Ландшафт материальной культуры прошлого на первый взгляд меняется довольно резко и внезапно, если не сказать бессистемно. Однако дело обстоит в точности наоборот: эволюция происходит медленно и неслучайно. Большинство технологических прорывов относятся к одному из трех типов перемен: новая концепция, новый масштаб, новый материал. Подлинно революционные новшества часто выступают сразу в двух или трех категориях. Так, изобретение первой кровати, если вообразить это событие, должно было включать появление концепции кровати, затем осознанное или инстинктивное решение относительно ее размеров и, наконец, выбор материалов. Когда создана «первокровать», то можно задаваться частными вопросами, подражая аристотелевскому мыслительному методу: правильные ли у нее размеры, не надо ли использовать другой сорт древесины, лучше выдерживающий нагрузки от веревочной сетки под матрас, и нельзя ли найти более эффективный способ плетения этой сетки.
Чтобы создать первый инструмент для письма, потребовалось осознать, что с помощью некоего предмета можно осознанно и многократно оставлять след. Затем понадобилось установить, какой материал способен оставлять след, и определить, можно ли использовать материал в исходном виде или ему стоит придать более удобную форму. Когда открытие было сделано и решение было принято, развитие концепции пошло в русле расширения масштабов производства и распространения инструмента. Также открылся путь изменения самих «следящих» материалов и разработки наилучших носителей. Изменения масштаба обычно ассоциируются с поисками оптимальных или максимальных размеров предмета или же с наращиванием объемов производства. В области материалов перемены означают поиск экономических выгод или улучшение функциональности и качества. Инженеры редко говорят об инновациях во всех трех категориях сразу.
Большинство инженерных проектов не связаны с новшествами масштаба. Да и выбор материалов зачастую бывает произвольным и диктуется не столько технологическими требованиями, сколько эстетическими предпочтениями или соображениями престижа. Но если идею пытаются воплотить в неподходящих материалах, результат часто оказывается катастрофическим. Например, деревянный плот хорошо плавает, чего нельзя ожидать от плота из камня, при этом некоторые виды древесины подходят для строительства плотов лучше, нежели другие. Томас Эдисон знал, что не каждый материал годится для создания нити в лампе накаливания, но в глубине своей инженерной души был уверен в принципиальной работоспособности идеи и ее воплотимости, если только только ему удастся обнаружить сырье с нужными свойствами. Эдисон перепробовал множество материалов, пока не нашел нужный, а когда его спрашивали, был ли он обескуражен долгими поисками, он, по свидетельствам современников, отвечал отрицательно, поскольку каждый неудачный опыт приносил ему пользу: исключение еще одного материала из списка. Чарльз Бэтчелор, сподвижник Эдисона, работавший с ним в Менло-парке, описывал один из таких неудачных экспериментов: «В нитях из пеньковых волокон, скрепленных графитом наподобие того, что использовался в простых карандашах, было много примесей, и материал, казалось, разбухал, образовывал дуги и выделял газы, которые разрывали лампы»