蒸汽机是在工业革命期间发明的，彻底改变了工厂生产、运输和其他行业。通用历史档案馆/通用图像组，来自 GETTY IMAGES
工业革命是 18 世纪中叶和 19 世纪中叶之间的一个创新时期，它使欧洲和美国的人们从以农业为主的生活方式转变为城市、工业化的生活方式。曾经手工生产的商品，一次一个，在工厂中大量生产，而运输和其他行业也得到了极大的发展 [来源：历史]。
虽然我们将这个时代称为“革命”，但这个名称有些误导。这场首先在英国扎根的运动并不是突如其来的进步，而是一系列相互依赖或相互促进的突破。一些主要突破来自钢铁等新材料的使用；煤炭、蒸汽等新能源；新机器，例如动力织机；新型工厂劳动制度；和新的交通工具，如蒸汽机驱动的火车和轮船[来源：大英百科全书，历史]。
10：差分机和分析机
查尔斯·巴贝奇的分析机（1871 年）是第一台全自动计算机器。这只是其中的一部分。查尔斯巴贝奇的分析引擎
对于我们中的一些人来说，“为了这次考试把你的计算器收起来”这句话总是会引起焦虑，但那些没有计算器的考试让我们体验到了查尔斯巴贝奇的生活。这位出生于 1791 年的英国发明家和数学家的任务是仔细研究数学表格以寻找错误。此类表格通常用于天文学、银行业和工程等领域，并且由于它们是手工生成的，因此经常出现错误。巴贝奇渴望拥有一台自己的计算器。他最终会设计几个。
当然，巴贝奇没有像晶体管这样的现代计算机组件可供他使用，所以他的计算引擎完全是机械的。这意味着它们非常庞大、复杂且难以建造（巴贝奇的机器都不是在他有生之年创造的）。例如，1 号差分机可以求解多项式，但该设计需要 25,000 个单独的部件，总重量约为 15 吨（13.6 公吨）[来源：计算机历史博物馆]。1847 年至 1849 年间开发的 2 号差分机是一种更优雅的机器，具有相当的功率，重量约为其前身的三分之一 [来源：计算机历史博物馆]。
尽管这些引擎令人印象深刻，但巴贝奇的另一个设计让许多人认为他是现代计算之父。1834 年，巴贝奇着手制造一台用户可以编程的机器。与现代计算机一样，巴贝奇的机器可以存储数据供以后在其他计算中使用，并执行逻辑运算，如 if-then 语句，以及其他功能。Babbage 从未像他为他心爱的差分机所做的那样为分析机编制了一套完整的设计，但也无妨；分析引擎会非常庞大，以至于需要一台蒸汽机来为其提供动力 [来源：计算机历史博物馆]。
9：充气轮胎
工人们将橡胶放在帆布地基上，形成充气轮胎的外壳。在工业革命之前，轮胎很坚固。通用历史档案馆/通用图像组，来自 GETTY IMAGES
就像工业革命期间的许多发明一样，充气轮胎同时“站在巨人的肩膀上”，同时迎来了新的发明浪潮。因此，尽管约翰·邓洛普 (John Dunlop) 经常将这种奇妙的充气轮胎推向市场，但它的发明可以追溯到（请原谅双关语）1844 年，当时查尔斯·固特异 (Charles Goodyear) 获得了橡胶硫化工艺的专利[来源：Lemelson-MIT ]。
在固特异进行实验之前，橡胶是一种几乎没有实际用途的新型产品——这在很大程度上要归功于它的特性会随环境发生巨大变化。硫化涉及用硫和铅固化橡胶，创造了一种更稳定的材料，适用于制造工艺。硫化使橡胶具有足够的柔韧性，可以在炎热或寒冷的天气中保持其形状。
虽然橡胶技术发展迅速，但工业革命的另一项发明摇摇欲坠。尽管踏板和可转向轮等技术取得了进步，但在 19 世纪的大部分时间里，自行车仍然只是一种奇特的东西，而不是一种实用的交通工具，这要归功于它们笨重、笨重的车架和坚硬、无情的车轮。（车轮上装有橡胶轮胎，但没有充气，因此行驶起来很艰难。）
邓禄普是一名兽医，他看着年幼的儿子在三轮车上痛苦地蹦蹦跳跳，发现了这个缺陷，他很快就着手修理它。他早期的尝试是使用膨胀的帆布花园软管，邓禄普将其与液态橡胶粘合在一起。这些原型被证明比现有的皮革和硬化橡胶轮胎优越得多。不久之后，邓禄普开始在 W. Edlin and Co. 公司以及后来的邓禄普橡胶公司的帮助下制造自行车轮胎。它们迅速占领了市场，连同对自行车的其他改进，导致自行车产量猛增。不久之后，邓禄普橡胶公司开始为工业革命的另一种产品汽车生产橡胶轮胎[来源：汽车名人堂]。
8：麻醉
这幅画展示了波士顿牙医 William Thomas Green Morton 在马萨诸塞州总医院举行的首次成功的乙醚麻醉品质公开演示。Morton 是 Horace Wells 的学徒，Horace Wells 是发现乙醚用作麻醉剂的牙医。SSPL/盖蒂图片社
像灯泡这样的伟大发明在历史书籍中占主导地位，但我们猜测任何面临手术的人都会将麻醉列为他们最喜欢的工业革命产品。在它发明之前，针对特定疾病的治疗方法往往比疾病本身更糟糕。拔牙或切除肢体的最大挑战之一是在此过程中约束患者，而酒精和鸦片等物质对改善体验几乎没有作用。今天，当然，我们可以感谢麻醉，因为我们中很少有人对痛苦的手术有任何回忆。
笑气和乙醚都是在 1800 年代初发现的，但都被视为麻醉剂，几乎没有实际用途。事实上，巡回演出会让志愿者在现场观众面前吸入一氧化二氮（俗称笑气），让所有参与者都感到开心。在其中一次演示中，一位名叫 Horace Wells 的年轻牙医看到一位熟人吸入这种气体并继续伤害他的腿。当这名男子回到座位上时，威尔斯问他在这件事中是否感到疼痛，听到他没有感到疼痛后，他立即开始计划在牙科手术中使用这种气体，并自愿成为第一个病人。第二天，威尔斯让巡回演出的组织者加德纳科尔顿在威尔斯的办公室里注射笑气。气体工作完美，哈里达斯]。
很快就证明乙醚适合作为较长时间手术的麻醉剂（尽管我们应该相信谁仍然是一个有争议的问题），从那以后手术就稍微不那么可怕了。
7：照片
Joseph Nicéphore Niépce 现存最早的相机照片之一展示了他家的景色。他使用暗箱将图像投射到一张涂有犹太沥青的白镴上，创造了世界上第一张照片。SSPL/盖蒂图片社
工业革命产生了许多改变世界的发明。相机不是其中之一。事实上，这种相机的前身，被称为暗箱，已经流传了几个世纪，在 1500 年代后期出现了便携式版本。
然而，保存相机的图像是个问题，除非你有时间描摹它们。然后是约瑟夫·尼塞福尔·尼埃普斯。在 1820 年代，这位法国人想到了将涂有光敏化学物质的纸张暴露在暗箱投射的图像中。八小时后，世界上出现了第一张照片 [来源：Harding ]。
Niépce 意识到 8 小时对于拍摄全家福来说是一个非常长的时间，于是开始与 Louis Daguerre 合作改进他的设计，在 1833 年 Niépce 去世后，Daguerre 继续他的工作。Daguerre 的名字并不那么巧妙达盖尔银版法首先在法国议会引起了热情，然后在全世界引起了轰动。但是，虽然银版照相法产生了非常详细的图像，但它们无法复制。
与达盖尔同时代的威廉·亨利·福克斯·塔尔博特 (William Henry Fox Talbot) 也在整个 1830 年代致力于改进摄影图像并制作了第一张底片，通过它可以将光线照射在相纸上以创建正片图像。像 Talbot 这样的进步来得很快，随着曝光时间的减少，相机变得能够拍摄移动物体的图像。事实上，一张 1877 年拍摄的马的照片被用来解决一个长期存在的争论，即在全速奔跑期间马的四只脚是否都离开了地面（他们确实离开了）[来源：国际摄影名人堂和博物馆，沙阿]。所以下次你拿出你的智能手机时要拍张照片，请花点时间想想几个世纪以来使这张照片成为可能的创新。
6：留声机
托马斯·阿尔瓦·爱迪生 (Thomas Alva Edison) 与爱迪生商用留声机合影，这是他一生中获得专利的 1,000 多项发明之一。 OSCAR WHITE/CORBIS/VCG 来自 GETTY IMAGES
没有什么能完全复制观看您最喜爱的乐队现场表演的体验。不久之前，现场表演还是体验音乐的唯一途径。托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 永远改变了这一点，当时他研究了一种转录电报信息的方法，他想到了留声机。这个想法很简单但很聪明：一根录音针将与音乐或语音中的声波相对应的凹槽压入一个涂有锡的旋转圆柱体，而另一根录音针将追踪这些凹槽以再现源音频。与巴贝奇和他长达数十年的努力看到他的设计被构建不同，爱迪生让他的机械师约翰克鲁西建造了这台机器，据报道仅 30 小时后他手中就有了一个工作原型。爱迪生通过对着话筒说“玛丽有一只小羊羔”来测试机器，当机器回放他的话时他很高兴[来源：国会图书馆]。
但爱迪生远未完成他的新创作。他早期的镀锡圆筒只能演奏几次就被毁坏了，所以他最终用蜡代替了锡。这时，爱迪生的留声机已经不是市场上唯一的播放器了，随着时间的推移，人们开始放弃他的留声机转而使用唱片。但基本机制保持不变。
在他的众多发明中，托马斯·爱迪生对他的留声机情有独钟。他声称每周 7 天、每天花 20 个小时修补机器，试图正确记录“物种”一词 [来源：Dwyer ]。虽然他可能有点夸张，但我们确实知道他最终花了 52 年的时间来完善机器 [来源：国家公园管理局]。
5：蒸汽机
苏格兰发明家和机械工程师詹姆斯瓦特修理纽科门蒸汽机。蒸汽机是工业革命的驱动力之一。世界历史档案馆/盖蒂图片社
就像现在让我们着迷的加速 V-8 发动机和高速喷气式飞机一样，蒸汽动力技术也曾经是尖端技术，它在推动工业革命方面发挥了巨大作用。在这个时代之前，交通工具是马车，某些行业，如采矿业，劳动密集型且效率低下。第一台蒸汽机（以及后来的蒸汽动力机车）的诞生将极大地改变这一切。
蒸汽机的起源实际上可以追溯到亚历山大港的赫伦，他在公元一世纪创造了风油缸，这是一种使球体旋转的蒸汽轮机。Heron 的发明只是出于好奇；它没有用于任何目的。直到 17 世纪末和 18 世纪初，各种发明家才开始关注风油体的技术，开始为远不止是玩具的蒸汽动力设备申请专利 [来源：历史]。
如图所示，活塞式蒸汽机在机车中非常典型。©HOWSTUFFWORKS
1698 年，托马斯·萨弗里 (Thomas Savery) 发明了一种以蒸汽为动力的水泵，用于从矿井中抽水；在随后的几十年里，托马斯·纽科门 (Thomas Newcomen) 和苏格兰工程师詹姆斯·瓦特 (James Watt) 改进并美化了他的设备。瓦特与 Matthew Boulton 合作创造了一种具有旋转运动的蒸汽机，这使得蒸汽动力可以用于工业[来源：历史]。
其他发明家想知道是否可以使用以蒸汽动力运行的机器来运输人员、货物和原材料。这导致了 1830 年代第一批蒸汽动力机车和船只的开发。尤其是蒸汽动力机车极大地改变了美国及其他地区的生活，因为它标志着货物首次通过机器而不是动物或人类在陆地上运输。虽然蒸汽机车最终被柴油火车取代，但直到 1950 年代才发生这种情况 [来源：WorldWideRails ]。
4：食品罐头
大约 1870 年，工人在法国灌装和焊接食品罐头。OXFORD SCIENCE ARCHIVE/PRINT COLLECTOR/GETTY IMAGES
打开您的厨柜，您一定会发现一项特别有用的工业革命发明。事实证明，在给我们带来蒸汽机的同一时期也改变了我们储存食物的方式。
1795 年，当法国人尼古拉斯·阿佩尔 (Nicolas Appert) 听说有人会悬赏一笔奖金，当时他是一名厨师、糖果制造商和酿酒师，他发现了一种保存食品以便运输的方法。该奖项是由法国军队的厨师经常看到的大量变质食品引起的。出于好奇，Appert 在接下来的 14 年里试图解决这个难题 [来源：Brittanica ]。
虽然可以通过干燥和发酵等方法保存食物，但这些方法不能保存风味，也不是 100% 有效。考虑到他应该能够像保存酒一样保存食物，阿佩特研究了煮沸技术，包括将食物放入罐子中，密封，用帆布包裹罐子，然后在水中煮沸以形成真空密封。他完善了流程并赢得了奖品。但他从来不知道他的创新过程为何奏效。这个谜题后来被Louis Pasteur解决了[来源：Eschner ]。
尽管如此，Appert 的基本概念还是站稳了脚跟，今天我们享用从 Spam 到 SpaghettiOs 的各种罐头食品。
3：电报
电报是在 1830 年代和 1840 年代由塞缪尔·莫尔斯 (Samuel Morse ) 与其他发明家共同开发的。该小组发现，通过连接到站点网络的电线传输电信号，他们的新电报可以将消息从一个位置远距离发送到另一个位置。这些消息是使用莫尔斯开发的点划代码“编写”的，莫尔斯为字母表中的每个字母分配了特定的模式。收到电报的人简单地解码了它的摩尔斯电码标记 [来源：历史]。
莫尔斯于 1844 年从华盛顿特区发往巴尔的摩的第一条消息表明了他的兴奋之情。他转发了“What have God wrought?”，表示他发现了一件大事。他做到了！莫尔斯的电报让人们几乎可以即时通信，而无需在同一个地方[来源：美国参议院]。
通过电报发送的信息也使新闻媒体和政府能够更快地共享信息。电报的发展甚至催生了第一个有线新闻服务机构——美联社。最终，莫尔斯的发明还将美洲与欧洲连接起来——这在当时是一项创新的全球壮举。
2：纺珍妮
珍妮纺纱机是詹姆斯·哈格里夫斯 (James Hargreaves) 于 1764 年发明的，它允许一个人同时纺几根线。该设备是工业革命的另一项重要发明。霍顿档案馆/盖蒂图片社
除了蒸汽机之外，这项工业时代的重要发明在商业方面可能是最引人注目的发明。无论是袜子抽屉里的东西还是最时尚的衣服，工业革命期间纺织业的进步使大规模生产成为可能。珍妮纺纱机在这些发展中发挥了重要作用。
在 18 世纪，布料由在家工作的人们在英国生产——这是流行的家庭手工业系统的一部分。棉花是一种特别受欢迎的布料原料，纺织工人会通过纺车将其纺成纱线——这是一项缓慢的工作，因为纺车一次只能生产一根线轴。由于对织物的需求量很大，棉花生产商很难通过这种劳动密集型工艺生产出足够的布料。
输入 James Hargreaves，一位织布工和发明家。1764 年，Hargreaves 发明了一台名为珍妮纺纱机的机器，它可以只用一个轮子一次生产八个线轴（“珍妮”一词在英国俚语中是“引擎”的意思）。不久之后，其他人扩展了他的发明，创造出越来越大的机器，一次可以生产多达 50、80 甚至 120 个线轴。这些变得太大而无法装进人们的家中，这导致了以工厂为基础的纺织工业和大规模生产的诞生[来源：BBC，Bellis ]。
1：开采铁的方法
位于英国达勒姆的铅矿博物馆位于老帕克角铅矿的遗址上。一旦引入更有效的方法，炼铁工业在大城市真正起飞。彼得汤普森/遗产图片/盖蒂图片社
建设支持工业革命的基础设施并不容易。对包括铁在内的金属的需求促使各行业想出更有效的方法来开采和运输原材料。
在几十年的时间里，钢铁公司向工厂和制造公司供应的铁越来越多。为了以低廉的价格生产这种金属，矿业公司将供应铸铁，而不是昂贵的锻铁。此外，人们开始在工业环境中使用冶金学，或对材料的物理特性进行更深入的研究。
在工业革命期间乃至今天，大规模生产铁推动了其他发明的机械化。如果没有钢铁工业为铁路的发展提供帮助，机车运输在当时可能太困难或太昂贵而无法实现。
