Ingeniørhistorie

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Det tekniske universitet i Zürich er et af mange universiteter, der blev grundlagt i det 19. århundrede efter modellen fra Ecole Polytechnique. Billede fra 1865

Ingeniørhistorien går flere tusinde år tilbage. Ingeniørvidenskaberne opstod som institutionaliserede videnskaber i Frankrig og Tyskland i det 18. århundrede.

I de tidlige høje kulturer i Mesopotamien for omkring 6000 år siden blev de første ingeniører uddannet som embedsmænd på tempel- og paladsskoler. De første videnskaber opstod i det antikke Grækenland, herunder mekanik , som er en grundlæggende disciplin for mange ingeniørvidenskaber som teknisk mekanik . Meget af den tekniske viden blev videregivet gennem forskellige grene af håndværket, der specialiserede sig over tid. Den gamle almene smed blev sværd, pande eller hovslager. I middelalderen etablerede laugene også institutioner, der beskæftigede sig med teknisk og teknisk viden.

Teknologien blomstrede i renæssancen : ingeniører som Leonardo da Vinci studerede bøger om mekanik og skabte mange nye maskiner. Fra omkring 1550 begyndte de at skrive teknisk litteratur. I det 17. og 18. århundrede vendte naturvidenskaben i stigende grad til teknologi: teknologi blev forstået som en anvendt naturvidenskab. Skoler for ingeniører er blevet etableret i Frankrig, herunder École polytechnique . I det 19. århundrede blev mange ingeniørskoler grundlagt i tysktalende lande. Nogle af dem blev opgraderet til tekniske gymnasier, fik ret til at uddele doktorgrader omkring 1900 og var dermed videnskabeligt lig universiteter.

I det 20. århundrede opstod talrige nye discipliner - for det meste specialiseringer i eksisterende områder eller i grænseflader mellem eksisterende områder. Samtidig var der en øget videnskabelig proces, som blev forstærket af computerstøttede teknologier som CAD , CIM , CNC eller metoden med finite element .

Forskningsfelt og afgrænsning

Udtrykket videnskab har to vigtige betydninger: [1]

  • På den ene side, som mængden af ​​al viden, i ingeniørvidenskaberne, det vil sige viden om teknologi og
  • på den anden side som et socialt system inden for ingeniørvidenskaberne, der er ingeniører, forskningsinstitutter, tekniske universiteter.

En ingeniørhistorie beskæftiger sig derfor med viden om teknologi i forskellige epoker og med de forskellige forskere og forskningsinstitutioner.

En omfattende præsentation indeholder også forskellige påvirkninger fra og på teknik inden for forskellige andre områder. De største interaktioner er med selve teknologien, som ofte er blevet forbedret af ingeniører. På den anden side har ny teknologi ofte også drevet udviklingen af ​​videnskab. For eksempel gav biler anledning til den videnskabelige disciplin inden for køretøjsteknologi . Men det politiske, filosofiske, sociale eller økonomiske miljø havde også en stimulerende og undertiden hæmmende effekt på ingeniørvidenskaberne og blev igen påvirket af dem. Ingeniørhistorien har mange forbindelser til naturvidenskabens historie ; især i det 17., 18. og delvist også i det 19. århundrede blev teknologien forstået som en anvendt naturvidenskab og naturvidenskaberne selv blev forstået som anvendelsesorienteret videnskab. Områderne mekanik, termodynamik og elektroteknik, der opstod på det tidspunkt, arbejder stadig på ingeniører og naturforskere i dag. Fra omkring midten af ​​1800 -tallet gik de i stigende grad hver til sit: Naturvidenskaberne beskæftigede sig med mindre teknisk vigtige områder såsom kvantemekanik eller relativitetsteorien og understregede meget mere teorien før anvendelse. Dette blev i stigende grad understreget inden for teknik.

Mere præcise detaljer om de enkelte ingeniørdiscipliner overlades til den tilsvarende artikel. Her præsenteres den tekniske, overordnede historie for alle eller i hvert fald de vigtigste discipliner.

Tidlige civilisationer

Folk havde deres første tekniske erfaring allerede i stenalderen. I antropologi betragtes fremstilling af værktøjer endda som et kendetegn mellem mennesker og dyr. I denne sammenhæng tales der om Homo Faber , om "mennesker der laver værktøjer". De første værktøjer var oprindeligt simple håndakser , senere specialværktøjer til boring, savning, skrabning, fiskeri eller jagt. Begyndelsen til produktionsteknologi gå tilbage til begyndelsen af menneskeheden. I den neolitiske revolution flyttede folk fra jagt og indsamling til landbrug og opdræt af husdyr. Hetitternes , assyrernes , babyloniernes og persernes første høje kulturer opstod i Mesopotamien .

Teknologi i Mesopotamien og Egypten

Ziggurat i Ur , cirka 2000 f.Kr. Chr.

Kobberminer blev drevet i tunneler, der allerede var 20 m under jorden. Kobbermalmen blev derefter smeltet til kobber i højovne og legeret med tin til dannelse af bronze , hvilket gav bronzealderen sit navn. Dette betød, at grundlæggende metallurgiprocesser var kendt. Hertil kommer, at vognen hjul , den drejeskiven og blev ploven opfundet. [2]

I de første store byer blev der bygget veje og broer, der blev bygget akvædukter til vandforsyningen og enorme repræsentative bygninger blev bygget, f.eks. Paladserne i Persepolis eller de egyptiske pyramider . Ramper og kraner blev brugt til at bygge dem. Anvendelser af det skråplan og spil var allerede kendt. [3]

I den militære sektor blev belejringsanordninger [4] brugt til at erobre byer, der allerede var omgivet af mure, såsom Babylons ordsprogsmure. Disse blev nøje planlagt og vedligeholdt af bygmestre, som vi kender fra eksisterende byggeplaner. De indeholdt blandt andet skalaer og dimensioner, tilstanden på vægge og understrukturer samt de indre og ydre skaller. [5]

Teknologiens oprindelse tilskrives endnu ikke en videnskabelig indtrængning af verden. I mange traditionelle historier tilskrives opfindelser som krogplov eller skrift undertiden såkaldte kulturhelte, men i sidste ende går de altid tilbage til guddommelig rådgivning og plan. Guden Enki anses for eksempel for at være en strålende pragmatisk opfinder.

Omdømme fra håndværkere og ingeniører

Den assyriske konge Ashurbanipal som kurvbærer

De gamle orientalske konger præsenterede sig ofte som eksemplariske ingeniører gennem hele epoken. I inskriptioner på store bygninger praler de af deres tekniske ekspertise, men roser også engagementet fra de arbejdere, der ifølge indskrifterne gav dem rige gaver. Mange billeder af kongerne viser dem som kurvbærere eller mens de bærer mursten. Et så højt ry for fysisk arbejde og teknisk formåen står i kontrast til den senere græsk-romerske foragt for det samme. [6]

Uddannelse af ingeniører

Ingeniører blev uddannet i kileskriftslæsning og skrivning og regning på palads- og tempelskoler. Andre områder var matematik og måleteknologi . Hældningen af ​​vandkanaler, udgravning af gravearbejde, vægte og lastekapacitet på vægge og hældning af ramper blev beregnet. Den statsstøttede uddannelse varede flere år, og kandidaterne arbejdede derefter i staten som højtstående administrative embedsmænd. Der var endnu ikke en adskillelse mellem de militære og civile områder: ingeniører, der planlagde paladser, broer eller kanaler i fredstid og overvåget deres konstruktion havde høje kommandopositioner i krigstid. [7]

videnskab

De gamle orientalske kulturer havde allerede udviklet et højt niveau inden for astronomi og matematik . Sidstnævnte var præget af praktiske problemer, såsom beregning af arealer til opdeling af agerjord efter oversvømmelse af Nilen eller bestemmelse af strukturområdernes basisarealer. Hvis de nøjagtige formler ikke var kendt, var man tilfreds med omtrentlige løsninger, hvilket også er typisk i moderne teknik. For det cirkulære område, for eksempel, A = (8/9 d) ² med d som diameter, hvilket resulterer i værdien 3.1605 for antallet af cirkler , mens den nøjagtige værdi er 3.141 ... Det var først i det antikke Grækenland, at teori og praksis blev adskilt. [8.]

Antikken

I det antikke Grækenland og Rom blev jernforarbejdningen overtaget af hetitterne. I modsætning til kobber, der også forekommer naturligt i metallisk form, skal jern først smeltes fra malme. Det nye materiale gav jernalderen sit navn og blev brugt til værktøjer og våben, fordi det er hårdere og stærkere. Imidlertid kunne jern kun smedes med stor kraft, mens det var varmt og endnu ikke støbt og derfor kun gradvist fortrængt bronze. Mange store strukturer som templer eller Colosseum blev rejst gennem oldtiden. Romerne byggede adskillige veje, broer og akvædukter . Vigtige tekniske opfindelser var remskiven til kraner, den arkimediske skrue til dræning af miner, tandhjulet og skruen . Det gamle samfund var præget af landbrug og slaveøkonomi ; Maskiner blev sjældent brugt. Videnskaberne blomstrede, især matematik, mekanik , astronomi og filosofi . Indtil moderne tid var de imidlertid kun interesseret i ren viden. Implementeringen i teknologi eller andre applikationer blev anset for at overliste naturen.

Teknologi i antikken

Græsk-romersk kran med remskive.

I den græsk-romerske periode udviklede teknologien sig relativt langsomt, hovedsageligt begrænset til detaljerede forbedringer af kendte teknologier. Der var ingen større produktivitetsstigninger som i de tidlige avancerede civilisationer med hjul og plov, og der var heller ikke nogen udvikling af nye energikilder. Vandhjul var kendt, men blev ikke brugt i vid udstrækning før middelalderen. Årsagen er den udbredte slavearbejde, der var billigere end maskiner, samt den deraf følgende uinteresse for videnskab i praksis. [9]

Fra Grækenlands arkaiske periode (før 500 f.Kr.) er der bevaret mange små bronzestatuetter, der stadig blev fremstillet med fuld støbning. En vigtig nyskabelse var den hule støbning , hvor emnets inderside er hul og dermed sparer materiale. Større bronzestatuer blev støbt på denne måde. Hjelme og rustninger var kolde fra et enkelt stykke bronze med en hammer drevet . Jern på den anden side kunne kun smedes i en glødende tilstand, men endnu ikke støbes, fordi ovnene endnu ikke havde nået den krævede temperatur på omkring 1500 ° C. Romerske miner nåede dybder på omkring 200 m og blev drænet med arkimediske skruer betjent af slaver.

De gamle arkitekter skrev allerede bøger om konstruktionen af ​​deres værker og de vanskeligheder, man stødte på i processen. Selvom ingen af ​​disse bøger har overlevet, samlede Vitruvius og Plinius dem og vurderede dem selv i bevarede bøger. [10] Romerne lagde særlig vægt på deres infrastruktur og byggede mange kilometer kanaler og veje samt talrige broer, akvædukter og havne. De udviklede også konstruktionen med runde buer og hvælvinger og kunne dermed spænde over større rum. Bæreevnen kunne endnu ikke beregnes, men bygningerne viser, at der var en grundlæggende forståelse af kraftprocesserne og relationerne. [11]

Vandforsyningen, som blev sikret af akvædukter, spillede en særlig rolle. Civilingeniørernes færdigheder kan rekonstrueres gennem Eupalinos -tunnelen , der førte vand fra Samos -området ind i byen. Tunnelen er helt under jorden og blev kørt fra begge sider. Når du stødte på uigennemtrængelig sten, måtte den planlagte rute opgives. For at sikre, at de to tunneler mødtes igen, var omfattende viden om geometrien påkrævet. [12]

Talrige maskiner blev brugt i det græske teater til at flytte figurer eller til at ændre landskabet. Da de gav beskueren indtryk af, at de ville flytte alene, blev de kaldt automata . Katapulten blev opfundet i militæret og forbedret gennem systematiske eksperimenter. I byggeindustrien blev kraner med remskiver og løbehjul brugt . De første vandmøller dukkede op i slutningen af ​​antikken.

Håndværk og økonomi

Den gamle økonomi var præget af landbrug og slaveri . Håndværkere var dels frie, dels også slaver. Maskiner blev kun brugt i begrænset omfang. En hel række forskellige erhverv er vidnet om i antikken, hvilket repræsenterer en tidlig form for arbejdsdeling og specialisering. For eksempel var der smede, der specialiserede sig i guld, sølv, værktøj eller segl. [13]

I tidlig antik var håndværket stadig en relativt høj prioritet. Odysseus er for eksempel stolt over, at han selv lavede sin ægteseng. I det 4. århundrede f.Kr. Men fysisk arbejde mister hurtigt sit ry. Arbejde overlades til slaverne og fremmede og undervurderes. Både grækerne Platon og Aristoteles og romerne Cicero og Seneca foragter lønearbejde, fordi det udføres i afhængighed af andre. Politik , men også filosofi , litteratur og videnskab anses for at være den sociale begrundelse for frigørelsen fra fysisk arbejde. [14] [15]

Prometheus bundet; forlod sin bror Atlas (drikkeskål fra Cerveteri , omkring 560/550 f.Kr., Vatikanmuseerne , Rom)

Mytologisk spores teknologiens oprindelse tilbage til Prometheus , der lærte folk alt om teknikken . For dette blev han bundet til en klippe af Zeus som straf, indtil Herakles frigjorde ham igen. David S. Landes meget citerede værk Den ubundne Prometheus om den industrielle revolution hentyder til dette.

Begreberne teknik , teknologi går tilbage til den græske techne , som oprindeligt betød "at væve, væve", men snart for alle former for menneskelig kreativitet. Tømrerens eller smedens aktiviteter blev kaldt techne såvel som en læge; Selv matematisk ræsonnement eller fysisk kærlighed blev såkaldt og undertiden oversat som kunst : håndværk, medicinsk kunst eller beviser. I denne forstand blev det forstået som det modsatte af naturligt . Teknologi var noget, som mennesker skabte "kunstigt". [16] Via de latinske ars som i septem artes liberales de syv liberale kunstarter, eller Artes mechanicae den mekaniske kunst, kom det ind i moderne tid. Også her blev den tyske "kunst" ofte brugt i betydningen moderne "teknologi", for eksempel i termer som f.eks. Hydraulik, vindkunst (bygning af vindmøller) eller kunstneringeniør .

Aristoteles klassificerede de forskellige teknologier mellem empirisk viden og videnskabelig viden. En arkitekt er på et højere niveau hos ham end en håndværker, fordi sidstnævnte kun arbejder på grundlag af erfaring, mens førstnævnte kan angive årsagen til deres arbejde. [17] Dette var første gang, Aristoteles skelnede mellem bygherrer og håndværkere. [18]

mekanik

Smedguden Hephaestus rækker Thetis til rustningen for Achilles. Lofts rød-figur kylix , 490-480 v. Chr.
Archimedes laver sit eksperiment om vandforskydning. Billede fra en bog fra 1547 e.Kr.
Bane for en kanonkugle ifølge udvidet impulsteori. Billede fra et værk af Walther Hermann Ryff, trykt i 1582 e.Kr. i Basel.

Teknisk mekanik er den disciplin, hvorfra videnskabelige teknologier opstod. [19] Det græske ord mekané betød oprindeligt "snedigt" eller "hjælpestof". Ved hjælp af en mekaniker kommer du typisk ud af en nødsituation. Når Odysseus bliver fanget af Cyclops , peger Odysseus sin kølle og blænder ham med det, der er kendt som mekaniker . På samme måde når smedguden Hephaestus fanger Ares ved hjælp af kæder. Fra det 5. århundrede f.Kr. Begrebet bruges til at beskrive alle typer maskiner, såsom kraner eller automaterne i teatret. Imidlertid mistede udtrykket aldrig sin oprindelige betydning som "snedig" og skinnede altid lidt igennem, når en maskine blev brugt: naturen bliver overlistet. [20]

Denne kontrast mellem naturen på den ene side og de kunstigt skabte maskiner på den anden går tilbage til Platon og Aristoteles og bestemte den videnskabelige forståelse for de næste to årtusinder. Ifølge Aristoteles har hver krop et "naturligt" sted, hvortil den stræber efter en "indre" drivkraft: luft opad, jorden nedad. På den anden side er der de "kunstige" eller "voldelige" bevægelser af maskinerne, der pålægges en krop udefra. Når en lille vægt løfter en stor med en maskine, bliver naturen overlistet. En sten, hvortil en ekstern kraft kommunikeres af en kaster, følger imidlertid kun denne tvang, så længe denne kunstige impuls fortsætter direkte eller indirekte. Derefter opfører den sig spontant igen efter sin natur, dvs. falder lodret nedad med konstant hastighed. Aristoteles 'forklaringer blev i det væsentlige bevaret i middelalderen og blev udvidet til impulsteorien . Kun Galileo Galilei fandt den korrekte matematiske beskrivelse af frit fald : med stigende hastighed og konstant acceleration. [21]

Ktesibios bygget en vand orgel , en luftpumpe og en vandmåler , og anses derfor for at være grundlægger af hydraulik . Philo fra Byzantium skrev et delvist bevaret værk om disse emner. Heron byggede Heronsball , en bold, der kunne rotere ved dampkraft. Men som de fleste maskiner blev det set mere som et legetøj; energien blev ikke brugt til at udføre arbejde. Han skrev også et værk om mekanik, hvor han beskriver de enkle maskiner: håndtag , spil , kile , rulle og skrue . To applikationer er specificeret for sidstnævnte: I forbindelse med en stift, der glider frem og tilbage i tråden eller sammen med et gear. En skruemøtrik er ikke nævnt. [22]

Den vigtigste mekaniker, der nogle gange var langt forud for sin tid, er Archimedes . Han siges at have opfundet håndtagets balance, spillet med reduktion og den arkimediske skrue , opfindelser, der faktisk blev brugt. For første gang formulerede han korrekt lov om løftestænger og etablerede også hydrostatik , ifølge legenden, da han kontrollerede, om en krone er lavet af rent guld ved at bestemme dens vandforskydning. [23]

Den gamle mekanik havde med succes lagt grundlaget for en ny videnskab, der kun blev overgået i moderne tid. Lidt var imidlertid nyt: håndtag og roller, for eksempel, havde været kendt længe, ​​men var ikke blevet videnskabeligt analyseret eller beskrevet matematisk. Antikkens store præstation ligger i, at den var i stand til at spore komplekse maskiner tilbage til nogle få og frem for alt simple maskiner og derved forklare dem. [24]

Videnskab og filosofi

Platon og Aristoteles. Platon peger op mod himlen og ideerne løsrevet fra det jordiske. Aristoteles ned til den materielle verden. Billeddetaljer fra The School of Athens fra 1511 e.Kr.

Grækerne var overhovedet de første mennesker til at lave videnskab. De stræbte for det meste efter ren gevinst i viden og opnåede store præstationer inden for matematik, filosofi og mekanik. Implementering i praktiske applikationer var sjælden - forståelsen af ​​teknologi som en anvendt naturvidenskab er af moderne oprindelse. I oldtiden var der en stor kontrast mellem det naturlige miljø og den kunstigt skabte teknologi. En overførsel af videnskabelig viden syntes umulig, og der var en adskillelse mellem teori og praksis. [25]

De videnskabelige områder er grundlæggende struktureret forskelligt: ​​Alle områder, hvortil der findes en matematisk beskrivelse, tildeles matematik. Udover regning og geometri gælder dette også musik, astronomi og mekanik, som nu er en gren af fysikken . Fysikken i sig selv, også kendt som naturfilosofi i antikken, er ikke matematiseret og omhandler alle områder, der omhandler miljøet. Bevægelsesteorien om Aristoteles tilhører dette område. Platon og Aristoteles havde stor indflydelse på den gamle forståelse af verden. Den første delte verden op i et område over månen og et under det. På himlen bevæger planeterne sig på cirkulære baner med matematisk præcision, hvorimod der på jorden hersker en lineær bevægelse, der ikke kan beskrives matematisk. Platons idéteori , som han illustrerer i den berømte allegori om hulen , havde også stor indflydelse. Hans sondring mellem ideer på den ene side og den faktisk opfattelige materielle verden på den anden side hæmmede udviklingen inden for naturvidenskab og teknisk videnskab, men var meget frugtbar i matematik: grækerne omarrangerede den traditionelle matematiske viden og aksiomatiserede den. Dette gjorde dem for eksempel i stand til at bevise Pythagoras sætning - som længe havde været kendt - ved at ræsonnere. [26]

De gamle ideer skulle være dominerende i de næste to årtusinder. De blev ført gennem neoplatonisme ind i den kristne middelalder, bevaret og for det meste kun kritisk stillet spørgsmålstegn ved i moderne tid. Newton overvandt endelig kontrasten mellem himmel og jord ved at spore både planternes bevægelse og et æbles fald på jorden til tyngdekraften. Imidlertid fandt Galileo kun faldets love, fordi han abstraherede fra forstyrrende påvirkninger, simpelthen fjernede dem i hans sind og dermed nåede frem til det fænomen, der kaldes en idé i platonisk forstand. [27]

middelalderen

Mange klostre , slotte og katedraler blev bygget i middelalderen . Militær teknologi blev også forbedret - ud over slotte, især inden for katapulter og tribocks . Vind- og vandmøllerne , kendt siden sen antikken, spredte sig i hele Europa og blev en vigtig energikilde. De kørte ofte melværker, men også hammerværker og andre maskiner. Møllebyggerne var eksperter inden for mekanik og var vigtige i udviklingen af ​​maskinteknik.

Teknologi i middelalderen

Middelalderlig skildring af en vandmølle. Møllebyggerne, der er involveret i deres konstruktion, anses for at være forløbere for maskinbyggere. Skildring i et manuskript fra 1200 -tallet, British Library , Cotton MS Cleopatra C XI, fol. 10.
Snit gennem kirkeskibet i Reims -katedralen : Over midtergangene absorberer to støttebuer, der ligger over hinanden, stødet fra det centrale skibshvælv og leder det til støtterne i ydervæggene. Illustration fra en bog om kunsthistorie fra 1908.

I middelalderen skete der en langsom, men kontinuerlig teknologiudvikling. [28]

Opfindelsen af kraven øgede hestens nyttige trækkraft mange gange. Hestesko og stigbøjler favoriserede fremkomsten af ​​magtfulde ridderhære . Pløjning hjul og tre-felt landbrug steg arbejdsproduktiviteten i landbruget. Jernforarbejdningen gjorde også fremskridt: Tråde blev nu trukket og ikke længere møjsommeligt snoet, ovnene nåede de temperaturer, der kræves til produktion af støbejern . Med glødning , karburerings- og raffineringsprocesser var tilgængelige, der påvirker kulstofindholdet i jern og dermed hårdhed, styrke, smidighed og støbbarhed. Disse processer blev imidlertid forklaret af "ildens rensende kraft". Det var først i 1700 -tallet, at det blev opdaget, at kulstofindholdet forklarer forskellene mellem de forskellige jernholdige materialer.

I den tidlige middelalder var det hovedsageligt klostre, der blev udvidet, og senere byerne. Opdagelsen af spidse buer , riflede hvælvinger og støtter , som overfører kræfterne bedre, muliggjorde den gotiske arkitektoniske stil med store vinduer. En berømt bygning er for eksempel Notre-Dame- katedralen. Fra et militært synspunkt var slottene af stor betydning, hvilket ændrede krigsførelsessystemet: der var næsten ingen større feltslag, belejringen var dominerende. Til dette formål blev de gamle katapulter videreudviklet til en tribock . [29]

Med de nye vindmøller og vandmøllerne kendt fra antikken, men sjældent brugt, blev der udviklet to nye energikilder, der kunne erstatte muskelkraft. De spredte sig hurtigt over hele Europa og blev hovedsageligt brugt til at drive kornmøller, men også til at dræne miner eller til at køre maskiner eller hammerfabrikker. De er af stor betydning for udviklingen af ​​maskinteknik: Møllebyggerne var vandrende håndværkere, der kendte deres vej omkring mekaniske problemer og transmissionselementer som gear eller aksler. De betragtes som forløbere for moderne maskinbyggere. Udvidelsen af ​​selve møllerne nåede også kun sit højdepunkt i moderne tid; i Tyskland først i 1880, længe efter opfindelsen af ​​dampmaskinen. [30]

Håndværk, laug og økonomi

Gennem afskaffelsen af ​​slaveriet, begunstiget af kristendommen, havde værket igen et højere ry. I den tidlige middelalder var klostre hovedsageligt dedikeret til arbejde og bøn. Arbejde blev til sidst et kald til at blive kaldt af Gud. Dieses Ansehen begünstigte auch einige technische Entwicklungen: Hufeisen und Kummet waren beispielsweise technisch recht einfache Neuerungen, die aber eine große Wirkung auf die Arbeitsproduktivität hatten. [31]

Ab dem 12. Jahrhundert nahm die Bedeutung der Städte zu. Hier bildeten sich die Zünfte aus, die auf die Qualität der Produkte und der Ausbildung der Handwerke achteten. Sie sind somit eine frühe Form institutionalisierten Wissens. Die Arbeitsteilung nahm langsam weiter zu: Aus dem antiken Rüstungsschmied wurde ein Plattner und Rüstungspolierer. In vielen Gewerben kam es zu technischen Neuerungen die die Arbeit erleichterten, darunter das Spinnrad und die Wippendrehbank , die sich im Gegensatz zur älteren Schnurzugdrehbank alleine bedienen ließ.

Ingenieure und Baumeister waren meist erfahrene Handwerker – eine formale Ausbildung gab es noch nicht. In Urkunden des 11. Jahrhunderts taucht auch erstmals die lateinische Bezeichnung ingeniator auf, die es vorher nicht gab. Sie geht zurück auf ingenium (Geist, scharfer Verstand) und wanderte bis zum Spätmittelalter in die romanischen Sprachen z. B. französisch ingénieur oder italienisch ingegnere . Im Deutschen wurden sie allerdings lange als „Baumeister“ oder „Werkmeister“ bezeichnet. [32]

Wissenschaft, Philosophie und Religion

Karte mit Gründungsdaten mittelalterlicher Universitäten

Die antiken Ideen wanderten über den Neuplatonismus ins frühe Christentum wo sie von den frühen Kirchenvätern wie Augustinus neu ausgelegt wurden. Insbesondere wurde Gott viel stärker berücksichtigt. Er habe beispielsweise sowohl Himmel als auch Erde erschaffen. Wenn sich also am Himmel in der Bewegung der Planeten Ordnung finden lasse, so gelte dies genauso für den Bereich der Erde. Die Technik in Form der sieben mechanischen Künste galt als von Gott gegeben als Ausgleich für die Mängel, die durch die Vertreibung aus dem Paradies entstanden. Sie bestanden aus Textilverarbeitung, Handwerk, See- und Landhandel, Garten- und Landbau sowie Ackerbau, Nahrungsgewerbe, Medizin und Ritterspielen . [33]

Ab dem 12. Jahrhundert wurden zahlreiche Universitäten in Europa gegründet an denen die septem artes , die sieben freien Künste, gelehrt wurden. Es handelte sich um das Trivium aus Grammatik , Rhetorik und Dialektik bzw. Logik und um das Quadrivum aus Arithmetik , Geometrie , Musik und Astronomie . Ihr Studium bereitete auf ein anschließendes Studium der Medizin, Theologie oder Jurisprudenz vor. Da die Universitäten christlich und eher geisteswissenschaftlich geprägt waren konnten sich in der Neuzeit die Naturwissenschaften nur schwer etablieren. Stattdessen wurden neue Akademien speziell für Naturwissenschaften gegründet, was sich dann im 19. Jahrhundert mit den Ingenieurwissenschaften wiederholen sollte. [34]

Renaissance

In der Renaissance entwarf Leonardo da Vinci eine Vielzahl von Maschinen, die ihrer Zeit teilweise weit voraus waren. Ab Mitte des 16. Jahrhunderts entstanden die sogenannten Maschinenbücher , in denen Ingenieure sich in lateinischer Sprache an Fürsten wandten, aber oft auch in lebenden Sprachen an ihre Kollegen. Gebildete Ingenieure wandten sich auch den wiederentdeckten antiken Schriften zur Mechanik zu und nutzten ihre Erkenntnisse. Im 17. und 18. Jahrhundert wandten sich Gelehrte und Wissenschaftler mehr den praktischen Problemen zu. Viele Gebiete der Physik, insbesondere die Mechanik wurden nun mathematisch weiterentwickelt. Galileo Galilei beschäftigte sich beispielsweise mit den Fallgesetzen und fand eine mathematische Formulierung. Es kam immer öfter vor, dass naturwissenschaftliche Erkenntnisse in technische Neuerungen umgesetzt werden konnten. Im 18. Jahrhundert wurden insbesondere in Frankreich erstmals Institutionen für Ingenieure geschaffen: Zunächst wurden die Militäringenieure zu Korps zusammengefasst, später wurden zahlreiche Spezialschulen für Artillerie, Festungsbau, Bergbau sowie Straßen- und Brückenbau gegründet. 1794 wurde dann die Ecole Polytechnique gegründet die den Wendepunkt für die Verwissenschaftlichung der Ingenieurwissenschaften während der Industrialisierung einläutete.

Technik in der Renaissance

Festung Orsoy (Ausbau um 1650).
Brunelleschis Kuppel.
Risszeichnung der Kuppel des Domes von Florenz.

Die alten Burgen mit ihren hohen aber dünnen Mauern boten nur noch wenig Schutz gegen die neuen Kanonen . Die neuen Festungen wurden flach und mit dicken Mauern gebaut; ihre spezielle Ästhetik ist nur aus der Vogelperspektive oder auf den Bauplänen zu erkennen: Sie hatten oft einen sternförmigen Grundriss, für dessen Konzeption umfangreiche Kenntnisse der Geometrie und des Vermessungswesens erforderlich waren. Dennoch waren sie vor allem zweckmäßig. Sie hatten keine toten Winkel und hielten dem Beschuss stand. Der Festungsbau entwickelte sich zu einem eigenständigen Wissensgebiet. Die mit der Artillerie beschäftigten Büchsenmeister verstanden sich auf die Herstellung von Kanonen, das Richten , ihre Wartung und den Umgang mit Schießpulver. Die Fürsten verlangten oft die Niederschrift von Rezepten, damit diese erhalten blieben für den Fall, dass der Büchsenmeister in der Schlacht fallen würde. Auch die Artillerie wurde zu einem eigenständigen Wissensgebiet. Wissenschaftler beschäftigten sich hier unter anderem mit der Frage nach der mathematischen Beschreibung der Geschossflugbahn. [35]

Die von Feinmechanikern gebauten mechanischen Räderuhren wurden ständig weiterentwickelt; und ihre Genauigkeit erhöhte sich von einer Abweichung von 15 Minuten pro Tag auf 15 Sekunden. Sie galten als Inbegriff der damals modernen Technik und wurden auch von Wissenschaftlern untersucht. Huygens konnte zeigen, dass die Schwingungsdauer eines Pendels vom Ausschlag unabhängig ist, falls es sich auf einer Zykloiden bewegt und konnte auch eine Uhr bauen, die dies umsetzte. [36] [37]

Zwei wichtige Neuerungen waren die Papierherstellung und der Buchdruck mit beweglichen Lettern von Gutenberg . Beide ermöglichten es, zahlreiche Bücher zu drucken, die sich ein Großteil der Bevölkerung leisten konnte. Anfangs wurde sehr oft die Bibel von Luther gedruckt, ab etwa 1550 kamen zahlreiche technische und naturwissenschaftlicher Fachbücher hinzu. [38]

Für das Bauingenieurwesen sind zwei Bauwerke von besonderer Bedeutung. Der Dom von Florenz war zu Beginn des 15. Jahrhunderts beinahe fertig. Es fehlte nur noch die Kuppel, die wegen des für damalige Verhältnisse gewaltigen Durchmessers von 45 Metern unmachbar schien. Man fand keine Möglichkeit, ein Lehrgerüst in den benötigten Abmessungen zu errichten. Brunelleschi fand jedoch durch theoretische Überlegungen heraus, dass er die Kuppel ohne Gerüst würde bauen können, falls sie eine elliptische Form bekäme. Hierin zeigte sich bereits ein langsamer Übergang vom Erfahrungswissen der Baumeister hin zu theoretischem Wissen auf Seiten der Ingenieure. [39] Den Wendepunkt für das Bauingenieurwesen brachte die Renovierung des Petersdomes 1742. Hier vertraute man erstmals auf die Berechnungen von Mathematikern auf Grundlagen der Mechanik, die den Einbau von weiteren Zugringen als Verstärkung für das baufällige Gebäude als ausreichend erachteten. Den Vorschlag der erfahrenen Baumeister, die ganze Kuppel abzutragen, verwarf man. [40]

Für eine ganze Reihe von Maschinen gab es Konstruktionszeichnungen und -ideen, die jedoch in der Praxis nicht verwirklicht wurden oder auch nicht verwirklicht werden konnten. Dazu zählen viele Maschinen von Leonardo da Vinci , die Turbine und Vorläufer der Dampfmaschine . Maschinen wurden nicht mehr nur nach ihrer prinzipiellen Funktionsfähigkeit bewertet, sondern auch nach ihrem Wirkungsgrad. Viele Versuche wurden unternommen, ein Perpetuum mobile zu bauen. Erst 1775 konnte man zeigen, dass eine solche Maschine grundsätzlich nicht existiert.

Handwerk, Manufakturen und Wirtschaft

Die Wirtschaft war noch stark durch Handwerk und Zünfte bestimmt. Letztere wirkten sich inzwischen hemmend auf die technische Entwicklung aus. Man befürchtete den Verlust von Arbeitsplätzen und verbot Neuerungen. Vielfach hatten die Zünfte den Staat auf ihrer Seite.

Der Staat hatte auch durch den in Kontinentaleuropa vorherrschenden Merkantilismus großen Einfluss auf die Wirtschaft. Durch Förderung der Gewerbe wurde versucht den Staatshaushalt langfristig zu verbessern. Dazu nutzte man Infrastrukturmaßnahmen wie den Bau von Straßen, Brücken und Kanälen um den Handel zu erleichtern, gründete Schulen für Bautechnik und beauftragte Wissenschaftler mit der Lösung von Problemen aus der Praxis. Diese sollten ihre Ergebnisse veröffentlichen und so die Wirtschaft direkt fördern. Im Bergbau , der große wirtschaftliche Bedeutung hatte, war das Problem der Entwässerung dringend. Die steigende Bedeutung dieses Problems war für Wissenschaftler Motivation, sich mit Hydrostatik und -dynamik zu beschäftigen. Man machte große Anstrengungen, die Entwässerung maschinell zu bewerkstelligen, was nach vielen Fehlschlägen 1698 zu einer dampfgetriebenen Pumpe und 1712 zur ersten Kolbendampfmaschine führte. [41] Für die Ausbildung der französischen Ingenieure, die im Auftrag des Staates sich um Bergbau, Straßen- und Brückenbau, Festungen und Artillerie kümmerten, wurden im 18. Jahrhundert Schulen gegründet.

Mit der Manufaktur entwickelte sich eine neue Art der Produktionsstätte. In ihnen herrschte ein hohes Maß an Arbeitsteilung was zu höherer Produktivität führte. Berühmt ist das Beispiel des englischen Ökonomen Adam Smith , das die Stecknadelherstellung beschreibt. Durch die Zerlegung der Produktion in einzelne Arbeitsgänge – Draht abschneiden, anspitzen, Kopf aufsetzen – konnte die produzierte Menge um ein Vielfaches gesteigert werden. Die neue Produktionsweise lohnte sich aber nur, wenn auch eine entsprechend hohe Nachfrage nach standardisierten, also gleichen, Produkten vorhanden war. Da im Militär ein solcher Bedarf nach Waffen, Munition, Uniformen und sonstiger Ausrüstung vorhanden war, gründete oft der Staat selbst neue Manufakturen. [42] Erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde mit der Ecole Centrale des Arts et Manufactures (etwa: Zentralschule für Technik und Manufakturen) eine entsprechende Ingenieurschule gegründet.

Die Feinmechanik war ein neuer Gewerbezweig, der sich mit der Herstellung von Uhren und Messinstrumenten befasste, die meist aus Messing bestanden, das sich leichter bearbeiten lässt als Eisen, aber gleichzeitig präzisere Maschinen erlaubt als beim Einsatz von Holz. Die Feinmechaniker bauten auch erste Werkzeugmaschinen, die besonders auf Präzision ausgelegt waren. So hatten ihre Drehbänke Werkzeughalter, die sich über Kurbeln bewegen ließen. Schmiede konnten Eisen nur relativ ungenau bearbeiten, konnten aber größere Werkstücke herstellen. Schlosser befassten sich mit der Feinbearbeitung von Eisenteilen, was normalerweise durch Feilen geschah. Diese Gewerbe wirkten dann in der Industrialisierung zusammen und begründeten so den industriellen Maschinenbau , der schließlich die ingenieurwissenschaftliche Disziplin des Maschinenbaus nach sich zog. Da Wissenschaftler häufiger Messgeräte benötigten, kamen die Instrumentenbauer häufiger mit ihnen in Kontakt und damit auch mit der modernen Forschung. Die Notwendigkeit, Mathematik für den Bau der Instrumente selbst zu nutzen, verstärkten diesen Erfahrungsaustausch. [43] Der Feinmechaniker James Watt sollte im 18. Jahrhundert an der Universität von Glasgow den Auftrag erhalten, ein Modell der atmosphärischen Dampfmaschine nach Thomas Newcomen zu reparieren. Dabei fand er eine entscheidende Verbesserung, die der Dampfmaschine zum Durchbruch verhalf.

Ingenieure der Renaissance

Allegorische Darstellung der mathematischen (links) und praktischen Zweige der Technik. Kupferstich von Joseph Furttenbach von 1644.

Die Ingenieure der Renaissance werden meist als „ Künstler-Ingenieure “ bezeichnet. Sie stammen in der Regel aus dem Handwerk, hatten aber schon recht gute Kenntnisse in wissenschaftlichen Gebieten, die sie sich im Selbststudium aneigneten. Dazu zählen insbesondere verschiedene mathematische Gebiete, wie das Messwesen, die Geometrie oder Mechanik. Die gebildeteren unter ihnen lasen auch die antiken Werke von Vitruv, Heron oder Archimedes. Die meisten arbeiteten an Fürstenhöfen und kamen so mit Adligen und Gelehrten in Kontakt und pendelten zwischen diesen und der handwerklichen Praxis. Als typischer Vertreter gilt Leonardo da Vinci . [44] Sie bemerkten durch die neuen Anforderungen der Technik, dass das alte überlieferte Erfahrungswissen nicht mehr ausreichte und begannen selbstständig die wissenschaftlichen Grundlagen ihrer Fachgebiete zu erforschen. Da Vinci machte beispielsweise materialtechnische Untersuchungen und auch einige Experimente. Einerseits nutzten sie damit die Methoden der Gelehrten, grenzten sich andrerseits aber von ihnen ab, indem sie betonten, dass praktisches Wissen und Erfahrung unerlässlich sei. [45] Der italienische Kriegsingenieur Buonaiuto Lorini betonte, dass mathematisch exakte Flächen oder Linien in der Praxis nicht vorkämen. Hier liege der Unterschied zwischen dem theoretischen Mathematiker und dem praktischen „Mechaniker“. [46]

Ab etwa 1550 breitete sich eine technische Fachliteratur aus. Während bisher das Fachwissen noch persönlich weitergegeben wurde, entwickelte sich nun eine Formalisierung und Kanonisierung des Wissensbestandes eines Ingenieurs. Faulhaber behandelte in seinem Buch Die Ingenieurs Schul von 1630 neben Geometrie, Topographie, Geographie, Trigonometrie, Logarithmen und Arithmetik, auch die Optik, Musik, die Architektur die auch schon nach militärischem und zivilem Bauwesen unterschieden wurde, die Astronomie und die Mechanik. Diese Gebiete wurden oft immer noch zur Mathematik gezählt. In dem mathematischen Lehrbuch von Christian Wolff wurden 1710 neben heutigen mathematischen Gebieten auch Artillerie, Hydrostatik, perspektivisches Zeichnen und Chronologie behandelt. [47]

Die technische Fachliteratur hatte auch Auswirkungen auf das Selbstverständnis der Ingenieure: Sie sahen sich erstmals als zusammengehörige Gruppe und entwickelten ein Standesbewusstsein. Vormals waren die Tätigkeitsgebiete zu verschieden und persönliche Bekanntschaften waren wichtiger als die Zugehörigkeit zu einer abstrakten Gruppe. In ihren Büchern betonten sie immer ihr eigenes geistiges Tun, das auf Wissenschaft beruhe und grenzten sich so gegenüber dem Handwerk ab. Außerdem betonten sie, dass sie neues schaffen würden und zum Wohle der Allgemeinheit handelten. [48]

Im 17. Jahrhundert wurden die Militäringenieure, die sich mit dem Bau von Festungen oder der Artillerie befassten, zu eigenständigen Corps zusammengefasst. Damit kam es erstmals zu einer Institutionalisierung, sowie zu einer Trennung zwischen militärischem und zivilem Bauwesen. Die Ausbildung erfolgte zunächst innerhalb der Corps, aber schon bald wurden mehrere Schulen gegründet. Vorreiter dieser Entwicklung war Frankreich.

Technische Literatur

Nach der Wiederentdeckung der antiken Schriften durch die Humanisten wurden auch die alten technischen Werke von Archimedes, Heron, Vitruv oder Plinius neu aufgelegt und insbesondere von interessierten Ingenieuren gelesen. Diese begannen auch selbst Bücher zu schreiben. Im 14. und 15. Jahrhundert waren sie kaum verbreitet und auch sehr teuer. Ab Mitte des 16. Jahrhunderts breiteten sie sich schnell aus. Einige von ihnen wandten sich an Adlige Leser und beschrieben ausgefallene Mechanismen, die wegen ihrer unnötigen Kompliziertheit und ihren riesigen Abmessungen kaum funktionsfähig gewesen wären. Andere richten sich an Ingenieure oder die Öffentlichkeit als Leser. Sie waren in den jeweiligen Landessprachen verfasst – also nicht auf Latein – und enthielten zahlreiche Abbildungen. Die Funktionsweise wurde mit beigegebenen Texten erläutert. Es handelte sich allerdings nicht um Anleitungen zum Nachbau. Dazu fehlten Maße, Materialangaben oder die Übersetzungsverhältnisse von Getrieben. In ihren privaten Unterlagen notierten die Ingenieure diese Informationen jedoch sehr akribisch, wie man aus zahlreichen erhaltenen Nachlässen weiß. Diese Zurückhaltung sollte das Wissenskapital der Ingenieure schützen: Sie wollten dadurch verhindern, dass ihr persönliches Wissen zum Allgemeinwissen wurde. Die Motivation zum Schreiben der Bücher lag im Wunsch nach sozialer Anerkennung und Prestige begründet. Manche Bücher schickten sie auch als Empfehlung an Fürsten, wenn sie sich als Ingenieur anbieten wollten. Allmählich wurden diese häufig als Maschinen- oder Mühlenbücher bezeichneten Werke immer präziser. Man ging zur neu entdeckten Zentralperspektive über, ab etwa 1700 fand man dann bemaßte Grund- und Aufrisse als Parallelprojektion . Außerdem begann man, wirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen, insbesondere den Wirkungsgrad. Die meisten Autoren beschrieben den damaligen Stand der Technik und fügten teilweise auch neues Wissen hinzu und nutzten ansatzweise schon wissenschaftliche Theorien. Auf diesem systematisch geordneten Wissen konnte man dann im 19. Jahrhundert aufbauen und die Verwissenschaftlichung der Ingenieurwissenschaften vorantreiben.

Das Werk Delle Fortificationi von Lorini behandelt Festungen und Kanonen. Alberti schrieb 1452 De re architectura . Das Werk behandelt Architektur und Bauwesen. Er schließt sich weitgehend antiken Autoren wie Vitruv an, gibt aber auch neues an wie eine Theorie des Kuppelbaus oder mathematische Regeln für den Gewölbebau die aber noch sehr einfach sind. Biringuccio veröffentlichte 1540 sein mehrbändiges De la Pirotechnia , das Metallurgie, Herstellung von Kanonen und Feuerwerke behandelt, also alles was im weitesten Sinn mit Feuer zu tun hat. Das zehnbändige Werk De re Metallica über den Bergbau von Georg Agricola , das 1556 posthum erschienen ist, sticht besonders hervor. Zahlreiche Maschinen und Verfahren werden sehr genau beschrieben und realistisch abgebildet. Besson schrieb 1569 Theatrum instrumentarum et machinarum , das erste Maschinenbuch der Neuzeit. In Brancas La Maschine von 1629 ist die erste Abbildung einer Turbine enthalten. Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts war die Technik weit genug vorangeschritten, um funktionsfähige Exemplare zu bauen. Das Werk Schauplatz der Maschinen von Jakob Leupold aus dem Jahre 1727 gilt als das letzte große Maschinenbuch vor der Industrialisierung. Es enthält zahlreiche sachlich-nüchterne Abbildungen die durch ihre Bemaßung den Nachbau der Maschinen erlauben. Bélidor verband in seiner architecture hydraulique von 1753 bereits theoretisches und praktisches Wissen und nutzte die neue Infinitesimalrechnung zur Lösung hydraulischer Probleme. [49] [50] [51]

Philosophie

Francis Bacon, führte Experiment, Empirismus und Induktion in die Wissenschaft ein. Gemälde von Frans Pourbus dem Jüngeren , 1617.
René Descartes setzte sich für die Mathematisierung der Naturwissenschaften und den Rationalismus ein. Gemälde von Frans Hals , 1649–1700.

Für das Verständnis von Wissenschaft und Technik und ihrem Verhältnis zueinander sind Francis Bacon und René Descartes von besonderer Bedeutung.

Der englische Staatsmann Bacon griff in seiner Schrift Novum Organum die vorherrschende Wissenschaft der Scholastiker an. Sie beriefen sich auf antike Autoren wie Aristoteles oder Ptolemaios, den Begründer des geozentrischen Weltbildes und akzeptierten sie als Autoritäten. Ausgehend von ihren als wahr akzeptierten Aussagen wurden durch logisches Schließen weitere Aussagen gewonnen. Diese Methode wird als Deduktion bezeichnet. Bacon setzte die von ihm propagierte Induktion dagegen. Ausgehend von konkreten Naturbeobachtungen und Experimenten solle man zu neuen Erkenntnissen kommen. Die Wahrheiten würden in den Dingen selbst liegen und nicht in irgendwelchen Büchern. Der zugrunde liegende philosophische Theorieansatz wird daher als Empirismus (von lateinisch empiricus , der Erfahrung folgend) bezeichnet. Damit wurde die bisherige Methode der Handwerker, die schon immer von der Erfahrung her dachten, in die Wissenschaft aufgenommen und die Trennung von Theorie und Praxis beseitigt. Von Bacon stammt auch der Spruch „Wissen ist Macht“, wobei er sich ausdrücklich auf naturwissenschaftliches Wissen bezog. Es solle dann zum Nutzen des Menschen eingesetzt werden. [52] Die 1660 gegründete Royal Society berief sich in ihren Statuten ausdrücklich auf Bacon und setzte sich für die Erforschung der Naturwissenschaften durch Experimente und die Förderung der Gewerbe ein.

Der französische Philosoph, Mathematiker und Naturwissenschaftler Descartes war dagegen Verfechter der mathematisch-deduktiven Methode und des Rationalismus . Er begünstigte damit die Mathematisierung der Naturwissenschaften. Von ihm stammt auch die mechanische Naturauffassung, die die Welt wie ein Uhrwerk betrachtet. Natur und Technik bilden nun keinen Gegensatz mehr, weshalb es nun auch möglich war, Technik zu nutzen, um über die Natur etwas zu erfahren. Verschiedene Messgeräte, Fernrohre in der Astronomie und Mikroskope in der Biologie wurden nun genutzt. Durch Nutzung der Technik könne der Mensch sich zum Benutzer und Herren der Natur machen. Naturwissenschaft wurde betrieben, um die Naturvorgänge für den Menschen nutzbar zu machen und um die neuen Erkenntnisse in technischen Fortschritt umzusetzen. Viele Wissenschaftler ließen sich daher von Problemstellungen der technischen Praxis bei ihren Forschungen leiten. [53]

Der deutsche Universalgelehrte Leibniz machte „Theorie und Praxis“ zu seinem Wahlspruch und gab ihn der von ihm gegründeten Sozietät der Wissenschaften . Hier zeigt sich deutlich der vorherrschende Anspruch der Wissenschaft, Probleme der Praxis zu lösen. [54]

Wissenschaft in der Renaissance

Illustration eines durch eine äußere Last belasteten Balkens in Galileis Discorsi .

Die Mathematisierung der Physik wurde von Galilei begonnen. Aus theoretischen Überlegungen heraus konnte er zeigen, dass bei konstanter Beschleunigung die von einem frei fallenden Objekt zurückgelegte Strecke proportional zum Quadrat der Zeit ist. Anschließend überprüfte er die so gewonnenen Fallgesetze durch Experimente. Neben dem freien Fall untersuchte er auch die Flugbahn geworfener Objekte, die er zutreffend als Parabel identifizierte. Damit war auch eine mathematische Beschreibung von Geschossflugbahnen gefunden. Galilei abstrahierte allerdings von störenden und schwer zu beschreibenden Einflüssen wie Luftwiderstand und Drall. Damit setzte er neben die seit der Antike bekannte Statik die neue Kinematik , die Lehre von den Bewegungen die dabei Kräfte oder Beschleunigung nicht berücksichtigt. Diese berücksichtigt die Dynamik und die Kinetik , die durch Newton begründet wurde durch seine nach ihm benannten Axiome und das Gravitationsgesetz. Durch letzteres wurde die Bewegung der Planeten um die Sonne und der Fall eines Apfels auf der Erde auf die gleiche Ursache zurückgeführt und der platonische Gegensatz zwischen Himmel und Erde endgültig überwunden.

Zur Beschreibung der verschiedenen dynamischen Probleme wurde von Newton und Leibniz die Infinitesimalrechnung entwickelt, einem Gebiet, das heute in vielen technischen Gebieten angewendet wird. Die Beschleunigung eines Körpers lässt sich beispielsweise als Ableitung der Geschwindigkeit darstellen. Grundsätzlich begriffen die meisten Mathematiker ihre Disziplin deutlich anwendungsorientiert und betrieben sie sehr pragmatisch. Man war auf schnelle Fortschritte aus und sicherte die Begriffe durch exakte Definitionen nur so weit ab, wie dies durch gerade notwendig war. Sogar Euler ließ Differentiale noch Null werden. [55]

Euler war auf zahlreichen theoretischen und praktischen Gebieten der Mathematik und Mechanik tätig. Er übersetzte das Buch Grundsätze der Artillerie und fügte ausführliche Kommentare hinzu. SeineTurbinentheorie war seiner Zeit weit voraus und überstieg die mathematischen Kenntnisse der damaligen Ingenieure. Sie war jedoch so vollständig, dass sie ein Ingenieur um 1900 ohne Probleme verwenden konnte. Euler entwickelte auch eine neue Schiffstheorie , die erstmals seit der Hydrostatik des Archimedes Neuerungen brachte. Er unterschätzte jedoch in seiner Theorie die Wechselwirkung zwischen Schiff und Wasser. Auch auf dem Gebiet der Hydrodynamik steuerte er Neues bei und wendete auch hier die Infinitesimalrechnung an. Seine Abhandlung über Optik wurde unmittelbar in der Praxis angewandt zum Bau verbesserter Linsen. Er befasste sich auch mit Knickproblemen und der Beschreibung eines einseitig eingespannten Balkens, einem Standardproblem der Festigkeitslehre , das bereits von Galilei formuliert wurde. Auf dem Gebiet der Festigkeitslehre war auch Hooke tätig, der die Dehnung eines Drahtes als proportional zur mechanischen Spannung beschrieb. Der Zusammenhang wurde ihm zu Ehren als Hookesches Gesetz benannt. [56]

Auf dem Gebiet der Pneumatik beschäftigten sich Persönlichkeiten wie Torricelli oder Pascal . Otto von Guericke fand heraus, dass der atmosphärische Luftdruck Arbeit verrichten kann. Berühmt wurde sein Experiment mit den Magdeburger Halbkugeln . Anwendungen fanden sich zunächst keine, auf den neuen Erkenntnissen Guerickes baute jedoch Thomas Newcomen auf, als er die erste funktionierende Dampfmaschine baute, bei der Unterdruck durch Kondensation von Wasser erzeugt wird und durch das entstehende Vakuum den Umgebungsdruck die Arbeit verrichten lässt.

Für Untersuchungsgegenstände wie Licht , Wärme , Elektrizität und Magnetismus gab es lange keine mathematischen Beschreibungen. Diese Phänomene wurden durch zahlreiche Experimente untersucht und werden daher den sogenannten „Baconschen Wissenschaften“ zugerechnet. Beim Licht wurde lange Zeit diskutiert, ob es sich um eine Welle handelt, wie die Experimente Huygens nahelegten oder um Teilchen, wie die von Newton vermuten ließen. Heute hat man mit dem Welle-Teilchen-Dualismus diesen Gegensatz überwunden. Durch die Erforschung diese Bereiche wurden die physikalischen Gebiete der Thermodynamik (Wärmelehre) und der Elektrostatik begründet, auf denen dann im 19. Jahrhundert die ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen der technischen Thermodynamik und der Elektrotechnik hervorgegangen sind. [57]

Obwohl man sich zu Beginn der Renaissance einen unmittelbaren Fortschritt der Technik durch naturwissenschaftliche Forschung erhoffte, war dies nur selten der Fall, vor allem auf Gebieten die besonders dringend waren, wie die Entwässerung von Bergwerken. Dennoch wurden hier wichtige theoretische Grundlagen gelegt, auf denen die Ingenieurwissenschaften später aufbauen konnten. Diese Anwendungsprobleme hatten verschiedene Ursachen. Zum einen fehlten den Ingenieuren und Handwerkern die nötigen Kenntnisse in Mathematik und Latein als Sprache der Wissenschaft, um die neuen Erkenntnisse verstehen zu können. Zum anderen mangelte es den Wissenschaftlern oft am Bewusstsein dafür, was technisch überhaupt machbar ist. Ihre Idealisierungen, wie das Abstrahieren von Reibung, Luftwiderstand oder Materialkonstanten machten eine erste mathematische Behandlung einerseits überhaupt erst möglich, erschwerten andererseits aber die Anwendung derselben. [58]

Akademien

Die neuen Naturwissenschaften konnten sich an den alten Universitäten kaum etablieren, da sie zu sehr der alten scholastischen Tradition verhaftet waren und der Einfluss der Kirche die naturwissenschaftliche Forschung hemmte. Deshalb wurden im 17. und 18. Jahrhundert zahlreiche neue Akademien gegründet, die sich der Forschung widmeten und sich dabei oft auf Bacon beriefen. [59] [60]

In England schlossen sich deshalb 1660 einige Gelehrte, Kaufleute, Techniker und Adlige zur Royal Society zusammen. Trotz des Namens ( Königliche Gesellschaft ) handelte es sich um eine Vereinigung von Privatleuten, die sich aus Mitgliedsbeiträgen und Spenden finanzierte. Laut Hooke, einem ihrer Sekretäre, ging es ihr darum „das Wissen von den natürlichen Dingen und von allen nützlichen Gewerben, Manufakturen, mechanischen Praktiken und Erfindungen durch Experimente zu vermehren.“ Die Society gab eine eigene Zeitschrift heraus, die Philosophical Transactions . Ihre Beiträge behandelten etwa zur Hälfte naturwissenschaftliche Grundlagenforschung und Themen aus dem gewerblich-technischen Bereich. Papin, Savory und Newcomen veröffentlichten hier beispielsweise ihre Neuerungen bezüglich der Wärmekraftmaschinen. Nachdem Newton 1703 die Präsidentschaft übernommen hatte, gingen die technischen Beiträge rapide zurück, man konzentrierte sich auf die Naturwissenschaften. Der Technik widmete sich dann die 1754 gegründete Society of Arts .

Im deutschsprachigen Raum wurde von Leibniz im Jahr 1700 die Sozietät der Wissenschaften gegründet, deren Vorsitz er übernahm. Zu ihrem Motto wurde Leibniz' Wahlspruch „Theorie und Praxis“, was sich auch im neuen Mitglied Jakob Leupold zeigte. Er war Ingenieur und konnte eine Handwerkerlehre sowie ein abgebrochenes Mathematikstudium vorweisen.

1666 wurde nach dem Vorbild der englischen Society vom französischen Minister Colbert die Académie des Sciences gegründet, um die Gewerbe zu fördern. Ihre Wissenschaftler wurden vom Staat bezahlt und konnten sich im Normalfall nach eigener Entscheidung ihren Forschungen widmen. Da diese sich meist eher der Grundlagenforschung widmeten, blieb ein schneller Fortschritt in den Gewerben weitestgehend aus. Manchmal wurden die Wissenschaftler aber auch vom Staat mit besonderen Aufgaben betraut, wie der Landesvermessung Frankreichs oder der Prüfung von Maschinen und Geräten. Die Académie sollte entscheiden, ob es sich um neue und nützliche Erfindungen handelte. Gallon veröffentlichte alle 377 eingereichten Erfindungen in 6 Bänden und wollte dadurch ihre Anwendung befördern.

Zwei Veröffentlichungen der Académie sind als Großunternehmen besonders hervorzuheben. Die Descriptions des arts et métiers (Beschreibung der Techniken und Gewerbe) von Bignon und Réaumur und die Encyklopädie des sciences, des arts et des métiers (Enzyklopädie der Naturwissenschaften, der Techniken und der Gewerbe) von Diderot undd'Alembert .

Die „Descriptions“ gingen auf einen Auftrag Colberts zurück, die vorhandenen Gewerbe und Manufakturen zu untersuchen, genaue Zeichnungen und Verfahrensbeschreibungen anzufertigen und durch ihre Veröffentlichung die Wirtschaft zu fördern. 1695 begann man mit der Arbeit, die erst nach dem Tode Réaumurs beendete. Zwischen 1761 und 1789 wurden 121 Bände mit über 1000 Kupferstichen veröffentlicht. Réaumur selbst war als Wissenschaftler auf vielen Gebieten tätig und erfand die nach ihm benannte Temperaturskala und ein Verfahren zur Herstellung von verbessertem Stahl, das er veröffentlichte. Trotzdem setzte es sich noch nicht durch, möglicherweise weil die Hüttenbesitzer nicht lesen konnten.

Die „Encyklopädie“ wurde zwischen 1751 und 1780 in 21 Bänden und über 3100 Kupferstichen veröffentlicht und sollte das gesamte Wissen der Menschheit abbilden. Ein großer Teil war der Technik gewidmet. Im Gegensatz zu den „Descriptions“ ging die „Encyklopädie“ über die bloße Darstellung der Technik hinaus und bettete sie in den gesamtgesellschaftlichen Kontext ein. Man konnte viele berühmte Wissenschaftler und Gelehrte, wie Voltaire als Autor gewinnen. In ihr fanden sich viele Kritische Stimmen, die schließlich zur Französischen Revolution beitrugen.

Verhältnis von Wissenschaft und Praxis

Die Wissenschaft und die Praxis also ihre Anwendung stehen in einem vielfältigen Verhältnis zueinander. In der Renaissance begannen die Handwerker und Ingenieure sich mit wissenschaftlichen Theorien zu befassen und die Wissenschaftler wollten Probleme der Praxis lösen, waren dabei jedoch nicht immer erfolgreich. Euler sollte die Wasserversorgung für die Wasserspiele und Springbrunnen von Sansouci planen. Die Anlage wurde nach seinen Berechnungen gebaut, lieferte aber keinen Tropfen Wasser. Leibniz versuchte im Harz eine Windmühle mit senkrechter Welle zu bauen, war aber nicht in der Lage, den örtlichen Handwerkern seine Pläne verständlich zu machen. Die Konstruktion war, nach modernen Untersuchungen, an sich funktionsfähig. Als der französische König Ludwig XIV. für die Wasserspiele in Versailles eine Anlage benötigte, die Wasser im nahegelegenen Marly einen 162 m hohen Berg hinaufpumpte, wandte sich der zuständige Minister Colbert an die Académie des Sciences. Huygens und Papin schlugen vor, durch Explosion von Schießpulver die nötige Energie zu gewinnen. Die Experimente in Anwesenheit des Ministers zeigten, dass diese Idee wenig erfolgversprechend war. Er wandte sich schließlich an die Öffentlichkeit und beauftragte den Zimmermann Rennequin Sualem mit dem Bau. Dieser hatte bereits eine ähnliche Anlage gebaut, konnte aber weder lesen noch schreiben. Die Wasserhebeanlage von Marly bestand aus 14 Wasserrädern und 221 Pumpen und galt als technisches Meisterwerk, das viele Besucher anzog.

Die weitere Entwicklung der Dampfmaschinen gibt einen guten Einblick in das Verhältnis zwischen Theorie und Praxis der damaligen Zeit. [61] Papin machte erste Versuche, einen Kolben mit Dampf zu bewegen, kam aber über eine Versuchsapparatur nicht hinaus. Die erste funktionsfähige Dampfmaschine war die Pumpe des englischen Ingenieurs Savery , die von ihm „The miner's friend“ (Der Freund des Bergarbeiters) genannt wurde. Unter den schwierigen Bedingungen des Bergbaus war sie jedoch kaum zu gebrauchen und setzte sich nicht durch. Erst der englische Schmied Newcomen baute eine brauchbare Kolbendampfmaschine, die zum Abpumpen von Grubenswasser im Bergbau verwendet wurde, aber nur eine geringe Energieeffizienz besaß.

Trotzdem gab es auch unter Ingenieuren und Praktikern einen ausgeprägten Glauben an die Wissenschaft. So waren viele von ihnen von der Korrektheit der Galileischen Wurfparabel überzeugt, obwohl man sie bei praktischen Untersuchungen mit Kanonen nicht bestätigen konnte. Hier spielten Drall und Luftwiderstand eine erhebliche Rolle, also zwei Größen, von denen Galilei abstrahiert hatte. In Deutschland setzten sich auch lange Zeit die langrohrigen Kanonen durch, da ihre Überlegenheit wissenschaftlich erwiesen sei, obwohl die kurzläufigen schwedischen Geschütze eindeutig die besseren Ergebnisse lieferten. [62]

Die Hessen-Grossmann-These von Boris Hessen und Henryk Grossmann besagt, dass die theoretische Mechanik nicht aus der Theorie heraus entstand, sondern durch die Beschäftigung mit den damals vorhandenen Maschinen, insbesondere diejenigen, die in der Produktion verwendet wurden, sowie den Uhren. Hessen formulierte auch die Umkehrung seiner These: Weil es noch keine Dampfmaschinen und elektrischen Maschinen (Elektromotor oder Generator) gab, verharrten auch die Thermodynamik und die Elektrizitätslehre auf sehr bescheidenem Niveau. Wichtige wissenschaftliche Durchbrüche erfolgten erst, als die jeweiligen Maschinen bereits vorhanden waren. Außerdem behauptet Grossmann einen indirekten wirtschaftlichen Einfluss auf die Entstehung der Mechanik: Während in der Antike der Wunsch nach einer Produktionsausweitung zu einem Wunsch nach mehr verfügbaren Sklaven führte, führte im späten Mittelalter und der frühen Neuzeit derselbe Wunsch zu verbesserten Produktionsmitteln. Ebenso führte der Wunsch nach geringen Transportkosten unter anderem zum Bestreben, den Fahrwiderstand von Schiffen zu verringern. Erst hier entstand dann die wissenschaftlich formulierbare Frage nach der optimalen Geometrie des Schiffes und fand ihre Beantwortung durch die Hydromechanik. [63]

Formalisierung der Ausbildung

Gründungsdaten wichtiger Ingenieurschulen
Jahr Name
1675 Corps des ingénieurs du génie militaire
1716 Corps des ingénieurs des ponts et chaussées
ab 1720 mehrere École d'Artillerie
1747 École nationale des ponts et chaussées
1748 École royale du génie de Mézières
1760 École de la Marine
1783 Ecole des Mines
1794 École polytechnique
Bild der Ecole Polytechnique von George Bruno 1877.

Die kontinentaleuropäischen Staaten nahmen wegen des dort vorherrschenden Absolutismus als Staatsform und Merkantilismus als Wirtschaftsform großen Einfluss auf Wirtschaft und Militär. Viele Fürsten ließen ihre Territorien vermessen. Dazu zählt die berühmte Landesaufnahme Bayerns 1554–1568 oder die Landesvermessung Frankreichs. Sie wurde von der Pariser Akadémie seit 1668 in über hundertjähriger Arbeit durchgeführt. Der Festungsbaumeister Vauban leitete im 17. Jahrhundert unter dem Finanzminister Colbert den Bau hunderter Festungen in ganz Frankreich. Der Canal du Midi sollte in Südfrankreich neue Handelswege bieten und so die Wirtschaft unterstützen, um dadurch letztendlich den Staatshaushalt zu verbessern. Mit 240 km Länge und über 200 Schleusen war sein Bau das größte Bauprojekt seit der Antike. Aus den gleichen Gründen wurde der Bau von Straßen und Brücken in Frankreich vorangetrieben, wodurch sich die Reisezeiten spürbar verkürzten. Im deutschsprachigen Raum kam es nur in viel kleineren Maßen zu ähnlichen Bauprojekten. Da der 30-Jährige Krieg große Teile des Landes verwüstet hatte und vielen Menschen das Leben kostete, konnte man sich außerhalb der Städte gepflasterte Straßen kaum leisten. Im liberalen England mischte sich der Staat kaum in die Belange der Wirtschaft ein und überließ Bauvorhaben privaten Initiativen. [64]

Im 17. Jahrhundert wurden die Artillerieingenieure der einzelnen Regimenter zu „Corps d'Artillerie“ zusammengefasst. 1675 fasste Vauban die französischen Festungsbaumeister zu einem eigenen Korps zusammen, dem Corps des ingénieurs du génie militaire (etwa: Korps der Militärpioniere ), das um 1700 bereits etwa 300 Ingenieure enthielt. Sie waren auf den zahlreichen Festungen stationiert und kümmerten sich um Verwaltung und Instandhaltung. Neue Festungen wurden kaum noch gebaut. Durch den Bedeutungsverlust der Festungen in den napoleonischen Bewegungskriegen wurden sie immer häufiger zum Straßenbau und für die Militärlogistik eingesetzt. Um 1800 betrug ihre Anzahl etwa 8000. Die Ausbildung erfolgte zunächst noch innerhalb der Corps. Nach einer Lehrzeit von ein bis zwei Jahren gab es Prüfungen, die für eine Auslese sorgten.

Die zivilen Baumeister wurden 1716 zum Corps des ingénieurs des ponts et chaussées (etwa: Korps der Straßen- und Brückenbauingenieure ) zusammengefasst. Damit kam es zu einer Trennung zwischen militärischem und zivilem Ingenieurwesen. Die 20 bis 200 Ingenieure waren in drei Hierarchiestufen gegliedert und den einzelnen Steuerdistrikten zugeordnet, wo sie neue Bauvorhaben planten.

Verschiedene Regimenter der Artillerie richteten zunächst vorübergehend und ab 1720 ständig Schulen für die Ausbildung des Nachwuchses ein. Damit wurde die Technik zum weltweit ersten Mal in Schulen unterrichtet und die Lücke zwischen technischem Erfahrungswissen und literarisch-wissenschaftlicher Bildung begann sich zu schließen. Der Unterricht enthielt sowohl theoretische Elemente wie Mathematik und Zeichnen, als auch praktische Elemente. Der Unterricht fand teilweise auch im Feld statt. Viele Bürgerliche und Kleinadlige nutzten diese Schulen für eine Karriere im Militär, da hier und bei den Festungsbaumeistern mehr auf persönliche Eignung geachtet wurde als im übrigen Militär, wo es mehr auf adlige Herkunft und Empfehlungsschreiben ankam. Napoleon war beispielsweise Absolvent einer Artillerieschule. Um 1800 lag die Anzahl der Artillerieingenieure wegen des hohen Bedarfs in den napoleonischen Kriegen bei etwa 1000.

1747 wurde mit der École nationale des ponts et chaussées ( Brücken- und Straßenschule ) die erste Schule für zivile Bauingenieure gegründet, um die Ausbildung der Ingenieure zu vereinheitlichen. Die Unterrichtsdauer war nicht genau festgelegt und lag zwischen zwei und sieben Jahren. Der Unterricht war vielfältig und beinhaltete unter anderem Infinitesimalrechnung, Zeichnen, Kartographie, Schwimmen und Reiten. Es gab auch Experimente, beispielsweise über die Festigkeit von Baumaterialien. Die etwa 500 Ingenieure des Corps stammten zu einem viel größeren Teil aus dem Bürgertum als im militärischen Ingenieurwesen.

Ein Jahr später wurde die École royale du génie ( Königliche Schule für Militärpioniere ) in Mézières für die Militäringenieure gegründet. Der Unterricht dauerte ein bis zwei Jahre und hatte von allen Schulen das höchste mathematisch-naturwissenschaftliche Niveau.

Die Ecole des Mines wurde 1783 nach dem Vorbild der deutschen Bergakademien gegründet, die damals wie der gesamte deutsche Bergbau als besonders Fortschrittlich galten. Hier wurden besonders oft moderne Verfahren und Techniken eingesetzt. [65]

1794 schließlich wurde die École polytechnique gegründet, die für die Ingenieurwissenschaften besondere Bedeutung hat. Sie ist einerseits die letzte Ingenieurschule des Ancien Régime und besitzt von diesen das höchste wissenschaftliche Niveau. Sie ist aber auch die erste Schule eines völlig neuen Typs. Hier wurden in zwei Jahren Unterricht die gemeinsamen mathematisch-naturwissenschaftlichen Grundlagen gelegt für ein weiteres Studium an einer der Spezialschulen für Festungsbau, Artillerie, Bergbau usw. Diese Spezialschulen wurden nun als Ecole d'Application ( Anwendungsschule ) bezeichnet. Das eigentlich Neue war nicht etwa, dass man Mathematik und Naturwissenschaften als Grundlage der Ingenieurwissenschaften begriff, sondern die Erkenntnis, dass die verschiedenen Ingenieurdisziplinen hier eine gemeinsame Basis haben. Diese Teilung in Grundlagen- und Anwendungsfächer hat sich in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen bis ins 21. Jahrhundert bewährt. Nach dem Vorbild der Ecole Polytechnique entstanden im 19. Jahrhundert im deutschsprachigen Raum zahlreiche sogenannte polytechnische Schulen , aus denen schließlich die Technischen Hochschulen wurden. [66]

Industrialisierung

In England kam es Mitte des 18. Jahrhunderts zur Industriellen Revolution . Thomas Newcomen baute 1712 die erste funktionierende Dampfmaschine, die in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts durch James Watt entscheidend verbessert wurde und sich ab etwa 1800 schnell ausbreitete. Mit dem neuen Puddelverfahren konnte man Stahl in großen Mengen herstellen, der für den Bau von Dampfmaschinen, Textilmaschinen, Lokomotiven und Schienen sowie Werkzeugmaschinen genutzt wurde.

Im Laufe des 18. Jahrhunderts wurden in Frankreich zahlreiche Schulen für Ingenieure gegründet, die sich unter anderem mit dem Straßen- und Brückenbau, dem Bergbau, dem militärischen Festungsbau, oder mit Artillerie beschäftigten. 1794 wurde die École polytechnique gegründet, in der die gemeinsamen mathematischen und naturwissenschaftlichen Grundlagen der verschiedenen Disziplinen unterrichtet wurden. Absolventen besuchten nach ihrem Abschluss eine der vorgenannten Spezialschulen. Für den Bedarf der Industrie wurde die École Centrale des Arts et Manufactures gegründet, die für höhere Positionen in Unternehmen ausbildete, und mehrere Ecole des Arts et Métiers , die für mittlere Positionen (Meister-Ebene) ausbildeten.

Um den großen Vorsprung in der Industrialisierung gegenüber England aufzuholen, kam es in Deutschland im 19. Jahrhundert zu zahlreichen Gründungen sogenannter Polytechnischer Schulen, die sich an der französischen Ecole Polytechnique orientierten. Bereits um 1870 hatten sie den Stand der Ausbildung in England überschritten, die dort zwar handwerklich-praxisnah, aber unsystematisch erfolgte. [67] Die deutschen polytechnischen Schulen, deren Ausbildungsleistung sich rasch in den Erfolgen der deutschen Eisen- und Stahlindustrie und des Maschinenbaus niederschlug, wurden gegen Ende des 19. Jahrhunderts zu Höheren technischen Lehranstalten (später Ingenieurschulen ) und teils zu Technischen Hochschulen aufgewertet. Letztere erhielten um die Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert schließlich das Promotionsrecht und waren damit den älteren Universitäten gleichgestellt. Einige von ihnen wie die TH Charlottenburg entwickelten eine europaweite Ausstrahlung, ua nach Russland, dessen wichtigster Handelspartner Deutschland war. Viele Technische Hochschulen wurden später in Universitäten oder technische Universitäten umgewandelt.

Technik

Atmosphärische Dampfmaschine nach Newcomen

Zu Beginn der Industrialisierung waren für den Maschinenbau drei Typen von Maschinen besonders wichtig: Erstens die Textilmaschinen wie die Spinnmaschinen ( Spinning Jenny ) oder die Webmaschinen . Zweitens die Dampfmaschinen , darunter die atmosphärische Kolbendampfmaschine von Newcomen und die doppelt wirkende Kolbendampfmaschine von Watt. Drittens die Werkzeugmaschinen zu denen Drehbänke, Fräs-, Hobel-, Stoß- und Bohrmaschinen gehören sowie Maschinenhämmer. Sie wurden alle ohne besondere theoretische Kenntnisse oder Beihilfe von Wissenschaftlern von sogenannten Tüftler-Ingenieuren erfunden, die meist dem aus dem Handwerk kamen. Auch Verbesserungen wurden von Praktikern vorgenommen: Smeaton variierte systematisch die Abmessungen der Newcomenschen Dampfmaschine und konnte ihren Wirkungsgrad so erheblich erhöhen. Diese Maschinen waren im Maschinenbau, der ab etwa 1800 an den polytechnischen Schulen entstand, dann Hauptgebiet der neuen Ingenieurwissenschaft. Textil- und Werkzeugmaschinen waren Teil der mechanischen Technologie, einem Vorläufer der Fertigungstechnik . Die Dampfmaschinen wurden in der technischen Thermodynamik näher untersucht.

Die bisher übliche Holzkohle wurde durch Steinkohle verdrängt, die aber wegen ihrer Verunreinigung neue Verfahren der Metallurgie und des Hüttenwesens erforderte. Daraus entstand schließlich das neue Puddeleisen , Tiegel gussstahl und die Kohleverkokung die ebenfalls von Praktikern stammen. In der Hochindustrialisierung kamen noch weitere Verfahren hinzu, die die Qualität und Wirtschaftlichkeit der Stahlherstellung noch weiter verbesserten: Das Bessemer- , Thomas- und Siemens-Martin-Verfahren . Hier ist ein Übergang hin zu wissenschaftlichen Neuerungen erkennbar. Ein großer Teil des Stahls wurde für den Brücken- und Eisenbahnbau verwendet, der auch wissenschaftlich untersucht wurde. In der Maschinendynamik befasste man sich beispielsweise mit verschiedenen Schwingungserscheinungen an Dampflokomotiven .

Der bei der Steinkohleverkokung abfallende Teer weckte das Interesse der Chemiker, die das neue Gebiet der Teerchemie begründeten und aus Teer nun Farben und Medikamente herstellen konnten. Weitere chemische Neuerungen, die alle von der Chemie als Wissenschaft ausgingen und schnell in der chemischen Industrie Anwendung fanden, waren Sprengstoffe , Dünger und Kunststoffe . In diesem Zusammenhang spricht man auch von einer „ Science-based technology “, von einer Technologie die von der Wissenschaft ausgeht. Hierzu gehört insbesondere auch die neue Elektrotechnik . Hier wurden neue wissenschaftliche Erkenntnisse sehr schnell in technische Neuerungen umgesetzt. Gauß meinte dazu: „Die Wissenschaft zieht die Anwendung nach sich wie ein Magnet das Eisen.“ Zu Beginn des 19. Jahrhunderts nutzte man Elektrizität für Telegraphen , später auch für die Stadtbeleuchtung. Zum Durchbruch der Elektrotechnik verhalf das dynamoelektrische Prinzip von Siemens. Damit war es möglich, die mechanische Energie von Dampfmaschinen über einen Generator in elektrische Energie umzuwandeln, über Leitungen nahezu verlustfrei zu übertragen und mit Elektromotoren wieder zu nutzen. Die bisher üblichen Batterien wurden damit überflüssig. Ab etwa 1880 wurde die wirtschaftliche Branche der Elektrotechnik immer bedeutender. Etwa zeitgleich entstand auch das neue ingenieurwissenschaftliche Gebiet der Elektrotechnik. [68] [69]

Fabriken und Wirtschaft

Durch die neuen Maschinen kam es zum epochenmachenden Übergang von der Hand-Werkzeug-Technik zur Maschinen-Werkzeug-Technik, den bereits Zeitgenossen als Industrielle Revolution empfanden. Aufstrebende Branchen waren zunächst das Textilgewerbe, der Maschinenbau, der Bergbau (Kohle und Erze) und die Schwerindustrie. Später kamen die Chemieindustrie und die industrielle Elektrotechnik dazu.

Die Industrialisierung ging von England aus, das mehrere Jahrzehnte Vorsprung vor allen übrigen Ländern hatte. Sie führte zu einer politischen und wirtschaftlichen Vormachtstellung Englands. In den anderen europäischen Staaten bemühte sich daher der Staat durch Wirtschaftsförderung den Rückstand möglichst rasch einzuholen. Als wichtigstes Instrument galt damals die Gründung von Ingenieurschulen und die Förderung von Wissenschaft und Bildung . Die Gründung von ingenieurwissenschaftlichen Institutionen ging fast immer von der Regierung aus und nicht von einer bürgerlichen Gesellschaft.

Die Verwissenschaftlichung dieser Branchen lässt sich beispielhaft im Maschinenbau darstellen. Zu Beginn der Industrialisierung waren es bestehende Handwerksbetriebe und Manufakturen die Maschinen beschafften und oftmals auch für den Eigengebrauch selbst bauten und so die ersten Fabriken gründeten. In der zweiten Phase wurden von Ingenieuren neue Betriebe direkt als Fabrik gegründet – also ohne den Umweg über Handwerksbetriebe. Die Ausbildung der Ingenieure war je nach Staat verschieden. In England und Amerika waren es Personen, die sich in Fabriken hochgearbeitet hatten vom Hilfsarbeiter, über Vorarbeiter und Fabrikleiter, wodurch sie viel Erfahrung gesammelt hatten. In Deutschland und Frankreich waren es Absolventen der Ingenieurschulen, wie Borsig oder Maffei . In der Hochindustrialisierung wurden dann besondere Konstruktionsbüros gebildet, in denen wissenschaftlich ausgebildete Ingenieure eine Anstellung fanden. Um 1900 herum begannen die Betriebsingenieure , die mit der Produktion betraut waren, sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen ihres Tuns zu beschäftigen und mit der Frage, wie die Produktion wirtschaftlicher gestaltet werden kann. Die daraus hervorgehende Rationalisierungswelle gipfelte bei Taylorswissenschaftlicher Betriebsführung “ und führte in der Industrie zu neuen Abteilungen, in denen sich Ingenieure mit der Arbeitsvorbereitung beschäftigten. Dadurch wurde auch das ingenieurwissenschaftliche Gebiet der Betriebswissenschaft begründet, einem Vorläufer der Fertigungstechnik . Etwa zeitgleich entstand in Deutschland auch die Industriebetriebslehre , ein Teilgebiet der neuen Betriebswirtschaftslehre .

In den letzten Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts gingen viele Industrieunternehmen dazu über, selbst Forschung zu betreiben. Taylor beispielsweise erforschte die wissenschaftlichen Grundlagen des Spanens und erfand auch den Schnellarbeitsstahl . Typisch waren eigene Forschungsabteilungen jedoch für die chemische und elektrotechnische Industrie, wo man auch dazu überging, Naturwissenschaftler einzustellen. [70] [71]

Wissenschaft

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts war Frankreich noch immer die führende Wissenschaftsnation. An der 1794 gegründeten École polytechnique waren viele berühmte Naturwissenschaftler und Mathematiker tätig. Die Ingenieurwissenschaften wurden nach wie vor als angewandte Naturwissenschaft betrachtet. In England dagegen sammelten die Ingenieure viele praktische Erfahrungen mit neuen Werkstoffen, wie Stahl und Beton , neuen Maschinen oder Konstruktionen. Während die meisten wissenschaftlichen Erkenntnisse aus Frankreich kamen, wo Descartes großen Einfluss hatte, stammen beinahe alle technischen Innovationen aus England. Zeitgenossen drückten es einfacher aus: „Die Franzosen formulieren, was die Engländer einfach tun.“ Im Laufe des Jahrhunderts wurde Deutschland zur führenden Wissenschaftsnation. In den Ingenieurwissenschaften etablierte sich ein Mischsystem aus dem praktisch orientierten englischen System und dem mathematisch-naturwissenschaftlichen System aus Frankreich, wobei man mehrfach zwischen den beiden Extremen schwankte. In England, Frankreich, und den Vereinigten Staaten begann man gegen Ende des Jahrhunderts das deutsche System nachzuahmen.

Technische Mechanik

Die klassische Mechanik , als Teilgebiet der Physik wurde von Galilei und Newton begründet und von d'Alembert und Legendre weiterentwickelt. Als Begründer der eigentlichen Technischen Mechanik gelten jedoch die Franzosen Coulomb , Navier , Coriolis und Poncelet .

Coulomb war auf dem Gebiet der Baustatik tätig und beschäftigte sich mit der Gewölbe- und Balkenbiegetheorie , der Bestimmung des Erddrucks gegen Futtermauern und dem nach ihm benannten Reibungsgesetz . Er löste auch 1773 das galileische Biegeproblem. Seine Erkenntnisse wurden jedoch in der Praxis noch nicht angewandt. Erst durch die neuen Spezialschulen gelangten sie in die Ausbildung der Baumeister. Navier gelang es, die verschiedenen Theorien und Forschungsergebnisse zu einem Lehrgebäude zusammenzufügen. Sein Buch über die Mechanik bildete die Grundlage für die Baustatik und die Festigkeitslehre . Er untersuchte eine Vielzahl an Konstruktionen, schälte aus ihnen die für die ingenieurwissenschaftliche Berechnung wesentlichen Eigenschaften heraus und gab Lösungen für die zu Grunde liegenden Gleichungen an. Wo er keine exakten Lösungen fand, gab er Näherungslösungen an, mit denen man auf der sicheren Seite lag – ein typisch ingenieurwissenschaftliches Vorgehen. Coriolis und Poncelet waren auf dem Gebiet der Dynamik tätig und den damit verbundenen Problemen sich bewegender Maschinenteile, wie sie in Mühlen, Dampfmaschinen oder Turbinen auftreten. Sie führten das Konzept der „Lebendigen Kraft“ ein, als Produkt aus Masse und dem Quadrat der Geschwindigkeit, später Nutzte man die Hälfte davon, was genau der kinetischen Energie entspricht. Damit war man in der Lage, aus theoretischen Überlegungen heraus den Wirkungsgrad von Maschinen zu bestimmen.

Durch die Verwendung von langen stählernen Stäben als Konstruktionsmaterial, wurden sogenannte Fachwerkkonstruktionen häufiger verwendet. Ihre Berechnung war jedoch mit den herkömmlichen Methoden sehr aufwändig. Daher wurde das neue Gebiet der graphischen Statik entwickelt. Hier waren Culmann ( Culmannsche Gerade ), Mohr ( Mohrscher Spannungskreis ) und Cremona ( Cremonaplan ) tätig. Am Beispiel der Fachwerke zeigt sich auch, dass es nicht die Aufgabe der Ingenieurwissenschaften ist, bestimmte Details, von denen die Naturwissenschaften in ihren Theorien abstrahierten, wieder einzufügen, da sie sonst vollkommen unzweckmäßig werden würden. Stattdessen ist oft eine spezifisch technische Abstraktion nötig. Culmanns Leistung bestand darin, dass der die einzelnen Stäbe eines Fachwerkes als starre Körper betrachtete, die in den Verbindungsstellen gelenkig gelagert sind. Dadurch vereinfacht sich die gesamte Berechnung beträchtlich bei praktikabler Genauigkeit. [72]

Technische Thermodynamik

Sadi Carnot. Gemälde von Louis-Léopold Boilly , 1813.

Sadi Carnot veröffentlichte 1824 sein Werk Die bewegende Kraft des Feuers , in dem er die steigende Bedeutung der Dampfmaschinen hervorhob und allgemeine Betrachtungen über sie anstellte. Er fand den nach ihm benannten idealen Kreisprozess und die Bedingungen für einen Kreisprozess mit Arbeitsmaximum. Julius Robert Mayer fand heraus, dass Wärme eine besondere Form von Energie ist und fand auch eine Gleichung zu ihrer Umrechnung. Von Rudolf Clausius stammen die beidenHauptsätze der Thermodynamik . Die Entwicklung der Thermodynamik ging also von den bereits vorhandenen Maschinen aus, deren Funktionsweise nachträglich untersucht wurde. Häufig wird es etwas einfacher ausgedrückt: Die Dampfmaschine hat für die Thermodynamik mehr getan als umgekehrt. [73]

Zeuner schrieb 1859 sein Buch Grundzüge der Wärmetheorie , in dem er die bisherigen einzelnen Forschungsergebnisse sammelte und systematisch ordnete. Das Material wurde für die Zwecke der Ingenieure aufbereitet und enthielt zahlreiche Tabellen, mit denen man vorhandene Maschinen beurteilen oder neue konstruieren konnte.

Zeuners Schüler Linde untersuchte bei Kühl- und Eismaschinen das Verhältnis zur entzogenen Wärme und aufgewendeter Energie und stellte dabei fest, dass sie weit hinter dem theoretisch möglichen Wirkungsgrad zurückblieben. Ausgehen von dieser Erkenntnis konnte er verbesserte Maschinen konstruieren. In den Vorlesungen Lindes hörte Rudolf Diesel vom geringen Wirkungsgrad der Dampfmaschinen und versuchte den idealen Kreisprozess zu verwirklichen. Dies gelang ihm zwar nicht, der von ihm gebaute Verbrennungsmotor hatte jedoch einen deutlich höheren Wirkungsgrad als die bisherigen Dampfmaschinen. [74]

Produktionstechnik

Karl Karmarsch. Stahlstich aus seinem Werk Erinnerungen aus meinem Leben , 1879.

Vorläufer der Produktionstechnik gehen zurück bis zum Fach „ Technologie “. Es wurde an Universitäten im 18. Jahrhundert unterrichtet im Rahmen von Studiengängen zur Kameralistik . Die Studenten sollten später als Verwaltungsbeamte tätig werden und erhielten Beschreibungen über die verschiedenen Gewerbe, ihre Werkzeuge, Maschinen und Verfahren und sollten dies im Sinne einer guten Wirtschaftsförderung nutzen. Als im 19. Jahrhundert die Ausbildung der Beamten immer mehr wert auf Jura gelegt wurde, verlor das Fach Technologie an den Universitäten langsam an Bedeutung und wanderte zu den polytechnischen Schulen.

1815 kam es in der Wiener Schule unter den Technologen Johann Joseph von Prechtl und Georg Altmütter zur Trennung in mechanische Technologie ( Fertigungstechnik ) und chemische Technologie ( Verfahrenstechnik ). In der chemischen Technologie ging es nicht nur um die verschiedenen chemischen Reaktionen und sonstige chemische Grundlagen, sondern auch darüber hinausgehende Betrachtungen und Methoden zur Prozessführung, zum Energie- und Stofftransport und den benötigten Apparaten und Anlagen . In der mechanischen Technologie ist Karl Karmarsch von besonderer Bedeutung. Er sammelte die verschiedenen Verfahren, Werkzeuge und Maschinen, fand in kritisch-vergleichenden Arbeiten ihre Ähnlichkeiten und Gemeinsamkeiten, ordnete sie in seinem Werk Handbuch der mechanischen Technologie systematisch an und schuf so die Grundlage der Fertigungstechnik. Die heutige Systematik geht jedoch auf Otto Kienzle aus den 1960er-Jahren zurück. Etwa ab 1870 kamen viele neue Verfahren auf die eine eigenständige wissenschaftliche Forschung nötig machten. Karl Ernst Hartig führte beispielsweise Kraft- und Arbeitsmessungen an Werkzeugmaschinen durch und Friedrich Kick machte Formänderungsversuche. [75] [76]

Materialprüfung und Laboratorien

Diverse Achsbrüche bei Eisenbahnen und Dampfkesselexplosionen waren Anlass für materialtechnische Untersuchungen über Festigkeitskennwerte. Wöhler machte Versuche mit Radachsen während der Fahrt sowie seine Dauerfestigkeitsversuche , die die Basis für weitere Untersuchungen darstellten über verschiedene Belastungsfälle wie ruhender, schwellender und wechselnder Belastung. Bauschinger machte Messungen zu Materialkennwerten aller gebräuchlichen Werkstoffe im Maschinenbau und im Bauingenieurwesen und überprüfte, ob die Idealisierungen der Elastizitätstheorie und der Festigkeitslehre zulässig waren. [77]

Elektrotechnik

Im Rahmen der naturwissenschaftlichen Fächer an den polytechnischen Schulen wurden schon Vorlesungen zu elektrotechnischen Phänomenen wie Galvanismus und Elektromagnetismus gehalten. Als ab etwa 1880 die Bedeutung der Elektrotechnik deutlich zunahm, machte sich Siemens persönlich dafür stark eigenständige Lehrstühle einzurichten. Die ersten Professoren waren Dietrich in Stuttgart, Kittler in Darmstadt und Slaby in Berlin. Die Elektrotechnik bildete zunächst innerhalb der Fakultäten für Maschinenbau eigenständige Abteilungen, erst später wurden eigene Fakultäten gegründet. Schwerpunkt bildete die Starkstromtechnik mit den auf dem von Siemens gefundenen elektrodynamischen Prinzip beruhenden Generatoren und Elektromotoren. [78]

Ingenieurwissenschaftliche Forschung

Im letzten Drittel des 19. Jahrhunderts bildeten sich drei verschiedene Typen von Forschungsinstituten heraus: Die Technischen Hochschulen, die sich sowohl mit Forschung als auch mit der Lehre befassten, die privaten Forschungsinstitute, die vor allem auf angewandte Forschung ausgerichtet waren und staatliche Forschungsinstitute wie die Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR) oder die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft , die sich ausschließlich mit der Forschung befassten und meist Grundlagenforschung betrieben, aber auch wie die PTR für Industrieförderung, Normung oder andere Aufgaben zuständig waren, die weder die private Wirtschaft noch einzelne Hochschulen bewältigen konnten. [79]

Fachsprache und Vereine

In vielen Ländern gründeten Bürger Vereine um die lokale oder nationale Wirtschaft zu fördern und waren dazu vor allem auf dem Gebiet der Bildung tätig. Sie gaben Zeitschriften heraus, förderten den Erfahrungsaustausch, legten Sammlungen an, hielten Vorträge, schrieben Preisaufgaben aus und gründeten oft Schulen für die breite Bevölkerung, da dieser Bereich des Bildungswesens von staatlicher Seite häufig vernachlässigt wurde. Da in diesen Vereinen oft viele Gewerbetreibende und einfache Bürger waren, ging es ihnen meist um eine eher praxisorientierte Ausbildung.

Durch die Zeitschriften und Vereine wurde die Herausbildung eines technischen Fachvokabulars begünstigt. Aus komplizierten Umschreibungen bildeten sich zahlreiche Begriffe heraus: Für „ Gleis “ waren beispielsweise Riegelweg (vgl. englisch Railway), eiserne Kunststraße , Eisenweg und Schienenweg gebräuchlich. Häufig ging der Trend von deutschen zusammengesetzten Worten ( Komposita ) hin zu Fremdworten, häufig lateinischen Ursprungs. So wurde der Dampfwagen zunächst durch das englische locomotion verdrängt und später durch das französische locomotive . Der Begriff wurde dann eingedeutscht zum heutigen Lokomotive .

Die Ingenieurvereine dagegen waren Vereinigungen der Ingenieure, wobei damals noch unklar war, wer genau dazugehörte. Der Verein Deutscher Ingenieure als wichtigster Vereinigung wurde von Absolventen der Berliner Gewerbeakademie gegründet, stand aber auch allen anderen offen, die sich in irgendeiner Weise der Technik verpflichtet sahen. In England gab es die Society of Civil Engineers und die Institution of Civil Engineers für die Eisenbahn- und Bauingenieure, sowie die Institution of Mechanical Engineers für die Maschinenbauer. In Amerika gab es ähnliche Vereine gleichen Namens. In Frankreich schlossen sich die Absolventen der Ecole Polytechnique zu einem Verein zusammen und die Absolventen der diversen Ecoles des Arts et Métiers zu einem weiteren. [80]

England

England war das Ausgangsland der industriellen Revolution. Lange Zeit war die historische Forschung davon ausgegangen, dass wissenschaftliche Erkenntnisse keine besondere Rolle dabei spielten. Im Zentrum der Forschung und der Technikgeschichte standen lange einzelne Personen und Erfindungen. Kaum einer der frühen englischen Ingenieure hatte eine höhere formale Bildung. Thomas Newcomen, der Erfinder der ersten Dampfmaschine war Schmied, James Watt, von dem die entscheidende Verbesserung stammt, war Feinmechaniker. Einige hatten nicht einmal eine abgeschlossene Lehre vorzuweisen. Die moderne Geschichtsforschung hat dieses Bild wieder relativiert: Zwar hatten die Ingenieure keine formal hohe Ausbildung, aber naturwissenschaftlich-technisches Wissen war auch ohne Schulbesuch in ausreichendem Maße zu erlangen und spielte auch eine größere Rolle als lange angenommen. Newcomen baute auf den Versuchen von Papin und Huygens auf und nutzte die Erkenntnisse Guerickes über den Luftdruck. Watt beschäftigte sich im Selbststudium mit den Eigenschaften von Wasserdampf, insbesondere die Verdampfungswärme , die damals noch „latente Wärme“ hieß, war hier wichtig. Die Ingenieure des 18. und 19. Jahrhunderts befanden sich in einer Gesellschaft, die den leichten Zugang zu wissenschaftlichen Theorien ermöglichte. Die Royal Society machte neue Forschungsergebnisse in ihrer Zeitschrift öffentlich und in vielen Städten bildeten sich kleine Gemeinschaften wie die Lunar Society in Birmingham, wo sich Wissenschaftler, Unternehmer, Ärzte, Handwerker und Erfinder trafen und austauschten. Im gebildeten Bürgertum verbreitete sich eine Fortschrittsideologie die Technik und Naturwissenschaften sehr positiv gegenüberstand. Jedoch stand das theoretische Wissen nur außerhalb der etablierten Bildungsinstitutionen der Kirchen, Schulen und Universitäten zur Verfügung; eine Ausnahme sind die schottischen Universitäten in Glasgow und Edinburgh. [81]

Ingenieure
Telfords Menai-Brücke (hinten) und Stephensons Britanniabrücke . Lithographie von Hugh Jones, 1850.

Die Ingenieure waren durchaus in der Lage, dringend benötigte wissenschaftliche Erkenntnisse notfalls auch selbst zu gewinnen. Als Thomas Telford und Robert Stephenson stählerne Brücken bauen wollten, hatte man noch nicht genügend Erfahrungen mit dem neuen Werkstoff. Sie führten die entsprechenden Versuche daher selbst durch. Ihre Brücken waren dann der Anlass, für die Wissenschaft die Theorie der Hängebrücken weiterzuentwickeln. Bei den neuen Dampfschiffen machte man die Erfahrung, dass der Laderaum nicht groß genug ist, um genug Kohle für eine Atlantiküberquerung mitführen zu können. Der große Ingenieur Brunel , der als Nationalheld verehrt wurde und sogar ein Staatsbegräbnis erhielt, wies darauf hin, dass der Fahrwiderstand eines Schiffes von seinem Querschnitt abhänge und damit vom Quadrat seiner Abmessungen, während das Laderaumvolumen von der dritten Potenz abhänge. Wenn man das Schiff also nur groß genug baute, folgerte er, kann man damit auch den Atlantik überqueren. [82]

Maschinenbau und Shop Culture

In den verschiedenen Maschinenbaufabriken und -werkstätten bildeten sich jeweils spezifische Kulturen und Wissensstände heraus. Das Wissen der Ingenieure hing also vor allem davon ab, in welchen Unternehmen sie gelernt hatten. Die Werkzeugmaschinenfabrikanten Maudslay und Whitworth achteten in ihren Betrieben beispielsweise besonders auf Präzision und bildeten zahlreiche Ingenieure aus. Whitworth war beispielsweise selbst Schüler Maudslays. Daher wird das englische und amerikanische System meist als „Werkstattkultur“ beschrieben und gegen die deutsch-französische „Schulkultur“ abgegrenzt. [83]

Bildung

Da die Industrialisierung sehr zügig voranschritt, war man der Überzeugung, das britische System wäre das bestmögliche. Als man in Frankreich und im deutschsprachigen Raum neue Schulen für die in der Industrie tätigen Ingenieure gründete, wurde dies in England eher belächelt. Brunel riet beispielsweise einem jungen Ingenieur, er solle zwar die französischen theoretischen Bücher durchaus lesen, aber in ein paar Stunden in der Werkstatt eines Schmiedes würde er viel mehr lernen, von dem was er benötige. Der britische Vorsprung in der Industrialisierung war enorm: Mehr als die Hälfte der Weltproduktion von Stahl stammte aus englischen Hütten. Auf vielen anderen bedeutenden Gebieten sah es ähnlich aus. Auf der ersten Weltausstellung in London 1851 präsentierte sich England als „Werkstatt der Welt“. Als die USA und das neue deutsche Kaiserreich ab etwa 1870 England im Industrialisierungsprozess überholten, machten englische Zeitgenossen vor allem die schlechte formale Ausbildung ihrer Ingenieure dafür verantwortlich. Die moderne Forschung war zwar nur zu einem relativ kleinen Teil Ursache für den deutsch-amerikanischen Aufschwung und das Zurückfallen Englands gegenüber diesen Ländern; dennoch wurden in England als Reaktion darauf erste Schulen und Studiengänge gegründet.

Bereits 1850 wurde Rankine Professor für Elektrotechnik an der Universität in Glasgow. 1868 folgte Jenkins in der Universität in Edinburgh. Im selben Jahr wurde ein Studienprogramm am Owen College in Manchester für Ingenieure etabliert. 1881 wurden die Central Institution South Kensington und das Finsbury Technical College gegründet die schließlich zum Imperial College zusammengeschlossen wurden. [84] [85]

Vereine

Im Englischen kann das Wort Engineer sowohl Ingenieur als auch Mechaniker bedeuten. Um sich von letzteren abgrenzen zu können, bildeten sich in England verschiedene Ingenieurvereinigungen, die nur Personen aufnahmen, die sich bereits als Ingenieur verdient gemacht hatten. Die von John Smeaton 1771 gegründete Society of Civil Engineers betonte den Gegensatz zu den militärischen Ingenieuren und war ein exklusiver Zirkel mit relativ wenigen Mitgliedern, die durch Kooption aufgenommen wurden. 1818 gründeten Eisenbahningenieure die Institution of Civil Engineers , die wegen Telfords Einfluss ihren Mitgliedern deutlich mehr zu bieten hatte und regen Zulauf zu verzeichnen hatte. Weniger exklusiv war die Institution of Mechanical Engineers , die 1848 gegründet wurde. Die Eisenhüttenleute schlossen sich im Iron and Steel Institute zusammen und die Telegrafie-Ingenieure zur Institution of Electrical Engineers . [86]

USA

In den USA wurden die Ingenieure zunächst ebenfalls wie in England vor allem in der Praxis ausgebildet. Aus einfachen Vermessungsgehilfen wurden mit der Zeit Vermessungsingenieure. Im Gegensatz zu England gab es jedoch von Anfang an eine kleine Anzahl an Ingenieuren mit guter formaler Ausbildung. Die erste Schule mit großer Bedeutung für das amerikanische Bauingenieurwesen ist die Militärschule in Westpoint , die 1802 gegründet wurde. Die meisten Absolventen gingen in den Staatsdienst, aber einige waren auch beim Ausbau der Kanäle beteiligt. Viele der Lehrer an dieser Schule hatten selbst an der Ecole Polytechnique studiert oder waren zumindest mit ihrem Ausbildungssystem vertraut. Daneben gab es noch ab 1824 das Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, NY Hier wurden auch Maschinenbauingenieure ausgebildet. Eine Gründungswelle setzte ab 1845 ein mit der School of Engineering am Union College in Schendactady und dem Polytechnic Institut in Brooklyn . 1846 folgte die Lawrence Scientific School als Zweig der Harvard University und ein Jahr darauf die Sheffield Scientific School in Yale . 1852 gab es eine Ingenieur-Abteilung an derUniversität von Michigan . Die erste private Hochschule für Ingenieure ist dasMassachusetts Institute of Technology , das international besonderes Ansehen genießt. Bedeutend für den Maschinenbau ist noch das 1870 gegründete Stevens Institut . [87] [88]

Vereine

Zunächst kam es zu Gründungen von lokalen oder regionalen Vereinen. 1852 wurde die American Society of Civil Engineers für die Bauingenieure gegründet, die ab 1867 nach einer Reorganisation an Bedeutung gewann. Sie war ähnlich wie ihr englischer Namensvetter sehr exklusiv. 1871 wurde das American Institute of Mining Engineers gegründet. Faktisch war es jedoch eine Vereinigung der Zechenbesitzer . Beide Vereine hatten den meisten Ingenieuren, die in Betrieben angestellt waren, damit wenig zu bieten. Dies änderte sich 1880 mit der Gründung der American Society of Mechanical Engineers für die Maschinenbauer und des American Institute of Electrical Engineers . [89]

Frankreich

Gründungsdaten wichtiger Ingenieurschulen
Jahr Name
1803 Ecole des Arts et Métiers in Châlons-sur-Marne
1811 Ecole des Arts et Métiers in Angers
1829 Ecole Centrale des Arts et Manufactures
1843 Ecole des Arts et Métiers Aix-en-Provence
1882 Ecole Municipale de Physique et de Chimie Industrielles
1894 École supérieure d'électricité in Paris
1891 Ecole des Arts et Métiers in Cluny
1900 Ecole des Arts et Métiers in Lille
1912 Ecole des Arts et Métiers in Paris
1925 Ecole des Arts et Métiers in Strasbourg

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts war die Ecole Polytechnique die vorherrschende wissenschaftliche Institution. Beinahe alle neuen Erkenntnisse in den Ingenieurwissenschaften stammten von hier. Die Ausbildung war sehr mathematisch-naturwissenschaftlich geprägt und die Absolventen studierten anschließend ein weiteres Jahr an einer der Spezialschulen für Bergbau, Straßen- und Brückenbau, Artillerie oder Festungswesen. Sie waren somit beinahe alle im Staatsdienst tätig.

Für die private Wirtschaft waren sie zu theoretisch ausgebildet, sodass es von privater Seite zu neuen Schulgründungen kam. Die diversen Ecole des Arts et Métiers (etwa: Schule für Technik und Gewerbe) vermittelten ein Wissen, das zur Hälfte aus Theorie und handwerklicher Praxis bestand und damit einem Niveau, das etwa dem eines Handwerksmeisters entsprach. Ein ähnliches Niveau hatten in Deutschland die Gewerbeschulen . Wichtig waren zunächst die drei Schulen in Châlons-sur-Marne (1803), Angers (1811) und Aix-en Provence (1843). Für die höhere Leitungsebene in Unternehmen bildete ab 1829 die Ecole Centrale des Arts et Manufactures (kurz: Ecole Centrale, etwa: Zentralschule für Technik und Manufakturen) aus. Ihre Schüler waren zu 20 % Grundeigentümer, 35 % Großkaufleute, 7 % akademische Berufe und 10 % Handwerker. Damit standen in Frankreich für alle Qualifikationsebenen und technischen Gebiete Ingenieurschulen zur Verfügung.

Als in der zweiten Jahrhunderthälfte die Elektrotechnik und die Chemieindustrie immer wichtiger wurden, wurden entsprechende Spezialschulen gegründet: 1882 die Ecole Municipale de Physique et de Chimie Industrielles und 1894 die École supérieure d'électricité . Außerdem etablierten sich an den alten Universitäten technische Institute, die wichtigsten waren in Grenoble, Nancy, Toulouse, Lille und Lyon. Der Staat unterstützte zwar die Gründung der Institute, war aber nicht bereit, den dauerhaften Betrieb zu finanzieren. Daher richteten diese Institute ihre Forschung und Lehre auf die Bedürfnisse der regional ansässigen Industrien aus, was zu finanzieller Unterstützung und relativ großer Praxisnähe führte. Schätzungen von 1913 zufolge kamen etwa die Hälfte aller Ingenieure von den Ecoles des Arts et Métiers, ein Viertel von den Universitätsinstituten und der Rest von den Grandes écoles , also der Ecole Polytechnique und der Ecole Centrale. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erhielten die Ecoles des Arts et Métiers auch das Recht zunächst die bessere Hälfte ihrer Absolventen und bald darauf auch alle, offiziell zu Ingénieurs zu graduieren.

Die zivilen Ingenieure der drei Ecole des Arts et Métiers und die der Ecole Centrale schlossen sich 1848 zur Société des ingénieurs civils zusammen und lehnten sich damit namentlich an die Society of Civil Engineers an. In Frankreich waren jedoch die verschiedenen Absolventenvereinigungen wichtiger als die Ingenieurvereine. Die Absolventen der Ecole Polytechnique, die sogenannten Polytechniciens, fanden häufig – neben dem Staatsdienst – in industriellen Forschungslaboren eine Anstellung. Die Centraliciens, die Absolventen der Ecole Centrale waren in der oberen Leitungsebene von Unternehmen beschäftigt und die Gadzarts, die Absolventen der Ecole des Arts et Métiers in der mittleren Ebene. Im Gegensatz dazu fanden in Deutschland die Absolventen der technischen Hochschulen gleichermaßen in Staat und Wirtschaft Arbeit. [90] [91]

Deutschsprachiger Raum

Gründungen höherer technischer Bildung von 1762 bis 1939

Im deutschsprachigen Raum wurden zu Beginn des 19. Jahrhunderts im Zuge der Industrialisierung zahlreiche Schulen gegründet. Fach- und Gewerbeschulen bildeten für ein mittleres Niveau aus und hatten etwa das Niveau der französischen Écoles des Arts et Métiers . Für die höhere Ausbildung wurden die sogenannten polytechnischen Schulen gegründet, die sich auch namentlich an die Ecole Polytechnique anlehnten, ihr Niveau aber selten erreichten. Die erste wurde 1806 in Prag gegründet. Von besonderer Bedeutung war jedoch erst die zweite Gründung: Das Polytechnische Institut Wien . In den 1830er- und 1840er-Jahren folgte auf die Gründung in Karlsruhe eine Gründungswelle in vielen der deutschen Klein- und Mittelstaaten. Die 1855 gegründete Schule in Zürich (heute ETH Zürich ) hatte Vorbildwirkung. Sie war wie die Universitäten in Fakultäten gegliedert und beschäftigte auch zahlreiche Mathematiker und Naturwissenschaftler. Bis etwa 1880 erhielten auch die anderen Schulen die Hochschulverfassung und wurden dann auch offiziell in Technische Hochschule umbenannt. Um 1900 erhielten sie das Promotionsrecht und waren damit den älteren Universitäten formal gleichgestellt [92]

Politische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Einflüsse

Die Macht des Kaisers im Heiligen Römischen Reich war im 18. Jahrhundert gegenüber den einzelnen deutschen Fürsten gering. Als sich das Reich 1806 auflöste, blieb ein Flickenteppich souveräner Staaten übrig. Diese Zersplitterung erwies sich zwar als politische Schwäche, wurde aber zu einer bildungspolitischen Stärke, da die einzelnen Staaten häufig Schulen und Hochschulen in ihrem Gebiet gründeten, sodass zahlreiche Ausbildungs- und Forschungsmöglichkeiten für Ingenieure vorhanden waren. 1848 kam es in den deutschen Staaten zur Revolution . Die zahlreichen polytechnischen Schulen, die zum Aufstieg des Bürgertums beigetragen hatten, wurden von diesem nun zu „Bürgeruniversitäten“ hochstilisiert und den althergebrachten Universitäten gegenübergestellt. Nach der erfolglosen Revolution wurde 1856 der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) gegründet. Der Name war eine kleine Sensation: ein „Deutschland“ gab es damals nicht, sondern nur die einzelnen Staaten wie Preußen oder Bayern. Entsprechend gab es vorher auch nur regionale Vereine wie den Polytechnischen Verein in Bayern . [93]

Die Industrielle Revolution in Deutschland erfolgte mit mehreren Jahrzehnten Verspätung nach England. Der Technologietransfer erwies sich als schwierig, da die englischen Facharbeiter einem Auswanderungsverbot unterlagen und die Maschinen mit einem Exportverbot belegt waren. Die deutschen Staaten förderten daher die Wirtschaftsspionage durch Auslandsreisen deutscher Ingenieure oder indem sie illegal Facharbeiter und Maschinen auf den Kontinent schafften. Maschinen wurden teils deutschen Unternehmen kostenlos zur Verfügung gestellt, allerdings unter der Bedingung jedem Interessenten die Maschine zu zeigen, damit dieser sie nachbauen konnte. Als wichtigstes Instrument der Wirtschaftsförderung galt allerdings die Gründung technischer Schulen und Hochschulen.

Das 18. Jahrhundert war durch Aufklärung und Rationalismus geprägt; Bildung wurde vor allem als Berufsbildung interpretiert und die praktische Anwendbarkeit und Nützlichkeit des Wissens stand im Vordergrund. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts kam mit dem Neuhumanismus eine starke Gegenbewegung auf. Ihr Mitbegründer Wilhelm von Humboldt kritisierte, dass man alles verachte, was nicht nützlich sei und setzte den neuhumanistischen Bildungsbegriff dagegen, wonach wahre Bildung Menschenbildung sei und sich gerade durch Zweckfreiheit auszeichne.

Ab etwa 1870 kam es zu einigen wichtigen Veränderungen. Das Deutsche Kaiserreich wurde gegründet und durch den Wegfall von Zöllen und anderen Handelsbarrieren wurde ein großer deutscher Binnenmarkt geschaffen, der sich günstig auf die wirtschaftlich-industrielle Entwicklung auswirkte. Dies führte zusammen mit neuen Technologien zurHochindustrialisierung in Deutschland , in der sich Deutschland endgültig vom Agrar- zum Industriestaat wandelte und auch gemeinsam mit den USA zur führenden Industrienation aufstieg. Die neuen Technologien wurden nicht mehr aus England importiert und nachgemacht, sondern in Deutschland entwickelt. Dazu zählen der Elektromotor von Siemens, die Verbrennungsmotoren von Otto und Diesel oder das Haber-Bosch-Verfahren für die Ammoniak -Synthese. Auch einige Unternehmen stiegen zu weltweit führenden Konzernen auf insbesondere in der chemischen und Schwerindustrie. In der Bildungspolitik spitzte sich der Konflikt zwischen Ingenieuren und Neuhumanisten zu: Es ging um die Gleichberechtigung zwischen den Technischen Hochschulen, Realgymnasien und Oberrealschulen einerseits und andererseits den Universitäten und neuhumanistischen Gymnasien.

Schulen

Gegen 1700 gab es im deutschsprachigen Raum neben den Elementarschulen noch Lateinschulen , die auf ein Universitätsstudium vorbereiteten, Militärakademien für eine militärische Laufbahn und Ritterakademien , die von Adligen besucht wurden. In den folgenden 200 Jahren bildeten sich zahlreiche Schularten heraus; in vielen von ihnen wurden naturwissenschaftlich-technische Fächer unterrichtet, andere versuchten sie so weit wie möglich aus dem Unterricht herauszuhalten. Für die Frage nach der Zugangsvoraussetzung zu den Technischen Hochschulen spielten auch die Schulen der Sekundarstufe eine große Rolle für die Verwissenschaftlichung der Ingenieurwissenschaften.

Die zahlreichen Schulen wurden damals eingeteilt in allgemeinbildende Schulen und Fachschulen die nur ein eng umrissenes Fachgebiet unterrichten. Zu ihnen zählen neben den technischen Fachschulen auch Handels- oder Landwirtschaftsschulen . [94]

Fachschulen
Die Berliner Bauakademie, Gemälde von Eduard Gaertner , 1868.

Der Bergbau gehörte schon immer zu den innovativsten Bereichen. Hier wurde bald ein Niveau an Technologie erreicht, das ohne ein Mindestmaß an theoretischen Kenntnissen nicht mehr zu bewältigen war, etwa der Betrieb von Dampfmaschinen. Zu den ältesten Fachschulen zählen daher die Bergschulen in denen der Bergbau, die Hüttenkunde , Metallurgie und das Markscheidewesen unterrichtet wurden. Außerdem wurde Mathematik, Physik, Chemie und Zeichnen unterrichtet. Für das Bauwesen gab es Baugewerkschulen , manchmal auch Bauakademie genannt, deren Besuch für angehende Baumeister verpflichtend wurde.

Für das verarbeitende Gewerbe wurden im 19. Jahrhundert zahlreiche Gewerbeschulen gegründet, die sich bezüglich Ausbildungsniveau, Unterrichtskonzepte und -Inhalte stark unterschieden und im Laufe des Jahrhunderts einen starken Wandel durchmachten. Es gab staatliche und private Schulen, Vollzeitschulen, Abend- oder Wochenendschulen. In Preußen gab es beispielsweise in jedem Regierungsbezirk eine sogenannte Provinzial-Gewerbeschule , die 12 bis 16-jährigen Schülern offenstanden und drei Jahre umfassten. Die besten Absolventen durften anschließend zum Berliner Gewerbeinstitut , um dort ihr Wissen erweitern. Die meisten gingen direkt in die Wirtschaft, fanden als Facharbeiter Arbeit und stiegen meist rasch zum Werkmeister auf. In Bayern gab es über 30 ähnliche Gewerbeschulen, die ebenfalls einerseits für die Meisterebene qualifizierten und andererseits ein Studium an polytechnischen Schulen ermöglichten. Viele Gewerbeschulen erhöhten ihr Ausbildungsniveau immer weiter und wurden gegen Ende des 19. Jahrhunderts zu allgemeinbildenden Realschulen oder Oberrealschulen . Das Gewerbeinstitut dagegen wurde mit der Berliner Bauakademie zur Technischen Hochschule zusammengeschlossen. Andere Gewerbeschulen wurden zu Berufsschulen.

Da ab etwa 1870/1880 die Gewerbeschulen sich zu allgemeinbildenden Schulen gewandelt hatten und etwa zeitgleich die Technischen Hochschulen immer theoretischer wurden, gab es eine Ausbildungslücke im Bereich mittlerer, praktisch orientierter, technischer Bildung. Dieses Gebiet wurde durch die neuen Mittelschulen geschlossen aus denen sich im 20. Jahrhundert die Fachhochschulen entwickelten.

Allgemeinbildende Schulen

In ganz Europa waren im 18. Jahrhundert sogenannte Industrieschulen verbreitet. In ihnen lernten kostenfrei die Jungen Werken, Spinnen und Weben und die Mädchen Hauswirtschaft. Faktisch handelte es sich um Betriebe, in denen durch Kinderarbeit produziert wurde. Die Erlöse dienten der Finanzierung der Schulen. Ab etwa 1740 wurden Realschulen gegründet, die sowohl theoretischen als auch praktischen Unterricht anboten und somit den Fachschulen nahestanden. Im 19. Jahrhundert ging der praktische Anteil zurück; unterrichtet wurden mehr Mathematik und Naturwissenschaften. In den Jahrzehnten vor 1800 wurden Philanthropinen gegründet, die zur Aufnahme eines Studiums berechtigten und daher Latein unterrichteten, aber sonst mehr Wert auf neue Sprachen, Mathematik und Naturwissenschaften legten.

In den neuhumanistischen Gymnasien wurde viel Wert auf alte Sprachen (Latein und Altgriechisch), Geschichte, Literatur, Kunst und Musik gelegt, während Technik vollständig aus dem Unterricht gedrängt wurde. Die Naturwissenschaften konnten sich entgegen einigen Bestrebungen – unter anderem des Rektoren eines Gymnasiums und späteren Philosophen Hegels , der sie für überflüssig hielt [95] – im Unterricht halten, möglicherweise jedoch nur, weil sie ihr theoretisches Erkenntnisinteresse inzwischen viel stärker gegenüber der praktischen Anwendung betonten. [96] In Bayern waren im Schulplan von 1804, der die technisch-naturwissenschaftlichen Fächer betonte, die vierjährigen Realschulen und Gymnasien noch formal gleichgestellt. 1808 wurde die Überlegenheit der fortan zum Abitur führenden neuhumanistischen Gymnasien gegenüber den Realschulen festgeschrieben, welche nur zum sogenannten „Einjährigen“ führten. Damit war das Recht verbunden, statt des üblichen dreijährigen Wehrdienstes nur ein Jahr als Soldat dienen zu müssen. Die bürgerliche Oberschicht fand naturwissenschaftlich-technische Bildung nun mehrheitlich überflüssig, teilweise gerade weil sie nutzenorientiert war. Dies hemmte auch die Verbreitung entsprechenden Wissens in den unteren sozialen Schichten.

In der zweiten Jahrhunderthälfte wurden aus den Real- und Gewerbeschulen Oberrealschulen und Realgymnasien, in denen der Anteil von Mathematik, Technik und Naturwissenschaft höher war. Die letzten Jahrzehnte waren geprägt von der Auseinandersetzung über die Gleichrangigkeit zwischen ihnen und den neuhumanistischen Gymnasien. Auf der Schulkonferenz von 1890 versuchte man vergeblich die Oberrealschulen als „Halbheit“ abzuschaffen. Auf der Konferenz von 1900 wurde ihre Gleichrangigkeit beschlossen: Gymnasien erhöhten den Anteil naturwissenschaftlich-technischer Fächer, Realgymnasien und Oberrealschulen bauten den Lateinunterricht aus. Zeitgleich gab es im Hochschulbereich zwei weitere wichtige Entwicklungen: Die Technischen Hochschulen erhöhten das Zugangsniveau zum Abitur und waren mit dem Promotionsrecht den älteren Universitäten gleichgestellt. [97]

Hochschulen

Gründungsdaten polytechnischer Schulen
Jahr Name (fett gedruckte hatten Vorbildcharakter)
1806 Prag
1815 Wien
1825 Karlsruhe
1827 München
1828 Dresden
1829 Stuttgart
1831 Hannover
1835 Braunschweig
1837 Darmstadt
1855 Zürich
1870 Aachen
1879 Berlin (durch Zusammenschluss des
Gewerbeinstituts (1821) und der Bauakademie (1799))
1904 Danzig
1910 Breslau

Im Hochschulbereich gab es zu Beginn des 18. Jahrhunderts nur die aus dem Mittelalter stammenden Universitäten, an denen keine naturwissenschaftlich-technische Forschung oder Lehre praktiziert wurde. Einzige Ausnahme war das Fach der Technologie , das im Rahmen der Kameralistik unterrichtet wurde. Hier ging es aber mehr um eine Beschreibung der Handwerke, Gewerbe und den hier vorherrschenden Methoden und Werkzeuge, nicht um ihre Anwendung oder Weiterentwicklung. In der zweiten Jahrhunderthälfte wurden drei Bergakademien gegründet: Freiberg 1765, Berlin 1770, Clausthal 1775. Manchmal wird die Bergakademie in Schemnitz im heutigen Slowenien noch dazugezählt, da es damals von den Habsburgern kontrolliert wurde. Im Gegensatz zu den Bergschulen hatten sie ein sehr hohes wissenschaftliches Niveau und waren 1783 auch Vorbild für die Ecole des Mines in Frankreich. Obwohl ein Ausbau um weitere technische Fächer theoretisch möglich gewesen wäre, blieben sie für den weiteren Verlauf der technischen Hochschulbildung ohne Bedeutung. Die 1794 in Frankreich gegründete Ecole Polytechnique entwickelte eine große Ausstrahlung und war dann das ausdrückliche Vorbild auf das sich im 19. Jahrhundert die zahlreichen deutschen Hochschulen bei ihrer Gründung beriefen. Den dort vorherrschenden Fokus auf Naturwissenschaften und vor allem Mathematik ahmte man allerdings bewusst nicht nach. Zum einen fehlte dazu entsprechendes Lehrpersonal, zum anderen wollte man Technik nicht ausschließlich als angewandte Naturwissenschaft lehren, sondern auch viele praktische Elemente in den Unterricht integrieren.

Den Anfang machte 1806 die Polytechnische Schule in Prag. Von Bedeutung war allerdings erst die zweite Gründung 1815 in Wien. Das Wiener Institut entfaltete eine gewisse Ausstrahlungskraft auf die übrigen deutschen Klein- und Mittelstaaten. Hier wich man auch vom Pariser Vorbild ab und integrierte die eigentlichen technischen Vorlesungen direkt in das Institut, dessen Organisationsstruktur mit ihren „Abteilungen“ durchaus vergleichbar mit den Fakultäten der Universitäten war. 1810 also etwa zur gleichen Zeit wurde in Berlin die humanistische Universität gegründet, die heutige Humboldt-Universität . Die dritte Gründung war 1825 die Polytechnische Schule in Karlsruhe, die ähnlich wie das Wiener Institut eine den Universitäten ähnliche Organisation besaß und dadurch und durch ihr hohes wissenschaftliches Niveau ebenfalls Vorbildwirkung hatte und eine Gründungswelle auslöste: Bis 1835 wurden polytechnische Schulen in München, Augsburg, Nürnberg, Dresden, Stuttgart, Kassel, Hannover, Darmstadt und Braunschweig gegründet. Auffällig ist hier, dass die meisten in Hauptstädten lagen. Die meisten waren in die drei Hauptgebiete gegliedert: der Bautechnik, der mechanischen Technologie (Maschinenbau) und der chemischen Technologie (Verfahrenstechnik). Ihr Niveau war allerdings irgendwo zwischen Gymnasium und Hochschule angesiedelt. So wurde fast jeder Schüler aufgenommen und entsprechend der eher niedrigen Vorbildung wurde auch Rechnen, Lesen und Allgemeinbildung in Geschichte und Erdkunde unterrichtet. In der Mitte des Jahrhunderts erhöhten sie ihr Ausbildungsniveau und die Zugangsvoraussetzungen, bis zum Ende des Jahrhunderts war die Infinitesimalrechnung fester Bestandteil des Studiums und das Abitur war die Eintrittskarte dafür. Mit den Schülern der Gewerbeschulen hatte man jedoch gute Erfahrungen gemacht. Diese Erhöhung der Zugangsvoraussetzungen resultierte auch ausschließlich aus dem Wunsch der Ingenieure nach wissenschaftlicher Anerkennung. Und dafür war weniger entscheidend, bis zu welchem Niveau der Unterricht reichte, sondern auf welchem Niveau er begann. Außerdem versuchte man sich möglichst weit an die bereits anerkannten Naturwissenschaften zu halten und erhöhte vor allem hier und in der Mathematik Umfang und Niveau der Ausbildung. Um diese Theoretisierung machten sich besonders Franz Reuleaux und Franz Grashof verdient.

Die nächste wichtige Gründung erfolgte 1855 in Zürich. Sie hatte eine Hochschulverfassung mit Fakultäten und Senat. Nach ihrem Vorbild wurde es üblich, Mathematiker und Naturwissenschaftler auf Lehrstühle zu berufen. Außerdem wurden die meisten Polytechnischen Schulen bis etwa 1870 zu technischen Hochschulen umorganisiert und bis 1890 auch offiziell in Technische Hochschule umbenannt. Ab 1860 kritisierten die Ingenieure immer mehr, dass die technischen Hochschulen in Preußen dem Handelsministerium unterstanden und als Instrument der Wirtschaftspolitik verstanden wurden und nicht dem Kultusministerium. Nach langem Ringen im sogenannten „Ressortkrieg“ wechselte die Zuständigkeit schließlich. Die nächste wichtige Etappe um die wissenschaftliche Gleichberechtigung war dann das Promotionsrecht, das den Universitäten vorbehalten war. Die Ingenieure und Professoren stilisierten den Konflikt zur „Lebensfrage“ hoch; Kritiker aus dem Gewerbe und auch innerhalb der Ingenieurwissenschaften, denen die Theoretisierung zu weit ging, sprachen von „Doktrianismus“. In den letzten beiden Jahrzehnten wurde die praxisorientierte Strömung stärker und eine eigenständige technische Forschung und dazu eingerichteten Forschungslaboren nach amerikanischem Vorbild wurde eingeführt. Dies und die gestiegene wirtschaftliche Bedeutung der Technik für das deutsche Kaiserreich, veranlasste 1899 den Kaiser persönlich den Streit zu beenden und den Technischen Hochschulen Preußens das Recht zu geben, die beiden akademischen Grade Diplomingenieur (Dipl.-Ing.) und Doktor-Ingenieur ( Dr.-Ing. ) zu verleihen. Die Schreibweise mit Bindestrich und auf deutsch war als Eingeständnis an die Forderungen der Universitäten gedacht, zur besseren Unterscheidung ihrer Grade (Dr. med., Dr. phil, also ohne Bindestrich). Die Ingenieure selbst empfanden das Promotionsrecht, mit dem zumindest formal die Gleichberechtigung erreicht war, als „Ritterschlag der Wissenschaft“. [98]

Vereine

Unter den technisch orientierten Vereinen gibt es drei größere Gruppen: Die polytechnischen Vereine sind die ältesten und entstanden vor allem im 18. Jahrhundert. Ab Mitte des folgenden Jahrhunderts nahm ihre Bedeutung ab. Die Gewerbevereine waren Zusammenschlüsse der Gewerbetreibenden und entstanden in den Jahrzehnten um 1800. Die letzte Gruppe bilden die Ingenieurvereine , die aus zwei Gruppen bestehen: Den technisch-wissenschaftlichen Vereinen, die sich mit einem bestimmten Fachgebiet befassten und den berufspolitischen Vereinen, die die berufliche Situation der Ingenieure verbessern sollten. Einige waren auch auf beiden Gebieten tätig. [99] [100]

Die polytechnischen Vereine entstanden noch unter dem Einfluss der Aufklärung und verstanden sich oft als patriotische Bürgerinitiativen die die heimischen Gewerbe durch technische Bildung fördern wollten, die unter erheblichem Konkurrenzdruck aus England und Frankreich standen. Dazu gaben sie Vereinszeitschriften heraus und wirkten auch durch Lehrsammlungen, Vorträge, Preisaufgaben, und Ausstellungen. Da es noch keine staatliche Aufsicht über Schulen gab, gründeten sie selbst Schulen – tendenziell Real- und Gewerbeschulen – und hatten erheblichen Einfluss auf die Lehrpläne. Mitglieder waren meist Intellektuelle: Vertreter der Administration und Hochschulangehörige. Adlige fanden sich außer dem Verdienstadel nicht unter ihnen und auch nicht die Gewerbetreibenden als eigentlich betroffene, da die Mitgliedsbeiträge zu hoch waren. Lediglich einige Industrielle waren Mitglied. Zu den wichtigsten Vertretern gehören der Verein zur Beförderung des Gewerbefleißes in Preußen , der Polytechnische Verein in Bayern und die Hamburgische Gesellschaft zur Beförderung der Künste und nützlichen Gewerbe .

Die technisch-wissenschaftlichen Vereine entstanden um einzelne Fachgebiete herum. Zu den frühesten gehören die lokalen und regionalen Architekten- und Ingenieurvereine ab 1824. Sie alle veranstalteten Tagungen, hielten Vorträge, schrieben Bücher, gaben Zeitschriften heraus und waren auf dem Gebiet der Normen und Richtlinien tätig. Außerdem veranstalteten sie Weiterbildungsprogramme für ihre Mitglieder. Teilweise wurden ihnen vom Staat Überwachungs- und Prüfungsaufgaben übertragen. Aus diesen Tätigkeiten sind später die Technischen Überwachungsvereine hervorgegangen, besser bekannt als TÜV . Zu den wichtigsten und größten Vertretern gehören der Verein Deutscher Ingenieure (VDI), der alle technischen Disziplinen vertreten wollte und sich dadurch von den älteren Vereinen abgrenzte. Faktisch waren hier der Maschinenbau und das Bauingenieurwesen vertreten sowie teilweise das Eisenhüttenwesen. Die Hüttenleute schlossen sich zum Verein deutscher Eisenhüttenleute (VdEh) zusammen, der sich kurzzeitig auch mit dem VDI zusammentat. Im Verband Deutscher Elektrotechniker (VDE) fanden sich die zahlreichen Elektrotechnischen Vereine (ETV) zusammen.

Die berufspolitischen Vereine wollten die Situation der Ingenieure verbessern. Manche betrieben eine Standespolitik für ausgewählte Gruppen, wie für die Ingenieure die im öffentlichen Dienst tätig waren. Andere versuchten die Ingenieure als ganzes zu vertreten. Sie sahen sich gleich von mehreren Seiten diskriminiert: Der Adel besetzte alle wichtigen Positionen in Politik und Militär, die Juristen waren in der Verwaltung vorherrschend, das Bildungsbürgertum vertrat die kulturelle Überlegenheit der humanistischen (nicht-technischen) Bildung und die Kaufleute besetzten alle wichtigen Positionen im Management von Unternehmen. Obwohl Technik und Industrie für die wirtschaftliche und militärische Stärke Deutschlands immer wichtiger wurden, profitierten die Ingenieure als Gesellschaftliche Gruppe lange kaum davon. Zu den wichtigsten Vertretern gehören der Verein beratender Ingenieure (VBI), der Bund deutscher Architekten (BDA), der Verband Deutscher Diplom-Ingenieure (VDDI), der Bund der technisch-industriellen Beamten (ButiB) und der Deutsche Techniker-Verband (DTV).

20. Jahrhundert

Technik

Ein virtuelles Bauteil in räumlicher ( 3D ) Ansicht (CAD-Programm CATIA )
Visualisierung einer FEM-Simulation der Verformung eines Autos bei asymmetrischem Frontalaufprall

Im 20. Jahrhundert entwickelte sich die Technik rasanter als zuvor; mit der Haushalts- und Unterhaltungstechnik drang sie auch in neue Lebensbereiche vor.

Im Bauwesen ging man dazu über, Beton und Stahlbeton vermehrt zu verwenden. Die Bauwerke wurden immer größer und überstiegen die ihrer Vorgänger teilweise deutlich. Beispiele sind der Drei-Schluchten-Staudamm oder der Stuttgarter Fernsehturm . Da man nur noch begrenzt auf Erfahrungswissen zurückgreifen konnte, wurde eine wissenschaftliche Durchdringung und Berechnung der Konstruktionen immer wichtiger.

Im Maschinenbau wurden zu Beginn des Jahrhunderts Nähmaschinen und Fahrräder produziert, bald kamen aber Autos, Flugzeuge und schließlich Raketen hinzu. Durch ihre große Bedeutung entwickelten sich daraus die wissenschaftlichen Gebiete der Automobiltechnik und der Luft- und Raumfahrttechnik . Bei den Kraftmaschinen ging der Trend von Maschinen mit diskontinuierlicher hin-und-her-Bewegung, wie Kolbendampfmaschinen und Kolbenmotoren, hin zu Maschinen mit kontinuierlicher, meist kreisförmiger Bewegung wie die Strahltriebwerken , Gas-, Dampf- oder Wasser turbinen , die einen höheren Wirkungsgrad aufweisen.

Die Turbinen wurden in Kraftwerken eingesetzt und konnten damit viel größere Energiemengen bereitstellen, die nicht nur für die elektrische Beleuchtung genutzt wurde, sondern auch in der Industrie zum Antreiben von Maschinen. Die Kerntechnik , die aus naturwissenschaftlicher Grundlagenforschung entstand, bedeutete für die Energietechnik , die zu einem neuen Fachgebiet wurde, einen weiteren Meilenstein. In den letzten Jahrzehnten ging der Trend wieder zu erneuerbaren Energien, wie Solar- oder Windenergie . Daraus entstand die Energie- und Umwelttechnik .

In der Steuerungs- und Regelungstechnik entwickelte man Elektronenröhren und – durch wissenschaftliche Grundlagenforschung – schließlich die kleineren, leichteren und zuverlässigeren Transistoren und Dioden . Dadurch wurde es möglich, die industrielle Produktion weitgehend zu automatisieren und auch leistungsfähige und erschwingliche Computer zu bauen.

Der Computer selbst ist nicht nur ein Produkt der Ingenieurwissenschaften (und weiteren Gebieten), sondern wirkt auch durch seine Anwendungen auf sie zurück. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde es üblich, mit Computern zu konstruieren ( CAD ), zu produzieren ( CIM , CNC ), oder komplexe Berechnungen durchzuführen ( FEM ). [101]

Fachgebiete

Viele neue Disziplinen entstanden als Schnittstellendisziplin zwischen bestehenden Fachgebieten. Hier beispielhaft die Mechatronik.

Bereits gegen Ende des 19. Jahrhunderts begann die Anzahl der technischen Fachgebiete immer schneller zu steigen. 1900 waren es etwa 350. Seither sind viele weitere dazugekommen, teils durch Ausgründungen von Teilgebieten: Die Werkzeugmaschinen, die Teil der mechanischen Technologie waren, wurden beispielsweise 1904 zu einem eigenständigen Forschungs- und Lehrgebiet. Andere Gebiete entstanden als Schnittstellendisziplinen. Zu Beginn des Jahrhunderts arbeiteten in der chemischen Industrie noch Maschinenbauer und Chemiker zusammen. Die besonderen Anforderungen an die Apparate (chemische Beständigkeit von Kesseln, Rohrleitungen) die unter extremen Bedingungen, wie hohen Druck und Temperatur, sicher arbeiten sollten, brachten das neue Gebiet des Chemieingenieurwesens hervor. Fließende Übergänge gibt es über die Verfahrenstechnik und die Bioverfahrenstechnik zur Biotechnik .

Viele ursprünglich rein mechanisch arbeitenden Maschinen, wie Werkzeugmaschinen oder Autos wurden immer weiter durch Mikroelektronik automatisiert. Da man für Konstruktion und Wartung daher immer häufiger Wissen aus beiden Fachgebieten benötigte, entstand ausgehend von Japan die Mechatronik . Weitere interdisziplinäre Fachgebiete sind die Computerlinguistik und die Medizintechnik . Das Wirtschaftsingenieurwesen stellt dagegen ein interdisziplinäres Studium dar zwischen Betriebswirtschaft und einer oder mehrerer Ingenieurwissenschaften.

Die Regelungstechnik und die Systemtheorie weisen die Besonderheit auf, dass sie weder auf eine Naturwissenschaft zurückgehen, wie die technische Mechanik oder Elektrotechnik und auch nicht auf in der Praxis existierende Technik wie die Fahrzeugtechnik, sondern aus theoretischen ingenieurwissenschaftlichen Forschungen hervorgegangen ist. [102]

Industrie, Ingenieure und Wirtschaft

Ab etwa 1900 stieg die Anzahl der Ingenieure rapide an: In Deutschland waren es vor 1914 zwischen 100.000 und 150.000, in den 1930er-Jahren 200.000 bis 250.000, um 1980 waren es etwa 370.000 (BRD) und im Jahre 2000 etwa 650.000. In der DDR gab es 1980 etwa 500.000 Ingenieure nach dortiger Definition. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts kam es zu Änderungen des Ingenieurberufs, die im 20. Jahrhundert immer deutlicher wurden. In den größeren Unternehmen wurden eigenständige Konstruktionsbüros gegründet. Die Konstruktion löste sich damit endgültig von der Fertigung, wo zunächst noch Werkmeister und Vorarbeiter die Leitung innehatten. Durch Frederick Winslow Taylors sogenannte „ Wissenschaftliche Betriebsführung “ oder Taylorismus wurden dann sogenannte Betriebsbüros gegründet, in denen Ingenieure die Produktion planten: Sie nahmen die Konstruktionsunterlagen entgegen, prüften sie auf ihre Durchführbarkeit, kümmerten sich gegebenenfalls um neue Werkzeuge und Produktionsmittel und gaben dann Aufträge an die Werkstätten weiter. Die daraus hervorgegangene Arbeitsvorbereitung wurde auch wissenschaftlich untersucht. In Deutschland wurden dazu neue Gesellschaften gegründet wie das Reichskuratorium für Wirtschaftlichkeit (RKW), der Ausschuss für wirtschaftliche Fertigung (AWF) oder den Reichsausschuss für Arbeitsstudien ( Refa ).

Taylor war das prominenteste Mitglied der sogenannten Rationalisierungsbewegung, der es darum ging, den Aufwand in Industriebetrieben zu verringern oder den Ertrag zu erhöhen. Ein wichtiges Instrument war neben den Arbeitsstudien von Taylor, Gilbreth und Gantt, die Standardisierung und Normung , die höhere Stückzahlen und damit niedrigere Stückkosten ermöglicht. Zunächst führten größere Unternehmen eigene Hausnormen ein, konnten sich aber innerhalb der Branchen nicht einigen. Mit Ausbruch des Ersten Weltkrieges und der damit einhergehenden Kriegswirtschaft wurden diese Hausnormen durch militärische Vorgaben ersetzt. Daraus sind in Deutschland die deutschen Industrienormen (DIN) entstanden. Nach dem Krieg waren hier die Ingenieurvereine besonders auf dem Gebiet der Normung tätig.

Während der Weltwirtschaftskrise zwischen den Weltkriegen kam es zu einer sehr hohen Arbeitslosigkeit. Man sprach sogar von „Fehlrationalisierung“; dabei waren auch viele Ingenieure selbst von Arbeitslosigkeit betroffen. Die Technokratiebewegung war in den 1920er- und 1930er-Jahren unter einigen Ingenieuren beliebt, besonders in den USA und Deutschland: Die wirtschaftliche und politische Elite hätte bei der Führung des Landes versagt und die immer technischer werdende Umwelt gebiete es den Ingenieuren die Führungsrolle zu übertragen. Es bildeten sich sogar kleinere Vereine, die dies als politische Forderung formulierten. Die meisten Ingenieure waren allerdings ausgesprochen unpolitisch. Seit Beginn des Zweiten Weltkrieges hatte die Technokratiebewegung keine Bedeutung mehr. [103]

Forschung

Die ingenieurwissenschaftliche Forschung wurde immer weiter ausgebaut. In den USA waren daran vor allem private Forschungsinstitute wie das Battelle-Institut oder das Mellon-Institut und industrielle Forschungslabore beteiligt. In Deutschland waren es nach wie vor die Technischen Hochschulen, die staatlichen Forschungsgesellschaften wie die Physikalisch-Technische Reichsanstalt oder dieKaiser-Wilhelm-Gesellschaft und ebenfalls industrielle Forschungslabore.

In den USA etablierte sich ab 1945 das Modell der „Assembly Line“ der Montagelinie oder Fließbandproduktion als Forschungskonzeption. Am Anfang stand die Grundlagenforschung. Ihre Ergebnisse sollten über angewandte Forschung, Konstruktion und Produktion zur Vermarktung führen. Inspiriert wurde das Konzept durch die Erfahrungen mit der Kernwaffentechnik. Hier war ein linearer Ablauf von der Entdeckung der Kernspaltung bis zur einsatzfähigen Waffe erkennbar. Ab den 1960er-Jahren gab es kritische Töne zum Konzept der Assembly Line und zur Bedeutung der Grundlagenforschung. Durch Untersuchungen kam man zu dem Ergebnis, dass der Anteil der Grundlagenforschung an technischer Innovation bei unter einem Prozent liege und ihre Ergebnisse außerdem innerhalb von 20 Jahren sich praktisch nicht bemerkbar machen.

Spätestens gegen Ende des Jahrhunderts begann die Grenze zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung immer weiter zu verschwimmen, sodass die Unterscheidung nur noch eine geringe Rolle spielt. [104]

Deutschland

In Deutschland kam es wegen der Entwicklungen im 19. Jahrhundert und den Ereignissen im Folgenden zu einigen Besonderheiten.

Ab 1900 wurde das Abitur Zugangsvoraussetzung zum Studium an den Technischen Hochschulen und das Studium selbst stellte für die Ingenieure den Normalfall dar; Facharbeiter, die über die Werkmeisterebene zu Ingenieuren aufstiegen, waren die Ausnahme. Die meisten betrachteten sich als unpolitische Fachexperten, bei einigen waren jedoch auch technokratische Meinungen beliebt. Daraus entstand dann beispielsweise der Reichsbund deutscher Technik (RDT) und der Deutsche Verband technisch-wissenschaftlicher Vereine (DVT) die als Dachverbände für die Technik fungierten. Der VDI entschloss sich nach langem Überlegen nicht beizutreten. Die Nationalsozialisten gründeten als einzige Partei eine eigene Ingenieurorganisation der Kampfbund Deutscher Ingenieure und Techniker (KDAI) mit etwa 2.000 Mitgliedern. 1937, also nach der „Machtergreifung“, hatten etwa 21.000 Ingenieure ein Parteibuch der NSDAP, also jeder zehnte. Verglichen mit anderen Akademikern waren sie damit unterrepräsentiert. Nach 1933 kam es an vielen Technischen Hochschulen zur Selbstgleichschaltung: Sie setzten die NS-Rassenpolitik um, drängten jüdische Mitglieder aus den Hochschulen und gaben sich Verfassungen nach dem Führerprinzip. Der bekannte Maschinenbauprofessor Georg Schlesinger wurde bereits 1933 unter „abenteuerlichen Anschuldigungen“ verhaftet. Als er im Folgejahr freigelassen wurde, nutzte er die Gelegenheit um nach England zu emigrieren. Andere Ingenieure stiegen sogar in die höhere Führungsspitze des NS-Staates auf: Fritz Todt, war zunächst für das Straßenwesen zuständig, wurde später sogar Minister und war Hitler persönlich unterstellt. Nach seinem Tod 1942 wurde Albert Speer sein Nachfolger. Er wurde nach dem Krieg bei den Nürnberger Prozesse zu einer Gefängnisstrafe verurteilt. In der Nachkriegszeit betonten viele Ingenieure die Wertneutralität der Technik und schoben die Verantwortung für ihre Nutzung der Politik und Gesellschaft zu.

Das 1970 erlassene Ingenieurgesetz regelte die Nutzung der Bezeichnung „Ingenieur“. Absolventen der zwischenzeitlich in Technische Universität oder Universität umbenannten Technischen Hochschulen durften sich „Diplom-Ingenieur (univ.)“ nennen, mit optionalem Klammerzusatz. Die Absolventen der Fachhochschulen dagegen „Diplom-Ingenieur (FH.)“ mit verpflichtendem Klammerzusatz. Durch die Bologna-Reform wurden beide Abschlüsse durch das angelsächsische Bachelor/Master-System ersetzt. Die Fachhochschulen benannten sich im Jahr 2000 in „university of applied science“ (Universität für angewandte Wissenschaft) um und unterstreichen damit ihren Anspruch auf Wissenschaftlichkeit, wie schon die Technischen Hochschulen im 19. Jahrhundert. [105]

Forschungsgeschichte

Als erster Technikhistoriker gilt heute der Göttinger Professor für Ökonomie und Technologie Johann Beckmann . Er hielt den Stand der Technik in seinen Werken fest, schrieb aber auch das Buch Beiträge zur Geschichte der Erfindungen . Im 19. Jahrhundert begannen die Ingenieure sich mit der Geschichte ihres eigenen Gebietes zu beschäftigen. Wichtige Ingenieur-Historiker waren Friedrich Klemm und Conrad Matschoß , deren Werke teilweise noch heute als Standardwerke gelten. Sie schrieben jedoch eher eine bloße Aneinanderreihung bedeutender Erfindungen und Persönlichkeiten. Auch bei Marx und Engels finden sich technikhistorische Ansätze, die aber mehr auf politische und gesellschaftliche Rahmenbedingungen achteten. Ab etwa 1960 wurde die Technikgeschichte zu einem geschichtswissenschaftlichen Fachgebiet, das von studierten Historikern erforscht wurde und nicht mehr von Ingenieuren. Eine große Ausnahme entstand durch den Auftrag der SED in der DDR an die Technische Hochschule Dresden, die Ingenieure zu Dozenten für Technikgeschichte ausbilden sollte. Aus den folgenden Studien entstand 1990 schließlich das von Rolf Sonnemann und Gisela Buchheim herausgegebene Werk Geschichte der Technikwissenschaften , als erstes und bislang einziges Gesamtwerk. Daneben gibt es aber einige Darstellungen seit 1990, die die Geschichte einzelner Disziplinen wie die Elektrotechnik ausführlich behandeln. Zur Geschichte der Technischen Hochschulen fehlt ebenfalls noch eine ausführliche Gesamtdarstellung. Zu vielen einzelnen Hochschulen gibt es jedoch ausführliche Werke, die sich eingehend mit ihnen befassen und häufig zu Jubiläen herausgegeben wurden. [106]

Außerdem begannen seit den 1990ern Wissenschaftstheorie und Philosophie , sich nicht mehr nur wie im 20. Jahrhundert mit den Naturwissenschaften zu befassen, sondern auch die Ingenieurwissenschaften mit einzubeziehen und so zu einer Klärung der inneren Struktur technischen Wissens beizutragen. [107]

Literatur

Einzelnachweise

  1. Sabine Maasen, Mario Kaiser, Martin Reinhart, Barbara Sutter (Hrsg.): Handbuch Wissenschaftssoziologie. Springer, Wiesbaden 2012, S. 111; acatech (Hrsg.): Technikwissenschaften. Erkennen – Gestalten – Verantworten. acatech impuls, Springer, Heidelberg/ Berlin 2013, S. 17.
  2. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 25.
  3. Ariel M. Bagg, Eva Cancik-Kirschbaum : Technische Experten in frühen Hochkulturen: Der Alte Orient. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 14–17, 19–21.
  4. Ariel M. Bagg, Eva Cancik-Kirschbaum: Technische Experten in frühen Hochkulturen: Der Alte Orient. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 29.
  5. Ariel M. Bagg, Eva Cancik-Kirschbaum: Technische Experten in frühen Hochkulturen: Der Alte Orient. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 11f.
  6. Ariel M. Bagg, Eva Cancik-Kirschbaum: Technische Experten in frühen Hochkulturen: Der Alte Orient. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 10f.
  7. Ariel M. Bagg, Eva Cancik-Kirschbaum: Technische Experten in frühen Hochkulturen: Der Alte Orient. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 9f.
  8. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 32–36.
  9. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 39.
  10. Dieter Hägermann, Helmuth Schneider: Propyläen Technikgeschichte. Band 1, Propyläen, Berlin 1997, S. 142f.,150
  11. Kurt Maul: Technisches Wissen in Antike und Mittelalter. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 382.
  12. Ariel M. Bagg, Eva Cancik-Kirschbaum: Technische Experten in frühen Hochkulturen: Der Alte Orient. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 40f.
  13. Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 1991, S. 58.
  14. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 30.
  15. Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 1991, S. 49.
  16. Alois Huning: Der Technikbegriff. In: Friedrich Rapp (Hrsg.): Technik und Philosophie. (= Technik und Kultur. Band 1). VDI-Verlag, Düsseldorf 1990, S. 11f.
  17. Dieter Hägermann, Helmuth Schneider: Propyläen Technikgeschichte. Band 1, Propyläen, Berlin 1997, S. 176f.
  18. Alois Huning: Die philosophische Tradition. In: Friedrich Rapp (Hrsg.): Technik und Philosophie. VDI-Verlag, Düsseldorf 1990, S. 28.
  19. Kurt Maul Technisches Wissen in Antike und Mittelalter. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 383.
  20. Dieter Hägermann, Helmuth Schneider: Propyläen Technikgeschichte. Band 1, Propyläen, Berlin 1997, S. 181f.
  21. Fritz Kraft: Technik und Naturwissenschaften in Antike und Mittelalter. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 225–230.
  22. Fritz Kraft: Technik und Naturwissenschaften in Antike und Mittelalter. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 382–385.
  23. Fritz Kraft: Technik und Naturwissenschaften in Antike und Mittelalter. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 387–389.
  24. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik Schöningh, Paderborn 2006, S. 36.
  25. John Peter Oleson: Engineering and technology in the classical world. Oxford university press, Oxford, New York 2008, S. 5.
  26. Fritz Kraft: Technik und Naturwissenschaften in Antike und Mittelalter. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 220–234.
  27. Armin Hermann: Was wollen die Naturwissenschaften? In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 212.
  28. Marcus Popplow: Unsichere Karrieren: Ingenieure im Mittelalter und Früher Neuzeit 500-1750. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 80.
  29. Marcus Popplow: Unsichere Karrieren: Ingenieure im Mittelalter und Früher Neuzeit 500-1750. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 72f.
  30. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 40–48.
  31. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 40–42, 65–68.
  32. Marcus Popplow: Unsichere Karrieren: Ingenieure im Mittelalter und Früher Neuzeit 500-1750. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 71f.
  33. Fritz Kraft: Technik und Naturwissenschaften in Antike und Mittelalter. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 235–237.
  34. Alwin Diemer, Gert König: Was ist Wissenschaft? In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 15–20.
  35. Marcus Popplow: Unsichere Karrieren: Ingenieure im Mittelalter und Früher Neuzeit 500-1750. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 92f.
  36. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 52.
  37. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 48–52.
  38. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 61–65, 86–89.
  39. Charlotte Schönbeck: Renaissance – Naturwissenschaften und Technik zwischen Tradition und Neubeginn. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 252.
  40. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 58.
  41. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 91–94.
  42. Karl H. Metz: Ursprünge der Technik Schöningh, Paderborn 2006, S. 83f.
  43. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 47.
  44. Marcus Popplow: Unsichere Karrieren: Ingenieure im Mittelalter und Früher Neuzeit 500-1750. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 89.
  45. Charlotte Schönbeck: Renaissance – Naturwissenschaften und Technik zwischen Tradition und Neubeginn. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 258.
  46. Gerhard Zweckbronner: Technische Wissenschaft im Industrialisierungsprozeß bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 401.
  47. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 54f.
  48. Marcus Popplow: Unsichere Karrieren: Ingenieure im Mittelalter und Früher Neuzeit 500-1750. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 116f.
  49. Ulrich Troitzsch: Technischer Wandel in Staat und Gesellschaft zwischen 1600 und 1750. In: Akos Paulinyi, Ulrich Troitzsch: Propyläen Technikgeschichte. Band 3, S. 45–47, 249–264.
  50. Marcus Popplow: Unsichere Karrieren: Ingenieure im Mittelalter und Früher Neuzeit 500-1750. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 108–118.
  51. Charlotte Schönbeck: Renaissance – Naturwissenschaften und Technik zwischen Tradition und Neubeginn. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 244–251.
  52. Alois Huning: Die philosophische Tradition. In: Friedrich Rapp (Hrsg.): Technik und Philosophie. VDI-Verlag, Düsseldorf 1990, S. 31–33.
  53. Alois Huning: Die philosophische Tradition. In: Friedrich Rapp (Hrsg.): Technik und Philosophie. VDI-Verlag, Düsseldorf 1990, S. 33–35.
  54. Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 217f.
  55. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 55–59.
  56. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 56.
  57. Andreas Kleinert: Technik und Naturwissenschaft im 17. und 18. Jahrhundert. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 278f.
  58. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 57f.
  59. Ulrich Troitzsch: Technischer Wandel in Staat und Gesellschaft zwischen 1600 und 1750. In: Wolfgang König (Hrsg.): Propyläen Technikgeschichte. Band 3, S. 264–267, 259–261.
  60. Andreas Kleinert: Technik und Naturwissenschaft im 17. und 18. Jahrhundert. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 282f.
  61. Andreas Kleinert: Technik und Naturwissenschaft im 17. und 18. Jahrhundert. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 285–288.
  62. Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. S. 50, 57f.
  63. Gideon Freudenthal, Oliver Schlaudt: Das materialistische Programm. Sabine Maasen, Mario Kaiser, Martin Reinhart, Barbara Sutter (Hrsg.): Handbuch Wissenschaftssoziologie. Springer, Wiesbaden 2012, ISBN 978-3-531-17443-3 , S. 38–40, S. 35–45.
  64. Propyläen Technikgeschichte. Band 3, S. 231–240.
  65. Wolfgang König: Vom Staatsdiener zum Industrieangestellten: Die Ingenieure in Frankreich und Deutschland 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 179–184.
  66. Wolfgang König: Vom Staatsdiener zum Industrieangestellten: Die Ingenieure in Frankreich und Deutschland 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 190–192.
  67. PW Musgrave: Technical Change, the Labour Force and Education. Oxford 1967.
  68. Lothar Gall (Hrsg.): Enzyklopädie deutscher Geschichte. Band 70: Christian Kleinschmidt: Technik und Wirtschaft im 19. und 20. Jahrhundert. Oldenbourg Verlag, München, 2007, S. 1–26.
  69. Beiträge in Wolfgang König (Hrsg.): Propyläen Technikgeschichte. Propyläen, Berlin 1997:
    • Band 3: Ulrich Troitzsch: Technischer Wandel in Staat und Gesellschaft zwischen 1600 und 1750. S. 280–337, 383–428,
    • Band 4: Netzwerke, Stahl und Strom – 1840–1914 :
      • Weber: Verkürzung von Zeit und Raum – Techniken ohne Balance zwischen 1840 und 1880. S. 59–77, 85–108, 126–133.
      • König: Massenproduktion und Technikkonsum – Entwicklungslinien und Triebkräfte zwischen 1880 und 1914. S. 329–387.
  70. Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 1991, S. 160–193, 233–279, 343–362.
  71. König: Massenproduktion und Technikkonsum – Entwicklungslinien und Triebkräfte zwischen 1880 und 1914. In: Wolfgang König, Wolfhard Weber: Propyläen Technikgeschichte. Band 4: Netzwerke, Stahl und Strom – 1840–1914.
  72. Beiträge in: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991:
    • Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. S. 60–63.
    • Gerhard Zweckbronner: Technische Wissenschaft im Industrialisierungsprozeß bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. S. 405–407, 418–422.
  73. Daniel Bieber: Technikentwicklung und Industriearbeit. Campus Verlag, Frankfurt/ New York 1997, S. 147.
  74. Gerhard Zweckbronner: Technische Wissenschaft im Industrialisierungsprozeß bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 411–413.
  75. Gerhard Zweckbronner: Technische Wissenschaft im Industrialisierungsprozeß bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 414–416.
  76. Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 1991, S. 313–325.
  77. Gerhard Zweckbronner: Technische Wissenschaft im Industrialisierungsprozeß bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 422f.
  78. Gerhard Zweckbronner: Technische Wissenschaft im Industrialisierungsprozeß bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 415f.
  79. Gerhard Zweckbronner: Technische Wissenschaft im Industrialisierungsprozeß bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 424f.
  80. Beiträge in Laetitia Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung
    • Claus Priesner: Polytechnische Vereine und technische Bildung. S. 235–258.
    • Wolfgang König: Technische Vereine als Bildungseinrichtung. S. 260–276.
    • Hans-Martin Kirchner : Zeitschriftenwesen und technische Bildung. S. 319–338 insb. S. 322.
  81. Kees, Gispen: Der gefesselte Prometheus – Die Ingenieure in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 127–175.
  82. Kees, Gispen: Der gefesselte Prometheus – Die Ingenieure in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien, 2006, S. 136f., 140, 143.
  83. Kees, Gispen: Der gefesselte Prometheus – Die Ingenieure in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 157.
  84. Propyläen Technikgeschichte. Band 4, S. 398f.
  85. Kees, Gispen: Der gefesselte Prometheus – Die Ingenieure in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 148f.
  86. Propyläen Technikgeschichte. Band 4, S. 115, 400.
  87. Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 1991, S. 329f.
  88. Kees Gispen: Der gefesselte Prometheus: Die Ingenieure in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 150–175.
  89. Kees, Gispen: Der gefesselte Prometheus – Die Ingenieure in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien, 2006, S. 164.
  90. Wolfgang König: Vom Staatsdiener zum Industrieangestellten: Die Ingenieure in Frankreich und Deutschland 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 179–229.
  91. Propyläen Technikgeschichte. Band 4, S. 111f., 393ff.
  92. Karl-Heinz Manegold: Geschichte der technischen Hochschulen. In: Laetitio Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung.
  93. Laetitio Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung. S. 241f.
  94. Diverse Beiträge aus: Laetitio Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung :
    • Helmuth Albrecht: Die Anfänge eines technischen Bildungssystems
    • Wolf Ekkehard Traebert : Technik und allgemeinbildende Schulen
    • Gustav Grüner: Entwicklung der technischen Fachschulen
  95. Laetitio Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung. S. 240f.
  96. Wolf Ekkehard Traebert: Technik und allgemeinbildende Schulen. In: Laetitio Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung. S. 158.
  97. Lothar Gall (Hrsg.): Enzyklopädie deutscher Geschichte. Band 82: Hans-Christof Kraus: Kultur, Bildung und Wissenschaft im 19. Jahrhundert. Oldenbourg Verlag, München 2008, S. 45.
  98. Karl-Heinz Manegold: Geschichte der technischen Hochschulen. In: Laetitio Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung. S. 209–231.
  99. Wolfgang König: Vom Staatsdiener zum Industrieangestellten: Die Ingenieure in Frankreich und Deutschland 1750–1945. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 207f.
  100. Laetitio Boehm, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Bildung. S. 235–276:
    • Claus Priesner: Polytechnische Vereine und technische Bildung
    • Wolfgang König: Technische Vereine als Bildungseinrichtung
  101. Walter Kaiser: Ingenieure in der Bundesrepublik Deutschland. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 247–266.
  102. Heinz Blenke: Technikwissenschaften im Wandel. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991.
  103. Walter Kaiser: Ingenieure in der Bundesrepublik Deutschland. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 217–233, 244.
  104. Propyläen Technikgeschichte. Band 5, S. 512–516.
  105. Walter Kaiser: Ingenieure in der Bundesrepublik Deutschland. In: Walter Kaiser, Wolfgang König (Hrsg.): Geschichte des Ingenieurs. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 2006, S. 217–241.
  106. Wolfgang König, Helmuth Schneider (Hrsg.): Die technikhistorische Forschung in Deutschland von 1800 bis zur Gegenwart. kassel university press, Kassel 2007, ISBN 978-3-89958-318-2 , S. 248, 293f. ( Volltext ; PDF; 5,1 MB)
  107. Klaus Kornwachs (Hrsg.): Technologisches Wissen – Entstehung, Methoden, Strukturen. Springer, Berlin 2010, S. 11.