在本節中，我們將概述一種緩慢的積累，它最終導致城市、國家和文明的出現。這種積累包括生產力和人口密度的增長，以及一種變幻不定的氣候。
增長的農業生產力
人們在定居下來從事農耕之後，還需要學習很多東西。很顯然，在最初幾千年，農民食用他們馴化的動物，一旦這些動物長大到成年體型，就把它們吃掉；為什麼要更長久地餵養它們呢？（通過動物骨骼的殘骸，考古學家能夠判斷出它們被宰殺時的年齡。）
農民逐漸意識到，他們能夠以更多方式來利用他們的動物，而不僅僅是獲取它們的肉和皮毛。如果他們讓這些動物活得更長久，他們就能夠以它們的奶為食，以它們的毛縫製衣服，以它們的糞便為肥料，以它們的肌肉力量來拉犁和負重。
牛津大學考古學家安德魯·謝拉特（Andrew Sherratt）將這種對馴化動物的廣泛利用稱為「次級產品革命」。他宣稱，大約從公元前 4000 年以來，非洲-歐亞大陸的農民就開始更加有效地利用它們牲畜的次級產品：在不宰殺動物的同時可以使用的產品。不過，他的這種觀點引起了爭議；馴化一些動物（比如山羊）的最初原因，可能是為了擠奶。
儘管山羊奶可能很早就得到了利用，不過，奶牛的奶給人類造成了困擾。即使在今天，世界上大多數人也無法忍受牛奶中的乳糖；許多成年人喝牛奶的時候，會產生令人不舒服的腸胃脹氣和腹瀉。為了以牛奶為食，早期農民（或許是他們的妻子）要想辦法對它們進行加工處理，以便牛奶更易於消化和儲存；這樣，他們就創造出了含糖較少的酸奶酪和乾酪。牧牛人的後代最終進化出一種消化乳糖的基因能力。
為了生產合意的羊毛（既不是太硬，也不是太軟），人們就得選擇綿羊進行繁殖和培育，在此過程中，他們發現被閹割的雄性老綿羊的羊毛最好。在使用羊毛之前，人們以植物纖維來製作衣服——地中海和近東的亞麻、中國的大麻、中美洲的仙人掌以及印度的棉花。事實證明，羊毛更暖和，也更容易染色；它成為一種很有價值的商品。
次級產品的發展促進了婦女工作本質的變化。從現代農耕社會的證據來看，加工酸奶和乾酪以及編織工作，似乎常常由婦女承擔。婦女為何獲得這些工作呢？人類學家朱迪絲·K·布朗（Judith K. Brown）於 1970 年給出了一個很有說服力的答案；她聲稱，在一個社會中，婦女是否成為某種特定工作的主角，取決於這種工作與照料小孩的兼容性。她指出，婦女的工作有如下特徵：容易中斷也容易重新開始，不會將小孩置於潛在的危險之中，不會要求勞動者遠離家門。
在非洲-歐亞大陸，犁鏵和輪子大約出現於公元前 5000 年，那時，人們逐漸意識到，他們可以給動物套上軛，以便更多地利用它們的肌肉力量。閹牛（即被閹割的公牛）能夠牽引大型犁鏵耕地，耕地面積是人力推動犁鏵耕地的四倍。到大約公元前 4000 年，人們很可能在烏克蘭馴化了馬，在埃及馴化了驢子，把它們用於耕地和運輸。
在美洲，除了美洲駝、羊駝和秘魯的駱馬之外，不存在其他可以馴化的大型動物。其他有可能被馴化的大型動物——馬、大象和駱駝——因狩獵或氣候變化的緣故早就滅絕了（參見第 5 章）。美洲地區歷史發展的不同方式，可能主要取決於這個事實。其他生存下來的動物，包括野牛、麋鹿、駝鹿、鹿以及美洲獅，無法被馴化。
就這樣，非洲-歐亞大陸的農民逐漸提高了使用馴化動物的效率。與此同時，其他族群創造出新的遊牧生活方式，幾乎完全以他們畜養的動物的產品為生。這就允許人們居住在不適合農耕的乾旱地區，這些地方有足夠多的草料餵養他們的動物，只要他們定期遷徙即可。這種地區包括歐亞大陸大草原、西南亞沙漠以及東非熱帶大草原。一旦人們學會主要以他們動物的產品為食，他們就可以遷移到這些乾旱地區。遷徙的遊牧民族能夠以他們畜群的產品生活，不過，他們往往需要定居的農耕民族的穀物和其他物品，為了獲得這些物品，他們要麼洗劫農民，要麼與他們進行貿易。他們成為歷史上一股主要力量，將非洲-歐亞大陸的不同定居區聯結在一起，比如，把輪車、馬匹和青銅冶煉術傳播到中國。
灌溉和其他技術
在公元前 5000 到公元前 3000 年間，人們發展出了另一項新技術，即灌溉，或者說用於耕作的水資源管理。這種技術可能始於農民在適當時候把溪水引入田間灌溉莊稼。灌溉包含挖掘渠道、疏浚溝渠以及在適當時機打開和關閉它們。隨著歲月更替，大規模的運河、堤壩和浸水漿輪體系得以發展起來。這些技術在土壤十分肥沃而異常乾燥的地區產生了重大影響。那裡的農業在灌溉的幫助下非常高產，快速的人口增長隨之出現。
然而，灌溉會導致不可持續的、長期的副作用。就像所有的農業那樣，灌溉也會把不受控制的生態系統轉變為可控的體系。灌溉使得地下水位升高，常常導致土壤的水無法排干，形成水澇土壤。由於蒸發作用，灌溉也會增加土壤的鹽分。來自山區的水在流過岩石時，會融化大量無機鹽。這種水在用於灌溉時，會蒸發而不是逐漸排盡，從而將無機鹽留在土壤中。幾百年之後，這種日益嚴重的鹽鹼化會讓穀物減產。
另一些技術革新為城市的出現鋪平了道路。陶器的發明解決了儲存、液體運輸和烹食等一系列問題。陶器可能是日本繩紋文化時期狩獵和採集民族首先發明的，經放射性測年，最早的陶器碎片大約為公元前 14000 年的產品。大約公元前 6500 年，美索不達米亞也有了陶器。到大約公元 5500 年，美索不達米亞加工了一些軟金屬（金、銀和銅）；硬金屬（青銅和鐵）出現的晚一些，因為它們需要更有效的窯爐來提高溫度。青銅是銅與錫按照 10︰1 的比例冶煉而成；錫非常罕見，對這種金屬的需求極大地促進了貿易。在大約公元前 4000 年和公元前 2000 年，青銅分別出現在美索不達米亞和中國。隨著陶器和冶金術的發明，掌握了這種技術的專門人才甚至在村莊和小城鎮中都大受歡迎；因為似乎不可能每個家庭都自己製造壺罐或者冶煉青銅。
人口增長、等級制度和氣候變化
隨著歲月更替，人口得以增加，這要歸功於農業向新地區的傳播，以及提高了生產力的技術進步。我們在第 5 章已經討論過，人口密度的增加導致對領導層的需求；在大型共同體中，決策不再能夠以人人參與的方式達成。（人們認為，一種平等制度可以管理的最大人口數是 300 人。）依賴穀物的大型共同體必須儲存剩餘糧食，因為穀物是在同一時間成熟，另外，它們還得設計一些方法來分配儲存的穀物；錢幣在當時還沒有被發明出來。儲存增加了以控制為中心的衝突；領導者由此出現，他們能夠處理這種衝突以及儲藏糧食以備不時之需。這種領袖也會利用這些額外資源增強他們的權力。隨著人口增長，財富和權力等級制度開始發展起來。城市化一旦啟動，它就是一種自我強化的過程；城市吸引人們，他們創造更多資源，從而吸引更多的人。
男女之間出現的權力等級制度，或許是最早出現的等級差別之一。早期農耕家庭的成功，取決於盡可能撫養更多的小孩，因為勞動是農民家庭某種程度上可以掌控的一種資源。前面已經討論過，婦女承擔一些工作的前提條件，乃是這種工作應當與照看小孩可以並行不悖。在家庭內部，她們可以分享工作和權力，這取決於個人品質；然而，一旦更密集的人口使得公共領域的政治和經濟活動成為必要時，大多數婦女因為承擔照料孩子的重任而無法擔負公共領域的權力。
同時，氣候，即地球上生命存在於其中的變幻不居的環境，也在發生變化。公元前 10800 年到公元前 9500 年之間突然出現了一段寒冷期，即新仙女木時期，此後，大約在公元前 8000 年，地球達到了普遍穩定的溫暖期。約公元前 6000 年之後，突然出現了又一次寒冷乾燥的時期，隨後就是北半球的濕潤期。不過，一種普遍的傾向開始出現，即氣候變得越來越乾燥，同時，北半球季風帶縮小和南移，這或許是地球軌道變化所致（參見詞彙表中的米蘭科維奇循環）。在這種普遍傾向中，顯著增強的乾旱期不時顯現，時段從幾十年到幾個世紀不等。大約公元前 4000 年，一段加速的乾旱期出現，或許伴隨著北大西洋溫度的下降，大約公元前 3000 年，這種時期又出現過一次。
以最近關於氣候變化的數據為依據，許多專家現在指出，乾旱的環境至少是一些城市、國家和文明出現的背景。另一些人認為，日益增強的乾旱是它們出現的主要動力，文明的核心就是對環境變化的適應——以昂貴的代價，即不平等加劇和疾病增多，也獲得了巨大利益。
公元前 4000 年到公元前 3000 年間，非洲-歐亞大陸的氣候越來越乾燥，在瞭解到這一點之後，我們很容易想見人們從高原地區湧向低地，因為前者喪失了種植穀物所需的雨水，而後者擁有河流為灌溉農業提供水源。這或許部分解釋了河谷地區人口的快速增長，當然，河床土壤農業生產力的提高也有助於人口的增加。
許多因素促進了城市和國家的出現。從宏大視角而言，城市和國家之所以出現，原因在於生產力長期緩慢增長之後人口密度的增加、集體知識創造新技術的力量，以及人們對變幻氣候做出的反應。
下一節要描述的，乃是世界上第一座城市烏魯克，以及或許是世界上第一個國家的蘇美爾，我們將詳細探究它們的出現所包括的進程，然後簡要地探討城市和國家在尼羅河流域、印度河流域、中國黃河和長江流域、美洲、撒哈拉以南非洲以及太平洋島嶼等地的出現。我們並不需要記住大量的日期，它們只是被用來理解事件展開的順序。