Ciencias física, Naturales, Matemáticas y Estadísticas

Orígenes y evolución de la tecnología

Contenidos temáticos

  1. Introducción
  2. Medición del progreso tecnológico
  3. Resumen de la historia de la tecnología por periodo y geografía
  4. Tecnología prehistórica
  5. Periodo antiguo
  6. Medievales a principios modernos
  7. Tecnología renacentista
  8. Revolución preindustrial
  9. Revolución Industrial
  10. Segunda revolución industrial
  11. Siglo XX
  12. Siglo XXI

Desarrollo del tema

1. Introducción

La historia de la tecnología es la historia de la invención de herramientas y técnicas y es una de las categorías de la historia de la humanidad. La tecnología puede referirse a métodos que van desde tan simples herramientas de piedra hasta la compleja ingeniería genética y la tecnología de la información que surgió desde la década de 1980. El término tecnología proviene de la palabra griega techne, que significa arte y oficio, y la palabra logos, que significa palabra y discurso. Primero se usó para describir las artes aplicadas, pero ahora se usa para describir los avances y cambios que afectan el medio ambiente que nos rodea.

Imagen 1. Las herramientas  se han perfeccionado a través del tiempo y con esto las personas han desarrollado nuevas formas de interactuar, o desplazarse.

El nuevo conocimiento ha permitido a las personas crear cosas nuevas y, a la inversa, muchos esfuerzos científicos son posibles gracias a tecnologías que ayudan a los humanos a viajar a lugares, a los que antes no podían llegar, y a instrumentos científicos mediante los cuales estudiamos la naturaleza con más detalle de lo que nuestros sentidos naturales permiten.

Como gran parte de la tecnología es ciencia aplicada, la historia técnica está conectada con la historia de la ciencia. Como la tecnología usa recursos, la historia técnica está estrechamente relacionada con la historia económica. A partir de esos recursos, la tecnología produce otros recursos, incluidos los artefactos tecnológicos utilizados en la vida cotidiana. El cambio tecnológico afecta y se ve afectado por las tradiciones culturales de una sociedad. Es una fuerza para el crecimiento económico y un medio para desarrollar y proyectar poder y riqueza económica, política, militar.

2. Medición del progreso tecnológico

Muchos sociólogos y antropólogos han creado teorías sociales relacionadas con la evolución social y cultural. Algunos, como Lewis H. Morgan, Leslie White y Gerhard Lenski han declarado que el progreso tecnológico es el factor principal que impulsa el desarrollo de la civilización humana. El concepto de Morgan de tres etapas principales de la evolución social (salvajismo, barbarie y civilización) puede dividirse por hitos tecnológicos, como el fuego.

White argumentó que la medida por la cual juzgar la evolución de la cultura era la energía. Para White, “la función principal de la cultura” es “aprovechar y controlar la energía”. Él diferencia entre cinco etapas del desarrollo humano: en la primera, las personas usan la energía de sus propios músculos; en el segundo, usan la energía de los animales domesticados; en el tercero, usan la energía de las plantas (revolución agrícola); en el cuarto, aprenden a usar la energía de los recursos naturales: carbón, petróleo, gas; y en el quinto, aprovechan la energía nuclear.

White introdujo una fórmula P = E*T, donde E es una medida de la energía consumida y T es la medida de la eficiencia de los factores técnicos que utilizan la energía. En sus propias palabras, “la cultura evoluciona a medida que aumenta la cantidad de energía aprovechada per cápita por año, o a medida que aumenta la eficiencia de los medios instrumentales para poner la energía a trabajar”. Nikolai Kardashev extrapoló su teoría, creando la escala de Kardashev, con la cual clasifica el uso de energía de las civilizaciones avanzadas. En cambio, el enfoque de Lenski se centra en la información. Cuanta más información y conocimiento (especialmente permitiendo la configuración del entorno natural) tiene una sociedad determinada, más avanzada está. Él identifica cuatro etapas del desarrollo humano, basadas en los avances en la historia de la comunicación. En la primera etapa, la información es transmitida por genes; en el segundo, cuando los humanos ganan sensibilidad, pueden aprender y pasar información a través de la experiencia; en el tercero, los humanos comienzan a usar signos y desarrollan la lógica; en el cuarto, pueden crear símbolos, desarrollar el lenguaje y la escritura.

A finales de la década de 1970, sociólogos y antropólogos como Alvin Toffler (autor de Future Shock), Daniel Bell y John Naisbitt se han acercado a las teorías de las sociedades posindustriales, argumentando que la era actual de la sociedad industrial está llegando a su fin, y los servicios e información son cada vez más importantes que la industria y los bienes. Algunas visiones extremas de la sociedad posindustrial, especialmente en la ficción, son sorprendentemente similares a las visiones de las sociedades cercanas de singularidad tecnológica.

3. Resumen de la historia de la tecnología por periodo y geografía

El siguiente es un resumen de la historia de la tecnología por periodo y geografía:

  • Tecnología de piedra de Olduvai (Oldowan). Hace 2.5 millones de años (raspadores para matar animales muertos),
  • Tecnología de piedra Achelense. Hace 1.6 millones de años (hacha de mano).
  • Creación y manipulación del fuego. Utilizada desde el Paleolítico, posiblemente por el Homo erectus desde hace 1.5 millones de años.
  • (Homo sapiens sapiens: surge la anatomía humana moderna, hace unos 200,000 años).
  • Ropa: posiblemente hace 170,000 años.
  • Herramientas de piedra. Utilizadas por Homo floresiensis, posiblemente hace 100,000 años.
  • Cerámica, aproximadamente en 25,000 a. C.
  • Domesticación de animales, hacia 15,000 a. C.
  • Arco y honda, alrededor del noveno milenio a. C.
  • Microlitos, noveno milenio a. C.
  • Ladrillos hechos a mano por primera vez para la construcción en el Medio Oriente circa 6,000 a. C.
  • Agricultura y arado, aproximadamente en 4,000 a. C.
  • Rueda, hacia 4,000 a. C.
  • Gnomon, hacia 4,000 a. C.
  • Sistemas de escritura, en 3,500 a. C. aproximadamente.
  • Cobre, hacia 3,200 a. C.
  • Bronce, 2,500 a. C. aproximadamente.
  • Sa, alrededor del 2,500 a. C.
  • Carro, en el 2,000 a. C. aproximadamente.
  • Hierro, hacia 1,500 a. C.
  • Reloj de sol, para el 800 a. C.
  • Vidrio, en el 500 a. C. aproximadamente.
  • Catapulta, hacia el 400 a. C.
  • Hierro fundido, alrededor del 400 a. C.
  • Herradura, para el 300 a. C. aproximadamente
  • Estribo, los primeros siglos d. C.

4. Tecnología prehistórica

La historia es el estudio del pasado utilizando registros escritos. Todo lo anterior a los primeros relatos escritos de la historia es prehistórico, incluidas las tecnologías anteriores. Aproximadamente 2.5 millones de años antes de que se desarrollara la escritura, la tecnología comenzó con los primeros homínidos que usaron herramientas de piedra, posiblemente utilizadas para iniciar incendios, cazar y enterrar a sus muertos.

Hay varios factores que hicieron posible o necesaria la evolución de la tecnología prehistórica. Uno de los factores clave es la modernidad conductual del cerebro altamente desarrollado del Homo sapiens capaz de razonamiento abstracto, lenguaje, introspección y resolución de problemas. El advenimiento de la agricultura dio como resultado cambios en el estilo de vida de los nómadas, quienes comenzaron a vivir en hogares con animales domésticos y a cultivar tierras, utilizando herramientas más variadas y sofisticadas. El arte, la arquitectura, la música y la religión evolucionaron a lo largo de los períodos prehistóricos.

Imagen 2. El hombre primitivo se establece y empieza a cazar animales para la elaboración de vestimenta y alimento su lengua empezó a evolucionar.

Edad de piedra

Durante la mayor parte de la Edad de Piedra, todos los humanos tenían un estilo de vida que involucraba herramientas limitadas y pocos asentamientos permanentes. Las primeras tecnologías principales estaban ligadas a la supervivencia, la caza y la preparación de alimentos. Las herramientas y armas de piedra, el fuego y la ropa fueron desarrollos tecnológicos de gran importancia durante este periodo.

Los antepasados ​​humanos usaron la piedra y otras herramientas desde mucho antes de la aparición del Homo sapiens, hace aproximadamente 200,000 años. Los primeros métodos de fabricación de herramientas de piedra, conocidos como la “industria” de Oldowan, datan de hace al menos 2.3 millones de años, con la evidencia directa más temprana del uso de herramientas encontrada en Etiopía, dentro del Gran Valle del Rift, que data de hace 2.5 millones de años. Esta era del uso de herramientas de piedra se llama Paleolítico, o “Edad de piedra antigua“, y abarca toda la historia humana hasta el desarrollo de la agricultura, hace aproximadamente 12,000 años.

Imagen 3. La edad de piedra tuvo su desarrollo tecnológico, en este caso el uso de la piedra como herramienta para la supervivencia.  

Para hacer una herramienta de piedra, se golpeó un “núcleo” de piedra dura con propiedades de descamación específicas (como pedernal) con una piedra de martillo. Esta descamación produjo bordes afilados que podrían usarse como herramientas, principalmente en forma de picadores o raspadores. Estas herramientas ayudaron en gran medida a los primeros humanos en su estilo de vida de cazadores-recolectores a realizar una variedad de tareas, incluyendo el despedazamiento de cadáveres (y la fractura de huesos para llegar a la médula), también a cortar madera, romper nueces abiertas, desollar a un animal para su piel, e incluso formar otras herramientas con materiales más blandos como huesos y madera.

Las primeras herramientas de piedra eran irrelevantes, siendo poco más que una roca fracturada. En la era Achelense, que comenzó hace aproximadamente 1.65 millones de años, surgieron métodos para trabajar estas piedras en formas específicas, como hachas de mano. Esta temprana Edad de Piedra se describe como el Paleolítico Inferior.

El Paleolítico Medio, hace aproximadamente 300,000 años, vio la introducción de la técnica de núcleo preparado, donde se podían formar rápidamente múltiples cuchillas a partir de un solo núcleo de piedra. El Paleolítico Superior, que comenzó hace aproximadamente 40,000 años, vio la introducción de la formación de escamas a presión, donde un punzón de madera, hueso o asta podría usarse para dar forma a una piedra muy finamente.

El final de la última Edad de Hielo hace unos 10,000 años se toma como el punto final del Paleolítico Superior y el comienzo del Epipaleolítico/Mesolítico. La tecnología mesolítica incluía el uso de microlitos como herramientas de piedra compuesta, junto con herramientas de madera, hueso y asta.

Imagen 4. Se formaron diversas herramientas con diversos elementos, entre ellos: piedra, madera, huesos o asta.

La edad de piedra posterior, durante la cual se desarrollaron los rudimentos de la tecnología agrícola, se llama periodo Neolítico. Durante este periodo, las herramientas de piedra pulida se hicieron a partir de una variedad de rocas duras como sílex, jade, jadeíta y piedra verde, en gran parte trabajando las canteras, pero más tarde las rocas valiosas se persiguieron mediante túneles subterráneos, los primeros pasos en la tecnología minera.

Las hachas pulidas se utilizaron para la tala de bosques y el establecimiento de cultivos agrícolas y fueron tan efectivas que su uso permaneció aun cuando aparecieron el bronce y el hierro. Estas hachas se usaron junto con el uso continuo de herramientas de piedra, como una gama de proyectiles, cuchillos y raspadores, que fueron fabricados con materiales orgánicos como madera, hueso y asta.

Las culturas de la Edad de Piedra desarrollaron música y participaron en la guerra organizada. Los humanos de este periodo desarrollaron la tecnología de canoa estabilizadora digna del océano, lo que condujo a la migración a través del archipiélago malayo, del Océano Índico a Madagascar y también a través del Océano Pacífico, lo que requirió el conocimiento de las corrientes oceánicas, los patrones climáticos, la navegación y la navegación celestial.

Aunque las culturas paleolíticas no dejaron registros escritos, el cambio de la vida nómada al asentamiento y la agricultura se puede inferir de una variedad de evidencia arqueológica. Dicha evidencia incluye herramientas antiguas, pinturas rupestres y otro arte prehistórico, como la Venus de Willendorf. Los restos humanos también proporcionan evidencia directa, tanto a través del examen de los huesos como del estudio de las momias. Los científicos e historiadores han podido hacer inferencias significativas sobre el estilo de vida y la cultura de varios pueblos prehistóricos, y especialmente su tecnología.

Imagen 5. La estatuilla de la venus tiene características de obesidad y eran la imagen clásica de la belleza.

5. Periodo antiguo

Edades de cobre y bronce

El cobre metálico se encuentra en la superficie de los depósitos de mineral de cobre degradado; este fue usado antes de que se conociera su fundición. Se cree que la fundición de cobre se originó cuando la tecnología de los hornos de cerámica permitió temperaturas suficientemente altas.

La concentración de varios elementos como el arsénico aumenta con la profundidad en los depósitos de mineral de cobre y la fundición de estos minerales produce bronce arsénico, que puede endurecerse lo suficiente como para ser adecuado para la fabricación de herramientas.

El bronce es una aleación de cobre con estaño; el último era encontrado en relativamente pocos depósitos a nivel mundial, por lo que transcurrió mucho tiempo antes de que el verdadero bronce de estaño se generalizara. El bronce fue un avance importante sobre la piedra como material para la fabricación de herramientas, tanto por sus propiedades mecánicas como la resistencia y la ductilidad, también porque se podía moldear para hacer objetos de formas intrincadas. Esta tendencia tecnológica aparentemente comenzó en la medialuna fértil y se extendió hacia el exterior con el tiempo.

Edad de hierro

Antes de que se desarrollara la fundición de hierro, este se obtenía de meteoritos y generalmente se identifica por tener contenido de níquel. El hierro meteórico era raro y valioso, pero a veces se usaba para fabricar herramientas y otros implementos, como anzuelos.

La edad del hierro implicó la adopción de la tecnología de fundición de hierro. En general, reemplazó el bronce y permitió producir herramientas que eran más fuertes, más livianas y más baratas de fabricar que sus equivalentes de bronce. Las materias primas para fabricar hierro, como el mineral y la piedra caliza, son mucho más abundantes que el cobre y, especialmente, que los minerales de estaño. En consecuencia, el hierro se produjo en muchas áreas.

Imagen 6. El uso del hierro en diferentes objetos permitió crear herramientas más sofisticadas.

En muchas culturas euroasiáticas, la Edad del Hierro fue el último gran paso antes del desarrollo del lenguaje escrito, aunque nuevamente este no fue el caso universal. En Europa, se construyeron grandes fortalezas en las colinas como refugio en tiempos de guerra o, a veces, como asentamientos permanentes.

Mesopotamia

Mesopotamia (Iraq moderno) y sus pueblos (sumerios, acadios, asirios y babilonios) vivían en ciudades alrededor del 4,000 a. C. Desarrollaron una arquitectura sofisticada en adobe y piedra, incluyendo el uso del verdadero arco. Los muros de Babilonia eran tan grandes que fueron citados como una maravilla del mundo. Desarrollaron sistemas extensivos de agua: canales para el transporte y el riego en el sur aluvial, y sistemas de captación que se extienden por decenas de kilómetros en el norte montañoso. Sus palacios tenían sofisticados sistemas de drenaje.

La escritura fue inventada en Mesopotamia, usando la escritura cuneiforme. Muchos registros en tabletas de arcilla e inscripciones en piedra han sobrevivido. Estas civilizaciones fueron las primeras en adoptar las tecnologías de bronce que utilizaron para herramientas, armas y estatuas monumentales.

Imagen 7. Tableta de arcilla tenían un lenguaje cuneiforme es decir estaba compuesto por caracteres con forma de cuñas o clavos que se plasmaron.

Varias de las seis máquinas clásicas simples se inventaron en Mesopotamia. Los mesopotámicos han sido acreditados con la invención de la rueda. El mecanismo de la rueda y el eje apareció por primera vez con la rueda de alfarero, inventada en Mesopotamia (Irak moderno) durante el quinto milenio antes de Cristo. Esto llevó a la invención del vehículo con ruedas en Mesopotamia a principios del cuarto milenio a. C.

Las representaciones de los vagones con ruedas que se encuentran en las pictografías de tabletas de arcilla en el distrito Eanna de Uruk datan entre 3,700 y 3,500 a. C. La palanca se usó en la sombra del dispositivo de elevación de agua, la primera máquina de grúa, que apareció en Mesopotamia alrededor del año 3,000 a. C. y luego en la tecnología del antiguo Egipto alrededor del año 2,000 a. C. La evidencia más temprana de poleas se remonta a Mesopotamia a principios del segundo milenio a. C.

Imagen 8. Otro de los inventos que surgió en mesopotamia fue la rueda.

El tornillo, la última de las máquinas simples que se inventó, apareció por primera vez en Mesopotamia durante el periodo neoasirio (911-609 a. C.). El rey asirio Senaquerib (704–681 a. C.) afirma haber inventado las esclusas automáticas y haber sido el primero en usar bombas de tornillo de agua de hasta 30 toneladas de peso, que fueron fundidas utilizando moldes de arcilla de dos partes en lugar del proceso de “cera perdida”. El Acueducto de Jerwan (alrededor del 688 a. C.) está hecho con arcos de piedra y forrado con hormigón impermeable. Los diarios astronómicos de Babilonia abarcaron 800 años. Permitieron a los astrónomos meticulosos trazar los movimientos de los planetas y predecir eclipses.

La evidencia más temprana de ruedas de agua y molinos de agua se remonta al antiguo Cercano Oriente en el siglo IV a. C., específicamente en el Imperio persa antes del 350 a. C., en las regiones de Mesopotamia (Iraq) y Persia (Irán). Este uso pionero del poder del agua constituyó la primera fuerza motriz ideada por el hombre que no dependía del poder muscular (además de la vela).

Egipto

Los egipcios, conocidos por construir pirámides siglos antes de la creación de herramientas modernas, inventaron y utilizaron muchas máquinas simples, como la rampa para ayudar en los procesos de construcción. Los historiadores y arqueólogos han encontrado evidencia de que las pirámides se construyeron utilizando tres de las llamadas seis máquinas simples, a partir de las cuales se basan todas las máquinas. Estas máquinas son el plano inclinado, la cuña y la palanca, lo que permitió a los antiguos egipcios mover millones de bloques de piedra caliza que pesaban aproximadamente 3.5 toneladas. Cada uno para crear estructuras como la Gran Pirámide de Giza, que tiene 146.7 metros de altura.

Imagen 9. En las pirámides de Giza se utilizaron varias herramientas que inventaron para su creación.

También, hicieron un medio de escritura similar al papel de papiro, el cual Joshua Mark afirma es la base del papel moderno. El papiro es una planta (cyperus papyrus) que creció en cantidades abundantes en el Delta del Egipto y en todo el valle del río Nilo durante la antigüedad. El papiro fue cosechado por trabajadores de campo y llevado a centros de procesamiento donde fue cortado en tiras finas. Las tiras se colocaron una al lado de la otra perpendicularmente, luego se cubrieron con resina vegetal y la segunda capa de tiras se colocó horizontalmente, luego se presionaron juntas hasta que la hoja se secó. Las hojas se unieron para formar un rollo y luego se usaron para escribir.

La sociedad egipcia hizo varios avances significativos durante los períodos dinásticos en muchas áreas de la tecnología. Según Hossam Elanzeery, fueron la primera civilización en usar dispositivos de cronometraje como relojes de sol, relojes de sombra y obeliscos y aprovecharon con éxito su conocimiento de la astronomía para crear un modelo de calendario que la sociedad todavía usa hoy en día.

Desarrollaron una tecnología de construcción de barcos que los vio progresar desde recipientes de caña de papiro a barcos de madera de cedro, al tiempo que fueron pioneros en el uso de celosías de cuerda y timones montados en el tallo. Los egipcios también usaron su conocimiento de la anatomía para sentar las bases de muchas técnicas médicas modernas y practicaron la primera versión conocida de la neurociencia. Elanzeery también afirma que usaron y promovieron la ciencia matemática, como se evidencia en la construcción de las pirámides.

Imagen 10. En la pintura los egipcios utilizaron relieves que se encontraron en las tumbas de los faraones.

Los antiguos egipcios también inventaron y fueron pioneros en muchas tecnologías alimentarias que se han convertido en la base de los procesos modernos de tecnología alimentaria. Basado en pinturas y relieves encontrados en las tumbas, así como en artefactos arqueológicos, académicos como Paul T. Nicholson creen que los antiguos egipcios establecieron prácticas agrícolas sistemáticas, se dedicaron al procesamiento de cereales, cerveza elaborada y pan horneado, carne procesada, practicaron la viticultura y crearon la base para la producción moderna de vino, además crearon condimentos para complementar, preservar y enmascarar los sabores de sus alimentos.

La civilización del valle del Indo, situada en una zona rica en recursos (en el Pakistán moderno y el noroeste de la India), es notable por su aplicación temprana de la planificación urbana, las tecnologías de saneamiento y la fontanería. La construcción y arquitectura del valle del Indo, llamada “Vastu Shastra”, sugiere una comprensión profunda de la ingeniería de materiales, la hidrología y el saneamiento.

China

Los chinos hicieron muchos descubrimientos y desarrollos conocidos. Las principales contribuciones tecnológicas de China incluyen los primeros detectores sismológicos, fósforos, papel, rotor de helicóptero, mapa de relieve elevado, la bomba de pistón de doble acción, hierro fundido, fuelles de alto horno accionados por agua, el arado de hierro, la sembradora multitubo, la carretilla, el paracaídas, la brújula, el timón, la ballesta, el carro apuntando al sur y la pólvora. China también desarrolló la perforación de pozos profundos, que utilizaron para extraer salmuera para hacer sal. Algunos de estos pozos, que tenían una profundidad de hasta 900 metros, producían gas natural que se usaba para evaporar la salmuera.

Imagen 11. La brújula es un invento de los chinos.

Otros descubrimientos e inventos chinos del periodo medieval incluyen la impresión de bloques, la impresión de tipos móviles, la pintura fosforescente, la transmisión de cadena de energía sin fin y el mecanismo de escape del reloj. El cohete de combustible sólido fue inventado en China alrededor de 1,150 casi 200 años después de la invención de la pólvora (que actuaba como combustible del cohete). Décadas antes de la era de exploración de Occidente, los emperadores chinos de la dinastía Ming también enviaron grandes flotas en viajes marítimos, algunos llegando a África.

Mediterráneo helenístico

El período helenístico de la historia del Mediterráneo comenzó en el siglo IV a. C. con las conquistas de Alejandro, lo que condujo al surgimiento de una civilización helenística que representa una síntesis de las culturas griegas y del Cercano Oriente en la región del Mediterráneo Oriental, incluidos los Balcanes, Levante y Egipto. Con el Egipto ptolemaico como su centro intelectual y el griego como la lengua franca, la civilización helenística incluía griego, egipcio, judío, eruditos e ingenieros persas y fenicios que escribieron en griego.

Los ingenieros helenísticos del Mediterráneo Oriental fueron responsables de una serie de inventos y mejoras en la tecnología existente. El periodo helenístico vio un fuerte aumento en el avance tecnológico, fomentado por un clima de apertura a nuevas ideas, el florecimiento de una filosofía mecanicista y el establecimiento de la Biblioteca de Alejandría en el Egipto ptolemaico y su estrecha asociación con la musa adyacente. A diferencia de los inventores típicamente anónimos de épocas anteriores, mentes ingeniosas como Arquímedes, Filón de Bizancio, Garza, Ctesibio y Arquita. siguen siendo conocidos por su nombre para la posteridad.

Imagen 12. La Biblioteca de Alejandría fue la más grande del mundo construida sobre la ciudad de Alejandro Magno.

La agricultura antigua, como en cualquier periodo anterior a la era moderna, el modo primario de producción y subsistencia, y sus métodos de riego, fueron considerablemente avanzados por la invención y la aplicación generalizada de una serie de dispositivos de elevación de agua previamente desconocidos, como el agua vertical, la rueda, la rueda compartimentada, la turbina de agua, el tornillo de Arquímedes, la cadena de la cuchara y la guirnalda, la bomba de fuerza, la bomba de succión, la bomba de pistón de doble acción y muy posiblemente la bomba de cadena. En música, el órgano del agua, inventado por Ctesibio y posteriormente mejorado, constituyó la primera instancia de un instrumento de teclado. En el cronometraje, la introducción de la clepsidra de entrada y su mecanización mediante el dial y el puntero, la aplicación de un sistema de retroalimentación y el mecanismo de escape reemplazaron por mucho a la clepsidra de salida anterior.

Las innovaciones en tecnología mecánica incluyeron el engranaje en ángulo recto recién diseñado, que sería particularmente importante para la operación de dispositivos mecánicos. Los ingenieros helenísticos también idearon autómatas tales como botes de tinta suspendidos, lavabos automáticos y puertas, principalmente como juguetes, que, sin embargo, presentaban nuevos mecanismos útiles, como la leva y el cardán. El mecanismo Antikythera, una especie de computadora análoga que funciona con un engranaje diferencial, y el astrolabio muestran un gran refinamiento en la ciencia astronómica.

Imagen 13. El mecanismo Antikythera era la computadora analógica en la antigüedad.

En otros campos, las innovaciones griegas antiguas incluyen la catapulta y la ballesta de los gastrafetes en la guerra, la fundición de bronce hueco en la metalurgia, la dioptra para inspeccionar, en la infraestructura del faro, la calefacción central, un túnel excavado desde ambos extremos mediante cálculos científicos y el barco, vía de circulación. En el transporte, la invención del cabrestante y el odómetro produjo un gran progreso.

Imperio Romano

El Imperio Romano se extendió desde Italia a toda la región del Mediterráneo entre el siglo I a. C. y el siglo I d. C. Sus provincias más avanzadas y económicamente productivas fuera de Italia fueron las provincias romanas orientales en los Balcanes, Asia Menor, Egipto y el Levante, siendo el Egipto romano, en particular, la provincia romana más rica fuera de Italia.

El Imperio Romano desarrolló una agricultura intensiva y sofisticada, se expandió sobre la tecnología de trabajo de hierro existente, creó leyes que proporcionan propiedad individual, tecnología avanzada de mampostería de piedra, construcción avanzada de carreteras (superada solo en el siglo XIX), ingeniería militar, ingeniería civil, hilatura y tejido y varias máquinas diferentes como el segador galo que ayudó a aumentar la productividad en muchos sectores de la economía romana.

Los ingenieros romanos fueron los primeros en construir arcos monumentales, anfiteatros, acueductos, baños públicos, verdaderos puentes de arco, puertos, embalses y presas, bóvedas y cúpulas a gran escala en todo su imperio. Los inventos romanos notables incluyen el libro (Codex), el soplado de vidrio y el concreto. Como Roma estaba ubicada en una península volcánica, con arena que contenía granos cristalinos adecuados, el concreto que los romanos formularon fue especialmente duradero. Algunos de sus edificios han durado 2,000 años, hasta la actualidad.

Imagen 14. El libro codex es uno de los libros más grandes de un antiguo escrito medieval en pergamino y escrito por el Monje German el Recluso.

En el Egipto romano, el inventor Herón de Alejandría fue el primero en experimentar con un dispositivo mecánico accionado por el viento (ver la rueda de viento de Herón) e incluso creó el primer dispositivo impulsado por vapor (la eolípila), abriendo nuevas posibilidades para aprovechar las fuerzas naturales. También ideó una máquina expendedora. Sin embargo, sus inventos fueron principalmente juguetes, en lugar de máquinas prácticas.

6. Medievales a principios modernos

Uno de los desarrollos más significativos de la era medieval fue el desarrollo de economías en las que la energía del agua y el viento eran más importantes que la potencia muscular de los animales y los humanos: la mayor parte del agua y la energía eólica se utilizaron para moler granos.

La energía del agua también se usó para soplar aire en altos hornos, trapos de pulpa para la fabricación de papel y para fieltrar lana. El Libro Domesday (Domesday Book) registró 5,624 molinos de agua en Gran Bretaña en 1086, siendo aproximadamente uno por cada treinta familias.

Mundo islámico

Los califatos musulmanes se unieron en el comercio de grandes áreas que anteriormente habían comerciado poco, incluido el Medio Oriente, África del Norte, Asia Central, la Península Ibérica y partes del subcontinente indio. La ciencia y la tecnología de los imperios anteriores en la región, incluidos los imperios mesopotámicos, egipcios, persas, helenísticos y romanos, fueron heredados por el mundo musulmán, donde el árabe reemplazó al siríaco, el persa y el griego como la lengua franca de la región. Se hicieron avances significativos en la región durante la Edad de Oro Islámica (siglos VIII-XVI).

Imagen 15. Los molinos de viento ayudaron a que la agricultura fuera más productiva ya que se molían las semillas de la recolección y diversas gramíneas.

La revolución agrícola árabe ocurrió durante este periodo. Fue una transformación en la agricultura del siglo VIII al XIII en la región islámica del Viejo Mundo. La economía establecida por los comerciantes árabes y musulmanes en todo el Viejo Mundo permitió la difusión de muchos cultivos y técnicas agrícolas en todo el mundo islámico, así como la adaptación de cultivos y técnicas desde y hacia regiones fuera de él.

Se hicieron avances en la cría de animales, el riego y la agricultura, con la ayuda de nuevas tecnologías como el molino de viento. Estos cambios hicieron que la agricultura fuera mucho más productiva, apoyando el crecimiento de la población, la urbanización y una mayor estratificación de la sociedad.

Los ingenieros musulmanes en el mundo islámico hicieron un amplio uso de la energía hidroeléctrica, junto con los primeros usos de la energía de las mareas, la energía eólica, combustibles fósiles como el petróleo y grandes complejos industriales. Una variedad de molinos industriales fue empleada en el mundo islámico, incluyendo el batán, molinos de granos, hullers, aserraderos, fábricas de buques, molinos de mazos, fábricas de acero, y molinos de marea.
En el siglo XI, todas las provincias del mundo islámico tenían estos molinos industriales en funcionamiento. Los ingenieros musulmanes también emplearon turbinas de agua y engranajes en molinos y máquinas de levantamiento de agua, y fueron pioneros en el uso de represas como fuente de energía hidráulica, que se utiliza para proporcionar energía adicional a los molinos de agua y las máquinas de levantamiento de agua. Muchas de estas tecnologías fueron transferidas a la Europa medieval.

Las máquinas eólicas utilizadas para moler granos y bombear agua, el molino de viento y la bomba de viento, aparecieron por primera vez en lo que ahora son Irán, Afganistán y Pakistán en el siglo IX. Se usaban para moler granos y extraer agua, y también en las industrias de molienda y caña de azúcar. Los ingenios azucareros aparecieron por primera vez en el mundo islámico medieval. Primero fueron impulsados ​​por molinos de agua, y luego molinos de viento de los siglos IX y X en lo que hoy son Afganistán, Pakistán e Irán. Cultivos como las almendras y los cítricos fueron traídos a Europa a través de Al-Andalus, y el cultivo de azúcar fue adoptado gradualmente en toda Europa. Los comerciantes árabes dominaron el comercio en el Océano Índico hasta la llegada de los portugueses en el siglo XVI.

El mundo musulmán adoptó la fabricación de papel de China. Las primeras fábricas de papel aparecieron en Abasí -Bagdad durante 794–795. El conocimiento de la pólvora también se transmitió desde China a través de países predominantemente islámicos, donde se desarrollaron fórmulas para el nitrato de potasio puro. La rueca fue inventada en el mundo islámico a principios del siglo XI. Más tarde se adoptó ampliamente en Europa, donde se adaptó a la hiladora Jenny, un dispositivo clave durante la Revolución Industrial. El cigüeñal fue inventado por Al-Jazari en 1206, y es fundamental para la maquinaria moderna, como la máquina de vapor, el motor de combustión interna y los controles automáticos. El árbol de levas también fue descrito por primera vez por Al-Jazari en 1206.

Imagen 16. La máquina de vapor transforma la energía térmica de una cantidad de agua.

Las primeras máquinas programables también se inventaron en el mundo musulmán. El primer secuenciador musical, un instrumento musical programable, fue un flautista automático inventado por los hermanos Banu Musa, descrito en su Libro de dispositivos ingeniosos, en el siglo IX. En 1206, Al-Jazari inventó autómatas/robots programables. Describió a cuatro músicos autómatas, incluidos dos bateristas operados por una caja de ritmos programable, donde el baterista podía tocar diferentes ritmos y diferentes patrones de batería. El reloj del castillo, un reloj astronómico mecánico hidroeléctrico inventado por Al-Jazari, era una computadora analógica programable temprana.

En el Imperio Otomano, una turbina de vapor de impulso práctico fue inventada en 1551 por Taqi ad-Din Muhammad ibn Ma’ruf en el Egipto otomano. Describió un método para rotar un asador por medio de un chorro de vapor que juega en paletas giratorias alrededor de la periferia de una rueda. Conocido como un gato de vapor, John Wilkins también describió un dispositivo similar para hacer girar un asador en 1648.

Europa medieval

Si bien la tecnología medieval se ha representado durante mucho tiempo como un paso atrás en la evolución de la tecnología occidental, a veces intencionadamente por autores modernos con la intención de denunciar a la iglesia como antagonista del progreso científico, una generación de medievalistas en todo el mundo es rescatada por la historiadora estadounidense de ciencias Lynn White, quien enfatizó desde la década de 1940 en adelante el carácter innovador de muchas técnicas medievales.

Las contribuciones medievales genuinas incluyen, por ejemplo, relojes mecánicos, gafas y molinos de viento verticales. El ingenio medieval también se mostró en la invención de elementos aparentemente discretos como la marca de agua o el botón funcional. En la navegación, la base de la posterior era de la exploración se sentó con la introducción de timones de pincho y gudgeon, velas de vela, la brújula seca, la herradura y el astrolabio.

También se hicieron avances significativos en tecnología militar con el desarrollo de armaduras de placas, ballestas de acero y cañones. La Edad Media es quizás mejor conocida por su patrimonio arquitectónico: si bien la invención de la bóveda de crucería y el arco apuntado dio lugar al alto estilo gótico, las ubicuas fortificaciones medievales dieron a la era el título casi proverbial de la “era de los castillos”.

Imagen 17.  La era de los castillos, con sus marcadas invenciones como la bóveda de crucería y el arco apuntado dio lugar al alto estilo gótico.

La fabricación de papel, una tecnología china del siglo II se llevó a Oriente Medio cuando un grupo de fabricantes chinos de papel fueron capturados en el siglo VIII. La tecnología de fabricación de papel se extendió a Europa por la conquista omeya de Hispania. Se estableció una fábrica de papel en Sicilia en el siglo XII. En Europa, la fibra para hacer pulpa para hacer papel se obtuvo de trapos de lino y algodón. Lynn Townsend White Jr. atribuyó a la rueca el aumento del suministro de trapos, lo que condujo a papel barato, que fue un factor en el desarrollo de la impresión.

7. Tecnología renacentista

Antes del desarrollo de la ingeniería moderna, los artesanos usaban las matemáticas: los constructores de molinos, los relojeros, los fabricantes de instrumentos y los topógrafos. Aparte de estas profesiones, no se creía que las universidades tuvieran una importancia práctica para la tecnología.

Una referencia estándar para el estado de las artes mecánicas durante el Renacimiento se da en el tratado de ingeniería minera De re metallica (1556), que también contiene secciones sobre geología, minería y química. De re metálica fue la referencia química estándar durante los siguientes 180 años. Entre los dispositivos mecánicos accionados por agua en uso estaban los molinos de estampado de minerales, martillos de forja, fuelles de explosión y bombas de succión. Debido al lanzamiento de cañones, el alto horno entró en uso generalizado en Francia a mediados del siglo XV. El alto horno se había utilizado en China desde el siglo IV a. C.

La invención de la prensa de impresión móvil de metal fundido, cuyo mecanismo de presión fue adaptado de una prensa de tornillo de oliva (en 1441, aproximadamente) condujo a un tremendo aumento en el número de libros y el número de títulos publicados. El tipo de cerámica móvil se había utilizado en China durante algunos siglos y la impresión en madera se remonta aún más. La era está marcada por avances técnicos tan profundos como la perceptividad lineal, las cúpulas de doble caparazón o las fortalezas de los bastiones. Los cuadernos de los artistas-ingenieros del Renacimiento, como Taccola y Leonardo da Vinci, ofrecen una visión profunda de la tecnología mecánica conocida y aplicada. Los arquitectos e ingenieros se inspiraron en las estructuras de la antigua Roma, en consecuencia Filippo Brunelleschi creó la gran cúpula de la Catedral de Florencia. Brunelleschi fue galardonado con una de las primeras patentes emitidas para proteger una grúa ingeniosa, que diseñó para elevar las grandes piedras de mampostería hasta la parte superior de la estructura.

Imagen 18. Leonardo Da Vinci fue uno de los más grandes pensadores de su época, ofreciendo avances en diferentes ciencias.

La tecnología militar se desarrolló rápidamente con el uso generalizado de la ballesta y la artillería cada vez más poderosa, ya que las ciudades-estado de Italia generalmente estaban en conflicto entre sí. Poderosas familias como los Medici eran fuertes patrocinadores de las artes y las ciencias. La ciencia renacentista generó la Revolución Científica. La ciencia y la tecnología comenzaron un ciclo de avance mutuo.

8. Revolución preindustrial

El Stocking frame, máquina de tejer mecánica que se inventó en 1598, aumentó el número de nudos de un tejedor por minuto de 100 a 1,000. Las minas se estaban volviendo cada vez más profundas y explotarlas era costoso con bombas impulsadas por caballos, bombas de cadena y bombas de pistón de madera. Algunas minas usaban hasta 500 caballos. Las bombas de caballos fueron reemplazadas por la bomba de vapor Savery (1698) y la máquina de vapor Newcomen (1712).

9. Revolución Industrial

La revolución fue impulsada por energía barata en forma de carbón, producida en cantidades cada vez mayores a partir de los abundantes recursos de Gran Bretaña. La Revolución Industrial Británica se caracteriza por desarrollos en las áreas de maquinaria textil, minería, metalurgia y transporte de la máquina de vapor y la invención de la máquina herramienta.

Imagen 19. La revolución industrial se caracteriza por la llegada de maquinaria para elaborar trabajos a grandes escalas.

Antes de la invención de la maquinaria para hilar hilazas y tejer telas, se hacía girar utilizando la rueda giratoria y se tejía en un telar operado con la mano y el pie. Se necesitaban de tres a cinco hilanderos para suministrar un tejedor. La invención de la lanzadera voladora en 1733 duplicó la producción de un tejedor, creando una escasez de hilanderos. El marco giratorio para la lana fue inventado en 1738.

La hiladora Jenny, inventada en 1764, era una máquina que usaba múltiples ruedas giratorias; sin embargo, produjo hilo de baja calidad. El marco de agua patentado por Richard Arkwright en 1767 produjo un hilo de mejor calidad que el hilado Jenny. La mula giratoria, patentada en 1779 por Samuel Crompton, produjo un hilo de alta calidad. El telar de poder fue inventado por Edmund Cartwright en 1787.

A mediados de la década de 1750, la máquina de vapor se aplicó a las industrias de hierro, cobre y plomo con restricción de energía del agua para accionar fuelles explosivos. Estas industrias estaban ubicadas cerca de las minas, algunas de las cuales usaban máquinas de vapor para bombear las minas. Los motores de vapor eran demasiado potentes para los fuelles de cuero, por lo que los cilindros de soplado de hierro fundido se desarrollaron en 1768. Los altos hornos de vapor alcanzaron temperaturas más altas, permitiendo el uso de más cal en la alimentación del alto horno de hierro (la escoria rica en cal no fluía libremente a las temperaturas utilizadas anteriormente).

Con una proporción de cal suficiente, el azufre del carbón o el combustible de coque reacciona con la escoria para que el azufre no contamine el hierro. El carbón y el coque eran combustibles más baratos y abundantes. Como resultado, la producción de hierro aumentó significativamente durante las últimas décadas del siglo XVIII.

El carbón convertido en coque alimentó los altos hornos a temperaturas más altas y produjo hierro fundido en cantidades mucho mayores que antes, lo que permitió la creación de una gama de estructuras como el Iron Bridge. El carbón barato significaba que la industria ya no estaba limitada por los recursos hídricos que impulsaban las fábricas, aunque continuaba siendo una valiosa fuente de energía.

La máquina de vapor ayudó a drenar las minas, por lo que se pudo acceder a más reservas de carbón y la producción de carbón aumentó. El desarrollo de la máquina de vapor de alta presión hizo posible las locomotoras, y siguió una revolución en el transporte.

La máquina de vapor que había existido desde principios del siglo XVIII se aplicó prácticamente tanto al barco de vapor como al transporte ferroviario. El ferrocarril de Liverpool y Manchester, la primera línea de ferrocarril construida, se inauguró en 1830, siendo la locomotora Rocket de Robert Stephenson una de sus primeras locomotoras en funcionamiento.

Imagen 20. La locomotora de Rocket se encuentra en el museo de Ciencias de Londres.

La fabricación de bloques de poleas de barcos por máquinas totalmente metálicas en los molinos de bloques de Portsmouth en 1803 instigó la era de la producción en masa sostenida. Las máquinas herramientas utilizadas por los ingenieros para fabricar piezas comenzaron en la primera década del siglo, especialmente por Richard Roberts y Joseph Whitworth. El desarrollo de piezas intercambiables a través de lo que ahora se llama el sistema estadounidense de fabricación comenzó en la industria de las armas de fuego en los arsenales federales de EE. UU. a principios del siglo XIX, y su uso se amplió a finales del mismo siglo.

10. Segunda revolución industrial

El siglo XIX vio desarrollos asombrosos en las tecnologías de transporte, construcción, fabricación y comunicación que se originaron en Europa. Después de una recesión a fines de la década de 1830 y una desaceleración general en los inventos importantes, la Segunda Revolución Industrial fue un periodo de rápida innovación e industrialización que comenzó en la década de 1860 o alrededor de 1870 y duró hasta la Primera Guerra Mundial. Incluyó el rápido desarrollo de tecnologías químicas, eléctricas, petroleras y de acero relacionadas con la investigación tecnológica altamente estructurada.

La telegrafía se convirtió en una tecnología práctica en el siglo XIX para ayudar a manejar los ferrocarriles de manera segura. Junto con el desarrollo de la telegrafía fue la patente del primer teléfono. En marzo de 1876, Alexander Graham Bell patentó oficialmente su versión de un “telégrafo eléctrico”. Aunque a Bell se le atribuye la creación del teléfono, todavía se debate sobre quién desarrolló realmente el primer modelo de trabajo.

Imagen 21. Telégrafo receptor automático

A partir de las mejoras en las bombas de vacío y la investigación de materiales, las bombillas incandescentes se volvieron prácticas para su uso general a fines de la década de 1870. Esta invención tuvo un profundo efecto en el lugar de trabajo porque las fábricas ahora podrían tener trabajadores de segundo y tercer turno.

La producción de calzado fue mecanizada a mediados del siglo XIX. La producción en masa de máquinas de coser y maquinaria agrícola como segadoras se produjo a mediados o finales del siglo XIX. Las bicicletas fueron producidas en masa a partir de la década de 1880. Las fábricas a vapor se generalizaron, aunque la conversión de la energía del agua a vapor se produjo en Inglaterra antes que en los EE. UU.

11. Siglo XX

La producción en masa llevó automóviles y otros productos de alta tecnología a un gran número de consumidores. La investigación y el desarrollo militar aceleraron los avances, incluida la informática electrónica y los motores a reacción. La radio y la telefonía mejoraron enormemente y se extendieron a poblaciones más grandes de usuarios, aunque el acceso casi universal no sería posible hasta que los teléfonos móviles fueran asequibles para los residentes del mundo en desarrollo a finales de la década de 2000 y principios de 2010.

Imagen 22. En esta época resaltó la producción en grandes cantidades de automóviles.

Las mejoras en la energía y la tecnología del motor incluyeron la energía nuclear, desarrollada después del proyecto de Manhattan que anunció la nueva era atómica. El desarrollo de cohetes condujo a misiles de largo alcance y a la primera era espacial que duró desde la década de 1950 con el lanzamiento del Sputnik hasta mediados de la década de 1980.

Imagen 23. Sputnik fue el primer satélite que lanzó la Unión Soviética.

La electrificación se extendió rápidamente en el siglo XX. A principios de siglo, la energía eléctrica solo estaba disponible en su mayor parte para personas adineradas en algunas ciudades importantes como Nueva York, Londres, París y Newcastle upon Tyne, pero cuando se inventó la World Wide Web en 1990 se estima que el 62 % de los hogares en todo el mundo tenían energía eléctrica, incluido aproximadamente un tercio de los hogares en el mundo rural en desarrollo.
El control de la natalidad también se generalizó durante el siglo XX. Los microscopios electrónicos eran muy potentes a fines de la década de 1970 y la teoría y el conocimiento genéticos se estaban expandiendo, lo que condujo a desarrollos en ingeniería genética.

El primer “bebé probeta”, Louise Brown, nació en 1978, lo que condujo al primer embarazo gestacional de subrogación exitoso en 1985 y al primer embarazo por Inyección intracitoplasmática de espermatozoides en 1991, que es la implantación de un solo espermatozoide en un óvulo. El diagnóstico genético previo a la implantación se realizó por primera vez a finales de 1989 y dio lugar a partos exitosos en julio de 1990. Estos procedimientos se han vuelto relativamente comunes.

Los recursos de análisis de datos masivos necesarios para ejecutar programas de investigación transatlánticos como el Proyecto del Genoma Humano y el Gran Colisionador de Positrones de Electrones llevaron a la necesidad de comunicaciones distribuidas, lo que hizo que los protocolos de Internet fueran más ampliamente adoptados por los investigadores y también creó una justificación para Tim Berners-Lee para crear la World Wide Web.

Imagen 24. La World Wide Web permitió al mundo una mejor comunicación.

La vacunación se extendió rápidamente al mundo en desarrollo desde la década de 1980 en adelante debido a muchas iniciativas humanitarias exitosas, reduciendo en gran medida la mortalidad infantil en muchos países pobres con recursos médicos limitados. La Academia Nacional de Ingeniería de EE. UU., por votación de expertos, estableció la siguiente clasificación de los desarrollos tecnológicos más importantes del siglo XX:

  • Electrificación
  • Automóvil
  • Avión
  • Suministro y distribución de agua
  • Electrónica
  • Radio y televisión
  • Agricultura mecanizada
  • Ordenadores
  • Teléfono
  • Aire acondicionado y refrigeración
  • Carreteras
  • Astronave
  • Internet
  • Tecnología de imagen
  • Electrodomésticos
  • Tecnología de la salud
  • Tecnologías petroleras y petroquímicas
  • Láser y fibra óptica
  • Tecnología nuclear
  • Ciencia de los materiales

12. Siglo XXI

Desde principios del siglo XXI, se están realizando investigaciones sobre computadoras cuánticas, terapia génica (introducida en 1990), impresión 3D (introducida en 1981), nanotecnología (introducida en 1985), bioingeniería/biotecnología, tecnología nuclear, materiales avanzados (por ejemplo, grafeno), scramjet y drones (junto con cañones de riel y rayos láser de alta energía para usos militares), superconductividad, memristor y tecnologías ecológicas como combustibles alternativos (por ejemplo, celdas de combustible, automóviles híbridos eléctricos y enchufables autónomos), dispositivos de realidad aumentada y dispositivos electrónicos portátiles, inteligencia artificial y LED, células solares, circuitos integrados, dispositivos de alimentación inalámbricos, motores y baterías más eficientes y potentes.

Quizás la mejor herramienta de investigación construida en el siglo XXI es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), la máquina individual más grande jamás construida. Se espera que la comprensión de la física de partículas se expanda con mejores instrumentos, incluidos aceleradores de partículas más grandes, como el LHC y mejores detectores de neutrinos. La materia oscura se busca a través de detectores subterráneos y observatorios como LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) han comenzado a detectar ondas gravitacionales.

La tecnología de ingeniería genética continúa mejorando, y la importancia de la epigenética en el desarrollo y la herencia también se ha reconocido cada vez más. Nuevas tecnologías para los viajes espaciales se están desarrollando. Nuevos telescopios espaciales más capaces, como el James Webb Telescope, que se lanzará a órbita a principios de 2021, y el Colossus Telescope se están diseñando. La Estación Espacial Internacional se completó en la década de los años 2000, y la NASA y la ESA planean una misión tripulada a Marte en la década de 2030.

La siguiente evolución de las redes de telefonía móvil es la 5G. Que permite entre otras cosas navegar a velocidades superiores a 1 Gbps. Lo que permite ver contenidos en streaming con calidad 4K y otros servicios que demandan gran cantidad de ancho de banda.

Recurso didáctico de apoyo