20世纪有哪些先进的科学技术(20世纪还创造了哪些科学技术)

20世纪是指1900年1月1日至2000年12月31日这100年的时间，正如20世纪上半叶提出的宇宙大爆炸理论一样，20世纪出现了“科学大爆炸”，大刘《三体》中黑暗森林法则的重要概念——“技术爆炸”的原型就取材于这个世纪。其中的重要基础科学发现与科技发明不胜枚举，这里只捡比较重要的说一下：

一个人与物理学第二次大奇迹年

20世纪的“技术爆炸”的奇点源于物理学的第二次大奇迹年，如同329年前第一次大奇迹年一样，一个名不见经传，学术之路坎坷的无名之辈如同天神下凡，几乎以一己之力将人类带入了星际时代。

1905年，在瑞士专利局蜗居的年仅26岁的爱因斯坦在这一年发表了6篇论文，其中，3月18日，关于光电效应的论文这成为了量子理论的奠基之作。4月30日，关于测量分子大小的论文，为他赢得了博士学位，而这篇文章曾经因为只有17页太短而被苏黎世大学退货。5月11日和后来的12月19日，两篇关于布朗运动的论文，成了分子论的里程碑。6月30日，发表题为《论运动物体的电动力学》的论文，这个不起眼的题目后来被加上了一个如雷贯耳的名称，叫做“狭义相对论”，它的意义就不用我多说了。9月27日，关于物体惯性和能量的关系，这是狭义相对论的进一步说明，并且在其中提出了著名的质能方程E=mc²。单单这一年的工作，便至少配得上3个诺贝尔奖，当然，相对论的伟大意义根本不是诺贝尔奖能够衡量的，而这一切也不过是这个头发乱蓬蓬的年轻人在专利局的办公室里，一个人用纸和笔完成的而已。

1912年，爱因斯坦发表了另外一篇论文，探讨如何将重力场用几何的语言来描述。至此，广义相对论的运动学出现了。到了1915年，爱因斯坦引力场方程发表了出来，整个广义相对论的动力学才终于完成。

爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出；而多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。

狭义相对论颠覆了牛顿所搭建的经典物理学大厦的绝对时空观，广义相对论则让人类能够摆脱井底之蛙的视界，从数学和理论角度更加宏观的看待整个宇宙，但更重要的则是爱因斯坦、普朗克等物理学家的研究无意中摩擦了“阿拉丁神灯”，放出了“量子力学”（理论）这样一个怪物，不但为爱因斯坦立起了一个终生未能打败的对手，也彻底解构了人类所有的已知，甚至被称为人类通往高维世界的阶梯。

量子理论

20世纪初，物理学处于新旧交替的时期。生产的发展和技术的提高，导致了物理实验上一系列重大发现，使当时的经典物理理论大厦越发牢固，欣欣向荣，而不协调的只是物理学天空上小小的”两朵乌云”。但是正是这两朵乌云却揭开了物理学革命的序幕：一朵乌云下降生了量子论，紧接着从另一朵乌云下降生了相对论。量子论和相对论的诞生，使整个物理学面貌为之一新。

量子论是现代物理学的两大基石之一。量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。

当前的三大重要应用领域，量子计算机、量子监测和量子通信（加密）都将对世界产生巨大的改变，随着量子理论研究的深入，科学的终点是神学的预言有望实现。

计算机、互联网和人工智能

事实上，这三项都是跨时代的生产力工具，之所以放到一起，是因为它们相伴相生，并将共同完成重大的造物使命。

世界上第一台通用计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生，它的用途最初只是美国国防部用来进行弹道计算。它是一个庞然大物，用了18000个电子管，占地150平方米，重达30吨，耗电功率约150千瓦，每秒钟可进行5000次运算，你能想象现在随便一个笔记本电脑的算力都是其几百万倍吗？当然，如果2019年9月谷歌声称的量子霸权为真，那意味着一台普通的量子计算机比现在世界上最顶级的超级计算机还要快10000倍，那么我们现在手里嘚瑟的台式机、笔记本电脑就如同旧石器时代的棍棒一样粗陋。

仅仅在10年之后，1956年夏季由一批科学家在美国的达特茅斯大学举办了一次研讨会，会议上同意使用由麦卡锡提出的新术语：人工智能（缩写为AI），标志着人工智能的诞生。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。虽然在技术研发方面上演了三起三落，但它依然仅仅用了60年的时间就”进化”为阿尔法狗并完败了顶尖人类围棋选手，这还是只是处于AI中等偏下的第二代弱人工智能阶段，一旦突破奇点，出现了具有自我意识和判断的强人工智能，那么无疑是出现了一个新的文明。

又过了13年，1969年第一代阿帕网在美国诞生，最初依然是用于军事目的，被视作是现代互联网的雏形，随着internet的商业化，其在通信、信息检索、客户服务等方面的巨大潜力被挖掘出来，使internet有了质的飞跃，并最终走向全球，改变了整个世界的形态。互联网甚至形成了第五疆域，变成了虚拟空间这样一个新的平行世界。

你可能会注意到，人工智能发展的最核心三大“给养”分别是算法、算力和大数据，人类提供算法、计算机的进化提供算力，而互联网的进化提供大数据，他们正共同献祭出新的一种生命形式。

生命科学

20世纪生命科学获得了革命性的进展，其标志是DNA双螺旋结构和基因的发现。

1928年，弗雷德里克·格里菲斯从格里菲斯实验中发现，平滑型的肺炎球菌，能转变成为粗糙型的同种细菌，方法是将已死的平滑型与粗糙型活体混合在一起。这种现象称为“转型”。但造成此现象的因子，也就是DNA，是直到1943年，才由奥斯瓦尔德·埃弗里等人所辨识出来。1953年，阿弗雷德·赫希与玛莎·蔡斯确认了DNA的遗传功能，他们在赫希-蔡斯实验中发现，DNA是T2噬菌体的遗传物质。

人类基因组项目无疑为人类认识自身提供了重要的工具，也可以通过剪辑在基因层面实现人类健康、抗衰老甚至永生提供了可能。

原子能

从发明火开始，人类一直在寻找更加强大和清洁的能源，第一、二次科技革命都是以能源为核心展开的，在20世纪，人类在战争的巨大推动下找到了迄今为止最强大的能源。

原子能又称“核能”。即原子核发生变化时释放的能量，如重核裂变和轻核聚变时所释放的巨大能量。放射性同位素放出的射线在医疗卫生、食品保鲜等方面的应用也是原子能应用的重要方面。在发现原子能以前，人类只知道世界上有机械能，如汽车运动的动能；有化学能，如燃烧酒精转变为二氧化碳气体和水放出热能；有电能，当电流通过电炉丝以后，会发出热和光等。这些能量的释放，都不会改变物质的质量，只会改变能量的形式。

人类原子能的诞生地是美国芝加哥大学。曼哈顿计划期间，著名美籍意大利物理学家恩利克·费米领导小组于1942年12月在芝加哥大学建成人类第一台（可控）核反应堆，命名为“芝加哥一号堆（Chicago Pile-1）”。该反应堆是采用铀裂变链式反应，开启了人类的原子能时代。

原子能时代为人类在宇宙中飞的更远提供了可能，能够实现太阳无时无刻不在做的核聚变更是近期的重要目标。

宇宙大爆炸理论

美国人G·雷伯潜心试制射电望远镜，终于在1937年制造成功。这是一架在第二次世界大战以前全世界独一无二的抛物面型射电望远镜。

20世纪60年代天文学取得了四项非常重要的发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子，被称为“四大发现”。这四项发现都与射电望远镜有关。

关于宇宙的起源，终于出现了一个能够在观测和计算的基础上自洽并为大多数人所接受的理论——宇宙大爆炸理论，许多科学家认为，宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，瞬间产生巨大压力，之后发生了大爆炸，这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。

20世纪20年代后期，爱德温·哈勃发现了红移现象，说明宇宙正在膨胀。20世纪60年代中期，阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）发现了“宇宙微波背景辐射”。这两个发现给大爆炸理论以有力的支持。