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第一次工業革命（英語：The first Industrial Revolution) 約於1740年代興起，持續到1830年代至1840年代。而後產生所謂的第二次工業革命（1870年）和20世紀以來的第三次工業革命。在此期間，人類生產與製造方式逐漸轉為機械化，出現以機器取代人力、畜力的趨勢，以大規模的工廠生產取代手工生產的革命，引發自現代的科學革命。由於機器的發明及運用成為了這個時代的標誌，史學家便稱這個時代為機器時代（the Age of Machines）。
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「工業革命」重新導向至此。關於其他用法，請見「工業革命 (消歧義)」。
工業革命在1759年左右已經開始，但直到1830年前尚未蓬勃發展。大多數認為，工業革命發源於英格蘭中部，當地的富藏的煤礦成為工業化的土壤，以及圈地運動大規模生產羊毛，並造成農民湧向城市等因素結合起來，造成了紡織產業轉向工業化。1769年，英國人瓦特改良蒸汽機之後，由一系列技術革命引起了從手工勞動向動力機器生產轉變的重大飛躍。隨後自英格蘭擴散到整個歐洲大陸，19世紀傳播到北美地區。此前哥倫布大交換導致歐洲人口爆炸，社會生產需求大增，城市化與紡織業是工業革命的前提，蒸汽機、煤、鋼和金融為促成工業革命技術加速發展的四項主要因素。英國為最早發起工業革命，亦為最早結束工業革命的國家。
在瓦特改良蒸汽機之前，整個生產所需動力依靠人力、畜力、水力和風力。伴隨蒸汽機的發明和改進，工廠不再依溪河而建，很多以前依賴人力與手工完成的工作，自蒸汽機發明後被機械化生產取代。工業革命是一般革命不可比擬的巨大變革，與1萬年前農業革命一樣，革命其影響涉及人類社會生活的各個方面，使社會發生了巨大的變革，對人類的現代化進程推動起到不可替代的作用，把人們推向嶄新的「蒸汽時代」。
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在工業革命前，大部分西方人都在鄉間居住，並在細小的田地以耕種和畜牧維生。他們以人力輔以牛隻及簡單工具耕種，耕種的方法則仍沿用中世紀的三田制（the Three-field System）。根據這種方法，農民把土地劃分為參，每年只在其中兩塊田耕種，餘下一田則休耕，收穫量不多。
這時，僅有極少數西方人在城市居住，當時城市的人口平均不到一萬人。除了貴族與教會之外，大部分的城市平民都是商人和工匠出身。商人以轉售和運送工匠的製品謀生，而工匠則多在家中用手動的工具和細小的機器，來生產衣服和一些木製與金屬製日用品維持生計。這種以人手及簡單工具在坊間作業的生產方式稱為「家庭手工業制」（the Domestic System）。
大不列顛在法律與文化上，有着開啟工業革命的基礎。[1]以下是英國提供此種環境的關鍵因素：
進入了大航海時代後，多產的新美洲作物以及礦石財富被送進歐洲，繁榮的發展使得歐洲人口數出現爆炸性躍升，雖然增加了大量的人口，但務農的人並不需要這麼多，促使人們轉而發展其他行業。到了18世紀，英國人口依然不斷增加，以及英國農業革命和圈地運動的後果，以致農業勞動力過剩，不得不尋求新的就業機會，有助於推動工商業的發展；再加上人們成倍增長，整個社會的消費需求亦日漸增加，為批量化生產的商品提供了銷路。
工業革命首先發生在英國中北部，那裏擁有豐富的淺層煤礦和鐵礦資源，而且缺乏木材。工業革命下產生的蒸汽機，以及利用焦煤而不是木材煉鋼的冶金技術革新，這些使得英國的煤礦和鐵礦有了廣闊的用武之地。相對的，歐洲諸國的採礦技術要到以後才能開掘較深的礦層，致使英國得率先發展工業革命。
1623年英國國王詹姆士六世及一世允許設立專利權，以保護新發明的權利，開始刺激許多新發明的產生。工業革命約於1750年開始於大英地區。工業革命的展開有多種原因，其中，封建制度的結束就是明顯的工業革命導火線。隨着封建制度於18世紀初在西方消失，貴族及大地主所享有的各種特權（如貿易專利）也隨之消失。此類變革推動了自由貿易，形成了更大規模的市場，使工商業的發展更為蓬勃。在這種改變下，舊有的家庭式工業生產模式已不能滿足貿易發展的需要，所以人們便致力改進生產技術和生產模式以增加產量，因而引發了工業革命。
此外，世界貿易的發展亦扮演要角。從15世紀發現新航路起[3]，許多歐洲國家在亞、非、美三洲各自建立殖民地。至18世紀，這些殖民地不僅為它們提供原料和商品出口市場，還推動了世界貿易的發展。為了滿足因世界貿易所引致的強勁需求，人們便開始採用機器和其他方法來提高產量，即使溢量生產亦可傾銷至殖民地解決（此為資本主義典型特徵），從而毫無顧慮地引發了工業革命。
工業革命發生前，英國實際上已經歷過一場金融革命（西方的經濟史學家將英格蘭銀行的創立、公債的發行和穩固以及其他金融業的變革稱為「金融革命」），金融革命不斷為工業革命注入資本燃料和動力。英國經濟學家、諾貝爾獎得主John Hicks認為，技術革命既沒有引發經濟持續增長，也未導致工業革命。因為早已存在的技術發明缺乏大規模資金以及長期資金的資本土壤，便不能使其從作坊階段走向諸如鋼鐵、紡織、鐵路等大規模工業產業階段，「工業革命不得不等候金融革命」[4]。工業革命興起的新產業，其工業原料成本、研發成本、人力成本、廠房成本、設備成本等開支都十分巨大，如機械製造，冶金，鐵路等等都屬資金密集型行業，對廉價資本依賴性大。英國光榮革命，建立的文官制度和自上而下垂直徵稅稅體系以及憲政改革對約束政府行為產生了可信承諾，使得國會能夠嚴格督導政府財政，令私人債務清償方面具有較高的信譽保證。高效、透明、有序的稅收體系，不僅令新興的工業企業免受苛捐雜稅困擾，且令英國國債在世界範圍內享有極高信譽，其長期公債利率一降再降，最後僅3%利率水平，銀行利率降得更低(公債利率一般高於同期銀行存款利率)，英國在發展國債市場之後，進一步發展了股票市場、企業債券市場等等，如倫敦證券交易所。這些都為工業革命提供了「廉價資金」。
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歐洲科學的發展與基督宗教有一定的聯繫，由於歐洲教會的日益腐敗，早期基督教作為唯一真理的觀念開始被挑戰，除了催生出世俗化之外，對於傳統信仰與世界上事物的認知，興起了懷疑的心態，為尋求何謂上帝的規律與真理，歐洲人走向重新查證歷史文獻，思考求真、人文主義的時代。進而承繼了文藝復興和以此發展出的啟蒙運動重視科學的精神，西方技術因而得到重大發展。而科學成為歐洲人對於真理的探索方式外，那時的科學家的重要發明和發現，為工業革命的發展帶來不少助益。
工業革命的開始與18世紀下半葉開始的少量發明密切相關。在19世紀30年代已取得了以下重要領域的進步：
- 紡織業：一開始由水車、之後由蒸汽機驅動的機械化紡紗大大增加了工人的產量。動力織布機將工人的產量提高了40%。[5]軋棉機使去除棉花中種子的效率提高了50%。羊毛和亞麻的紡織和編織也產生了生產率的大幅提高，但它們沒有棉花那麼顯著。[6]
瓦特在湯瑪斯·紐科門1712年蒸汽機的基礎上在1781年改進了蒸汽機。 - 蒸汽動力：蒸汽機的效率提高，使他們只需原先五分之一至十分之一的燃料 。固定蒸汽發動機對旋轉運動的適應使它們適合於工業用途。[7]高壓發動機具有高的功率重量比，使其適合安在運輸工具上，長距離陸上交通的火車隨之誕生。[8] 1800年後，蒸汽動力迅速普及。蒸汽機改變了以往的生產只能依賴人力和畜力的局限，為工業生產、交通運輸提供了廉價而充足的動力。
- 鋼鐵生產工法：用焦炭代替木炭大大降低了生鐵和鍛鐵生產的燃料成本，也增大了鋼鐵的韌性和強度。[9] 使用焦炭還增大了高爐的最大大小[10][11]，擴大了經濟規模。鑄鐵吹塑氣缸首先在1760年使用。其後通過使其雙重作用得到改進，這使更高的爐溫變為可能。鋼鐵業的進步，為技術革新生產的各種新機器提供了必要的原材料，同時也將英國大量的煤炭資源利用了起來。工業革命首先發生在英國中北部，和英國中北部擁有大量的煤炭和鐵資源是分不開的。
航海時代的殖民公司制度逐漸成熟，並擴及到其他行業，資金的積聚及新機器的發明也是引發工業革命的其中兩個主要原因。18世紀時，歐洲本土的貿易發展蓬勃，使商人累積了大量財富。為了獲得更豐厚的利潤，他們便致力投資開設工廠、購置原料和發明新機器。加上隨着各類型機器的發明及應用，舊有以人力為主的生產工序逐漸被由蒸汽推動的機器取代。生產工序的機械化，提高了工農業的產量。結合以上的種種原因，就成就了工業革命的輝煌。
舊有的經濟模式，行會的師徒作坊式生產制度，控制了從生產技術到銷售價格等多方面的因素，雖然確保了產品品質，但也阻礙了技術革新。而工業革命相對於行會師徒作坊式的生產，最大的變化就是採用了新技術，生產更加集中，工人們在大規模的工廠工作，而不是小作坊。由掌握銷售渠道的商人開始組織生產。這種變化，大大提高了生產效率降低了成本，從而能夠滿足世界各地的廣大市場需要。以往行會作坊生產的東西，相對工廠大規模生產的東西，更為精緻，而可以稱為「奢侈品」。但是工廠化的大規模製造，可以生產出眾多價廉物美的商品，於是把各種所謂的「奢侈品」擠出了市場，行銷整個世界。於是行會作坊式生產模式在工業革命產生的競爭下，走向了下坡路，越來越無法應付工業革命帶來的變化。
而農村土地制度的變化，也就是首先在英國發生的圈地運動，同樣是一個生產集中化的過程。工業革命前的土地制度，使農民只能分別在許多分散的小塊土地進行耕作。這些土地採用落後的三圃制耕作技術，每三年就要休耕一年，休耕的土地作為公共牧場供家畜使用，畝產低，土地浪費嚴重。但由於敞地制土地犬牙交錯互相連在一起，單獨小塊土地無法改變耕作方式。比如若自己的土地不打算休耕，但也無法避免由於旁邊的土地休耕後家畜對其的踐踏。圈地運動雖然對許多農民來說並不公平，許多農民被迫分得更貧瘠的土地，也無資本採用新的耕作技術，同時失去了休耕的公共土地放牧家畜的好處。但是土地集中後可以進行徹底的技術改良，生產更多的糧食供養更多的人口，尤其是可以為紡織工業生產大量的羊毛。不少失去土地的農民，為工業革命提供了大量的勞動力，成為了工廠的工人，也為新產生的工人階級埋下了伏筆。圈地運動在英國伊利沙伯一世時期發展得比較緩慢，但自光榮革命後的18世紀，開始愈演愈烈，從而引發了眾多農民起義。
W.A.阿姆斯壯為首的一些人則主張把地主和農民二元對立實為過度簡單化歷史。他指出當時很多生活有着落的農民同樣積極地參與圈地。「我們應當小心一點，不要把這一切（圈地）歸於一個龐大複雜的歷史轉變的必然結果」，「18-19世紀的圈地狀況被嚴重誇大了」。圈地運動配合工業革命，為工業革命提供了充足的勞動力和工業原材料，以及能供養更多的非農業人口，雖然產生了許多不公和暴動，客觀上確實是工業化的一個必要前提，提供了土地集中後的規模耕作增加產量，被驅趕出的農民則投入工商業成為勞動力的來源。
18到19世紀的英國，由於專利制度的保障，也由於能提高生產力的新技術會帶來的十分可觀的利潤，於是有許多有錢人投資於各種發明創造。雖然不是所有的發明都能取得預期的成功，但是若某一種新技術發明能應用在生產中而提高生產效率，就會帶來十分可觀的利潤，就如現在的風險投資一樣。技術發明如滾雪球一般，一種新的技術發明出來，就會刺激發明另一種新的技術。比如珍妮紡紗機這種新技術，使得能紡出更多物美價廉的紗，那麼將會產生更多地對棉花的需求，又可為提高織布技術帶來了激勵。生產上每個環節技術上的革新，都會刺激相應環節不斷尋找新的技術革新，以便適應新的生產效率下的需求，如同鏈式反應一般。
工業革命前後共有很多種不同的發明，除了較為著名且最具代表性的蒸汽機外，還有很多發明對後世影響深遠。以下是一些較重要的發明列表：
| 年份 | 發明者 | 發明 |
|---|---|---|
| 1712年 | 湯瑪斯·紐科門 | 發明蒸汽機 |
| 1733年 | 約翰·凱 | 飛梭 |
| 1765年 | 詹姆士·哈格里夫斯 | 珍妮紡紗機 |
| 1778年 | 約翰·哈林頓 | 抽水馬桶 |
| 1781年 | 詹姆斯·瓦特 | 改良蒸汽機 |
| 1798年 | 阿羅斯·塞尼菲爾德 | 平版印刷 |
| 1797年 | 亨利·莫茲萊 | 螺絲切削機床 |
| 1807年 | 羅伯特·富爾頓 | 蒸汽輪船 |
| 1812年 | 理查德·特里維西克 | 科爾尼鍋爐 |
| 1814年 | 喬治·斯蒂芬生 | 蒸汽火車 |
| 1815年 | 漢弗萊·戴維 | 礦工燈 |
| 1837年 | 摩斯 | 電報機 |
| 1844年 | 威廉·費阿柏恩 | 蘭開斯特鍋爐 |
| 1876年 | 亞歷山大·格拉漢姆·貝爾 | 電話 |
| 1885年 | 卡爾·本茨 | 汽車 |
工業革命對19世紀科學發展及社會變遷產生了極為重要的影響，以前的科學研究很少用於工業生產，隨着工業革命的發展壯大，工程師與科學家的界限越來越小，更多的工程師埋頭做科學研究。以前的科學家多是貴族或富人的子弟，現在則有許多來自工業發達地區和工人階級的子弟成為了科學家。他們更加對化學和電學感興趣，這也促進了這些學科的發展。
由於圈地運動和農業技術的改良導致鄉村許多剩餘的人口大舉移入都市，歐洲主導的資本主義經濟的世界大規模貿易，使得城市和工廠能夠吸收這些大量人口，由此造成了都市化的現象及都會區的出現；都會化的生活，讓知識與資訊溝通更為便利。而工業化使得出現現代化的交通工具，出行更加便利，使得人們更加見多識廣。在商品經濟下利己的生活習慣里，於是人們的思想發生了許多改變，更多人追求個人的幸福，而非來世的幸福或集體的利益。也因為自由經濟主義的興起，世界大規模自由貿易導致出現了一個新富階層，再加上人們思想上的變化，進而使得更多的人，當時主要是中產階級對民主政治的參與的興趣，由此導致歐洲各國選舉權與被選舉權，不斷擴大到社會上更多的人群中。
大量工廠的成立，工人悲慘的生活及工作環境也逐漸為人重視，許多的慈善機構於是成立，主張以社會福利制度改善窮人生活，也免費提供糧食及住所。由於資本主義的周期性經濟危機，也由於當時沒有任何政府提供的保障，許多工人在因經濟危機而失業的情況下過着食不果腹的生活。在正常的經濟環境裏，生產環境也十分惡劣收入也很微薄，這些有限的社會福利並沒有多大程度上改善工人的狀況，由此導致勞資雙方也就是資產階級與工人階級的對立。如1811年，一個名叫盧德的英國工人搗毀機器，從而引發了反對機械化的盧德運動。馬克思為首的左派學說正是在這樣的環境下產生，衍生出了共產主義的思想，對日後的人類社會影響甚鉅。不過也由於工業革命，才可能產生大量的工人，而農業社會中則不會出現這種情況。
工業革命時期嚴酷的經濟環境造成了當時人類平均身高的降低，人類的平均身高並非是一成不變的，科學界普遍認為6000年前農業社會的形成與漁獵的生活方式被農耕取代，造成了人類平均身高的下降，土耳其境內8000年前遺蹟所留下的屍骨平均身高超過今日土耳其的平均身高。[12]英國牛津大學里查德教授在分析了幾千具從丹麥、瑞典、挪威、英國和冰島挖掘出來的古代人類男性的遺骨後發現，人類成年男性平均身高在中世紀期間的公元9世紀到12世紀之間到達了一個自10萬年前現代智人誕生以來到20世紀中期前的平均最大值，平均身高為1.73米，然後逐漸變矮變低，到了工業革命前夕的18世紀和19世紀，歐洲成年男性平均身高降低到1.67米，比9世紀到12世紀間減小了6厘米之多。一直到了20世紀中期，人類男性平均身高才重新恢復達到9世紀到12世紀的最大值。羅馬帝國時期的遺址赫庫蘭尼姆城（在今土耳其境內）前後共出土了近二百餘具遺骸，美國史密森大學物理考古學家薩拉·比西爾對他們進行了深入細緻的研究，了解到古羅馬男子一般身高一點七米，女子一點五五米」 [13] 從1920年開始，特別是從20世紀中期以後，人類平均身高迅速增長，歐洲成年男子平均身高從167厘米增長到177厘米，其中比利時成年男子的平均身高從1920年的166厘米增長到1970年的174厘米，丹麥則從169厘米增加到178厘米。[14]
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