Согласно исследованиям археологов, дерево служит человеку с момента его появления — около 3 млн. лет. Если этот срок приравнять к одному году, то окажется, что керамическими изделиями люди пользуются менее суток, стеклом — 17 ч 32 мин, железом — 8 ч 28 мин, пластическими массами — 22 мин 12 сек, бетоном — 21 мин, а синтетической резиной — 14 мин 24 сек.
В XX в. у древесины помимо старых конкурентов, металла и кирпича, появился новый серьёзный соперник — пластические массы, но материал-универсал не сдаёт своих позиций. В 1975 г. в мире было израсходовано 2,2 млрд. кубометров леса, а в 2000 г., в соответствии с прогнозами, этот объём возрастёт почти до 4 млрд. кубометров. В общей сложности в конце XX столетия из дерева изготовляют предметы около 30 тыс. наименований. Вряд ли сегодня найдётся отрасль промышленности, в которой так или иначе не использовалось бы дерево. Строителям необходимы доски, брусья, фанера, древесностружечные и
древесно-волокнистые плиты, паркет, оконные рамы и подоконники. Шахтёры не могут обойтись без рудничной стойки — круглого лесоматериала для крепления горных выработок (на каждую тысячу тонн добытого угля расходуется не менее 20 м леса). Нужен материалуниверсал и создателям автомобилей, самолётов и космических кораблей: прежде чем приступить к изготовлению новой машины, делают её полномасштабный деревянный макет. Нашу повседневную жизнь тоже невозможно представить без дерева — мебели, разного рода
тары (ящиков, бочек и др.), а также тысячи необходимых мелочей — спичек, карандашей и
многого другого. «Поющим деревом» называют особую древесину, из которой делают
музыкальные инструменты. Лыжи, хоккейные клюшки, гимнастические брусья, городки,
теннисные ракетки, покрытия велотреков и полы в спортзалах до сих пор остаются
деревянными.
Исходным материалом для производства множества продуктов служит получаемая из
древесины клетчатка — целлюлоза (от лат. cellula — «комнатка», «клетка»). Из неё
вырабатывают бумагу — писчую и копировальную, фильтровальную и светочувствительную,
обёрточную и туалетную, а также строительный и упаковочный картон. Из бумаги, в свою
очередь, делают обои, мешки, верёвки, пакеты для молочных продуктов и соков, денежные
знаки, скатерти, салфетки, детские пелёнки и бесчисленное количество других материалов и
вещей.
Технические сорта бумаги широко используются в электро- и радиотехнике; даже в
современном автомобиле свыше ста деталей изготовлено из бумаги и картона. Из бумаги,
пропитанной битумом, делают трубы, успешно заменяющие асбестоцементные и
металлические, и дешёвый кровельный материал — толь и рубероид, применяемые в
строительстве.
Из целлюлозы получают вискозу — материал для производства искусственного шёлка и меха,
штапельного полотна, целлофановой плёнки для упаковки и др.
Путём гидролиза — разложения древесины минеральными кислотами — только из 1 м3 отходов
лесозаготовок и лесопиления вырабатывают 170—180 л этилового спирта (сырья для
производства резины), 35—40 кг кормовых дрожжей, 5—6 кг фурфурола (сырья для
производства пластмасс, смол, лекарственных препаратов и др.) и 60—70 кг жидкой
углекислоты, используемой при сварке и обработке металлов резанием, в литейном
производстве, а также для газирования безалкогольных напитков. На растворе Сахаров,
полученных при гидролизе 1 м древесины, можно к тому же вырастить 35—40 кг кормовых
дрожжей.
Широко используется и сухая перегонка древесины при высокой температуре без доступа
воздуха (пиролиз). Из 1 м берёзовых дров получается 100 кг древесного угля, 20 л уксусной кислоты, 5—6 л метилового спирта и 10—15 кг смолы для выработки скипидара, канифоли и некоторых других веществ.
Сучья, ветви и тонкомерные деревья, остающиеся после рубки при уходе за лесом, пропускают через рубильные машины и получают технологическую щепу — сырьё для производства древесных плит и картона. Один кубометр древесно-стружечных плит из 1,6 м отходов заменяет 2,3 м пиломатериалов, а каждая тонна тарного картона — 14—15 м древесины. Десятую часть всего заготовляемого леса составляет кора. Она идёт на производство дубильных веществ для кожевенной промышленности, топливных брикетов и органических удобрений. Опилки используют как сырьё для гидролизного производства, а также для изготовления строительных материалов (арболита). Из древесной зелени — хвои, листьев, мелких побегов — вырабатывают хвойно-витаминную муку, эфирные масла и экстракты для использования в медицине и парфюмерии.

Один из способов получения новых материалов — химический синтез.
Процесс этот и долгий, и дорогой, причём из всех затрат только треть приходится на сам синтез, а остальное уходит на разделение компонентов, их очистку и подготовку к обработке. В то же время в живом организме протекают тысячи сложнейших реакций, которые не требуют ни высоких температур, ни больших давлений, ни даже особых затрат энергии. Происходит так потому, что в биологической клетке ходом реакций управляют тончайшие плёнки со сложной структурой — мембраны (от лат. membrana — «кожица»). Они строго избирательно пропускают молекулы одних веществ и задерживают молекулы других, сортируя их по размеру, по величине электрического заряда, его знаку и по другим признакам. Изучение биологических мембран натолкнуло учёных на мысль создать подобную промышленную «технологию». И сегодня разработка искусственных мембран для химической промышленности стала одним из важнейших направлений нанотехники.
Делают такие мембраны разными способами. Из длинных полимерных волокон, например, получают нечто вроде войлока, сквозь который фильтруют растворённые вещества. В сплошной полимерной плёнке пробивают отверстия потоком ионов, разогнанных в ускорителе заряженных частиц. Регулировать размеры дырок в таком «решете» достаточно просто: чем тяжелее ионы, тем отверстия будут больше. Если через подобную мембрану прокачать природный газ, он разделится на дорогостоящий гелий и дешёвый метан. Можно очищать воздух и воду не только от пыли и вредных примесей, но даже от болезнетворных бактерий; можно также очищать химическое сырьё и отделять продукты химических реакций.

Микроскоп, изобретённый в 1673 г. голландским натуралистом Антони ван Левенгуком,
совершил настоящую революцию в науке. Благодаря этому прибору стало возможным
изучение структур столь малых, что невооружённым глазом разглядеть их нельзя. Первые
микроскопы давали увеличение в сотни раз, позволяя увидеть «конструкцию» древесины,
металлов, строение живой клетки. Позже появились более сложные и совершенные приборы,
но принцип работы со времён Левенгука практически не изменился.
Любой оптический микроскоп использует световые волны и состоит из трёх основных
элементов: объектива, окуляра и конденсора.
Конденсор (от лат. condenso — «сгущаю», «уплотняю») концентрирует световой поток, и тот
ярко освещает объект исследования. Первое увеличенное изображение создаётся объективом, а
второе — окуляром (от лат. ocularis — «глазной»). Полное увеличение оптического
микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра и достигает 3 тыс. раз.
Увидеть в такой прибор можно частицу размером около 0,4 микрометра (0,0004 мм). Этот
предел называется разрешающей способностью; объекты меньшего размера световые волны
«не замечают».
Световой микроскоп позволяет изучать только поверхность непрозрачных веществ, а их
внутреннее строение остаётся скрытым от глаз. В XX столетии были созданы приборы,
которые сумели «заглянуть» внутрь вещества. Рентгеновские лучи принесли сведения о том,
как расположены в кристаллах атомы. Исследование спектров излучения (набор
электромагнитных волн, испускаемых нагретым веществом) дало возможность не только
узнать состав давно известных соединений, но и открыть новые элементы. Когда выяснилось,
что атом не есть «неделимая» (так переводится с греческого языка это слово) частица материи,
начали строить новые физические приборы для изучения структуры атома — ускорители
заряженных частиц.
Сегодня научно-исследовательские лаборатории располагают разнообразной техникой для
исследования свойств материи. Это осциллографы, которые служат для записи сложных электрических сигналов; генераторы, вырабатывающие импульсы или непрерывные колебания разных частот, установки для химического анализа и многие другие сложные приборы. Написать здесь обо всей подобной технике невозможно: одно только её перечисление займёт несколько страниц, а подробный рассказ о работе — вообще целый том. Мы остановимся на научных приборах только двух типов: во-первых, на электронных микроскопах, которые обладают рекордной разрешающей способностью, и, во-вторых, на ускорителях, позволивших насколько возможно «забраться» вглубь материи.

Мощные лазеры (газодинамические и газовые) оказались незаменимыми при термической
обработке металлов. Лазерный луч в доли секунды нагревает тонкий верхний слой, например,
изделия из стали. При охлаждении оно как бы одевается в твёрдую закалённую «скорлупу»,
устойчивую к износу; сердцевина же остаётся вязкой и упругой. То есть сильно повышается
прочность изделия, его стойкость к ударам и истиранию. Поэтому лазерной закалке подвергают
детали, испытывающие высокие нагрузки, — оси железнодорожных колёс, зубья шестерёнок,
распределительные валы двигателей внутреннего сгорания.
Сфокусированным лазерным лучом режут толстую листовую сталь, раскраивают ткани на
текстильных фабриках. Разрез получается очень тонким. А потому выкройки деталей можно
размещать на полотне более плотно и тем самым экономить материал. Световым лучом
сваривают детали, причём из материалов, не поддающихся сварке другими способами, —
например, из металла и керамики или стекла Лазерным лучом сверлят, точнее, мгновенно пробивают отверстия любой формы в самых прочных материалах. Всем известна, например, лампочка накаливания. Главная её деталь — тонкая вольфрамовая проволока, свёрнутая в спираль. Изготовляют её способом волочения: протаскивают заготовку через фильеры (от фр. filie're, от fil — «волокно», «нить») — сужающиеся отверстия. Вольфрам — металл очень твёрдый, поэтому фильеры сверлят в алмазе. Операция эта сложная, длительная и дорогая: алмаз сверлят только алмазом, и обработке он поддаётся очень медленно. Лазерная вспышка пробивает в минерале отверстие за считанные секунды. А излучение фокусируют так, что фильера сразу получается нужной формы и диаметра.
Интересно, что лазерным излучением алмаз можно не только «испортить», пробив в нём дырку, но и улучшить. Посторонние включения внутри крупного ювелирного камня не позволяют огранить последний в дорогой бриллиант, поскольку нарушают его «игру». Чтобы убрать дефекты, алмаз раньше распиливали на части. Сегодня лазерным лучом, сфокусированным в тонкую нить, включения выжигают и испаряют через пробитый микроскопический канал. После такой «косметической операции» отверстие заполняют прозрачным пластиком, и оно становится совершенно незаметным. В хороших механических часах стоят детали, изготовить которые без лазерной технологии очень нелегко. Это так называемые часовые камни — подшипники, на которые опираются оси шестерёнок. В каждом часовом механизме камней (миниатюрных шайбочек из синтетического корунда) не меньше десятка. Корунд по твёрдости почти не уступает алмазу, но лазерный станок пробивает в нём отверстие заданной формы меньше чем за секунду.

Следующей вехой промышленной революции стал переход от использования мышечной силы людей и животных, а также кинетической энергии воды и ветра к повсеместному внедрению паровых машин. Водяные и ветряные мельницы уже не могли обеспечивать нужды быстро растущей горнорудной и металлообрабатывающей промышленности. Пытались сооружать огромные водяные колёса, но и это не спасало положения. Да и обязательная «привязка»
мануфактур к водяным мельницам на реках была крайне неудобной.
Для дальнейшего развития промышленности требовался надёжный и дешёвый источник
энергии. Им стал универсальный паровой двигатель, изобретённый и построенный Джеймсом
Уаттом (1736—1819).
О движущей силе пара люди знали с глубокой древности. Одним из первых попытался
воспользоваться этой силой французский физик Дени Папен (1647—1714). Он пришёл к идее
пароатмосферного двигателя, представлявшего собой цилиндр с поршнем, который мог
подниматься под давлением пара и опускаться при его конденсации. Однако учёный так и не
смог создать работоспособное устройство.
В 1696 г. английский инженер Томас Се'вери (1650—1715) изобрёл паровой насос для подъёма
воды. В 1707 г. насос Севери был установлен в Летнем саду в Петербурге. Английский механик
Томас Ньюкомен (1663— 1729) создал в 1705 г. паровую машину для откачки воды из шахт. В
1712 г., использовав идеи Папена и Севери, Ньюкомен построил машину, которая применялась
на шахтах Англии до середины XVIII в.
Но уже к 1765 г. Дж. Уатт сконструировал, а позже усовершенствовал паровой двигатель
принципиально нового типа. Его машина могла не только откачивать воду, но и приводить в
движение станки, корабли и экипажи. К 1784 г. создание универсального парового двигателя
было фактически завершено, и он стал основным средством получения энергии в промышленном производстве. В 1769—1770 гг. французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо (1725—1804) сконструировал паровую повозку — предшественницу автомобиля. Она до сих пор хранится в Музее искусств и ремёсел в Париже.
Американец Роберт Фултон (1765— 1815) провёл в 1807 г. построенный им колёсный пароход «Клермонт» по реке Гудзон. 25 июля 1814 г. локомотив английского изобретателя Джорджа Стефенсона (1781 — 1848) протащил по узкоколейке 30 т груза в 8 вагонах со скоростью 6,4 км/ч. В 1823 г. Стефенсон основал первый паровозостроительный завод. В 1825 г. начала действовать первая железная дорога от Стоктона до Дарлингтона, а в 1830 г. — железнодорожная линия общего пользования между промышленными центрами Ливерпулем и Манчестером. Джеймс Несмит (1808—1890) создал в 1839 г. необычайно мощный паровой
молот, совершивший настоящий переворот в металлургическом производстве. Он же
разработал несколько новых металлообрабатывающих станков.
Так начался расцвет индустрии и железных дорог — сначала в Великобритании, а затем в
других странах мира.
Джеймс Уатт похоронен там, где покоятся прославленные сыны его отечества, — в Вестминстерском аббатстве. На его памятнике начертано:
Не для того, чтобы увековечить
имя, которое будет жить, пока
процветают мирные искусства,
но чтобы показать, что
человечество воздаёт почести
тем, кому оно обязано
благодарностью, король, его
слуги, а также многочисленные
дворяне и граждане королевства
воздвигли этот памятник
Джеймсу Уатту. Его гению
удалось путём опыта
усовершенствовать паровую
машину. Благодаря этому он
умножил богатства своего
отечества, увеличил мощь
людей и поднялся до высоких
ступеней среди великих
деятелей науки, этих истинных
благодетелей человечества.

В 1922 г. индийский археолог Р. Д. Банерджи, раскапывая холмы в долине Инда, открыл руины
города, существовавшего в III—II тысячелетиях до н.э. Так из тьмы веков до нас дошли
сведения ещё об одном древнейшем очаге мировой культуры. Учёные назвали его Хараппской
цивилизацией.
Древняя Хараппская цивилизация (середина III — первая половина II тысячелетия до н.э.)
развивалась на территории, простиравшейся на 1600 км с запада на восток и на 1250 км с севера
на юг (часть современных Индии и Пакистана). Центрами её были два древних города —
Хараппа и Мохенджо-Даро.
В этом государстве ещё не знали железа, но мастера владели технологией горячей и холодной
обработки меди и бронзы; они делали металлические топоры, пилы, серпы, долота, ножи,
рыболовные крючки, предметы вооружения.
Хараппцы использовали разливы реки Инд для орошения полей, поэтому здесь процветало
земледелие. На месте древних поселений археологи обнаружили зёрна пшеницы, ячменя,
косточки фиников и семена дыни. По-видимому, для возделывания полей уже применялся плуг.
Люди умели выращивать хлопок, освоили прядение и ткачество. Скотоводы в долине Инда
разводили зебу, буйволов, овец, свиней, коз, а позднее — лошадей. Учёные считают, что тогда
же впервые приручили слонов.
О высоком мастерстве хараппских ремесленников говорят найденные фрагменты керамических
игрушек, украшений, предметов обихода (на некоторых из них есть древнейшие в Индии
надписи) и скульптурные изображения людей, животных и богов.
В древней Хараппе на площади более 2,5 км проживало около 100 тыс. жителей. Двух- и
трёхэтажные кирпичные дома занимали, вероятно, зажиточные горожане. Бедняки же обитали
за чертой города в обмазанных глиной хижинах. Улицы Хараппы достигали 10 м в ширину. Их
прокладывали строго по плану и так, чтобы они пересекались под прямым углом. Город был
оборудован водостоками, существовали хорошо налаженная система колодцев и даже
общегородская канализация. В середине II тысячелетия до н.э. хараппцы покинули свои земли.
Причины, побудившие их уйти с обжитых мест, до сих пор остаются загадкой.