月刊ポピュラーサイエンス/第59巻/1901年5月号/19世紀における機械工学の進歩と傾向I
ロベルト・H・サーストン（ROBERT H. THURSTON），LL. D., Dr. Eng'g,

コーネル大学シブリー・カレッジの学部長

19世紀における機械工学の進歩と傾向I 
19世紀における機械工学の進歩と傾向は、19世紀をそれ以前の歴史的、先史的なすべての世紀から区別しているほとんどすべての進歩と傾向を含んでいる。

人類の進歩には、すべての時代のすべての言語、すべての文学、すべての芸術、すべての科学の進歩が含まれる。しかし、言語における過去の時代の進歩は、思想を伝えるための舌の使用の進化であり、重要なのは言語ではなく思想である。文学における進歩は、アイデアを永久に保存する方法の完成であり、ここでも重要なのはアイデアであって、保存のシステムではない。科学における進歩とは、この言葉を適切に受け入れるならば、自然の法則と自然の現象についての知識における人種の進歩であり、そのような正確な知識を体系に還元することの進歩であり、科学のあらゆる部門における自然法則の規範の構築である。芸術における進歩とは、最も粗野で単純な形態から文明の最高で高貴な段階に至るまで、人間の生活を豊かにし向上させるために、自然の材料と力を応用するシステムを構築する上で、自然の法則を利用することにおける進歩である。機械工学における進歩は、富の物質的形態の生産、輸送、利用の方法と機械の進化である。他のすべての方向において、世界の進歩は、人種の誕生以来、多かれ少なかれ着実に、継続的に、進化してきた。科学と芸術においては、その起源は有史以前のものであるが、主に後世の進化である。

機械工学の進歩、つまりほとんどの部分で恒久的な富を生み出すことは、言語がアイデアのための十分な手段を提供した後にのみ可能であり、文学がアイデアや知識を安全で利用しやすい宝庫に保管する手段を提供する能力を備えた後にのみ始まる。科学が事実、現象、自然法則に関する十分な知識を蓄積し、自然の資源を利用するために開発する努力において、実質的な学問のストックに完全に頼ることができるようになって初めて、急速に進歩することができます。私たちが理解している機械工学は、機械工が自然の力とエネルギーを利用する方法を発見し、これらの原動機を作り出すための道具を作って初めて、その素晴らしい進歩を始めることができた。大いなる力がこのように開発され、導かれ、指示されるようになって初めて、人間のような弱くて取るに足らない生物でも、大いなる仕事ができるようになったのである。原動力としての人間は、自然の偉大な力の前では弱く無力であり、自然の力の支配者、指導者としての人間は全能ではないに過ぎない。

機械工学がその最高の課題を達成するためには、自然の偉大な力とそのすべてのエネルギーを制御しなければならない。実際のエネルギーと潜在的なエネルギーのすべてを、利用可能で変換可能な有用な仕事に変換する原動力を利用しなければならない。進歩は力を待たなければならず、力は発明と機械技術を通じて、定義された正確に関連する生産活動に導かれ、分割され、適用されなければならない。自然な順序は、第一に、利用可能なエネルギーの源、第二に、そのエネルギーを開発しながら適用する原動力、第三に、詳細なタスクを正確かつ完璧に実行するために考案され構築された道具と機械である。発明は第一の必然であり、必然は発明の母であることがわかっている。しかし、発明は道具なしには無力であり、発明は最初の粗末な道具から始まった。より良い道具がモーターに続き、より良いモーターがより良い道具の発明に続いた。ワットが19世紀の蒸気機関を生み出すことができたのは、発明者が道具の生産において一定の段階に達した1世紀前、あるいはもう少し前のことであり、発明の成果として製造のシステムが生まれ、世紀の黄金時代が始まることになったのである。

世界の黄金時代は、すべての良い意味で、19世紀の誕生と、機械工学がすべての科学とすべての芸術を、自然の力を文明の促進という仕事に適応させる一つの大きなシステムに統合し始めたときに、その起源を持っていた。この公正な開始により、蒸気機関、ガス機関、電気モーターと発電機、電信と電話、蒸気船、機関車、自動車、繊維製造、製鉄、人々の労働時間が短縮され、人生が与える最高のものを楽しむための余暇、思考のための余暇、工夫のための余暇、自己対話のための余暇、精神的領域での自己高揚のための余暇が、人類に与えられた権利となったのである。

機械工学は応用科学の最高の例であり、応用科学は純粋科学の結実である。機械工学の基礎は、物理学が安全に発展するまで確保できない。殉教の時代が過ぎ、思想と研究の完全な自由が保証され、後にブラヘスやガリレオが平和に仕事をし、ギルバートやラヴォアジエ、ファラデーやデイヴィ、そして彼らの後継者たちが、科学のあらゆる分野で妨害を受けることなく研究に専念できるようになって初めて、機械工学の基礎が確保できるのである。発明が芸術を自由に発展させることができるのは、これらの優れた知性が、科学や芸術の分野で働く、より控えめではあるが、それに劣らず輝かしい労働者や、機械工や発明家に自由を保証し、生まれやカーストや信条に関係なく、あらゆる分野で働くための政治的・社会的な自由を確保した後になってからであるが、これは今でもアメリカでしか目撃されていない。心身の絶対的な自由と職業選択の自由が、教会や国家や慣習による指示なしに可能になったとき、誰もが研究を進め、その成果を発表することができ、あらゆる芸術を追求することができ、自分の最高かつ最良の願望と衝動を表現することができたとき、初めて着実な進歩が可能になるのである。

ダーウィンが安全に判断を下すことができ、スペンサーが哲学の体系を作ることができ、ハクスリーが信念を表明し、ヘッケルが教条主義者に立ち向かうことができたのは、19世紀になってからであり、科学と教条の間の争いは、もはや誠実な仕事と誠実な信念を効果的に抑圧することはできなかったのである。科学者パパン、聖職者カートライト、物理学者ブラックにとって進歩が容易になったのも、器械職人ワットが熱機関の進化を進めることができたのも、最近閉じられた世紀になってからのことである。19世紀になって初めて、発明家が研究や実験、労働のあらゆる分野に駆り立てられ、同じ分野の他のすべての人と協力して世界の機械を完成させることができるようになった。頭脳と頭脳の競争において、すべての人間が自由を得ることができるようになったのは、ちょうど終わったばかりの世紀である。

米国の政治的自由と、賢明な特許法によって発明を奨励するという立派な政策とその実践により、わが国は今や、あらゆる基本的な近代産業において、各国のリーダーとなっている。

20世紀の幕開けにあたり、私たちは、偉大な皮肉屋カーライルがいつの時代にも叫んでいたことよりも、はるかに良い機会を得た。

永遠の中で最も若く生まれ、善と悪を伴うすべての過去の時代の子供であり相続人であり、すべての未来の親である現在の時間は、考える人にとって常に「新しい時代」であり、新たな疑問や意味を持っている。天から送られてきたこの新しい日には、天のお告げがあります。賑やかな些細なことや空虚な大きな音の中に、静かなお告げがあるのである。. . . . しかし、今我々の上を通り過ぎようとしている日々においては、愚か者でさえその意味を問うために逮捕される。. . 世界が存在するならば、新しい世界が存在しなければならない。. . . 一つだけ分かっていることがある」と彼は付け加えた。"少数の賢者は、何らかの方法で、無数の愚か者の指揮を執らなければならない。
賢者と賢者はどのようにしてその任務を遂行するのか？カーライルが我々の前に横たわる2つの大きな仕事を規定したのも正しかったと私は思う。

「それは、人間が使用するために、この地球上の惑星の半分以上を征服するという壮大な産業であり、次に、その征服の成果を何らかの平和的で耐久性のある方法で共有し、それがどのように行われるべきかをすべての人々に示すという壮大な憲法上の課題である。」

さらに彼は続けて、「精神的な芽生えの時期がある一方で、物理的な国家への任命もある」と述べている。

このようにして、哀れにも非難された18世紀の半ばに、もう一度見てみよう。長い冬が再び過ぎ去り、枯れたように見えた木が生きていること、常に生きていたことが証明され、動かない時代を経て、すべての枝が芽を出し、突然、非常に不思議なことに、この好意的なイングランドにはシェイクスピア、バコーン、シドニィだけでなく、ワッツ、アークライツ、ブリンドルがいたことが判明したのである。私たちは、あらゆる種類の偉大さを尊重します。. . . プロスペローは自分の火の悪魔を大海原を喘ぎながら走らせ、流星のような速さで、あらゆる王国の端から端まで狡猾な高速道路を走らせ、鉄を自分の宣教師にして、その伝道を獣のような原始大国に説き、彼らはそれに耳を傾け、従う。. . . 常に前進し、あらゆる世紀を経て、18世紀の半ばに彼らは到着した。サクソン系の人々は、綿を紡ぎ、布を落とし、鉄を鍛え、蒸気を起こし、鉄道を走らせ、商売をし、天の風に向かって走り出したのである。
カーライルは、おそらく当時の他のどの人物よりもはっきりと見抜いていた。他の人々が後に述べているように、世界は自然の力とパワーの征服において、過去も現在も世界の王や王子、貴族には全く何の借りもないのだ。世界はむしろ、発明家、機械工、科学者、心の人にすべてを負っている。すべての進歩は、王や戦士の行為や有名な業績にかかわらず、あるいはそれにもかかわらず、平和な時代の芸術や、自由の侵害や労働者の制限に対する効果的な抗議である革命によってもたらされてきたのである。科学、応用科学、発明、工業軍がその役割を果たした。

20世紀の幕開けとともに、私たちはまさに「偉大なるものの日」に到達したのであり、19世紀の歴史の特徴であったすべての力と運動と進化が結実したのである。すべての偉大な仕事は、巨大なスケールで実行され、産業軍の進歩は、2、3世代前のように、個々の小兵の細くてのろのろしたラインではなく、軍団の広範で遠大な動きを通して行われるようになった。全世界が一列に並び、全世界の軍隊が単一の将軍の下ではないにしても、協調して動いている。産業界では、かつて分隊や中隊を指揮していた産業界のキャプテンが、今では大隊を指揮する少佐、連隊を指揮する大佐、旅団や軍団を指揮する大将となり、強大な軍隊が一国の、いや多くの国の生産現場を覆っている。私たちの祖父母の時代には、一人の労働者が太陽から太陽へと長い一日の中で時間ごとに労働していたが、今では労働者の会社が、細分化され素晴らしく訓練された触覚の才能によって、一つの複合的な作業に協力して取り組んでいる。全産業が組織化され、莫大に拡大する市場に、絶えず改良された製品を、着実に低下するコストと価格で供給すると同時に、その軍隊の労働者や女性に、より合理的で快適な条件で、より安定した仕事を、より良い賃金で、日ごとに、年ごとに与えている。支払われる賃金が高ければ高いほど、また労働時間が短ければ短いほど、製品のコストが下がり、価格が下がれば下がるほど、1日の労働と労働者に支払われる1ドルの購買力は大きくなる。これが19世紀の「需要と供給の法則」の記述である。

詩人であり、科学者であり、先見者であるゲーテは、19世紀には産業の組織化の問題や、産業時代の大きな社会的・経済的問題が解決されると予言していた。カーライルは、同じ問題が解決に向かっていると見ており、来るべき日の問題として労働者の組織化を論じたことは、ここにいる偉大な人物が同じように考えていたことを示している。ヒッツェは、現代の重要な問題、特に19世紀の問題（すでに部分的には解決されているが、完全には解決されていない）を、中世の社会組織が当時の単純な産業条件に適合していたように、現代の生産条件に対応する社会組織を見つけることだと定義している。ヘンリー・ダイアーの「産業の進化」は、現在までに解決された範囲で、これらの問題の解決の過程を非常に興味深い方法で追跡している。前世紀の機械の発展は、産業だけでなく社会の進化にも必要な要素であるという彼の結論は、20世紀の問題は、学者、紳士、先見者、詩人の理想に合致するような、理想的で、慎重で、賢明で、賢明で、快適で、正しい生活の最終的な進化を保証するような方法で解決されるべきであるという彼の推論と同様に、健全なものである。機械工業の組織には、世界の未来が大きくかかっており、産業的・社会的な進化を通じて、より上質でより良い生活を実現するためには、ニューヨーク州リトルフォールズのドルジのような一人の人間と、オハイオ州デイトンの有名なパターソン社のような一社の影響力が、あらゆる極論よりも強力に物語っているのである。

このように、ワークショップの組織化と、アシュビーが言うところのワークマンの人間化とは、一緒に進行することが期待できるのである。

数年前に表明されたダラム司教の崇高な見解は，来るべき世紀の問題と目的を表明したものと考えてよいだろう。

「製造業、貿易、商業、農業、もし一度でも個人的な利益の考えを公共の奉仕の考えに従わせることができれば、最も騎士的で進取の気性に富んだ勇気ある人たちに余地を与えることができる。工場の労働者に労働意欲を与えるよりも、連隊を率いて戦場に赴く方が尊いと思われるのは、何らかの誤解によるものだろう」と述べている。

しかし、彼は、偉大な産業が「それに従事するすべての人々の物質的、道徳的な向上に寄与するようになる」時が、ゆっくりとではあっても、おそらくは急速にやってくると予想している。

ストロング博士は、その注目すべき小著『Our Country』の中で、閉刊の15年前に、19世紀後半は歴史の「焦点」を構成し、「常に最初でなければならないもの、すなわちキリストの誕生」に次いで重要であると断言している。彼は序文で次のように述べている。

「多くの人は、私たちが驚異的な時代に生きていることに気づいていない。大陸を静かに発展させているこの平和な繁栄の時代が、国の将来を左右する軸になっていると考える人は少ない。そして、今後何世紀にもわたって人類の運命が、米国の今の世代の人間によって深刻な影響を受け、ましてや決定されると想像する人は、さらに少ないだろう。」

19世紀は、最初の明確な機械使用時代であった。熱モーターが発見されるまでは、世界の仕事を遂行するために機械を大々的に使用することは現実的ではなかった。労働者の完全な自由が保証され、機械を作るための手段を考案したり見つけたりできるようになるまでは、発明は一般に使用されることはなかった。機械製造のための機械が手に入るようになるまでは、機械の一般的な使用を確保することはできなかった。製造、原器に合わせた作業、交換可能な部品などの近代的なシステムが採用されるまでは、機械生産のための産業システムの生産は現実的ではなかった。このようにして、あらゆる種類の機構とあらゆる部門の発明が互いに待ち受けていたが、19世紀の初め近くになって、長い間待たれていた接続が達成され、機械使用時代の始まりは新しい時代を迎え、世界は突然の飛躍を遂げ、その後は継続的に加速しながら前進していった。そして、機械を使う世界がやってきた。一人の人間が、機械の助けを借りずに、二人、五人、時には十人、百人に匹敵する生産力を持つようになったのである。人類の歴史の中で初めて、本当の意味での永続的で急速な進歩が始まったのである。一人の人間が、農業機械を作る上で、その前任者の4人分の仕事をすることができるようになり、しかもそれをはるかに優れたものにした。

多くの人は、私たちが異常な時代に生きていることに気づいていない。大陸を静かに発展させているこの平和な繁栄の年月が、国の将来を左右する軸になっていると考える人は少ない。そして、今後何世紀にもわたって人類の運命が、米国の今の世代の人間によって深刻な影響を受け、ましてや決定されると想像する人は、さらに少ないだろう。

19世紀は、最初の明確な機械使用時代であった。熱機関が発明されるまでは、世界の仕事を遂行するために機械を大々的に使用することは現実的ではなかった。労働者の完全な自由が保証され、機械を作るための手段を考案したり見つけたりできるようになるまでは、発明は一般に使用されることはなかった。機械製造のための機械が手に入るようになるまでは、機械の一般的な使用を確保することはできなかった。製造、ゲージに合わせた作業、交換可能な部品などの近代的なシステムが採用されるまでは、機械生産のための産業システムの生産は現実的ではなかった。このようにして、あらゆる種類の機構とあらゆる部門の発明が互いに待ち受けていたが、19世紀の初め近くになって、長い間待たれていた接続が達成され、機械使用時代の始まりは新しい時代を迎え、世界は突然の飛躍を遂げ、その後は継続的に加速しながら前進していった。そして、機械を使う世界がやってきた。一人の人間が、機械の助けを借りずに、二人、五人、時には十人、百人に匹敵する生産力を持つようになったのである。人類の歴史の中で初めて、本当の意味での永続的で急速な進歩が始まったのである。一人の人間が、農業機械を作る4人分の仕事をすることができるようになり、しかもそれは比較にならないほど優れたものであった。ブーツや靴の製造では、1人で6人分の仕事をこなし、繊維製造の一部の部門では、1人が機械を使って100人分の仕事をこなしている。実際のところ、有史以前の世代には、それほど重要な進歩の記録はない。一人一人の人間が、現代の新聞印刷機で、何キロものロールから紙を取り出し、印刷し、シートに切り、貼り合わせ、折りたたんで運送業者に渡せるように積み上げ、100年前に500人の人間が従事していたであろう仕事をしているのだ。ライト氏の計算によると、米国の機械は、それがなければ1億人の労働者の労働力を必要とする仕事をする力を与えており、平均的な個人労働者の平均的な仕事を約6倍にしている。例えば、1分間に1マイル以上の速さで鉄道列車を運搬したり、1時間に15～25マイルの速さで3,000マイルの荒海を横断する大洋定期船を運転したりすることができます。動物の力で駆動する総力に相当する船一隻分の労働力と食料を運ぶには、大船団が必要となる。

我が国の人々が、以前は一人当たり5ポンドしか使わなかった綿花を20ポンド使うようになり、鉄や鋼の消費量を数ポンドから400ポンドに増やし、鉄の消費量をわずかな量から250ポンド以上に増やすことができたのは、機械の使用によるものである。このような機械の使用と機械工学の普遍的な拡大により、ライト氏の統計によれば、前世代で人口が2倍になり、生産的な職業に就く人の数が170％増加したという。全人口の16分の1が鉄道輸送の労働力に支えられており、馬車などの馬による輸送に従事していたわずかな割合は、その何倍にもなっているが、これらの人々は、この進歩に対して最も精力的で強力な反対者でした。

縫製の業務の生産性を何倍にもする力を与えたミシンは、かつて多くの無知な人々が予想したように、裁縫女を駆逐するのではなく、正しくは省力機械ではなく、労働を補助する機械であり、労働者の効率を高めるだけでなく、このような場合にはすべて発生するように、行われるべき仕事の量とその仕事に必要な人数を何倍にも増やすことができる。機械の発明や、機械工学のある部門における新しい方法の導入によって、まったく新しい産業形態がもたらされ、それがなければおそらく古いやり方で苦労し、古い報酬で満足せざるを得なかった何千人もの人々の最高の力を有効にし、生産性を高めることになった例は、1000件にのぼる。製品コストの削減と労働賃金の上昇は、今世紀の革命の2つの最も顕著な結果である。一方、材料に与えられた価値の増加は、実際には重要ではないにしても、時として非常に印象的である。例えば、よく語られる事実として、鉄の価値が、鉱石の1ドルから鉄棒の形で5～6ドル、機械で作られた多くの完成品のいずれかで10ドル、上質の機械で200ドル以上に増加したことが挙げられる。鉄の価値は、鉱石の1ドルから、棒状の5、6本、機械加工された10ドル、高級刃物の200ドル以上、針の5000ドルから1万ドル、一般的な時計のゼンマイの20万ドル以上、そして鉄の最も洗練された状態であるヘア・ゼンマイの50万ドル、ウッズ氏によればパレットの250万ドルにまで上昇したという。ウッズ氏によれば、パレット・アーバーの形で250万ドルにもなるという。

工場制度の初期は、それまでよりは改善されていたものの、後世の視点から見ると、特に期待できるものではなかった。当時のマナーやモラルは必然的に工場に持ち込まれ、働く男女や子供たちはすぐに高いレベルの快適さを手に入れたが、そのレベルは中世の状況に比べれば、私たちには非常に小さな進歩にしか見えない。労働時間は長く、賃金は低く、社会的状況はあらゆる面でまだ満足できるものではなかった。女性や子供は、実際の、あるいは推定上の怠惰や、無能、あるいは持久力や体力の欠如のために鞭打たれた。しかし、生産物はすぐに当時の貧しくお金のない人々の市場を満たし、賃金と価格はいつものように新しい商業条件に合わせて再調整され始め、世紀末には労働者が組織化されて力を持ち、公正な待遇を知り、それを強制し、時には雇用者を圧迫することもあったが、通常は公正に自分たちのものであり、他の方法では得られないものを力で確保するだけであった。"賃金は上昇し、物価は下落し、一日の「労働」で100年前の数倍の収入が得られるようになった。このようにして社会状況が改善されたことで、道徳観も向上し、快適な家、豊富なおいしい食べ物、世紀初頭の贅沢の多くが、今日の労働者にとっては普通の快適さとなっている。国の富は、当時一人当たり320ドルだったのが、今日では1,350ドル、総資産は当時7.5百万ドルだったのが、今日では約1,000億ドルと、13倍に増加し、一人当たりの勘定は当初の4倍になっている。半世紀の間に、これらの労働者の貯蓄銀行への預金者としての一人当たりの口座は、約175ドルから約400ドルに増え、預金総額は4千万ドル強から約25億ドルになった。工場システムは、すべての労働法の源でもあります。このように、全体的に見て素晴らしい恩恵をもたらすコードは、機械工学の方法が完成したことによるものである。社会は、上から下まで、そしてあらゆる階級において、とりわけ最も貧しい人々において利益を得ている。

私が時々主張しているように、「精神や物質、国家や植物、文明や彗星などの大きな動きには、明確な速度と道筋がある」というのは事実であり、私が言っているように、そのような巨大なエネルギーの流れの中で「自然は鋭角を曲げることはない」というのも事実です。それにもかかわらず、自然の動きの中には、正しい軌道からかなり逸脱した経路を持つものがあることは事実であり、例示されている動きの中には、長い間予備的に発達し、エネルギーを蓄えていた火山が噴火したときのような、ほとんど途方もない加速をするものもあります。進化のプロセスは連続的であるが、進化自体は安定した動作であるにもかかわらず、その動作はあらゆる種類の加速と目に見える変化を伴う。私たちは、その作用の一部分だけを見て、その連続性と安定性を見失ってしまう。このように、19世紀は、この法則の明らかな例外を示した。文明の力は蓄積されたものであり、その結果としての力は、一部は蓄積された潜在的なものであり、一部は目に見える進化の現象の実際の運動エネルギーとして、以前の時代を通じて集められた。すべてのエネルギーは、このヴィクトリア朝時代に集約された結果として、運動的で目に見えるものになったようだ。この結果は、普遍的な進歩の海の上を上昇し、前進する「津波」と表現されている。これは、それまでの期間が静かで沈黙した、単なる準備期間であった進化のクライマックスです。それはあたかも屈強な岸辺に打ち寄せる海の動きのようであった。時代を経て、ゆっくりと着実に、大きな自然の動きとして観察されることなく、障害物をどんどん切り開いていき、ついには堤防が切り開かれ、海が押し寄せて陸地を溢れさせます。この洪水は、他の洪水が破壊的であるのと同様に、有益なものであるが、やや似たような歴史を持っている。19世紀は、効率的に応用された人間の知性が洪水のように押し寄せてきた時代であり、これまで浪費されてきた力を有効にし、これまで実現されたことのない壮大な潜在能力を発揮している。

以前は潜在的であったが、集まってきて蓄積されたエネルギーのこの火山のような発展は、人間の活動のあらゆる部門で効果的であったが、おそらく最も重要なのは、発明の分野、機械芸術の分野、今日では「機械工学」と呼ばれるようになった分野であった。その加速度は、地球の引力の場に落ちてくる落石、落弾、流星の加速度に比べれば、結果的には取るに足らないものであった。1800年には、世界には機関車も公共サービス用の鉄道もなかった。今日では、世界の半分の走行距離を持つ米国だけで、ほぼ20万マイルの鉄道と約4万台の機関車を保有している。当時、我々には電信はなかったが、今日ではその電線は大陸を横断し、すべての海の底に沿ってメッセージを伝え、鉄の絆で大陸を縛っている。300万マイルを超える電線が、年間3億から4億のメッセージを伝え、国家間の会話が可能な距離になり、心と心が結ばれている。大西洋から太平洋、そして再び大西洋へ、そしてほとんど極から極へと続く世界のあらゆる大きな現象について、戦いや戴冠式、個人や国家の死や誕生の様子が朝食のテーブルで読まれているのである。

(続く)

脚注 

雑誌記事
月刊ポピュラーサイエンス
工学