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第一次工業革命
18世紀60年代--19世紀中期（人類開始進入蒸汽時代）
工業革命不能僅僅歸因于一小群發明者的天才。天才無疑起了一定的作用，然而，更重要的是18世紀后期起作用的種種有利力量的結合。除了在強有力的需要的刺激下，發明者很少作出發明。作為種種新發明的基礎的許多原理在工業革命前數世紀已為人們所知道，但是，由于缺乏刺激，它們未被應用于工業。例如，蒸汽動力的情況就是如此。蒸汽動力在希臘化時代的古埃及已為人們所知道，甚至得到應用，但是，僅僅用于開關廟宇大門。不過，在英國，為了從礦井里抽水和轉動新機械的機輪，急需有一種新的動力之源。結果引起了一系列發明和改進，直到最后研制出適宜大量生產的蒸汽機。
這些有利條件導致一系列發明，使棉紡織工業有可能到1830年時完全實現機械化。新發明中，理查德·阿克萊特的水力紡紗機（1796）、詹姆斯·哈格里夫斯的多軸紡紗機（1770）和塞繆爾·克朗普頓的走錠紡紗機（1779）是十分出色的。水力紡紗機能在皮輥之間紡出又細又結實的紗；用多軸紡紗機，一個人能同時紡8根紗線，后來是16根紗線，最后為100多根紗線；走錠紡紗機也稱為“騾機”，因為它結合了水力紡紗機和多軸紡紗機的優點。所有這些新紡紗機很快就在生產出比織布工所能處理的多得多的紗線。有位名叫埃德蒙·卡特賴特的牧師試圖矯正這種不平衡狀態，他在1785年取得了一種最初由馬驅動、1789年以后由蒸汽驅動的動力織機的專利權。這種新發明物制作粗陋，在商業上無利可圖。但是，經過20年的改進之后，其最嚴重的缺點得到了糾正。到19世紀20年代，這種動力織機在棉紡織工業中基本上已取代了手織織布工。
正如紡紗方面的發明導致織布方面相應的發明一樣，某一工業中的發明促進了其他工業中相應的發明。新的棉紡機引趄對動力的需要，這種動力較傳統的水車和馬所能提供的動力更充裕、更可靠。約1702年前后，一臺原始的蒸汽機已由托馬斯·紐科門制成，并被廣泛地用于從煤礦里抽水。但是，比起它所提供的動力來，它消耗燃料太多，所以經濟上僅適用于煤田本身。1763年，格拉斯哥大學的技師詹姆斯·瓦特開始改進紐科門的蒸汽機。他同制造商馬修·博爾頓結成事業上的伙伴關系，博爾頓為相當昂貴的實驗和初始的模型籌措資金。這一事業證明是極其成功的；到1800年即瓦特的基本專利權期滿終止時，已有500臺左右的博爾頓－瓦特蒸汽機在使用中。其中38%的蒸汽機用于抽水，剩下的用于為紡織廠、煉鐵爐、面粉廠和其他工業提供旋轉式動力。但是，蒸汽機的順利發明也離不開當時的自然環境于社會因素，早在公元前120年，古埃及就有人曾研究蒸汽作動力。據統計，在此后的一千八百多年里，試用蒸汽作動力的發明者不下二十人，但他們都未制成較為完善的蒸汽機，并廣泛運用于生產，于是，有人說：“如果瓦特早出生一百年，他和他的發明將會一起死亡！”由此可見，環境也是十分重要的。
蒸汽機的歷史意義，經常被有意識無意識的夸大。它提供了治理和利用熱能、為機械供給推動力的手段。因而，它結束了人類對畜力、風力和水力的由來已久的依賴。這時，一個巨大的新能源已為人類所獲得，而且不久，人類還能開發倘藏在地球中的其他礦物燃料，即石油和燃氣。如此，開始了一種趨向，它導致目前的局面：西歐和北美洲每人可得到的能量分別為亞洲每人的11.5倍和29倍。這些數字的意義在一個經濟力量和軍事力量直接依賴于所能獲得的能源的世界中是很明顯的。實際上，有人認為19世紀歐洲對世界的支配是以蒸汽機為基礎，但也不應該過分強調蒸汽機的作用，因為19世紀歐洲對亞洲、非洲的征服以武力征服為主。
新的棉紡機和蒸汽機需要鐵、鋼和煤的供應量增加——這一需要通過采礦和冶金術方面的一系列改進得到滿足。原先，鐵礦石是放在填滿木炭的小熔爐里熔煉。森林的耗損迫使制造人求助于煤；正是在此時即1709年，亞伯拉罕·達比發現，煤能夠變為焦炭，正則木頭可以變成木炭一樣。焦炭證明是和木炭一樣有效的，而且便宜得多。達比的兒子研制出一個由水車驅動的巨大風箱，從而制成第一臺由機械操縱的鼓風爐，大大降低了鐵的成本。1760年，約翰·斯米頓作了進一步的改進；他拋棄達比所使用的、由皮革和木頭制成的風箱，用一個泵來代替，這泵由四個裝有活塞和閥門的金屬氣缸組成，并由水車驅動。更重要的是亨利·科特作出的改進，他于1784年發明了除去熔融生鐵中的雜質的“攪煉”法。利特把熔融生鐵放在一個反射爐里，加以攪動或“攪煉”。這樣，通過在熔融體中環流的空氣中的氧，除去熔融體中的碳。除去碳和其他雜質后，就生產出比原先易碎的熔融生鐵或生鐵更有韌性的熱鐵。當時，為了跟上制鐵工業的不斷上升的需要，采煤技術也有了改善。極為重要的是蒸汽機用于礦井排水，還有，就是1815年漢弗萊·戴維爵士發明的安全燈；安全燈大大減少了開礦中的危險。
由于這種種發展的結果，英國到1800年時生產的煤和鐵比世界其余地區合在一起生產的還多。更明確地說，英國的煤產量從1770年的600萬噸上升到1800年的1200萬噸，進而上升到1861年的5700萬噸。同樣，英國的鐵產量從1770年的5萬噸增長到1800年的13萬噸，進而增長到1861年的380萬噸。鐵已豐富和便宜到足以用于一般的建設，因而，人類不僅進入了蒸汽時代，也跨入了鋼鐵時代。
紡織工業、采礦工業和冶金工業的發展引起對改進過的運輸工具的需要，這種運輸工具可以運送大宗的煤和礦石。朝這方向的最重要的一步是在1761年邁出的；那年，布里奇沃特公爵在曼徹斯特和沃斯利的煤礦之間開了一條長7英里的運河。曼徹斯特的煤的價格下降了一半；后來，這位公爵又使他的運河伸展到默西河，為此耗去的費用僅為陸上搬運者所索取的價格的六分之一。這些驚人的成果引起運河開鑿熱，使英國到1830年時擁有2500英里的運河。
與運河時代平行的是偉大的筑路時期。道路起初非常原始，人們只能步行或騎馬旅行；逢上雨季，裝載貨物的運貨車在這種道路上幾乎無法用馬拉動。1850年以后，一批筑路工程師——約翰·梅特卡夫、托馬斯·特爾福德和約翰·麥克亞當——發明了修筑鋪有硬質路面、能全年承受交通的道路的技術。乘四輪大馬車行進的速度從每小時4英里增至6英里、8英里甚至10英里。夜間旅行也成為可能，因此，從愛丁堡到倫敦的旅行，以往要花費14天，這時僅需44小時。
1830年以后，公路和水路受到了鐵路的挑戰。這種新的運輸方式分兩個階段實現。首先出現的是到18世紀中葉已被普遍使用的鋼軌或鐵軌，它們是供將煤從礦井口運到某條水路或燒煤的地方用的。據說，在軌道上，一個婦女或一個孩子能拉一輛載重四分之三噸的貨車，一匹馬能干22匹馬在普通的道路上所干的活。第二個階段是將蒸汽機安裝在貨車上。這方面的主要人物是采礦工程師喬治·斯蒂芬孫，他首先利用一輛機車把數輛煤車從礦井拉到泰恩河。1830年，他的機車“火箭號”以平均每小時14英里的速度行駛31英里，將一列火車從利物浦牽引到曼徹斯特。短短數年內，鐵路支配了長途運輸，能夠以比在公路或運河上所可能有的更快的速度和更低廉的成本運送旅客和貨物。到1838年，英國已擁有500英里鐵路；到1850年，擁有6600英里鐵路；到1870年，擁有15500英里鐵路。
蒸汽機還被應用于水上運輸。從1770年起，蘇格蘭、法國和美國的發明者就在船上試驗蒸汽機。第一艘成功的商用汽船是由美國人羅伯特·富爾頓建造的；他曾前往英國學習繪畫、但是，與詹姆斯·瓦特相識后，轉而研究工程學。1807年，他使自己的“克萊蒙號”汽船在哈得孫河下水。這艘船配備著一臺驅動明輪的瓦特式蒸汽機，它溯哈得孫河面上，行駛150英里，抵達奧爾巴尼。其他發明者也以富爾頓為榜樣，其中著名的有格拉斯哥的亨利·貝爾，他在克萊德河兩岸為蘇格蘭的造船業打下了基礎。早期的汽船僅用于江河和沿海的航行，但是，1833年，“皇家威廉號”汽船從新斯科舍行駛到英國。5年后，“天狼星號”和“大西方號” 汽船分別以16天半和13天半的時間朝相反方向越過大西洋，行駛時間為最快的帆船所需時間的一半左右。1840年，塞繆·肯納德建立了一條橫越大西洋的定期航運線，預先宣布輪船到達和出發的日期。肯納德宣揚他的航線是已經取代“與帆船時代不可分離、令人惱火的不規則”的一條“海洋鐵路”。到1850年，汽船已在運送旅客和郵件方面勝過帆船，并開始成功爭奪貨運。
工業革命不但在交通運輸方面，而且在通訊聯絡方面引起了一場革命。以往，人們一向只有通過運貨馬車、驛使或船才能將一個音信送到一個遙遠的地方。然而，18世紀中葉，發明了電報；作出這一發明的主委是一個英國人查爾斯·惠斯通與兩個美國人塞繆爾·莫爾斯和艾爾弗雷德·維耳。1866年，人們鋪設了一道橫越大西洋的電纜，建立了東半球與美洲之間直接的通訊聯絡。
如此，人類征服了時間和空間。自遠古起，人類一直以坐馬車、騎馬或乘帆船所需旅行的小時數來表示不同地方之間的距離。但現在，人類穿著一步跨七里格的靴子跨過了地球。人類能夠憑借汽船和鐵路越過海洋和大陸，能夠用電報與世界各地的同胞通訊。這些成就和其他一些使人類能利用煤的能量、能成本低廉地生產鐵、能同時紡100根紗線的成就一起，表明了工業革命這第一階段的影響和意義。這一階段使世界統一起來，統一的程度極大地超過了世界早先在羅馬人時代或蒙古人時代所曾有過的統一程度；并且，使歐洲對世界的支配成為可能，這種支配一直持續到工業革命擴散到其他地區為止。
引發英國工業革命的必要性是市場。
第二次工業革命
19世紀下半葉--20世紀初（人類開始進入電氣時代，并在信息革命、資訊革命中達到頂峰）
18世紀后期開始的工業革命已穩步地、不懈地繼續到現在。因此，將其發展過程劃分為不同的時期，實質上是武斷的。然而，若把1870年看作一個過渡日期，還是可以作一劃分。正是在1870年前后，出現了兩個重要的發展——科學開始大大地影響工業，大量生產的技術得到了改善和應用。
我們在前章中曾提到，科學開始時對工業沒什么影響。我們迄今所握到的紡織工業、采礦工業、冶金工業和運輸業方面的種種發明，極少是由科學家們作出的。相反，它們多半是由響應非凡的經濟刺激的、有才能的技工完成的。不過，1870年以后，科學開始起了更加重要的作用。漸漸地，它成為所有大工業生產的一個組成部分。工業研究的實驗室裝備著昂貴的儀器、配備著對指定問題進行系統研究的訓練有素的科學家，它們取代了孤獨的發明者的閣樓和作坊。早先，發明是個人對機會作出響應的結果，而如今，發明是事先安排好的，實際上是定制的。沃爾特·李普曼已恰當地將這種新形勢描述如下：
從最早的時代起，就有機器給發明出來，它們極為重要，如輪子，如帆船，如風車和水車。但是，在近代，人們已發明了作出發明的方法，人們已發現了作出發現的方法。機械的進步不存是碰巧的、偶然的，而成為有系統的、漸增的。我們知道，我們將制造出越來越完善的機器；這一點，是以前的人們所未曾認識到的。
1870年以后，所有工業都受到科學的影響。例如，在冶金術方面，許多工藝方法（貝塞麥煉鋼法、西門子－馬丁煉鋼法和吉爾克里斯特－托馬斯煉鋼法）給發明出來，使有可能從低品位的鐵礦中大量地煉出高級鋼。由于利用了電并發明了主要使用石油和汽油的內燃機，動力工業被徹底改革。通訊聯絡也因無線電的發明而得到改造。1896，古利埃爾莫·馬可尼發明了一臺不用導線就能發射和接收信息的機器，不過，他的成果是以蘇格蘭物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋和德國物理學家亨利希·赫茲的研究為基礎的。石油工業迅速發展，因為地質學家和化學家做了大量工作；地質學家以非凡的準確性探出油田，化學家發