20世纪改变人类生活的十大重大科技发明

有位作家这样写:“我真诚地相信,我们生活在人类历史上最伟大的知识时代,没有任何事物我们不了解”,“只要是人能想到的事,总有人能做到。”20世纪科技的发展使这句话越来越像真理。科技进步彻底改变了人类的生存方式,也使人类思考的方向有所变化。  

近100年来,人类的科技只能用突飞猛进这样的词汇来形容,如果让一个1900年的发明家来看今天的世界,他会认得汽车、电话、飞机,他也能想象出宇宙飞船、深海潜艇,但他绝对会对计算机、互联网、基因工程、核能一无所知。
现在,知识爆炸给人类前所未有的自信和乐观,我们一起回顾二十世纪给人类生活带来巨大变化的科技发明,展望未来科学技术发展趋势,跨入知识经济的新时代。

电视:

电视的诞生,是20世纪人类最伟大的发明之一。在现代社会里,没有电视的生活已不可想象了。各种型号、各种功能的黑白和彩色电视从一条条流水线上源源不断地流入世界各地的工厂、学校、医院和家庭,正在奇迹般地迅速改变着人们的生活。形形色色的电视,把人们带进了一个五光十色的奇妙世界。


尼普可夫圆盘 

俄裔德国科学家保尔·尼普可夫还在中学时代,就对电器非常感兴趣。当时正是有线电技术迅猛发展时期。电灯和有轨电车取代了古老的油灯、蜡烛和马车,电话已出现并得到了普及,海底电缆联通了欧洲和美洲,这一切给人们的日常生活带来了极大的方便。后来他来到柏林大学学习物理学。他开始设想能否用电把图像传送到远方呢?他开始了前所未有的探索。经过艰苦的努力,他发现,如果把影像分成单个像点,就极有可能把人或景物的影像传送到远方。不久,一台叫作“电视望远镜”的仪器问世了。这是一种光电机械扫描圆盘,它看上去笨头笨脑的,但极富独创性。1884年11月 6日,尼普可夫把他的这项发明申报给柏林皇家专利局。在他的专利申请书的第一页这样写道:“这里所述的仪器能使处于A地的物体,在任何一个B地被看到。”一年后,专利被批准了。    


这是世界电视史上的第一个专利。专利中描述了电视工作的三个基本要素:1.把图像分解成像素,逐个传输。2.像素的传输逐行进行。3.用画面传送运动过程时,许多画面快速逐一出现,在眼中这个过程融合为一。这是以后所有电视技术发展的基础原理,甚至今天的电视仍然是按照这些基本原则工作的。    

1900年,在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了电视这个词。可是最简单最原始的机械电视,是在许多年以后才出现的。    


尼龙

人们对尼龙并不陌生,在日常生活中尼龙制品比比皆是,但是知道它历史的人就很少了。尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维。  

点击查看源网页二十世纪初,企业界搞基础科学研究还被认为是一种不可思议的事情。1926年美国最大的工业公司-杜邦公司的出于对基础科学的兴趣,建议该公司开展有关发现新的科学事实的基础研究。1927年该公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员,到1928年杜邦公司成立了基础化学研究所,年仅32岁的卡罗瑟斯(Wallace H. Carothers,1896~1937)博士受聘担任该所有机化学部的负责人。

卡罗瑟斯,美国有机化学家。1896年4月27日出生于美国艾奥瓦州顿。1937年4月29日卒于美国费城。1924年获伊利诺伊大学博士学位后,先后在该大学和哈佛大学担任有机化学的教学和研究工作。1928年应聘在美国杜邦公司设于威尔明顿的实验室中进行有机化学研究。他主持了一系列用聚合方法获得高分子量物质的研究。1935年以己二酸与己二胺为原料制得聚合物,由于这两个组分中均含有6个碳原子,当时称为聚合物66。他又将这一聚合物熔融后经注射针压出,在张力下拉伸称为纤维。这种纤维即聚酰胺66纤维,1939年实现工业化后定名为耐纶(Nylon),是最早实现工业化的合成纤维品种。  

尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础,尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新。用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿,1939年10目24日杜邦公在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动,被视为珍奇之物争相抢购,人们曾用“象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维,到1940年5月尼龙纤维织品的销售遍及美国各地。

从第二次世界大战爆发直到1945年,尼龙工业被转向制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。由于尼龙的特性和广泛的用途,第二次世界大战后发展非常迅速,尼龙的各种产品从丝袜、衣着到地毯,渔网等,以难以计数的方式出现,是三大合成纤维之一。


塑料

塑料的发明堪称为20世纪人类的一大杰作。塑料无疑已成为现代文明社会不可或缺的重要原料。目前塑料已广泛应用于航空、航天、通讯工程、计算机、军事以及农业、轻工业的食品工业等各行各业之中。  塑料,照字面上讲,是可以塑造的材料,也就是具有可塑性的材料。现今的塑料是用树脂在一定温度和压力下浇铸、挤压、吹塑或注射到模型中冷却成型的一类材料的专称。    

19世纪60年代里,美国由于象牙供应不足,制造台球的原料缺乏。1869年最早的人工制造的塑料赛璐珞取得专利。赛璐珞虽是最早的人工制造的塑料,但它是人造塑料,而不是合成塑料。第一种合成塑料是将酚醛树脂加热模压制得,是在20世纪初,1910年美籍比利时化学家贝克兰德制成。

贝克兰德将酚醛树脂添加木屑加热、加压模塑成各种制品,以他的姓氏命名为贝克里特,我们称为电木。第一次世界大战后,无线电、收音机等电气工业迅猛发展,更增加了对电木的需求,一直被使用到今天。

20世纪是塑料的世纪。回顾自从塑料出现至今百年的历史,展望21世纪,人类社会必定会随着高速运行计算机、信息和网络技术、新能源、航天技术、生命科学等尖端技术的出现和发展而进一步变化,人类上天入地下海的活动空间也必将进一步扩大,而纳米塑料、光纤、能导电的塑料、有磁性的塑料、会记忆的塑料……,各种更新颖的塑料将为人类的技术进步做出新的贡献。相信经历了旧石器、新石器、陶器、青铜器、铁器时代的人类历史,因为有了塑料而加快了文明程度提高的速度。尽管在过去的世纪中,人们已经惊呼塑料时代的到来,但是,或许新的世纪才是塑料时代真正到来的时代,而过去的世纪只不过是塑料时代的序幕。


青霉素

青霉素是抗菌素的一种,是从青霉菌培养液中提制的药物,是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。  

青霉素的发现者是英国细菌学家弗莱明。1928年的一天,弗莱明在他的一间简陋的实验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖子没有盖好,他发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌。这是从楼上的一位研究青霉菌的学者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊讶的是,在青霉菌的近旁,葡萄球菌忽然不见了。这个偶然的发现深深吸引了他,他设法培养这种霉菌进行多次试验,证明青霉素可以在几小时内将葡萄球菌全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌的克星—青霉素。

1929年,弗莱明发表了学术论文,报告了他的发现,但当时未引起重视,而且青霉素的提纯问题也还没有解决。  1935年,英国牛津大学生物化学家钱恩和物理学家弗罗里对弗莱明的发现大感兴趣。钱恩负责青霉菌的培养和青霉素的分离、提纯和强化,使其抗菌力提高了几千倍同,弗罗里负责对动物观察试验。至此,青霉素的功效得到了证明。

由于青霉素的发现和大量生产,拯救了千百万肺炎、脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命,及时抢救了许多的伤病员。青霉素的出现,当时曾轰动世界。为了表彰这一造福人类的贡献,弗莱明、钱恩、弗罗里于1945年共同获得诺贝尔医学和生理学奖。

第二次世界大战促使青霉素大量生产。1943年,已有足够青霉素治疗伤兵;1950年产量可满足全世界需求。青霉素的发现与研究成功,成为医学史的一项奇迹。青霉素从临床应用开始,至今已发展为三代。


飞机

二十世纪最重大的发明之一,是飞机的诞生。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而2000多年前中国人发明的风筝,虽然不能把人带上太空,但它确实可以称为飞机的鼻祖。    

本世纪初在美国有一对兄弟他们在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献,他们就是莱特兄弟。在当时大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能,而莱特兄弟确不相信这种结论,从1900年至1902年他们兄弟进行1000多次滑翔试飞,终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功。

飞机的发明,使人们在普遍受益的情况下又产生了新的不满足。飞机起飞需要滑跑,需要修建相应的跑道和机场。这就带来了诸多不便,于是有人开始探索可以进行垂直起落的飞行器,通称直升机。  

1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生,它是美国工程师西科斯基研制成功的VS-300直升机。西科斯基原籍俄国,1930年移居美国,他制造的VS-300直升机,有1副主旋翼和3副尾桨,后来经过多次试飞,将3副尾桨变成1副,这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。

自从飞机发明以后,飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。飞机的发明也使航空运输业得到了空前发展,许多为工业发展所需的种种原料拥有了新的来源和渠道,大大减轻了人们对当地自然资源的依赖程度。特别是超音速飞机诞生以后,空中运输更加兴旺。那些不宜长时间运输的牲畜和难以长期保存的美味食品,也可以乘坐飞机而跨越五湖四海,给世界各地的人们共赏共享。当年连贵妃娘娘都不易品尝的岭南荔枝,如今也出现在寻常百姓的家中了。  

在人类向地球深处进军时,飞机也被广泛应用于地质勘探。人们使用装备了照相机或者一种称为肖兰系统的电子设备的飞机,可以迅速而准确地对广大地区,包括险峻而难以到达的地方进行测绘。把空中拍摄的照片一张张拼接起来,就可以绘制极好的地形图。这比古老的测绘方式要简便易行得多。就连冰天雪地、人迹罕至,一度只是探险人员涉足的北极和南极,现在乘坐飞机也可以毫不困难地到达。

当然,飞机在现代战争中的作用更为惊人。不仅可以用于侦察、轰炸,而且在预警、反潜、扫雷等方面也极为出色。在20世纪90年代初爆发的海湾战争中,飞机的巨大威力有目共睹。当然,飞机在军事上的应用给人类也带来了惨重灾维,对人类文明产生了毁灭性破坏。但是和平利用飞机,才是人类发明飞机的初衷。


计算机

计算机于1946年问世,有人说是由于战争的需要而产生的,我们认为计算机产生的根本动力是人们为创造更多的物质财富,是为了把人的大脑延伸,让人的潜力得到更大的发展。正如汽车的发明是使人的双腿延伸一样,计算机的发明事实上是对人脑智力的继承和延伸。近10年来,计算机的应用日益深入到社会的各个领域,如管理、办公自动化等。由于计算机的日益向智能化发展,于是人们干脆把微型计算机称之为“电脑”了。  

计算机产生的动力是人们想发明一种能进行科学计算的机器,因此称之为计算机。它一诞生,就立即成了先进生产力的代表,掀开自工业革命后的又一场新的科学技术革命。    

要追溯计算机的发明,可以由中国古时开始说起,古时人类发明算盘去处理一些数据,利用拨弄算珠的方法,人们无需进行心算,通过固定的口诀就可以将答案计算出来。这种被称为“计算与逻辑运算”的运作概念传入西方后,被美国人加以发扬光大。直到十六世纪,发明了一部可协助处理乘数等较为复杂数学算式的机械,被称为“棋盘计算器”,但这时期只属于纯计算的阶段,要到十九世纪才有急速的发展。    


互联网

20世纪,通信技术对人类社会所产生的巨大影响之一,就是利用通信技术把许多计算机联系在一起形成的因特网,即互联网。互联网的出现完全改变了我们的生活空间。说到互联网,它是继电报、电话、无线电、电脑之后的一个伟大发明,全世界的电脑能够通过互联网联系起来,进行通讯或分享讯息资源。无线电话加上互联网,是整个地球的主要通讯工具。互联网(Internet)是世界上最大的电子计算机网络。它的形成使计算机不但能处理信息,而且可以获得信息和传递信息,其迅速发展对全球政治、经济、文化等领域具有深远的影响。目前互联网被认为是全球"信息高速公路"的雏形或前身。  

Internet译为中文,有译成互联网、国际网络、因特网等,这里使用互联网这个名称。互联网的来源地是美国,而追溯美国互联网的起源,是可以从1957年苏联抢先用火箭发射第一个人造地球卫星Spunik一号说起,那时苏联抢在美国前头发射人造地球卫星,使美国朝野大受刺激,全面检讨国家的科学技术政策和教育,以便急起直追。当时美国总统艾森豪威尔决定设立一个用来发展科学技术的机构,叫做ARPA(Advanced Research projects Agency), 就是这个机构后来提供经费设立最早的互联网,它叫做APRANET。

互联网的发展成世界性的特大网络,本来是用来在各大学之间交换科学研究信息,但后来大家更感兴趣是它的电邮功能(E-mail)。就是说,大家更感兴趣的是利用互联网传送各种各样的信息,包括私人的信息。早在互联网只能传送文字信息的时候,有机会接触互联网的人用它来讨论各种各样的问题,而现在已成为一个重要操作系统,就是在那个时候由散居世界各地的电脑编程人员,通过互联网进行讨论和交出自己的研究成果,而逐渐形成一个完整的操作系统。


激光

激光素有神奇光之称。如今,你只要稍加留意,就会发现激光就在我们身边:激光唱机的动听乐曲不断回荡在楼宇之间;激光影碟机悄然走进了千家万户;商场里商品贴的是激光防伪标志;激光照排则包揽了所有的报刊杂志。我们远隔千里就可以同亲人朋友通话,也是激光的功劳,因为光纤传送的正是激光。激光雕刻细致入微,精确无比,可在钢板、水晶等高强度材料上雕刻,广泛应用于工业打标、激光成型、礼品标牌。

1960年5月15日,在休斯公司的一个研究室里,年轻的美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验。他的实验装置里有一根人造红宝石棒。突然,一束深红色的亮光从装置中射出,它的亮度是太阳表面的4倍!这是一种完全新型的光,科学家渴望多年而自然界中并不存在的光,它被命名为Laser,是英文"受激辐射光放大"大缩写,这就是激光。产生激光的装置被称为激光器。激光和激光器的问世,被称为20世纪最重大的科学发现之一。


基因工程

科学界预言,21世纪是一个基因工程世纪。基因工程是在分子水平对生物遗传作人为干预,要认识它,我们先从生物工程谈起:生物工程又称生物技术,是一门应用现代生命科学原理和信息及化工等技术,利用活细胞或其产生的酶来对廉价原材料进行不同程度的加工,提供大量有用产品的综合性工程技术。    

生物工程的基础是现代生命科学、技术科学和信息科学。生物工程的主要产品是为社会提供大量优质发酵产品,例如生化药物、化工原料、能源、生物防治剂以及食品和饮料,还可以为人类提供治理环境、提取金属、临床诊断、基因治疗和改良农作物品种等社会服务。 生物工程主要有基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等5个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造,利用生物生产人们想要的特殊产品。随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。

人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家把基因组图谱看成是指路图,或化学中的元素周期表;也有科学家把基因组图谱比作字典,但不论是从哪个角度去阐释,破解人类自身基因密码,以促进人类健康、预防疾病、延长寿命,其应用前景都是极其美好的。人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置被破译后,破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。

基因工程在20世纪取得了很大的进展,这至少有两个有力的证明。一是转基因动植物,一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因,使得动植物具有了原先没有的全新的性状,这引起了一场农业革命。如今,转基因技术已经开始广泛应用,如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多利”母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物,它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。尽管有着伦理和社会方面的忧虑,但生物技术的巨大进步使人类对未来的想象有了更广阔的空间。


心脏移植

大约在公元前600年,古印度的外科医师就用从病人本人手臂上取下的皮肤来重整鼻子。这种植皮术实际上是一种自体组织移植技术,它及此后的异体组织移植术成为今天异体器官移植手术的先驱。    

眼角膜移植是最先取得成功的异体组织移植技术。首次眼角膜移植是由一位爱尔兰内科医师比格于1840年前后完成的。比格在第一次撒哈拉沙漠战争中被阿拉伯人俘虏。在被拘禁期间,他做了角膜移植手术,他将从羚羊眼球上取下的角膜移植到人的眼球上。    

器官移植比组织移植复杂得多,难度也更大。现代的器官移植历史应该从美籍法国外科医生阿历克西斯.卡雷尔的工作算起。1905年他把一只小狗的心脏移植到大狗颈部的血管上,并首次在器官移植中缝合血管成功。结果小狗的心脏跳动了两个小时,后由于血栓栓塞而停止跳动。这位最早尝试移植心脏的先驱者,因他的多项研究成果而荣获1912年诺贝尔医学和生理学奖。


编辑:肖晋

来源:一笑走天下百家号


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