XX століття - це епоха науково- технічної революції, століття прориву в ядро атома й у відкритий космос, синтезу органічних речовин, проникнення в геном, пізнання механізмів поводження живих систем, століття інтеграції знань і комплексного рішення науково-практичних задач.
За минуле сторіччя відбувся неймовірний підйом наукової думки людства, що набула зовсім новий напрямок розвитку - повна комп'ютеризація, Всесвітня павутина. Але зворотним боком видатних відкриттів стали величезної моці руйнування, наприклад, від ядерних вибухів. Наука породила цілий вузол протиріч.
Іншою віхою на шляху технічних нововведень, коли наукові ідеї одержали практичне втілення, став винахід братів Уілбура й Олівера Райт. У 1890 р. вони довідалися про експерименти, зв'язаних з польотом, що планується, що вироблялися в Німеччині, і захопилися ідеєю повітроплавання, почавши власні розробки, зв'язані з принципами польоту. З'єднавши наукові знання і технічні навички, брати Райт побудували кілька літальних апаратів. Потім 17 грудня 1903 р. вони здійснили успішний запуск літального апарата важче повітря, що приводиться в рух механічним гвинтом.
Ще один американський винахід, ледь замічене в момент своєї появи в 1947 р., відкрило нову еру в розподілі інформації. У той рік Джон Бардін, Вільям Б. Шокли й Уолтер Бреттейн, що працювали в Лабораторії Белл, спираючи на дуже складні становища теоретичної фізики, винайшли транзистор - невеликий пристрій, здатне замінити масивні радіолампи. Транзистор і винайдені десять років через інтегральні мікросхеми дозволили сховати складну електронну начинку в невеликий корпус. У результаті сьогоднішні комп'ютери розміром із книгу перевершують по своїх параметрах комп'ютери 60-х, що займали цілі приміщення, що привело до дійсної революції в способі життя людей, уплинувши на їхню роботу, навчання, ведення бізнесу, проведення наукових досліджень.
В другій половині XX століття американські учені відомі вже аж ніяк не тільки завдяки практичним розробкам. Відразу вони одержали визнання за їхній внесок у «чисту науку», за розробку теорій і концепцій. Зміна пріоритетів наукових досліджень можна простежити за списком Нобелівських лауреатів по фізиці і хімії. У першій половині сторіччя, з 1901 по 1950 р., американські вчені серед лауреатів премії складали меншість. Після 1950 р. американці одержують приблизно половину Нобелівських премій, присуджуваних за наукові досягнення.
Одне із самих вражаючих і суперечливих досягнень американської технології - підпорядкування людині ядерної енергії. Концепції, що дозволили розщепити атом, розроблялися вченими багатьох країн, але перехід від ідей до практичного здійснення ядерної реакції був досягнутий американськими вченими на початку 40-х рр.
Після того як німецьким фізикам у 1938 р. удалося розщепити ядро урану, Альберт Ейнштейн, Енрико Ферми і Лео Сцилард прийшли до висновку, що ланцюгова ядерна реакція в принципі здійсненна. У листі до Президента Франкліну Рузвельтові Ейнштейн виражав стурбованість тим, що цей науковий прорив дозволяє створити «надзвичайно могутню бомбу». Його заклопотаність викликала до життя Манхеттенский проект, покликаний забезпечити першість Америки в створенні атомної бомби. Завдяки проекту була створена перша атомна бомба, висаджена в Нью-Мексико 16 липня 1945 р.
Створення бомби і її скидання на Японію в серпні 1945 р. поклали початок Атомній ері, часу страху перед зброєю масової поразки, що существовали протягом усього періоду холодної війни і пошедшего на спад лише сьогодні, коли починаються спроби покласти кінець розростанню арсеналів зброї. Але разом з тим Атомна ера характеризується і мирним використанням сил атома в енергетику і медицині.
Перша комерційна атомна електростанція була пущена в Іллінойсу в 1956 р. У той час перспективи розвитку атомної енергетики в США виглядали самим райдужним образом. Однак опоненти вказували, що АЕС потенційно небезпечно і задавалися питанням: чи можливо безпечне поховання ядерних відходів? Аварія, що відбулася в 1979 р. на АЕС «Три майл айленд» у Пенсільванії, викликала в багатьох американців ворожість до атомної енергії. Вартість будівництва АЕС росла, і більш економічні джерела енергії стали виглядати куди привлекательнее. У 70-і і 80-і відбулося відмовлення від будівництва ряду раніше планувалися електростанцій, і сьогодні майбутнє атомної енергетики в США залишається під сумнівом.
Тим часом американські вчені експериментували з іншими джерелами енергії, інтерес до яких відновився. Серед них - і енергія Сонця. І хоча одержання енергії від сонячних електрогенераторів економічно невигідно в більшості районів США, два останніх винаходи можуть змінити ситуацію до кращого.
У 1994 р. Сабхенду Гуха, віце-президент «Юнайтед солар системз» (Троя, штат Мічиган), читав лекцію про вигоди одержання сонячної енергії і демонстрував фотографію сонячних батарей, установлених на даху будинку. Присутній у залі архітектор помітив: «Але в них же жахливий вид. Хто захоче встановлювати таке на своєму будинку?» Це зауваження змусило Гуха задуматися про те, як зробити перетворювачі сонячної енергії чимось начебто черепиці, а не монтувати сонячні батареї на рамах, повернених до неба.
З 1996 р. використовується ще один винахід, зв'язане із сонячною енергією: електростанція «Сонц-два», пущена в експлуатацію в пустелі Мохаве в Каліфорнії, робить електрика, забезпечуючи їм 10000 будинків. На площі 38 гектарів розташовано близько 2000 дзеркал, що направляють сонячне світло на 90-метрову «силову вежу», де нагрівається перенасичений сольовий розчин, що надходить потім до парогенератора, що надає руху турбіні. Такий розчин зберігає теплову енергію краще, ніж вода, і ентузіасти «Сонц-два» думають, що нова технологія дозволить зробити великі комерційні електростанції рентабельними в тих районах, де багато сонця і значне споживання електроенергії.
Космічна ера почалася майже одночасно з Атомною ерою. Американець Роберт Г. Годдард був одним з перших учених, що експериментують із системами ракетної тяги. У своїй невеликій лабораторії у Вустере, Массачусетс, Годдард працював з рідким киснем і гасом, використовуваними як паливо при запуску ракети в атмосферу. У 1926 р. він успішно запустив першу у світі ракету на рідкому паливі, що піднялося на висоту 12,5 м. Протягом наступних за цим 10 років Годдард домігся того, що його ракети досягали помірної висоти - 2 км, а інтерес до ракетобудування значно зріс як у США, так і у Великобританії, Німеччині і СРСР.
Ракети уможливили запуск штучних супутників і пілотованих людиною космічних апаратів. У 1957 р. Радянський Союз запустив перший «Супутник», у 1958 р. за ним пішли США, що відправили в космос «Експлорер-I». Поле людини в космос відбувся навесні 1961 р. Першим у космосі побував радянський космонавт Юрій Гагарін, а слідом за ним - американець Алан Б. Шепард-молодший.
Від цих спробних кроків у космосі до висадження на Місяць у 1969 р. і сьогоднішніх кораблів багаторазового використання американська космічна програма - свого роду дзеркало розвитку прикладних наук - пройшла значний шлях. Супутники зв'язку передають комп'ютерні дані, через них здійснюються телефонні розмови, ведеться тілі- і радіомовлення. Супутники прогнозу погоди поставляють нам дані, необхідні для завчасного оповіщення про жорстокі бури. Космічні технології породили тисячі видів продукції, використовуваних у повсякденному житті: від надлегких матеріалів, що застосовуються у виробництві кроссовок, до систем штучного дихання для лікарень.
Так само як в області фізики і хімії, так і в медицині, і психології велика частина Нобелівських премій після Другої світової війни була отримана американцями. Національний інститут здоров'я (НИЗ), що є основним центром біохімічних досліджень у США, зіграв ключову роль у цьому процесі. Складається з 24 автономних інститутів НИЗ займає 75 будинків, що розкинулися на 120 гектарах у місті Бетесда, штат Мериленд. У 1997 р. його бюджет складав 13 мільярдів доларів.
Ціль досліджень, що ведуться в інституті - одержання знань про профілактику, виявлення, діагностику і лікуванні захворювань і розладів - від найрідших генетичних порушень до банальної застуди. Гранти, виділювані НИЗ, підтримують вишукування близько 35 000 ведучих дослідників, що працюють у кожнім американському штаті і ряді закордонних країн. Серед тих, хто одержував ці гранти, - 91 лауреат Нобелівської премії по медицині. П'ять нобелівських лауреатів зробили свої відкриття в лабораторіях НИЗ.
Дослідження НИЗ сприяють формуванню багатьох досягнень медицини. Так, наприклад, смерть від пороку серця - «убивці номер один» у США - у період з 1971 р. по 1991 р. упала на 41 відсоток. За те ж час рівень смертності від паралічу знизився на 59 відсотків. Між 1991 і 1995 р. рівень смертності від раку упав майже на 3 відсотки - перше стійке зниження цього показника з часів уведення загальнонаціональної статистики в 30-х рр. Сьогодні удається вилікувати більш 70 відсотків дітей з діагнозом рак.
Завдяки НИЗ молекулярна генетика і дослідження генома людини зробили революційний переворот у біомедицині. У 80-х і 90-х рр. учені почали перші спроби корекції генетичних порушень у людському організмі. В даний час можливо локалізувати, ідентифікувати й описати функцію багатьох генів у геноме людини. Учені припускають, що ці нові знання дозволять увести генетичні тести, що виявляють схильність до захворювань, що уражають товсту кишку, органи подиху, і до інших видів раку, і прокладуть шлях превентивному медикаментозному лікуванню тих членів родини, для кого ці хвороби являють загрозу.
Напевно, найбільш вражаючим з наукових досліджень, що ведуться в США, є проект генома людини, здійснювана під егідою НИЗ. Мова йде про спробу створення генетичної карти людини, коли встановлюється хімічна композиція кожного з 50-100 тисяч генів, що відповідають за формування людського тіла. Очікується, що здійснення проекту займе 15 років і обійдеться щонайменше в 3 мільярди доларів.
Дослідження, здійснювані в університетах, лікарнях і під егідою корпорацій, також вносять свій внесок у розвиток діагностики і лікування захворювань. Так, наприклад, НИЗ фінансує основні дослідження, зв'язані із синдромом придбаного імунного дефіциту (СНІД), однак багато хто з медикаментозних препаратів, застосовуваних при його лікуванні, були створені в лабораторіях американських фармацевтичних фірм; ці препарати проходять іспиту в дослідницьких центрах по всій країні.
Один з типів препаратів, що обіцяють серйозний терапевтичний ефект при лікуванні вірусу Спида - інгібітори протеази. Після декількох років лабораторних досліджень у США інгібітори протеази в 1994 р. уперше були дані пацієнтам. Один з перших клінічних іспитів (на групі з 20 добровольців) показало не тільки те, що даний препарат знижує зміст вірусів у крові до майже повного їхнього зникнення, але і те, що імунна система відновлюється значно швидше, ніж можна було припустити.
Лікарі сполучають лікування інгібіторами протеази з призначенням інших препаратів, проводячи «комбіновану терапію». Хоча результати такого лікування дають привід для оптимізму, комбінована терапія - не панацея, тому що вона робить вплив тільки на кров; вона не торкається інших органів тіла: мозку, лімфатичних вузлів, спинномозкової рідини і чоловічих насінників, де також таяться віруси. Учені продовжують експерименти з комбінованою терапією й іншими способами лікування Спида, поки не буде знайдене остаточне рішення - вакцина проти цього захворювання.
Сьогодні ми можемо скласти "золоту сотню" науки і техніки ХХ сторіччя.
Найвидатніші вчені ХХ сторіччя:
1. Іван Павлов (теорія умовних і безумовних рефлексів);
2. Марія Кюрі (роботи з радіоактивності);
3. Микола Семенов (теорія розгалужених хімічних реакцій);
4. Отто Ган (розподіл ядра урану);
5. Альберт Ейнштейн (спеціальна і загальна теорії відносності);
6. Нильс Бор (теорія будівлі атомів);
7. Макс Планк (квантова теорія);
8. Вольфганг Паули (принцип заборони);
9. Вернер Гейзенберг (квантова механіка);
10. Поль Дирак (атомна теорія);
11. Енрико Ферми (атомна теорія),
12. Едвард Теллер (ядерні реакції);
13. Стефен Хокинг (теорія випромінювання "чорних дір");
14. Бенуа Мандельброт (фрактальная геометрія);
15. Френсис Лемент, Джеймс Уотсон (відкриття подвійної спіралі ДНК);
16. Норберт Вінер (кібернетика);
17. Ілля Пригожин (нерівновага термодинаміка);
18. Деннис Габор (голографія);
19. Олександр Фридман (модель нестаціонарного всесвіту, що розширюється,);
20. Клод Шеннон (ентропийная теорія інформації);
21. Вільям Шокли, Джон Бардін, Уолтер Браттейн (транзисторний ефект);
22. Олександр Флеминг (відкриття пеніциліну);
23. Анри Пуанкаре (математичне формулювання принципів спеціальної теорії відносності);
24. Тім Бернерс-Ли (концепція Всесвітньої Павутини - World Wide Web);
25. Кристиан Барнард (пересадження серця людині);
26. Петро Капица (фізика низьких температур);
27. Томас Морган (генетика);
28. Андрій Цукрів (роботи в області термоядерного синтезу);
29. Фриц Габер (синтез аміаку);
30. Глен Сиборг (синтез трансуранових елементів);
Відкриття і наукові концепції (теорії), найбільшою мірою, що вплинули на розвиток цивілізації в ХХ столітті:
1. Спеціальна теорія відносності;
2. Загальна теорія відносності;
3. Квантова механіка;
4. Транзисторний ефект;
5. Теорія електрослабого взаємодії;
6. Ноосферная концепція;
7. Теорія диссипативних систем;
8. Розгалужені ланцюгові реакції;
9. Лазерний ефект;
10. Подвійна спіраль ДНК;
11. Ядерний магнітний резонанс;
12. Теорія імунітету;
13. Відкриття функції хромосом як носіїв спадковості;
14. Експериментальне підтвердження явища квантової телепортации;
15. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга;
16. Антропний принцип;
17. Концепція "Великого Вибуху";
18. Кварковая теорія будівлі речовини;
19. Високотемпературна надпровідність;
20. Концепція стійкого розвитку;
21. Концепція "ядерної зими";
22. Відкриття ембріональних стовбурних кліток;
23. Концепція дрейфу материків;
24. Синтез трансуранових елементів;
25. Виділення ферменту теламерази, що зупиняє процес старіння кліток;
26. Закон гомологических рядів Вавилова;
27. Відкриття реліктового озера Схід під трехкилометровим панциром льоду в центральній частині Антарктиди;
28. Відкриття груп крові;
29. Планетарна модель атома;
30. Ефект Вавилова-Черенкова (випромінювання світла електроном, що рухається у воді,);
31. Дифракція рентгенівських променів у кристалах;
32. Космологічна теорія суперструн.
Найбільш значимі технології і винаходи:
1. Генна інженерія;
2. Інтернет;
3. Клонирование ссавців;
4. Атомна енергетика;
5. Лазери;
6. Комп'ютерні віртуальні реальності;
7. Кремнієві микрочипи;
8. Волоконно-оптическая зв'язок;
9. Факс;
10. Мобільний телефонний зв'язок;
11. Нанотехнологии;
12. Томографія;
13. Синтез фуллеренов;
14. Телебачення;
15. Запис інформації на CD і DVD-дисках;
16. Радіолокація;
17. Термоядерний синтез;
18. Молекулярні микрочипи для розшифровки геномов;
19. Реактивна авіація;
20. Синтез пластмас;
21. Кулькова авторучка;
22. Застібка "блискавка";
23. Ксерокс;
24. Акваланг;
25. Перфторан (блакитна кров) - кровезаменитель на основі перфторуглеродних емульсій;
26. Технологія "чистих кімнат";
27. Пузирьковая камера;
28. Прискорювачі елементарних часток.
29. Роторні автоматизовані лінії.
