engineering」（土木工学）という言葉が用いられ、軍事工学（現在はほぼ廃れた言葉で、現在に至るまで存続している例外がいくつかあります。例えば、米軍のエンジニアリング・コルプスなど）に特化する人々と、これまでの軍事工学の分野に関わる人々を区別するために使われました。
古代時代
メソポタミアのジッグラート、イランのペルセポリス、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・バレー文明の都市、古代ギリシャのアクロポリスとパルテノン、ローマ帝国のアッピア街道とコロッセオ、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、中国の長城など、多くの他のものが古代の土木および軍事エンジニアの才能と技術を証明しています。
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。三角錐と斜面（ランプ）は先史時代から知られていました。車輪と車輪と車軸の機構は、紀元前5千年紀のメソポタミア（現イラク）で発明されました。レバー機構は約5,000年前に近東で初めて登場し、古代エジプトの技術で大きな物体を動かすために使われました。レバーはまた、紀元前3,000年頃のメソポタミアで登場した最初のクランク機械の「シャドーフ」という水揚機に使われました。紀元前2千年紀初頭のメソポタミアと第12王朝（紀元前1991-1802年）の古代エジプトで、クランクの最も初期の証拠が見られます。最後に発明された単純機械はスクリューであり、紀元前911-609年の新アッシリア時代のメソポタミアで初めて登場しました。エジプトのピラミッドは、ギザの大ピラミッドのような構造物を作るために、6つの単純機械のうちの3つ、斜面、三角錐、レバーを使用して建設されました。
名前が知られている最も初期の建築家はイムホテプであり、ファラオのドジエルの官吏として、彼は紀元前2630-2611年頃にエジプトのサッカラでステップピラミッドであるドジエルのピラミッドを設計・監督した可能性があります。彼はまた、建築に最初に使用された円柱の責任者でもあったかもしれません。
クッシュは紀元前4世紀にサキアを開発し、動物の力を人間のエネルギーの代わりに使用しました。クッシュでは、灌漑を促進するためのハフィールという形の貯水池が開発されました。軍事作戦中に道路を築くためにサッパーが雇われました。クッシュの先祖は、紀元前3700年から3250年までにスピオスを建設しました。ブリュームリとバスティング炉もメロエティック時代に作られました。
紀元前4世紀初頭に、ペルシア帝国、現在のイラクとイランで、最初の実際の水力機械、水車と水車ミルが登場しました。古代ギリシャは、民間と軍事の分野の両方で機械を開発しました。アンティキテラ機関やアーキメデスの機械的な発明は、ギリシャの機械工学の例です。アーキメデスのいくつかの発明やアンティキテラ機関も、機械理論の2つの重要な原理、差動減速機や円周減速機の高度な知識を必要としました。これらは産業革命の機械伝達機の設計に役立ち、現在でもロボティクスや自動車工学などの多様な分野で広く使用されています。
中国とローマの軍隊は、バリスタや砲台などの複雑な軍事機械を使用していました。中世には、トレビューチェが開発されました。132年に全才家の張衡が地震を検出するための地震計を発明しました。これは、1100年後の世界の他のどこでも発明されませんでした。
桓潭の「新論」は、水車で動く打ち機（つまり水車）を説明する最初の文献であり、穀物を打ち砕き皮を剥くために使用されました。
中世時代
= ビザンツ帝国 =
ビザンツ人は、多くのギリシャの原稿を翻訳・保存し、初期中世の世界の工学に貢献しました。アンテミオス・トラレスとイシドールス・ミレトスは、532-537年に建設された聖ソフィア大聖堂の建築に責任がありました。
ヒエリオポリスのカリニコスが発明したギリシャ火は、ビザンツ人が使用した武器であり、石油、ナフタ、石灰、硫黄、樹脂、硝酸カリウムなどの可燃物で構成されていました。
= イスラムの黄金時代 =
イスラムの黄金時代には、ギリシャ、ペルシア、ローマ、インドの学者たちの作品を翻訳して、工学の知識が進歩しました。
最初の実際の風力機械、風車と風ポンプは、9世紀ADに、現在のイラン、アフガニスタン、パキスタンでイスラム世界で初めて登場しました。最初の実際の蒸気機械は、1551年にオスマン帝国のエジプトでタキ・アル＝ディン・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。
綿花の紡績機は紀元前6世紀にインドで発明され、紡績車は11世紀初頭にイスラム世界で発明されました。これらは綿花産業の成長に不可欠であり、紡績車は18世紀の初期産業革命の重要な発展であるスピニング・ジェニー（複数の紡績車）の前駆者でした。
クスタ・イブン・ルーカがヘロのアレクサンドリアの作品を翻訳した後、最初のプログラム可能な機械がイスラム世界で開発されました。音楽シーケンサー、プログラム可能な音楽機器は、最初のプログラム可能な機械でした。最初の音楽シーケンサーは、9世紀にバヌ・ムサ兄弟によって発明された自動フラット奏者であり、彼らの「発明の書」に記述されています。1206年にアル・ジャザリはプログラム可能な自動装置/ロボットを発明しました。彼は、プログラム可能なドラムマシンで動作するドラマーを含む4つの自動楽器奏者を説明し、彼らが異なるリズムや異なるドラムパターンを演奏できるようにしました。
アル・ジャザリは、トルコのアルトゥキード朝の王と彼らの宮殿に水を汲み上げるために5台の機械を建設しました。アル・ジャザリは50以上の優れた機械装置だけでなく、セグメントギア、機械制御、逃げる機構、時計、ロボティクス、設計と製造方法のプロトコルに革新を加えました。
ヨーロッパのルネサンス =
最初の完全に機能する蒸気機関は、1716年に鍛冶師トマス・ニューコメンによって建設されました。この装置の開発は、数十年後の産業革命を引き起こし、大量生産の始まりをもたらしました。
18世紀に工学が職業として台頭するにつれて、数学や科学がこれらの目的に応用される分野にさらに狭く適用されるようになりました。同様に、軍事工学や土木工学に加えて、当時の機械工学も工学に組み込まれました。
以下の画像は、1702年のイギリスの工学機器を描いたカードセットのサンプルであり、その後、土木工学、機械工学、測量学や測地学など、多くの分野が知られるようになりました。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。
現代時代
トマス・セベリーとスコットランドのエンジニアジェームズ・ワットの発明が現代の機械工学の基礎を築きました。産業革命中に専門機械とそのメンテナンスツールの開発が進むにつれて、機械工学はその発祥地であるイギリスや海外で急速に成長しました。
電気工学の分野は、19世紀にアレッサンドロ・ボルタの実験やマイケル・ファラデイ、ゲオルク・オームなどの実験、1872年に発明された電気モーターの影響を受けて形成されました。電気工学は19世紀後半に職業として確立されました。専門家たちは、新しい分野をサポートするための世界規模の電信ネットワークを築き、イギリスとアメリカで最初の電気工学機関が設立されました。具体的な最初の電気エンジニアを特定することはできませんが、フランシス・ロ纳德スが1816年に最初の機能する電信システムを開発し、電気によって世界がどのように変容するかという彼のビジョンを記録したため、彼はこの分野の先頭に立っています。
19世紀後半にジェームズ・マクスウェルとヘンリッヒ・ヘルツの研究が、電子工学の分野を生み出しました。真空管やトランジスタなどの後の発明が電子工学の開発をさらに加速させ、現在では電気および電子エンジニアが他のどの工学専門分野のエンジニアよりも多くいます。
化学工学は、機械工学と同様に19世紀の産業革命中に発展しました。工業規模の製造は新しい材料や新しいプロセスを要求し、1880年までに化学の大規模生産が必要となり、新しい工業植物で化学の開発と大規模生産に専念する新しい産業が創設されました。化学工学者の役割は、これらの化学植物とプロセスの設計でした。
航空工学は、航空の先駆者たちが20世紀の転換期にその起源を遡ることができますが、ジョージ・ケイリー卿の研究が最近、18世紀後半に遡っています。航空工学の初期の知識は主に経験的であり、他の工学の分野からいくつかの概念やスキルが導入されました。ライト兄弟の成功した飛行の10年後の1920年代には、第一次世界大戦の軍事航空機の開発によって航空工学が広範に発展しました。一方で、理論物理学と実験を組み合わせた基本的な背景科学の研究も続けられました。
アメリカで最初の工学の博士号（技術的には応用科学および工学）は、1863年にイェール大学のウィラード・ギブズに授与されました。それはアメリカで科学の博士号としても2番目に授与されました。
1990年には、コンピュータ技術の台頭に伴い、最初の検索エンジンがコンピュータエンジニアアラン・エマージェによって構築されました。
参考情報
参考文献
Bix, Amy Sue. Girls Coming to Tech!: A History of American Engineering Education for Women (MIT Press, 2014)
Hill, Donald. A history of engineering in classical and medieval times (Routledge, 2013), on Greeks, Romans, Byzantines, and Arabs
Landels, John G. Engineering in the Ancient World (University of California Press, 2000, rev. ed.) ISBN 978-0-520-22782-8
Lawton, Brian, ed. The Early History of Mechanical Engineering - Vol. 1 (2004) online; vol 2 (2004) online
Rae, John and Rudi Volti. The Engineer in History (2001) online
Rhodes, Edward, ed. Engineering America: The Rise of the American Professional Class, 1838–1920 (Washington: Westphalia Press, 2014) 142 pp.
Smith, Edgar C. A short history of naval and marine engineering (Cambridge University Press, 2013)
Usher, Abbott Payson. A History of Mechanical Invention (2nd ed. 1954), 450 pp. online review
外部リンク
ミネソタ大学の工学の歴史