20世纪改变人类生活十大重大科技发明

20世纪改变人类生活的十大重大科技发明

过去的一个世纪人类有很多值得回忆的东西，其中许多伟大的科技发明和创新使我们的生活发生了翻天覆地的变化，思想者的预言常常成为现实。美国科学家富兰克林曾经讲过：将来人类的知识将会大大增长，今天我们想不到的新发明将会屡屡出现，我有时候几乎后悔我自己出生过早，以致不能知道将要出现的新事物。他的话说得不错。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，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。
　　
　　而未来的10到20年，科学技术会在许多领域出现爆炸性突破和扩展，这已经勿庸置疑。也许人脑与电脑能结为一体，也许我们能在火星上定居，也许每个人都能克隆备用的器官，也许……
　　
　　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。
20世纪改变人类生活的重大科技发明1

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。
　　
　　贝尔德和机械电视
　　
　　一个偶然的机会，英国发明家约翰·贝尔德看到了关于尼普可夫圆盘的资料。尼普可夫的天才设想引起了他的极大兴趣。他立刻意识到，他今后要做的就是发明电视这件事。于是，他立刻动手干了起来。正是对发明电视的执著追求和极大热情支持着贝尔德，1924年，一台凝聚着贝尔德的心血和汗水的电视机终于问世了。这台电视利用尼普可夫原理，采用两个尼普可夫圆盘，首次在相距4英尺远的地方传送了一个十字剪影画。

　　
　　贝尔（1888－1946）英国发明家。1926年制造出机械电视系统。
　　
　　经过不断地改进设备提高技术，贝尔德的电视效果越来越好，他的名声也越来越大，引起了极大的轰动。后来“贝尔德电视发展公司”成立了。随着技术和设备的不断改进，贝尔德电视的传送距离有了较大的改进，电视屏幕上也首次出现了色彩。贝尔德本人则被后来的英国人尊称为电视之父。
　　
　　几乎就在同时，德国科学家卡罗鲁斯也在电视研制方面做出了令人瞩目的成就。1942年，卡罗鲁斯小组(包括两名科学家，一名机械师和一名木工)，造出一台设备。这台设备用两个直径为 1米的尼普可夫圆盘作为发射和接收信号的两端，每个圆盘上有48个1.5毫米的小孔，能够扫描 48行，用一个同步马达把两个圆盘连接起来，每秒钟同步转动10幅画面，图像投射到另一台接收机上。他们称这台机器为大电视。这台大电视的效果比贝尔德的电视要清晰许多。但是，他们从未进行过公开表演，因而他们的发明鲜为人知。不同国度的科学家几乎同时做出了类似发明，这充分说明了机械电视的发明是不依人的意志为转移的，它是人类在自然界面前拥有创造力的一个见证。
　　
　　1928年，“第五届德国广播博览会”在柏林隆重开幕了。在这盛况空前的展示会中，最引人注目的新发明——电视机第一次作为公开产品展出了。从此，人们的生活进入了一个神奇的世界。然而，不能否认，有线的机械电视传播的距离和范围非常有限，图像也相当粗糙，简直无法再现精细的画面。因为只有几分之一的光线能透过尼普可夫圆盘的孔洞，为得到理想的光线，就必须增大孔洞，那样，画面将十分粗糙。要想提高图像细部的清晰度，必须增加孔洞数目，但是，孔洞变小，能透过来的光线也微乎其微，图像也必将模糊不清。机械电视的这一致命弱点困扰着人们。人们试图寻找一种能同时提高电视的灵敏度和清晰度的新方法。于是电子电视应运而生。
　　
　　电子电视
　　
　　1897年，德国的物理学家布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管。当电子束撞击时，荧光屏上会发出亮光。当时布劳恩的助手曾提出用这种管子做电视的接收管，固执的布劳恩却认为这是不可能的。

　　1906年，布劳恩的两位执著的助手真的用这种阴极射线管制造了一台画面接收机，进行图像重现。不过，他们的这种装置重现的是静止画面，应该算是传真系统而不是电视系统。1907年，俄国著名的发明家罗辛也曾尝试把布劳恩管应用在电视中。他提出一种用尼普可夫圆盘进行远距离扫描，用阴极射线管进行接收的远距离电视系统。特别值得指出的是，英国电气工程师坎贝尔·温斯顿，在1911年就任伦敦学会主席的就职演说中，曾提出一种令人不可思议的设想，他提出了一种现在所谓的摄像管的改进装置。他甚至在一次的讲演中几乎完美无缺地描述了今天的电视技术。可是在当时，由于缺乏放大器，以及存在其它一些技术限制，这个完美的设想没有实现。
　　
　　俄裔美国科学家兹沃雷金，开辟了电子电视的时代。兹沃雷金曾经是俄国圣彼德堡技术研所的电气工程师。早在1912年，他就开始研究电子摄像技术。1919年兹沃雷金迁居美国，进入威斯汀豪森电气公司工作。他仍然不懈地进行电子电视的研究。1924年兹沃雷金的研究成果——电子电视模型出现。

　　
　　兹沃雷金（1889－1982）美国发明家。1923年发明电子电视摄像管，1931年研究成功电视显像管。
　　
　　兹沃雷金称模型的关键部位为光电摄像管，即电视摄像机。遗憾的是，由于图像暗淡，几乎同阴影差不多。1929年矢志不渝的兹沃雷金又推出一个经过改进的模型，结果仍然不很理想。美国的 ARC公司最终投资了 5千万美元，1931年兹沃雷金终于制造出了令人比较满意的摄像机显像管。同年，进行了一项对一个完整的光电摄像管系统的实地试验。在这次实验中，一个由240条扫描线组成的图像被传送给4英里以外的一架电视机，再用镜子把 9英寸显像管的图像反射到电视机前，完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程。
　　
　　随着电子技术在电视上的应用，电视开始走出实验室，进入公众生活之中，成为真正的信息传播媒介。    1936年电视业获得了重大发展。这一年的11月 2日，英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫，播出了一场颇具规模的歌舞节目。这台完全用电子电视系统播放的节目，场面壮观，气势宏大，给人们留下了深刻的印象。对同年在柏林举行的奥林匹克运动会的报道，更是年轻的电视事业的一次大亮相。当时一共使用了 4台摄像机拍摄比赛情况。其中最引人注目的要算佐尔金发明的全电子摄像机。这台机器体积庞大，它的一个1.6米焦距的镜头就重45公斤，长 2.2米，被人们戏称为电视大炮。这4台摄像机的图像信号通过电缆传送到帝国邮政中心的演播室，在那里图像信号经过混合后，通过电视塔被发射出去。柏林奥运会期间，每天用电视播出长达 8小时的比赛实况，共有16万多人通过电视观看了奥运会的比赛。那时许多人挤在小小的电视屏幕前，兴奋地观看一场场激动人心的比赛的动人情景，使人们更加确信：电视业是一项大有前途的事业，电视正在成为人们生活中的一员。
　　
　　到了1939年，英国大约有 2万个家庭拥有电视机，美国无线电公司的电视也在纽约世博览会上首次露面，开始了第一次固定的电视节目演播，吸引了成千上万个好奇的观众。二战的爆发使得刚刚发展起来的电视事业几乎停滞了10年。战争结束以后，电视工业又蓬勃发展起来，电视也迅速流行起来。1946年，英国广播公司恢复了固定电视节目，美国政府也解除了禁止制造新电视的禁令。一时间，电视工业犹如插上了翅膀，飞速发展起来。在美国，从1949年到1951年，短短三年来，不仅电视节目已在全国普遍播出，电视机的数目也从1百万台跃升为1千多万台，成立了数百家电视台。一些幽默剧、轻歌舞、卡通片、娱乐节目和好莱坞电影常常在电视中播出。千变万化的电视节目的出现，在公众中引起了强烈反响。在不长的时间里，公众就抛弃了其它的娱乐方式，闭门不出，如醉如痴地坐在起居室的电视机前，同小小的荧屏中展示的一切同悲共喜。电视愈来愈成为人们生活中必不可少的了。

　　
　　1946年美国第一次播出黑白电视。图为50年代电视节目录制现场。
　　
　　电视家族的主要成员
　　
　　自从全电子电视出现以来，电视家族迅速兴旺发达起来。电视机的数量急剧增长，电视机的形状变得五花八门，电视机的功能也越来越全面。可以毫不夸张地说，令人目眩的新型电视机正以铺天盖地之势源源不断地涌向人们的生活中。在这电视机的洪流中，电子录像、卫星传播，以及各种新媒体更是倍受人们的青睐。
　　
　　电子录像——金斯伯格和安德逊1956年设计制作的Modoll VRllo录像机的问世，使电技术向前迈进了一大步。
　　
　　以前，人们制作电视节目一般采用两种方式。一种是用电视胶片把节目拍摄下来，冲印，再通过电子扫描播出。采用这种方法的一个最大的缺陷，是无法进行电视节目的实况转播。另外一种是用摄像机直接把信号播出去。这虽然满足了那些希望目睹现场情景的观众的需要，但是它不能记录和重放，失去了作为资料的历史价值。可见，以往的制作方法都有一种无法克服的缺憾。录像机的出现完全改变了这种状况。有了录像机，人们可以丝毫不受时间和空间的限制，把在纽约制作的节目带到世界各地播放，让人们同享欢乐。
　　
　　1972年，日本索尼公司推出一种3／4英寸的盒式磁带，从根本上改变了电视节目的制方法。这种盒带看起来普普通通，非常小巧，它却是世界上第一个专业彩色录像放映系统。时至今日，录像技术如雨后春笋般发展起来。黑白、彩色、提式、盒式、各种型号和功能的录像机争奇斗艳，画面、声音、清晰度也越来越好。
　　
　　卫星传播——1960年8月12日，在熊熊的烈焰中，又一枚火箭腾空而起，将一颗用于通信的卫星送入了广袤的太空。尽管这颗卫星只是一个巨大的金属球，只能用于反射无线电信号，但是，它开创了卫星通讯的先河。随着“信使者”及“电星” 1号卫星成功升入太空，进入地球轨道，卫星通讯进入实用阶段。
　　
　　随着通信卫星的出现，电视的传播速度更快了。通过实况转播，各种世界性的体育盛会和重大科技信息，转眼之间传遍整个世界，电视传播的范围更广大。1982年有140 多个国家的百余亿人次在电视中看到了世界杯足球赛的比赛实况，观看人数之多是前所未有的，电视传播的地域界限缩小了。从1965年到1980年，国际通信卫星组织共发射了 5颗国际通信卫星，完全实现了全球通信。可以毫不夸张地说，通信卫星加强了人们的社会交往和相互了解。在高悬于太空中的通信卫星的照耀下，地球仿佛变小了，“全球村”时代来临了。
　　
　　新媒介——家庭录像、电缆电视、卫星直播电视、多功能电视等新媒介的出现，带来了电视发展的一个新的潮流——由公共媒介向家庭媒介转变。
　　
　　自从1／2带宽的家用录像机于1975年首批投放市场以后，家用录像事业以不可阻挡之势发展起来。有了录像机，人们可以更自由地随时随地观看自己喜欢的电视节目，而不再受制于电视台的时间表。人们有事外出而看不到想看的节目时，可以利用录像机的定时装置把它录下来供人们欣赏。录像机也可用来存贮资料和指导学习。当人们有兴趣时，还可以用家用摄像机拍下自己外出旅游、生日宴会和家庭节日聚会的情景，留作未来的回忆。
　　
　　人们总希望能在电视中轻易地看到自己所喜爱的节目，有选择地收看某些节目。迎合这种心理，有线电视应运而生。有线电视一反过去电视节目大众化的作法，实行窄播传递，提供专门的娱乐节目频道、儿童节目频道、体育和新闻节目频道等满足部分观众的需要。
　　
　　今天，电缆电视十分发达。到1980年，美国已有近 1万个电缆电视系统，电缆电视用户近5百万户，占家庭总数的52%。有线电视正在进入人们的日常生活之中，成为无线电视的强大竞争对手。
　　
　　卫星直播电视——1983年11月 5日，美国USCI公司首次开始卫星直播。以前的卫星传播，要经过地面的接收，再把信号通过无线电或电缆传送出去。卫星直播电视与此不同，只要在同户家中装备一个直径1米左右的小型抛物面天线和一个调谐器(用来对信号进行解码），就可以直接接收卫星的下行信号。这对偏远地区有很大的实用价值。
　　
　　多功能电视——自从1949年第 1台荫罩式彩电问世以来，短短几十年，电视获得了惊人的发展。从电子管电视、晶体管电视迅速发展到集成电路电视。目前，伴随着微电子和计算机技术的突飞猛进，电视正在向智能化、多功能和多用途化迈进。
　　
　　如今的电视不仅用于收看电视节目，同时又可以是家用计算机、电子游戏机并可以预制录像带。人们不仅利用电视消息，而且可以通过卫星和电视进行遥感式诊病，使用家用电视控制家里的电器，进行电视报警、购物、记录、学习等等。此外，立体声电视、超大屏幕电视、高清晰度电视、激光视盘、家庭数据库等也不断地发展起来。也就是说，现代电视已经从一种公共媒介的收看工具，变成了包含众多信息系统的家庭视频系统中心。

　　
　　1954年彩色电视试播成功。图为现代电视导播控制中心。
　　
　　电视的发明深刻地改变了人们的生活，它不但使人们的休闲时间得到前所未有的充实，更重要的是它加大了信息传播空度和信息量，使世界开始变小。如今，电视已成为普及率最高的家用电器之一，而电视新闻、电视娱乐、电视广告、电视教育等已形成了巨大的产业。电视作为一项伟大的发明，给人类带来了视觉革命。

20世纪改变人类生活的重大科技发明2

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。
　　
　　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

　　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。

　　
　　第二次世界大战后百分之九十的尼龙转向内衣生产，尼龙丝袜风靡全球。

　　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。

用尼龙制成的热气球可以做得很大

20世纪改变人类生活的重大科技发明3

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（1863-1944)美国化学家。1909年发明酚醛塑料

　　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。
　　
　　化学工业中需要不被酸作用的器械，曾用特种钢制造，价格昂贵，用耐碱的电木取代，便宜多了。但是电木却不耐碱。它是制造纽扣、棋子很好的材料。拖拉机和汽车里的一些零件也是用它制造的。
　　
　　1918年奥地利化学家约翰制得脲醛树脂，用它制成的塑料无色而有耐光性，并有很高的硬度和强度，更不易燃，能透过光线，又称电玉。20世纪20年代，曾在欧洲被用作玻璃代用品。到20世纪30年代，又出现了三聚氰胺－甲醛树脂，是以尿素为原料的。三聚氰胺－甲醛树脂可以制造耐电弧的材料，它耐火、耐水、耐油。此后聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃等塑料陆续出现。这不能不说是由电木打开的门路。

聚合物分子结构示意图

　　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。

20世纪改变人类生活的重大科技发明4

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。

青霉素发明者、英国科学家弗莱明在他的实验室内

澳大利亚病理学家霍华德.弗罗里因进行青霉素化学制剂的研究，而与弗莱明1945年诺贝尔生理学和医学奖

　　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。

图中央是青霉菌，周围是致病细菌。距青霉素最远的细菌个大、色浓，活力十足；距青霉菌较近的细菌个较小、色较浅，活力较差；而最接近青霉菌的细菌个最小、色发白，显然已经死亡

　　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。

　　
　　葡萄球菌这些形如珍珠的东西就是危害人体健康的葡萄菌，青霉素能消灭它们

　　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。

20世纪改变人类生活的重大科技发明5

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。

　　
　　莱特兄弟

　　初期的飞机都使用的是单台发动机，在飞行中，常常会出现发动机突然关车的故障。这对飞行安全始终是个威胁。1911年，英国的肖特兄弟申请了多台发动机设计的专利。他们的双发动机系统，能使每一个飞行员都不用担心因发动机停车而使飞机下降。这在航空安全方面是一个重大的进展。人们把按照肖特专利制造的第一架飞机称为“3·2”型飞机。这个名字告诉人们，这种飞机装有3副螺旋桨，2台发动机。这种飞机还装有两套飞行操纵机构，因此，两名驾驶员都能操纵飞机而不必换座位。

1903年12月17日莱特兄弟驾驶他们制造的飞行器员进行首次持续的、有动力的、可操纵的飞行。

　　1927年至1932年中，座舱仪表和领航设备的研制取得进展，陀螺技术应用到飞行仪表上。这个装在万向支架上的旋转飞轮能够在空间保持定向，于是成为引导驾驶员能在黑暗中、雨雪天中飞行的各种导航仪表的基础。这时飞机中就出现了人工地平仪，它能向飞行员指示飞机所处的飞行高度；陀螺磁罗盘指示器，在罗盘上刻有度数，可随时显示出航向的变化；地磁感应罗盘，它不受飞机上常常带有的大量铁质东西的影响，也不受振动和地球磁场的影响。这些仪表以灵敏度高、能测出离地30多米的高度表和显示飞机转弯角速度的转弯侧滑仪，此外还有指示空中航线的无线电波束，都是用来引导驾驶员通过模糊不清的大气层时的手段。
　　
　　飞行仿真器又称飞行模拟器，它是一种可以在地面模仿飞机的飞行状态。1930年，美国人埃德温·林克发明了第一个飞行仿真器，并且以自己名字命名为“林克练习器”，尽管它存在着技术上的缺陷，但它已经体现了不使用真实飞机就能安全、经济地反复进行紧急状态动作训练的优点。如今现在的飞机模拟器已经由计算机、模拟驾驶舱、运动系统、操纵负载系统和视景系统等组成。是现代航空科研、教学、试验等不能缺少的技术设备。
　　
　　1910年12月10日，在法国巴黎展览会上，有一架飞机在表演时坠毁。驾驶员被抛出燃烧的机舱。但是，这架飞机却引起人们很大关注。因为它使用的一台新型发动机。设计者就是飞机驾驶员本人，他是罗马尼亚人，名叫亨利·科安达，毕业于法国高等技术学校。他设计的发动机是用一台50马力的发动机使风扇向后推动空气，同时增设一个加力燃烧室，使燃气在尾喷管中充分膨胀，以此来增大反推力。这就是最早的喷气发动机。
　　
　　本世纪30年代后期，活塞驱动的螺旋桨飞机的最大平飞时速已达到700公里，俯冲时已接近音速。音障的问题日益突出。前苏、英、美、德、意等国大力开展了喷气发动机的研究工作。德国设计师，奥安在新型发动机研制上最早取得成功。1934年奥安获得离心型涡轮喷气发动机专利。1939年8月27日奥安使用他的发动机制成He－178喷气式飞机。
　　
　　喷气发动机研制出之后，科学家们就进一步让飞机进行突破音障的飞行，经过10多年之后这项工作终于被美国人完成了。
　　
　　1947年10月14日在美国加利福尼亚州的桑格菲尔地区，贝尔公司试飞能冲破音障的飞机。上午10时一架巨大的B－29轰炸机，在机舱下悬挂着一驾造型奇特的小飞机起飞了。这架小飞机命名为X－1火箭飞机。X－1飞机装有4台火箭发动机，总推力2700公斤，使用的燃料是危险的液氢和酒精。当B－29轰炸机把它从空中放下的时候，它的4台火箭发动机相继点火，声如雷鸣。当飞机发动机启动1分28秒后，马赫数达到10，飞机达到了音速。这时X－1飞机的燃料几乎用尽，速度变得更快，达到马赫数106，这时的高度是13000米。尽管试飞成功，但由于X－1飞机不是靠自身的动力起飞升空，这个纪录没有被承认。
　　
　　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。

世界上第一架使用型直升机

　　VS－300直升机诞生之后，影响巨大，尤其是从本世纪50年代开始，直升机的制造技术发展迅猛。50年代中期以前，直升机的动力装置处在活塞式发动机时期，此后就进入了喷气涡轮轴时期。旋翼材料结构技术也经历了几个阶段；40年代至50年代为金属木翼混合结构，50年代中期至60年代中期为金属结构，60年代中期至70年代中期为玻璃纤维结构，70年代中期以后发展成为新型复合材料结构。
　　
　　本世纪20年代飞机开始载运乘客，第二次世界大战结束初期美国开始把大量的运输机改装成为客机。60年代以来，世界上出现了一些大型运输机和超音速运输机，逐渐推广使用涡轮风扇发动机。著名的有前苏联生产的安－22、伊尔－76；美国生产的C－141、C－5A、波音－747；法国的空中客车等。超音速运输机有英法联合研制的“协和”式和原苏联的图－144。然而，超音速客机的发展并不乐观。“协和”式飞机售价过高，影响效益，因而已于80年代停止生产。前苏联的图－144也因为同样的原因也在80年代停航。

第一架民航机

　　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。    由于发明了飞机，人类环球旅行的时间大大缩短了。世界上第一次环球旅行是16世纪完成的。当时，葡萄牙人麦哲伦率领一支船队从西班牙出发，足足用了 3年时间，才穿越大西洋、太平洋，环绕地球一周，回到西班牙。19世纪末，一个法国人乘火车环球旅行一周，也花费了43天的时间。飞机发明以后，人们在1949年又进行了一次环球旅行。一架B—50型轰炸机，经过4次漂亮的空中加油，仅仅用了94个小时，便绕地球一周，飞行 37700公里。强中更有强中手。超音速飞机问世以后，人们飞得更高更快。1979年，英国人普斯贝特只用14个小时零6分钟，就飞行36900公里，环绕地球一周。在不到一天的时间里，就可以飞到地球的各个角落，这对于生活在20世纪以前的人类来说，难道不是一个人间奇迹吗?

Ａ330－200空中客车

　　错综复杂的空中航线把世界各国连接起来，为人们提供了既方便又迅速的客运。早在本世纪20年代，航空运输就开设了定期航班，运送旅客和邮件。如今，空中航线更是四通八达，人们随时都会看见银色的飞机，如同一只大鸟，在蔚蓝的天空中一掠而过。对于现代人来说，早晨还在北京，下午已毫无倦意地出现在千里之外的另一座城市，这已经是十分平常的事了。而在20世纪以前则是不可思议的。从此，险峻的高山、一望无际的大洋再不会让人望而生畏。一只只银燕把不同地区的不同种族，不同肤色的人们紧密地联系起来。通过不断地交流，人们播种友谊，传达信息，达到相互沟通，相互理解和相互促进，共同推进人类的文明。
　　
　　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。

　　
美国Ｆ／Ａ攻击机

　　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。

20世纪改变人类生活的重大科技发明6

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。
　　
　　第一代电子管计算机(1945-1956)
　　
　　在第二次世界大战中，美国政府寻求计算机以开发潜在的战略价值。这促进了计算机的研究与发展。1944年霍华德.艾肯(1900-1973)研制出全电子计算器，为美国海军绘制弹道图。这台简称 Mark I 的机器有半个足球场大，内含500英里的电线，使用电磁信号来移动机械部件，速度很慢(3-5秒一次计算)并且适应性很差只用于专门领域，但是，它既可以执行基本算术运算也可以运算复杂的等式。
　　
　　1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑，它通过不同部分之间的重新接线编程，还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发，使用了18，000个电子管，70，000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度比Mark I快1000倍，ENIAC是第一台普通用途计算机。
　　
　　40年代中期，冯.诺依曼(1903-1957)参加了宾夕法尼亚大学的小组，1945年设计电子离散可变自动计算机EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)，将程序和数据以相同的格式一起储存在存储器中。这使得计算机可以在任意点暂停或继续工作，机器结构的关键部分是中央处理器，它使计算机所有功能通过单一的资源统一起来。

1946年，美国物理学家莫奇利任总设计师，研制成功世界上第一台电子管计算机ENIAC(图中左为莫奇利）

　　第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。

第一台电子管计算机（ENIAC)占地170平方米，重30吨，有1.8万个电子管，用十进制计算，每秒运算5000次

　　第二代晶体管计算机(1956-1963)
　　
　　1948年，晶体管的发明大大促进了计算机的发展，晶体管代替了体积庞大电子管，电子设备的体积不断减小。1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。首先使用晶体管技术的是早期的超级计算机，主要用于原子科学的大量数据处理，这些机器价格昂贵，生产数量极少。
　　
　　1960年，出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管，还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性，可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL(Common Business-Oriented Language)和FORTRAN(Formula Translator)等语言，以单词、语句和数学公式代替了二进制机器码，使计算机编程更容易。新的职业，如程序员、分析员和计算机系统专家，与整个软件产业由此诞生。
　　
　　第三代集成电路计算机(1964-1971)
　　
　　虽然晶体管比起电子管是一个明显的进步，但晶体管还是产生大量的热量，这会损害计算机内部的敏感部分。1958年发明了集成电路(IC)，将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。科学家使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。于是，计算机变得更小，功耗更低，速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。

1964年，美国IBM公司研制成功第一个采用集成电路的通用电子计算机系列IBM360系统

　　第四代大规模集成电路计算机(1971-现在)
　　
　　出现集成电路后，唯一的发展方向是扩大规模。大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代，超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后来的ULSI将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。基于“半导体”的发展，到了一九七二年，第一部真正的个人计算机诞生了。所使用的微处理器内包含了 2,300 个“晶体管”，可以一秒内执行 60,000 个指令，体积也缩小很多。而世界各国也随着“半导体”及“晶体管”的发展去开拓计算机史上新的一页。
　　
　　70年代中期，计算机制造商开始将计算机带给普通消费者，这时的小型机带有软件包，供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。这一领域的先锋有Commodore， Radio Shack和Apple Computers等。
　　
　　1981年，IBM推出个人计算机(PC)用于家庭、办公室和学校。80年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌，微机的拥有量不断增加，计算机继续缩小体积，从桌上到膝上到掌上。与IBM PC竞争的Apple Macintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的图形界面，用户可以用鼠标方便地操作。

　　
　　FACOMM-382计算机

　　计算机的发明是二十世纪四十年代的事情，经过几十年的发展，它已经成为一门复杂的工程技术学科，它的应用从国防、科学计算，到家庭办公、教育娱乐，无所不在。它的分类从巨型机、大型机、小型机，到工作站、个人电脑，五花八门。但是，无论怎样尖端，怎样高科技，从它诞生之日起，在许多人心目中它就是一部机器，一部冰冷的高速运算的机器。
　　
　　从ENIAC揭开计算机时代的序幕，到UNIVAC成为迎来计算机时代的宠儿，不难看出这里发生了两个根本性的变化：一是计算机已从实验室大步走向社会，正式成为商品交付客户使用；二是计算机已从单纯的军事用途进入公众的数据处理领域，真正引起了社会的强烈反响。

20世纪改变人类生活的重大科技发明7

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。

网络为用户提供了高效工作环境，入网的电脑终端可以调阅各种信息资料

　　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。
　　
　　后来在互联网中产生具有多媒体功能的万维网（WWW），本来其目的就是让世界各地的核子物理学家能够分享欧洲粒子物理研究所（CERN）的研究资料。结果对万维网最感兴趣的是互联网的普通用户，而这个时候个人电脑的功能越来越强大，价钱便宜的已具有多媒体的功能，就是说大家已有条件使用万维网了。因此万维网的用户越来越多，让用户可通过电话线以计时的方式接驳到互联网。

计算机网络实现的发展速度异常迅猛，全球网络化时代已经到来

　　由于互联网所用的方法简单好用，很快就可以找到所需要的资料，而由于大家都习惯了互联网所用的方法，因此现在企业内部的网络也用互联网的方法，它叫做内联网（Intranet）。
　　
　　互联网在发展远程教育、人际交流和计算机开发等方面发挥着巨大的作用，多媒体与网络结合实现“交互式”传播，进而引起新的传媒革命。互联网的出现也引发了许多新生事物，如网上婚姻、网上购物、网上大学等。

20世纪改变人类生活的重大科技发明8

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。

梅曼，美国物理学家

　　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。

1960年梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器。它标志着激光技术的诞生。

　　近年来，激光技术发展的速度十分惊人，应用的范围不断拓展，如激光保鲜、激光育种、激光医疗、激光美容等等，已成为科技人员研究的热门领域。
　　
　　过去，人们还在为常温下蔬菜保鲜绞尽脑汁，现在激光已经轻而易举地解决了这一问题。比如蔬菜远距离运输，装运前用激光扫描一次就够了，途中十天八天仍新鲜如常。原理很简单，激光能量大时就抑制了蔬菜生长。反之，其能量适合它的生长条件即可催生，所以激光育种又推广开了。用激光照射种子能够引起作物的性状发生变异，可以提高农作物的产量。

红宝石激光器

　　在医疗方面，激光也崭露头角。如果你患了近视又不愿意戴眼镜，激光可以解除你的烦恼。用激光做眼科手术快捷又安全，激光束可以聚集到比针尖还小的范围内，丝毫不会损伤发病区以外的正常组织，而且手术的时间极短，大约不到千分之一秒。如果患了胃结石、胃息肉，以往要开刀，现在只需从口腔中插一根管子进胃，用激光将结石炸碎，将息肉烧掉，短期内即可痊愈。治疗肿瘤也是激光的拿手好戏。可以说，在众多医疗领域都有激光的杰作。
　　
　　现代生活，人们越来越追求美，于是，激光美容应运而生。当有的人为脸上的疤痕、色斑而烦恼时，激光可以为你解忧。这种激光治疗系统利用皮肤中不同颜色的组织对激光波长的选择吸收的特点，在基本不破坏正常组织的情况下，对皮肤中的黑色素在极短的瞬间用极高峰值的脉冲激光进行照射，使之发生迅速的热膨胀和粉碎，最后由吞噬细胞运走并排出体外，疤痕和色斑就会慢慢消失。
　　
　　激光站在当代科学技术的前沿，必将照亮我们现代生活的各个方面。

20世纪改变人类生活的重大科技发明9

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。

美国的吉尔伯特是碱基排列分析法的创始人，他率先支持人类基因组工程

　　如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，不就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗？这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同，它很像技术科学的工程设计，即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的
　　
　　那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就被称为“基因工程”，或者称之为“遗传工程”。
　　
　　人类基因工程走过的主要历程怎样呢？1866年，奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律；1868年，瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是后来的所谓的DNA；1882年，德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体，也就是后来的染色体；1944年，美国科研人员证明DNA是大多数有机体的遗传原料，而不是蛋白质；1953年，美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结果，奠下了基因工程的基础；1980年，第一只经过基因改造的老鼠诞生；1996年，第一只克隆羊诞生；1999年，美国科学家破解了人类第 22组基因排序列图；未来的计划是可以根据基因图有针对性地对有关病症下药。
　　
　　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。

美国的贝克维兹正在观察器皿中的菌落，他曾对人类基因组工程提出警告。

　　科学研究证明，一些困扰人类健康的主要疾病，例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等都与基因有关。依据已经破译的基因序列和功能，找出这些基因并针对相应的病变区位进行药物筛选，甚至基于已有的基因知识来设计新药，就能“有的放矢”地修补或替换这些病变的基因，从而根治顽症。基因药物将成为21世纪医药中的耀眼明星。基因研究不仅能够为筛选和研制新药提供基础数据，也为利用基因进行检测、预防和治疗疾病提供了可能。比如，有同样生活习惯和生活环境的人，由于具有不同基因序列，对同一种病的易感性就大不一样。明显的例子有，同为吸烟人群，有人就易患肺癌，有人则不然。医生会根据各人不同的基因序列给予因人而异的指导，使其养成科学合理的生活习惯，最大可能地预防疾病。

人类基因工程的开展使破译人类全部DNA指日可待。

　　信息技术的发展改变了人类的生活方式，而基因工程的突破将帮助人类延年益寿。目前，一些国家人口的平均寿命已突破80岁，中国也突破了70岁。有科学家预言，随着癌症、心脑血管疾病等顽症的有效攻克，在2020至2030年间，可能出现人口平均寿命突破100岁的国家。到2050年，人类的平均寿命将达到90至95岁。
　　
　　人类将挑战生命科学的极限。1953年2月的一天，英国科学家弗朗西斯·克里克宣布：我们已经发现了生命的秘密。他发现DNA是一种存在于细胞核中的双螺旋分子，决定了生物的遗传。有趣的是，这位科学家是在剑桥的一家酒吧宣布了这一重大科学发现的。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。1987年，美国科学家提出了“人类基因组计划”，目标是确定人类的全部遗传信息，确定人的基因在23对染色体上的具体位置，查清每个基因核苷酸的顺序，建立人类基因库。1999年，人的第22对染色体的基因密码被破译，“人类基因组计划”迈出了成功的一步。可以预见，在今后的四分之一世纪里，科学家们就可能揭示人类大约5000种基因遗传病的致病基因，从而为癌症、糖尿病、心脏病、血友病等致命疾病找到基因疗法。
　　
　　继2000年6月26日科学家公布人类基因组"工作框架图"之后，中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司2001年2月12日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这次公布的人类基因组图谱是在原"工作框架图"的基础上，经过整理、分类和排列后得到的，它更加准确、清晰、完整。人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。人类基因组图谱及初步分析结果的公布将对生命科学和生物技术的发展起到重要的推动作用。随着人类基因组研究工作的进一步深入，生命科学和生物技术将随着新的世纪进入新的纪元。
　　
　　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。

20世纪改变人类生活的重大科技发明10

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掳。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。

器官移植先驱卡雷尔

　　从1951年到1953年，休姆在美国进行了把9个尸体捐赠者的肾脏移植到人体上的手术，最长的存活了六个月。这是世界上最早的取得部分成功的人体重要脏器移植手术。50年代，科学家完成了动物心脏的移植，一只狗换了心脏之后，活了13个月。
　　
　　要使器官移植获得较高的成功率，除了要不断提高手术技术和改进各种医疗器械，如使用体外循环的心肺机等，最重要的是要寻找免疫排斥反应的根源和解决器官移植中免疫排斥的方法。

刚刚做完心脏移植手术的一个婴儿被医生放入特别护理箱内
刚刚做完心脏移植手术的一个婴儿被医生放入特别护理箱内

1984年美国医生将一颗狒狒的心脏移植到了出生两周的女婴体内

　　免疫反应是人体对外来异物的反应，它对于因细菌、病毒等引起的疾病是一种非常有效的防御作用。不幸的是人体并不会加以区别，对所有经它辨识为非己之物，哪怕是为了拯救生命而移植来的心脏、肾脏等器官也会毫不留情地加以排斥，这样就使得器官移植遇到了极大的困难。
　　
　　然而发现了免疫排斥的根源并不等于找到了解决器官移植中免疫排斥的方法，还需要在实践中不断探索。1954年12月，美国波士顿医生默里成功地做了世界上第一例同卵双胞胎之间的肾移植手术，使接受手术者活了8年。在同卵双胞胎之间进行器官移植之所以容易成功，是因为他们的白细胞表面抗原大部分相同，组织相容性能相匹配，发生排斥的危险性较小。但是这种情况少得可怜。1959年默里采用另一种办法，即用对肾脏移植的患者给予全身大剂量放射线照射以抑制异体排斥反应的方法，使非同卵双胞胎间的肾移植手术成功。这种方法虽可以抑制排斥反应，但是却造成受体机体的损害。后来，英国剑桥大学学者罗伊.卡勒发现，硫唑嘌呤能防止动物身上的异体排斥反应，这一成果使器官移植成功率提高。1967年12月4日，南非开普敦的巴纳德医师，首次成功地完成了人类异体心脏移植手术，使全世界都为之惊慌与兴奋。80年代初卡勒又发现了一种叫环孢菌素的抗免疫排斥的药物。它毒性较低，更适用器官移植。
　　
　　从1954年默里成功地完成第一例肾脏手术至80年代末，器官移植手术已挽救了20多万人的生命，全世界已有15万人成功地进行了肾移植，心脏和肝脏移植各1万例，心肺同时移植600例，胰腺移植2500例，肺移植300例，大肠移植20例。
　　
　　器官移植中难度最大的是脑移植。瑞典、美国和日本都成立了脑移植研究小组。他们使用白鼠进行帕金森氏病的治疗研究，此病为中脑灰质神经细胞退化，不能分泌多巴胺而出现颤抖和肌肉强直等病状。科学家们首先破坏白鼠灰质，再将白鼠胎儿的灰质组织移植到和具有帕金森氏病相同症状的白鼠脑内，获得成功。瑞典的一家医院在征得帕金森氏病重症患者的同意后，对其实施了脑组织移植手术，术手症状出现一定程度的减轻。但这还不是大脑器官的移植，脑移植比其它脏器移植的难度大得多。随着脑移植研究的不断发

　　
　　美国成功实施首例无线人工心脏移植手术

　　美国当地时间 2001年7月3日下午(北京时间7月4日凌晨)消息，美国一家医院刚刚为一位病人进行了7个小时的人工心脏移植手术，目前患者一切正常。可以说，这一机械心脏移植手术是最近20多年来人工心脏移植历史上的第一个重大突破，它将为千千万万个心脏病患者带来福音。