20世紀改變人類生活的十大重大科技發明

20世紀改變人類生活的十大重大科技發明

過去的一個世紀人類有很多值得回憶的東西，其中許多偉大的科技發明和創新使我們的生活發生了翻天覆地的變化，思想者的預言常常成為現實。美國科學家富蘭克林曾經講過：將來人類的知識將會大大增長，今天我們想不到的新發明將會屢屢出現，我有時候幾乎後悔我自己出生過早，以致不能知道將要出現的新事物。他的話說得不錯。近100年來，人類的科技只能用突飛猛進這樣的辭彙來形容，如果讓一個1900年的發明家來看今天的世界，他會認得汽車、電話、飛機，他也能想像出宇宙飛船、深海潛艇，但他絕對會對計算機、互聯網、基因工程、核能一無所知。現在，知識爆炸給人類前所未有的自信和樂觀，有位作家這樣寫：「我真誠地相信，我們生活在人類歷史上最偉大的知識時代，沒有任何事物我們不了解」,「只要是人能想到的事，總有人能做到。」20世紀科技的發展使這句話越來越像真理。科技進步徹底改變了人類的生存方式，也使人類思考的方向有所變化。　　　　而未來的10到20年，科學技術會在許多領域出現爆炸性突破和擴展，這已經勿庸置疑。也許人腦與電腦能結為一體，也許我們能在火星上定居，也許每個人都能克隆備用的器官，也許……　　　　我們一起回顧二十世紀給人類生活帶來巨大變化的科技發明,展望未來科學技術發展趨勢,跨入知識經濟的新時代。20世紀改變人類生活的重大科技發明1

電視：　　電視的誕生，是20世紀人類最偉大的發明之一。在現代社會裡，沒有電視的生活已不可想像了。各種型號、各種功能的黑白和彩色電視從一條條流水線上源源不斷地流入世界各地的工廠、學校、醫院和家庭，正在奇蹟般地迅速改變著人們的生活。形形色色的電視，把人們帶進了一個五光十色的奇妙世界。　　　　尼普可夫圓盤　　　　俄裔德國科學家保爾·尼普可夫還在中學時代，就對電器非常感興趣。當時正是有線電技術迅猛發展時期。電燈和有軌電車取代了古老的油燈、蠟燭和馬車，電話已出現並得到了普及，海底電纜聯通了歐洲和美洲，這一切給人們的日常生活帶來了極大的方便。後來他來到柏林大學學習物理學。他開始設想能否用電把圖像傳送到遠方呢？他開始了前所未有的探索。經過艱苦的努力，他發現，如果把影像分成單個像點，就極有可能把人或景物的影像傳送到遠方。不久，一台叫作「電視望遠鏡」的儀器問世了。這是一種光電機械掃描圓盤，它看上去笨頭笨腦的，但極富獨創性。1884年11月 6日，尼普可夫把他的這項發明申報給柏林皇家專利局。在他的專利申請書的第一頁這樣寫道：「這裡所述的儀器能使處於A地的物體，在任何一個B地被看到。」一年後，專利被批准了。　　　　這是世界電視史上的第一個專利。專利中描述了電視工作的三個基本要素：1.把圖像分解成像素，逐個傳輸。2.像素的傳輸逐行進行。3.用畫面傳送運動過程時，許多畫面快速逐一出現，在眼中這個過程融合為一。這是以後所有電視技術發展的基礎原理，甚至今天的電視仍然是按照這些基本原則工作的。　　　　1900年，在巴黎舉行的世界博覽會上第一次使用了電視這個詞。可是最簡單最原始的機械電視，是在許多年以後才出現的。　　　　貝爾德和機械電視　　　　一個偶然的機會，英國發明家約翰·貝爾德看到了關於尼普可夫圓盤的資料。尼普可夫的天才設想引起了他的極大興趣。他立刻意識到，他今後要做的就是發明電視這件事。於是，他立刻動手幹了起來。正是對發明電視的執著追求和極大熱情支持著貝爾德，1924年，一台凝聚著貝爾德的心血和汗水的電視機終於問世了。這台電視利用尼普可夫原理，採用兩個尼普可夫圓盤，首次在相距4英尺遠的地方傳送了一個十字剪影畫。

　　　　貝爾（1888－1946）英國發明家。1926年製造出機械電視系統。　　　　經過不斷地改進設備提高技術，貝爾德的電視效果越來越好，他的名聲也越來越大，引起了極大的轟動。後來「貝爾德電視發展公司」成立了。隨著技術和設備的不斷改進，貝爾德電視的傳送距離有了較大的改進，電視屏幕上也首次出現了色彩。貝爾德本人則被後來的英國人尊稱為電視之父。　　　　幾乎就在同時，德國科學家卡羅魯斯也在電視研製方面做出了令人矚目的成就。1942年，卡羅魯斯小組(包括兩名科學家，一名機械師和一名木工)，造出一台設備。這台設備用兩個直徑為 1米的尼普可夫圓盤作為發射和接收信號的兩端，每個圓盤上有48個1.5毫米的小孔，能夠掃描 48行，用一個同步馬達把兩個圓盤連接起來，每秒鐘同步轉動10幅畫面，圖像投射到另一台接收機上。他們稱這台機器為大電視。這台大電視的效果比貝爾德的電視要清晰許多。但是，他們從未進行過公開表演，因而他們的發明鮮為人知。不同國度的科學家幾乎同時做出了類似發明，這充分說明了機械電視的發明是不依人的意志為轉移的，它是人類在自然界面前擁有創造力的一個見證。　　　　1928年，「第五屆德國廣播博覽會」在柏林隆重開幕了。在這盛況空前的展示會中，最引人注目的新發明——電視機第一次作為公開產品展出了。從此，人們的生活進入了一個神奇的世界。然而，不能否認，有線的機械電視傳播的距離和範圍非常有限，圖像也相當粗糙，簡直無法再現精細的畫面。因為只有幾分之一的光線能透過尼普可夫圓盤的孔洞，為得到理想的光線，就必須增大孔洞，那樣，畫面將十分粗糙。要想提高圖像細部的清晰度，必須增加孔洞數目，但是，孔洞變小，能透過來的光線也微乎其微，圖像也必將模糊不清。機械電視的這一致命弱點困擾著人們。人們試圖尋找一種能同時提高電視的靈敏度和清晰度的新方法。於是電子電視應運而生。　　　　電子電視　　　　1897年，德國的物理學家布勞恩發明了一種帶熒光屏的陰極射線管。當電子束撞擊時，熒光屏上會發出亮光。當時布勞恩的助手曾提出用這種管子做電視的接收管，固執的布勞恩卻認為這是不可能的。

1906年德國製造的第一台電子電視圖像接受機。

　　1906年，布勞恩的兩位執著的助手真的用這種陰極射線管製造了一台畫面接收機，進行圖像重現。不過，他們的這種裝置重現的是靜止畫面，應該算是傳真系統而不是電視系統。1907年，俄國著名的發明家羅辛也曾嘗試把布勞恩管應用在電視中。他提出一種用尼普可夫圓盤進行遠距離掃描，用陰極射線管進行接收的遠距離電視系統。特別值得指出的是，英國電氣工程師坎貝爾·溫斯頓，在1911年就任倫敦學會主席的就職演說中，曾提出一種令人不可思議的設想，他提出了一種現在所謂的攝像管的改進裝置。他甚至在一次的講演中幾乎完美無缺地描述了今天的電視技術。可是在當時，由於缺乏放大器，以及存在其它一些技術限制，這個完美的設想沒有實現。　　　　俄裔美國科學家茲沃雷金，開闢了電子電視的時代。茲沃雷金曾經是俄國聖彼德堡技術研所的電氣工程師。早在1912年，他就開始研究電子攝像技術。1919年茲沃雷金遷居美國，進入威斯汀豪森電氣公司工作。他仍然不懈地進行電子電視的研究。1924年茲沃雷金的研究成果——電子電視模型出現。

　　　　茲沃雷金（1889－1982）美國發明家。1923年發明電子電視攝像管，1931年研究成功電視顯像管。　　　　茲沃雷金稱模型的關鍵部位為光電攝像管，即電視攝像機。遺憾的是，由於圖像暗淡，幾乎同陰影差不多。1929年矢志不渝的茲沃雷金又推出一個經過改進的模型，結果仍然不很理想。美國的 ARC公司最終投資了 5千萬美元，1931年茲沃雷金終於製造出了令人比較滿意的攝像機顯像管。同年，進行了一項對一個完整的光電攝像管系統的實地試驗。在這次實驗中，一個由240條掃描線組成的圖像被傳送給4英里以外的一架電視機，再用鏡子把 9英寸顯像管的圖像反射到電視機前，完成了使電視攝像與顯像完全電子化的過程。　　　　隨著電子技術在電視上的應用，電視開始走出實驗室，進入公眾生活之中，成為真正的信息傳播媒介。 1936年電視業獲得了重大發展。這一年的11月 2日，英國廣播公司在倫敦郊外的亞歷山大宮，播出了一場頗具規模的歌舞節目。這台完全用電子電視系統播放的節目，場面壯觀，氣勢宏大，給人們留下了深刻的印象。對同年在柏林舉行的奧林匹克運動會的報道，更是年輕的電視事業的一次大亮相。當時一共使用了 4台攝像機拍攝比賽情況。其中最引人注目的要算佐爾金髮明的全電子攝像機。這台機器體積龐大，它的一個1.6米焦距的鏡頭就重45公斤，長 2.2米，被人們戲稱為電視大炮。這4台攝像機的圖像信號通過電纜傳送到帝國郵政中心的演播室，在那裡圖像信號經過混合後，通過電視塔被發射出去。柏林奧運會期間，每天用電視播出長達 8小時的比賽實況，共有16萬多人通過電視觀看了奧運會的比賽。那時許多人擠在小小的電視屏幕前，興奮地觀看一場場激動人心的比賽的動人情景，使人們更加確信：電視業是一項大有前途的事業，電視正在成為人們生活中的一員。　　　　到了1939年，英國大約有 2萬個家庭擁有電視機，美國無線電公司的電視也在紐約世博覽會上首次露面，開始了第一次固定的電視節目演播，吸引了成千上萬個好奇的觀眾。二戰的爆發使得剛剛發展起來的電視事業幾乎停滯了10年。戰爭結束以後，電視工業又蓬勃發展起來，電視也迅速流行起來。1946年，英國廣播公司恢復了固定電視節目，美國政府也解除了禁止製造新電視的禁令。一時間，電視工業猶如插上了翅膀，飛速發展起來。在美國，從1949年到1951年，短短三年來，不僅電視節目已在全國普遍播出，電視機的數目也從1百萬台躍升為1千多萬台，成立了數百家電視台。一些幽默劇、輕歌舞、卡通片、娛樂節目和好萊塢電影常常在電視中播出。千變萬化的電視節目的出現，在公眾中引起了強烈反響。在不長的時間裡，公眾就拋棄了其它的娛樂方式，閉門不出，如醉如痴地坐在起居室的電視機前，同小小的熒屏中展示的一切同悲共喜。電視愈來愈成為人們生活中必不可少的了。

　　　　1946年美國第一次播出黑白電視。圖為50年代電視節目錄製現場。　　　　電視家族的主要成員　　　　自從全電子電視出現以來，電視家族迅速興旺發達起來。電視機的數量急劇增長，電視機的形狀變得五花八門，電視機的功能也越來越全面。可以毫不誇張地說，令人目眩的新型電視機正以鋪天蓋地之勢源源不斷地湧向人們的生活中。在這電視機的洪流中，電子錄像、衛星傳播，以及各種新媒體更是倍受人們的青睞。　　　　電子錄像——金斯伯格和安德遜1956年設計製作的Modoll VRllo錄像機的問世，使電技術向前邁進了一大步。　　　　以前，人們製作電視節目一般採用兩種方式。一種是用電視膠片把節目拍攝下來，沖印，再通過電子掃描播出。採用這種方法的一個最大的缺陷，是無法進行電視節目的實況轉播。另外一種是用攝像機直接把信號播出去。這雖然滿足了那些希望目睹現場情景的觀眾的需要，但是它不能記錄和重放，失去了作為資料的歷史價值。可見，以往的製作方法都有一種無法克服的缺憾。錄像機的出現完全改變了這種狀況。有了錄像機，人們可以絲毫不受時間和空間的限制，把在紐約製作的節目帶到世界各地播放，讓人們同享歡樂。　　　　1972年，日本索尼公司推出一種3／4英寸的盒式磁帶，從根本上改變了電視節目的制方法。這種盒帶看起來普普通通，非常小巧，它卻是世界上第一個專業彩色錄像放映系統。時至今日，錄像技術如雨後春筍般發展起來。黑白、彩色、提式、盒式、各種型號和功能的錄像機爭奇鬥豔，畫面、聲音、清晰度也越來越好。　　　　衛星傳播——1960年8月12日，在熊熊的烈焰中，又一枚火箭騰空而起，將一顆用於通信的衛星送入了廣袤的太空。儘管這顆衛星只是一個巨大的金屬球，只能用於反射無線電信號，但是，它開創了衛星通訊的先河。隨著「信使者」及「電星」 1號衛星成功升入太空，進入地球軌道，衛星通訊進入實用階段。　　　　隨著通信衛星的出現，電視的傳播速度更快了。通過實況轉播，各種世界性的體育盛會和重大科技信息，轉眼之間傳遍整個世界，電視傳播的範圍更廣大。1982年有140 多個國家的百餘億人次在電視中看到了世界盃足球賽的比賽實況，觀看人數之多是前所未有的，電視傳播的地域界限縮小了。從1965年到1980年，國際通信衛星組織共發射了 5顆國際通信衛星，完全實現了全球通信。可以毫不誇張地說，通信衛星加強了人們的社會交往和相互了解。在高懸於太空中的通信衛星的照耀下，地球彷彿變小了，「全球村」時代來臨了。　　　　新媒介——家庭錄像、電纜電視、衛星直播電視、多功能電視等新媒介的出現，帶來了電視發展的一個新的潮流——由公共媒介向家庭媒介轉變。　　　　自從1／2帶寬的家用錄像機於1975年首批投放市場以後，家用錄像事業以不可阻擋之勢發展起來。有了錄像機，人們可以更自由地隨時隨地觀看自己喜歡的電視節目，而不再受制於電視台的時間表。人們有事外出而看不到想看的節目時，可以利用錄像機的定時裝置把它錄下來供人們欣賞。錄像機也可用來存貯資料和指導學習。當人們有興趣時，還可以用家用攝像機拍下自己外出旅遊、生日宴會和家庭節日聚會的情景，留作未來的回憶。　　　　人們總希望能在電視中輕易地看到自己所喜愛的節目，有選擇地收看某些節目。迎合這種心理，有線電視應運而生。有線電視一反過去電視節目大眾化的作法，實行窄播傳遞，提供專門的娛樂節目頻道、兒童節目頻道、體育和新聞節目頻道等滿足部分觀眾的需要。　　　　今天，電纜電視十分發達。到1980年，美國已有近 1萬個電纜電視系統，電纜電視用戶近5百萬戶，占家庭總數的52%。有線電視正在進入人們的日常生活之中，成為無線電視的強大競爭對手。　　　　衛星直播電視——1983年11月 5日，美國USCI公司首次開始衛星直播。以前的衛星傳播，要經過地面的接收，再把信號通過無線電或電纜傳送出去。衛星直播電視與此不同，只要在同戶家中裝備一個直徑1米左右的小型拋物面天線和一個調諧器(用來對信號進行解碼），就可以直接接收衛星的下行信號。這對偏遠地區有很大的實用價值。　　　　多功能電視——自從1949年第 1台蔭罩式彩電問世以來，短短几十年，電視獲得了驚人的發展。從電子管電視、晶體管電視迅速發展到集成電路電視。目前，伴隨著微電子和計算機技術的突飛猛進，電視正在向智能化、多功能和多用途化邁進。　　　　如今的電視不僅用於收看電視節目，同時又可以是家用計算機、電子遊戲機並可以預製錄像帶。人們不僅利用電視消息，而且可以通過衛星和電視進行遙感式診病，使用家用電視控制家裡的電器，進行電視報警、購物、記錄、學習等等。此外，立體聲電視、超大屏幕電視、高清晰度電視、激光視盤、家庭資料庫等也不斷地發展起來。也就是說，現代電視已經從一種公共媒介的收看工具，變成了包含眾多信息系統的家庭視頻系統中心。

　　　　1954年彩色電視試播成功。圖為現代電視導播控制中心。　　　　電視的發明深刻地改變了人們的生活，它不但使人們的休閑時間得到前所未有的充實，更重要的是它加大了信息傳播空度和信息量，使世界開始變小。如今，電視已成為普及率最高的家用電器之一，而電視新聞、電視娛樂、電視廣告、電視教育等已形成了巨大的產業。電視作為一項偉大的發明，給人類帶來了視覺革命。

20世紀改變人類生活的重大科技發明2

尼龍

人們對尼龍並不陌生，在日常生活中尼龍製品比比皆是，但是知道它歷史的人就很少了。尼龍是世界上首先研製出的一種合成纖維。　　　　二十世紀初，企業界搞基礎科學研究還被認為是一種不可思議的事情。1926年美國最大的工業公司－杜邦公司的出於對基礎科學的興趣，建議該公司開展有關發現新的科學事實的基礎研究。1927年該公司決定每年支付25萬美元作為研究費用，並開始聘請化學研究人員，到1928年杜邦公司成立了基礎化學研究所，年僅32歲的卡羅瑟斯（Wallace H. Carothers,1896～1937)博士受聘擔任該所有機化學部的負責人。

卡羅瑟斯

　　卡羅瑟斯，美國有機化學家。1896年4月27日出生於美國艾奧瓦州頓。1937年4月29日卒於美國費城。1924年獲伊利諾伊大學博士學位後，先後在該大學和哈佛大學擔任有機化學的教學和研究工作。1928年應聘在美國杜邦公司設於威爾明頓的實驗室中進行有機化學研究。他主持了一系列用聚合方法獲得高分子量物質的研究。1935年以己二酸與己二胺為原料製得聚合物，由於這兩個組分中均含有6個碳原子，當時稱為聚合物66。他又將這一聚合物熔融後經注射針壓出，在張力下拉伸稱為纖維。這種纖維即聚醯胺66纖維，1939年實現工業化後定名為耐綸（Nylon），是最早實現工業化的合成纖維品種。　　　　尼龍的合成奠定了合成纖維工業的基礎，尼龍的出現使紡織品的面貌煥然一新。用這種纖維織成的尼龍絲襪既透明又比絲襪耐穿，1939年10目24日杜邦公在總部所在地公開銷售尼龍絲長襪時引起轟動，被視為珍奇之物爭相搶購，人們曾用「象蛛絲一樣細，象鋼絲一樣強，象絹絲一樣美」的詞句來讚譽這種纖維，到1940年5月尼龍纖維織品的銷售遍及美國各地。

　　　　第二次世界大戰後百分之九十的尼龍轉向內衣生產，尼龍絲襪風靡全球。

　　從第二次世界大戰爆發直到1945年，尼龍工業被轉向制降落傘、飛機輪胎帘子布、軍服等軍工產品。由於尼龍的特性和廣泛的用途，第二次世界大戰後發展非常迅速，尼龍的各種產品從絲襪、衣著到地毯，漁網等，以難以計數的方式出現，是三大合成纖維之一。

用尼龍製成的熱氣球可以做得很大

20世紀改變人類生活的重大科技發明3

塑料

塑料的發明堪稱為20世紀人類的一大傑作。塑料無疑已成為現代文明社會不可或缺的重要原料。目前塑料已廣泛應用於航空、航天、通訊工程、計算機、軍事以及農業、輕工業的食品工業等各行各業之中。　　　　塑料，照字面上講，是可以塑造的材料，也就是具有可塑性的材料。現今的塑料是用樹脂在一定溫度和壓力下澆鑄、擠壓、吹塑或注射到模型中冷卻成型的一類材料的專稱。　　　　19世紀60年代里，美國由於象牙供應不足，製造撞球的原料缺乏。1869年最早的人工製造的塑料賽璐珞取得專利。賽璐珞雖是最早的人工製造的塑料，但它是人造塑料，而不是合成塑料。第一種合成塑料是將酚醛樹脂加熱模壓製得，是在20世紀初，1910年美籍比利時化學家貝克蘭德製成。

貝克蘭（1863-1944)美國化學家。1909年發明酚醛塑料

　　貝克蘭德將酚醛樹脂添加木屑加熱、加壓模塑成各種製品，以他的姓氏命名為貝克里特，我們稱為電木。第一次世界大戰後，無線電、收音機等電氣工業迅猛發展，更增加了對電木的需求，一直被使用到今天。　　　　化學工業中需要不被酸作用的器械，曾用特種鋼製造，價格昂貴，用耐鹼的電木取代，便宜多了。但是電木卻不耐鹼。它是製造紐扣、棋子很好的材料。拖拉機和汽車裡的一些零件也是用它製造的。　　　　1918年奧地利化學家約翰製得脲醛樹脂，用它製成的塑料無色而有耐光性，並有很高的硬度和強度，更不易燃，能透過光線，又稱電玉。20世紀20年代，曾在歐洲被用作玻璃代用品。到20世紀30年代，又出現了三聚氰胺－甲醛樹脂，是以尿素為原料的。三聚氰胺－甲醛樹脂可以製造耐電弧的材料，它耐火、耐水、耐油。此後聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有機玻璃等塑料陸續出現。這不能不說是由電木打開的門路。

聚合物分子結構示意圖

　　20世紀是塑料的世紀。回顧自從塑料出現至今百年的歷史，展望21世紀，人類社會必定會隨著高速運行計算機、信息和網路技術、新能源、航天技術、生命科學等尖端技術的出現和發展而進一步變化，人類上天入地下海的活動空間也必將進一步擴大，而納米塑料、光纖、能導電的塑料、有磁性的塑料、會記憶的塑料……，各種更新穎的塑料將為人類的技術進步做出新的貢獻。相信經歷了舊石器、新石器、陶器、青銅器、鐵器時代的人類歷史，因為有了塑料而加快了文明程度提高的速度。儘管在過去的世紀中，人們已經驚呼塑料時代的到來，但是，或許新的世紀才是塑料時代真正到來的時代，而過去的世紀只不過是塑料時代的序幕。

20世紀改變人類生活的重大科技發明4

青黴素

青黴素是抗菌素的一種，是從青黴菌培養液中提制的藥物，是第一種能夠治療人類疾病的抗生素。　　　　青黴素的發現者是英國細菌學家弗萊明。1928年的一天，弗萊明在他的一間簡陋的實驗室里研究導致人體發熱的葡萄球菌。由於蓋子沒有蓋好，他發覺培養細菌用的瓊脂上附了一層青黴菌。這是從樓上的一位研究青黴菌的學者的窗口飄落進來的。使弗萊明感到驚訝的是，在青黴菌的近旁，葡萄球菌忽然不見了。這個偶然的發現深深吸引了他，他設法培養這種黴菌進行多次試驗，證明青黴素可以在幾小時內將葡萄球菌全部殺死。弗萊明據此發明了葡萄球菌的剋星—青黴素。

青黴素髮明者、英國科學家弗萊明在他的實驗室內

澳大利亞病理學家霍華德.弗羅里因進行青黴素化學製劑的研究，而與弗萊明1945年諾貝爾生理學和醫學獎

　　1929年，弗萊明發表了學術論文，報告了他的發現，但當時未引起重視，而且青黴素的提純問題也還沒有解決。　　　　1935年，英國牛津大學生物化學家錢恩和物理學家弗羅里對弗萊明的發現大感興趣。錢恩負責青黴菌的培養和青黴素的分離、提純和強化，使其抗菌力提高了幾千倍同，弗羅里負責對動物觀察試驗。至此，青黴素的功效得到了證明。

圖中央是青黴菌，周圍是致病細菌。距青黴素最遠的細菌個大、色濃，活力十足；距青黴菌較近的細菌個較小、色較淺，活力較差；而最接近青黴菌的細菌個最小、色發白，顯然已經死亡

　　由於青黴素的發現和大量生產，拯救了千百萬肺炎、腦膜炎、膿腫、敗血症患者的生命，及時搶救了許多的傷病員。青黴素的出現，當時曾轟動世界。為了表彰這一造福人類的貢獻，弗萊明、錢恩、弗羅里於1945年共同獲得諾貝爾醫學和生理學獎。

　　　　葡萄球菌這些形如珍珠的東西就是危害人體健康的葡萄菌，青黴素能消滅它們

　　第二次世界大戰促使青黴素大量生產。1943年，已有足夠青黴素治療傷兵；1950年產量可滿足全世界需求。青黴素的發現與研究成功，成為醫學史的一項奇蹟。青黴素從臨床應用開始，至今已發展為三代。

20世紀改變人類生活的重大科技發明5

飛機

　二十世紀最重大的發明之一，是飛機的誕生。人類自古以來就夢想著能像鳥一樣在太空中飛翔。而2000多年前中國人發明的風箏，雖然不能把人帶上太空，但它確實可以稱為飛機的鼻祖。　　　　本世紀初在美國有一對兄弟他們在世界的飛機發展史上做出了重大的貢獻，他們就是萊特兄弟。在當時大多數人認為飛機依靠自身動力的飛行完全不可能，而萊特兄弟確不相信這種結論，從1900年至1902年他們兄弟進行1000多次滑翔試飛，終於在1903年製造出了第一架依靠自身動力進行載人飛行的飛機「飛行者」1號，並且獲得試飛成功。他們因此於1909年獲得美國國會榮譽獎。同年，他們創辦了「萊特飛機公司」。這是人類在飛機發展的歷史上取得的巨大成功。

　　　　萊特兄弟

　　初期的飛機都使用的是單台發動機，在飛行中，常常會出現發動機突然關車的故障。這對飛行安全始終是個威脅。1911年，英國的肖特兄弟申請了多台發動機設計的專利。他們的雙發動機系統，能使每一個飛行員都不用擔心因發動機停車而使飛機下降。這在航空安全方面是一個重大的進展。人們把按照肖特專利製造的第一架飛機稱為「3·2」型飛機。這個名字告訴人們，這種飛機裝有3副螺旋槳，2台發動機。這種飛機還裝有兩套飛行操縱機構，因此，兩名駕駛員都能操縱飛機而不必換座位。

1903年12月17日萊特兄弟駕駛他們製造的飛行器員進行首次持續的、有動力的、可操縱的飛行。

　　1927年至1932年中，座艙儀錶和領航設備的研製取得進展，陀螺技術應用到飛行儀錶上。這個裝在萬向支架上的旋轉飛輪能夠在空間保持定向，於是成為引導駕駛員能在黑暗中、雨雪天中飛行的各種導航儀錶的基礎。這時飛機中就出現了人工地平儀，它能向飛行員指示飛機所處的飛行高度；陀螺磁羅盤指示器，在羅盤上刻有度數，可隨時顯示出航向的變化；地磁感應羅盤，它不受飛機上常常帶有的大量鐵質東西的影響，也不受振動和地球磁場的影響。這些儀錶以靈敏度高、能測出離地30多米的高度表和顯示飛機轉彎角速度的轉彎側滑儀，此外還有指示空中航線的無線電波束，都是用來引導駕駛員通過模糊不清的大氣層時的手段。　　　　飛行模擬器又稱飛行模擬器，它是一種可以在地面模仿飛機的飛行狀態。1930年，美國人埃德溫·林克發明了第一個飛行模擬器，並且以自己名字命名為「林克練習器」，儘管它存在著技術上的缺陷，但它已經體現了不使用真實飛機就能安全、經濟地反覆進行緊急狀態動作訓練的優點。如今現在的飛機模擬器已經由計算機、模擬駕駛艙、運動系統、操縱負載系統和視景系統等組成。是現代航空科研、教學、試驗等不能缺少的技術設備。　　　　1910年12月10日，在法國巴黎展覽會上，有一架飛機在表演時墜毀。駕駛員被拋出燃燒的機艙。但是，這架飛機卻引起人們很大關注。因為它使用的一台新型發動機。設計者就是飛機駕駛員本人，他是羅馬尼亞人，名叫亨利·科安達，畢業於法國高等技術學校。他設計的發動機是用一台50馬力的發動機使風扇向後推動空氣，同時增設一個加力燃燒室，使燃氣在尾噴管中充分膨脹，以此來增大反推力。這就是最早的噴氣發動機。　　　　本世紀30年代後期，活塞驅動的螺旋槳飛機的最大平飛時速已達到700公里，俯衝時已接近音速。音障的問題日益突出。前蘇、英、美、德、意等國大力開展了噴氣發動機的研究工作。德國設計師，奧安在新型發動機研製上最早取得成功。1934年奧安獲得離心型渦輪噴氣發動機專利。1939年8月27日奧安使用他的發動機製成He－178噴氣式飛機。　　　　噴氣發動機研製出之後，科學家們就進一步讓飛機進行突破音障的飛行，經過10多年之後這項工作終於被美國人完成了。　　　　1947年10月14日在美國加利福尼亞州的桑格菲爾地區，貝爾公司試飛能衝破音障的飛機。上午10時一架巨大的B－29轟炸機，在機艙下懸掛著一駕造型奇特的小飛機起飛了。這架小飛機命名為X－1火箭飛機。X－1飛機裝有4台火箭發動機，總推力2700公斤，使用的燃料是危險的液氫和酒精。當B－29轟炸機把它從空中放下的時候，它的4台火箭發動機相繼點火，聲如雷鳴。當飛機發動機啟動1分28秒後，馬赫數達到10，飛機達到了音速。這時X－1飛機的燃料幾乎用盡，速度變得更快，達到馬赫數106，這時的高度是13000米。儘管試飛成功，但由於X－1飛機不是靠自身的動力起飛升空，這個紀錄沒有被承認。　　　　飛機的發明，使人們在普遍受益的情況下又產生了新的不滿足。飛機起飛需要滑跑，需要修建相應的跑道和機場。這就帶來了諸多不便，於是有人開始探索可以進行垂直起落的飛行器，通稱直升機。　　　　1939年9月14日世界上第一架實用型直升機誕生，它是美國工程師西科斯基研製成功的VS－300直升機。西科斯基原籍俄國，1930年移居美國，他製造的VS－300直升機，有1副主旋翼和3副尾槳，後來經過多次試飛，將3副尾槳變成1副，這架實用型直升機從而成為現代直升機的鼻祖。

世界上第一架使用型直升機

　　VS－300直升機誕生之後，影響巨大，尤其是從本世紀50年代開始，直升機的製造技術發展迅猛。50年代中期以前，直升機的動力裝置處在活塞式發動機時期，此後就進入了噴氣渦輪軸時期。旋翼材料結構技術也經歷了幾個階段；40年代至50年代為金屬木翼混合結構，50年代中期至60年代中期為金屬結構，60年代中期至70年代中期為玻璃纖維結構，70年代中期以後發展成為新型複合材料結構。　　　　本世紀20年代飛機開始載運乘客，第二次世界大戰結束初期美國開始把大量的運輸機改裝成為客機。60年代以來，世界上出現了一些大型運輸機和超音速運輸機，逐漸推廣使用渦輪風扇發動機。著名的有前蘇聯生產的安－22、伊爾－76；美國生產的C－141、C－5A、波音－747；法國的空中客車等。超音速運輸機有英法聯合研製的「協和」式和原蘇聯的圖－144。然而，超音速客機的發展並不樂觀。「協和」式飛機售價過高，影響效益，因而已於80年代停止生產。前蘇聯的圖－144也因為同樣的原因也在80年代停航。

第一架民航機

　　自從飛機發明以後，飛機日益成為現代文明不可缺少的運載工具。它深刻的改變和影響著人們的生活。 由於發明了飛機，人類環球旅行的時間大大縮短了。世界上第一次環球旅行是16世紀完成的。當時，葡萄牙人麥哲倫率領一支船隊從西班牙出發，足足用了 3年時間，才穿越大西洋、太平洋，環繞地球一周，回到西班牙。19世紀末，一個法國人乘火車環球旅行一周，也花費了43天的時間。飛機發明以後，人們在1949年又進行了一次環球旅行。一架B—50型轟炸機，經過4次漂亮的空中加油，僅僅用了94個小時，便繞地球一周，飛行 37700公里。強中更有強中手。超音速飛機問世以後，人們飛得更高更快。1979年，英國人普斯貝特只用14個小時零6分鐘，就飛行36900公里，環繞地球一周。在不到一天的時間裡，就可以飛到地球的各個角落，這對於生活在20世紀以前的人類來說，難道不是一個人間奇蹟嗎?

Ａ330－200空中客車

　　錯綜複雜的空中航線把世界各國連接起來，為人們提供了既方便又迅速的客運。早在本世紀20年代，航空運輸就開設了定期航班，運送旅客和郵件。如今，空中航線更是四通八達，人們隨時都會看見銀色的飛機，如同一隻大鳥，在蔚藍的天空中一掠而過。對於現代人來說，早晨還在北京，下午已毫無倦意地出現在千里之外的另一座城市，這已經是十分平常的事了。而在20世紀以前則是不可思議的。從此，險峻的高山、一望無際的大洋再不會讓人望而生畏。一隻只銀燕把不同地區的不同種族，不同膚色的人們緊密地聯繫起來。通過不斷地交流，人們播種友誼，傳達信息，達到相互溝通，相互理解和相互促進，共同推進人類的文明。　　　　飛機的發明也使航空運輸業得到了空前發展，許多為工業發展所需的種種原料擁有了新的來源和渠道，大大減輕了人們對當地自然資源的依賴程度。特別是超音速飛機誕生以後，空中運輸更加興旺。那些不宜長時間運輸的牲畜和難以長期保存的美味食品，也可以乘坐飛機而跨越五湖四海，給世界各地的人們共賞共享。當年連貴妃娘娘都不易品嘗的嶺南荔枝，如今也出現在尋常百姓的家中了。　　　　在人類向地球深處進軍時，飛機也被廣泛應用於地質勘探。人們使用裝備了照相機或者一種稱為肖蘭系統的電子設備的飛機，可以迅速而準確地對廣大地區，包括險峻而難以到達的地方進行測繪。把空中拍攝的照片一張張拼接起來，就可以繪製極好的地形圖。這比古老的測繪方式要簡便易行得多。就連冰天雪地、人跡罕至，一度只是探險人員涉足的北極和南極，現在乘坐飛機也可以毫不困難地到達。

　　美國Ｆ／Ａ攻擊機

　　當然，飛機在現代戰爭中的作用更為驚人。不僅可以用於偵察、轟炸，而且在預警、反潛、掃雷等方面也極為出色。在20世紀90年代初爆發的海灣戰爭中，飛機的巨大威力有目共睹。當然，飛機在軍事上的應用給人類也帶來了慘重災維，對人類文明產生了毀滅性破壞。但是和平利用飛機，才是人類發明飛機的初衷。

20世紀改變人類生活的重大科技發明6

計算機

計算機於1946年問世，有人說是由於戰爭的需要而產生的，我們認為計算機產生的根本動力是人們為創造更多的物質財富，是為了把人的大腦延伸，讓人的潛力得到更大的發展。正如汽車的發明是使人的雙腿延伸一樣，計算機的發明事實上是對人腦智力的繼承和延伸。近１０年來，計算機的應用日益深入到社會的各個領域，如管理、辦公自動化等。由於計算機的日益向智能化發展，於是人們乾脆把微型計算機稱之為「電腦」了。　　　　計算機產生的動力是人們想發明一種能進行科學計算的機器，因此稱之為計算機。它一誕生，就立即成了先進生產力的代表，掀開自工業革命後的又一場新的科學技術革命。　　　　要追溯計算機的發明，可以由中國古時開始說起，古時人類發明算盤去處理一些數據，利用撥弄算珠的方法，人們無需進行心算,通過固定的口訣就可以將答案計算出來。這種被稱為「計算與邏輯運算」的運作概念傳入西方後，被美國人加以發揚光大。直到十六世紀,發明了一部可協助處理乘數等較為複雜數學算式的機械，被稱為「棋盤計算器」，但這時期只屬於純計算的階段,要到十九世紀才有急速的發展。　　　　第一代電子管計算機(1945-1956)　　　　在第二次世界大戰中，美國政府尋求計算機以開發潛在的戰略價值。這促進了計算機的研究與發展。1944年霍華德.艾肯(1900-1973)研製出全電子計算器，為美國海軍繪製彈道圖。這台簡稱 Mark I 的機器有半個足球場大，內含500英里的電線，使用電磁信號來移動機械部件，速度很慢(3-5秒一次計算)並且適應性很差只用於專門領域，但是，它既可以執行基本算術運算也可以運算複雜的等式。　　　　1946年2月14日，標誌現代計算機誕生的ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer)在費城公諸於世。ENIAC代表了計算機發展史上的里程碑，它通過不同部分之間的重新接線編程，還擁有並行計算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學合作開發，使用了18，000個電子管，70，000個電阻器，有5百萬個焊接點，耗電160千瓦，其運算速度比Mark I快1000倍，ENIAC是第一台普通用途計算機。　　　　40年代中期，馮.諾依曼(1903-1957)參加了賓夕法尼亞大學的小組，1945年設計電子離散可變自動計算機EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)，將程序和數據以相同的格式一起儲存在存儲器中。這使得計算機可以在任意點暫停或繼續工作，機器結構的關鍵部分是中央處理器，它使計算機所有功能通過單一的資源統一起來。

1946年，美國物理學家莫奇利任總設計師，研製成功世界上第一台電子管計算機ENIAC(圖中左為莫奇利）

　　第一代計算機的特點是操作指令是為特定任務而編製的，每種機器有各自不同的機器語言，功能受到限制，速度也慢。另一個明顯特徵是使用真空電子管和磁鼓儲存數據。

第一台電子管計算機（ENIAC)佔地170平方米，重30噸，有1.8萬個電子管，用十進位計算，每秒運算5000次

　　第二代晶體管計算機(1956-1963)　　　　1948年，晶體管的發明大大促進了計算機的發展，晶體管代替了體積龐大電子管，電子設備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計算機中使用，晶體管和磁芯存儲器導致了第二代計算機的產生。第二代計算機體積小、速度快、功耗低、性能更穩定。首先使用晶體管技術的是早期的超級計算機，主要用於原子科學的大量數據處理，這些機器價格昂貴，生產數量極少。　　　　1960年，出現了一些成功地用在商業領域、大學和政府部門的第二代計算機。第二代計算機用晶體管代替電子管，還有現代計算機的一些部件:印表機、磁帶、磁碟、內存、操作系統等。計算機中存儲的程序使得計算機有很好的適應性，可以更有效地用於商業用途。在這一時期出現了更高級的COBOL(Common Business-Oriented Language)和FORTRAN(Formula Translator)等語言，以單詞、語句和數學公式代替了二進位機器碼，使計算機編程更容易。新的職業，如程序員、分析員和計算機系統專家，與整個軟體產業由此誕生。　　　　第三代集成電路計算機(1964-1971)　　　　雖然晶體管比起電子管是一個明顯的進步，但晶體管還是產生大量的熱量，這會損害計算機內部的敏感部分。1958年發明了集成電路(IC)，將三種電子元件結合到一片小小的矽片上。科學家使更多的元件集成到單一的半導體晶元上。於是，計算機變得更小，功耗更低，速度更快。這一時期的發展還包括使用了操作系統，使得計算機在中心程序的控制協調下可以同時運行許多不同的程序。

1964年，美國IBM公司研製成功第一個採用集成電路的通用電子計算機系列IBM360系統

　　第四代大規模集成電路計算機(1971-現在)　　　　出現集成電路後，唯一的發展方向是擴大規模。大規模集成電路(LSI)可以在一個晶元上容納幾百個元件。到了80年代，超大規模集成電路(VLSI)在晶元上容納了幾十萬個元件，後來的ULSI將數字擴充到百萬級。可以在硬幣大小的晶元上容納如此數量的元件使得計算機的體積和價格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強。基於「半導體」的發展，到了一九七二年，第一部真正的個人計算機誕生了。所使用的微處理器內包含了 2,300 個「晶體管」，可以一秒內執行 60,000 個指令，體積也縮小很多。而世界各國也隨著「半導體」及「晶體管」的發展去開拓計算機史上新的一頁。　　　　70年代中期，計算機製造商開始將計算機帶給普通消費者，這時的小型機帶有軟體包，供非專業人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。這一領域的先鋒有Commodore， Radio Shack和Apple Computers等。　　　　1981年，IBM推出個人計算機(PC)用於家庭、辦公室和學校。80年代個人計算機的競爭使得價格不斷下跌，微機的擁有量不斷增加，計算機繼續縮小體積，從桌上到膝上到掌上。與IBM PC競爭的Apple Macintosh系列於1984年推出，Macintosh提供了友好的圖形界面，用戶可以用滑鼠方便地操作。

　　　　FACOMM-382計算機

　　計算機的發明是二十世紀四十年代的事情，經過幾十年的發展，它已經成為一門複雜的工程技術學科，它的應用從國防、科學計算，到家庭辦公、教育娛樂，無所不在。它的分類從巨型機、大型機、小型機，到工作站、個人電腦，五花八門。但是，無論怎樣尖端，怎樣高科技，從它誕生之日起，在許多人心目中它就是一部機器，一部冰冷的高速運算的機器。　　　　從ENIAC揭開計算機時代的序幕，到UNIVAC成為迎來計算機時代的寵兒，不難看出這裡發生了兩個根本性的變化：一是計算機已從實驗室大步走向社會，正式成為商品交付客戶使用；二是計算機已從單純的軍事用途進入公眾的數據處理領域，真正引起了社會的強烈反響。

20世紀改變人類生活的重大科技發明7

互聯網

20世紀，通信技術對人類社會所產生的巨大影響之一，就是利用通信技術把許多計算機聯繫在一起形成的網際網路，即互聯網。互聯網的出現完全改變了我們的生活空間。說到互聯網，它是繼電報、電話、無線電、電腦之後的一個偉大發明，全世界的電腦能夠通過互聯網聯繫起來，進行通訊或分享訊息資源。無線電話加上互聯網，是整個地球的主要通訊工具。 互聯網(Internet)是世界上最大的電子計算機網路。它的形成使計算機不但能處理信息，而且可以獲得信息和傳遞信息，其迅速發展對全球政治、經濟、文化等領域具有深遠的影響。目前互聯網被認為是全球"信息高速公路"的雛形或前身。　　　　Internet譯為中文,有譯成互聯網、國際網路、網際網路等,這裡使用互聯網這個名稱。互聯網的來源地是美國，而追溯美國互聯網的起源，是可以從1957年蘇聯搶先用火箭發射第一個人造地球衛星Spunik一號說起，那時蘇聯搶在美國前頭髮射人造地球衛星，使美國朝野大受刺激，全面檢討國家的科學技術政策和教育，以便急起直追。當時美國總統艾森豪威爾決定設立一個用來發展科學技術的機構，叫做ARPA(Advanced Research projects Agency), 就是這個機構後來提供經費設立最早的互聯網，它叫做APRANET。

網路為用戶提供了高效工作環境，入網的電腦終端可以調閱各種信息資料

　　互聯網的發展成世界性的特大網路，本來是用來在各大學之間交換科學研究信息，但後來大家更感興趣是它的電郵功能（E-mail）。就是說，大家更感興趣的是利用互聯網傳送各種各樣的信息，包括私人的信息。早在互聯網只能傳送文字信息的時候，有機會接觸互聯網的人用它來討論各種各樣的問題，而現在已成　　　　為一個重要操作系統，就是在那個時候由散居世界各地的電腦編程人員，通過互聯網進行討論和交出自己的研究成果，而逐漸形成一個完整的操作系統。　　　　後來在互聯網中產生具有多媒體功能的萬維網（WWW），本來其目的就是讓世界各地的核子物理學家能夠分享歐洲粒子物理研究所（CERN）的研究資料。結果對萬維網最感興趣的是互聯網的普通用戶，而這個時候個人電腦的功能越來越強大，價錢便宜的已具有多媒體的功能，就是說大家已有條件使用萬維網了。因此萬維網的用戶越來越多，讓用戶可通過電話線以計時的方式接駁到互聯網。

計算機網路實現的發展速度異常迅猛，全球網路化時代已經到來

　　由於互聯網所用的方法簡單好用，很快就可以找到所需要的資料，而由於大家都習慣了互聯網所用的方法，因此現在企業內部的網路也用互聯網的方法，它叫做內聯網（Intranet）。　　　　互聯網在發展遠程教育、人際交流和計算機開發等方面發揮著巨大的作用，多媒體與網路結合實現「互動式」傳播，進而引起新的傳媒革命。互聯網的出現也引發了許多新生事物，如網上婚姻、網上購物、網上大學等。

20世紀改變人類生活的重大科技發明8

激光

激光素有神奇光之稱。如今，你只要稍加留意，就會發現激光就在我們身邊：激光唱機的動聽樂曲不斷回蕩在樓宇之間；激光影碟機悄然走進了千家萬戶；商場里商品貼的是激光防偽標誌；激光照排則包攬了所有的報刊雜誌。我們遠隔千里就可以同親人朋友通話，也是激光的功勞，因為光纖傳送的正是激光。激光雕刻細緻入微，精確無比，可在鋼板、水晶等高強度材料上雕刻，廣泛應用於工業打標、激光成型、禮品標牌。

梅曼，美國物理學家

　　1960年5月15日，在休斯公司的一個研究室里，年輕的美國物理學家梅曼正在進行一項重要的實驗。他的實驗裝置里有一根人造紅寶石棒。突然，一束深紅色的亮光從裝置中射出，它的亮度是太陽表面的4倍！這是一種完全新型的光，科學家渴望多年而自然界中並不存在的光，它被命名為Laser，是英文"受激輻射光放大"大縮寫，這就是激光。產生激光的裝置被稱為激光器。激光和激光器的問世，被稱為20世紀最重大的科學發現之一。

1960年梅曼研製成功世界上第一台可實際應用的紅寶石激光器。它標誌著激光技術的誕生。

　　近年來，激光技術發展的速度十分驚人，應用的範圍不斷拓展，如激光保鮮、激光育種、激光醫療、激光美容等等，已成為科技人員研究的熱門領域。　　　　過去，人們還在為常溫下蔬菜保鮮絞盡腦汁，現在激光已經輕而易舉地解決了這一問題。比如蔬菜遠距離運輸，裝運前用激光掃描一次就夠了，途中十天八天仍新鮮如常。原理很簡單，激光能量大時就抑制了蔬菜生長。反之，其能量適合它的生長條件即可催生，所以激光育種又推廣開了。用激光照射種子能夠引起作物的性狀發生變異，可以提高農作物的產量。

紅寶石激光器

　　在醫療方面，激光也嶄露頭角。如果你患了近視又不願意戴眼鏡，激光可以解除你的煩惱。用激光做眼科手術快捷又安全，激光束可以聚集到比針尖還小的範圍內，絲毫不會損傷發病區以外的正常組織，而且手術的時間極短，大約不到千分之一秒。如果患了胃結石、胃息肉，以往要開刀，現在只需從口腔中插一根管子進胃，用激光將結石炸碎，將息肉燒掉，短期內即可痊癒。治療腫瘤也是激光的拿手好戲。可以說，在眾多醫療領域都有激光的傑作。　　　　現代生活，人們越來越追求美，於是，激光美容應運而生。當有的人為臉上的疤痕、色斑而煩惱時，激光可以為你解憂。這種激光治療系統利用皮膚中不同顏色的組織對激光波長的選擇吸收的特點，在基本不破壞正常組織的情況下，對皮膚中的黑色素在極短的瞬間用極高峰值的脈衝激光進行照射，使之發生迅速的熱膨脹和粉碎，最後由吞噬細胞運走並排出體外，疤痕和色斑就會慢慢消失。　　　　激光站在當代科學技術的前沿，必將照亮我們現代生活的各個方面。

20世紀改變人類生活的重大科技發明9

基因工程　　科學界預言，21世紀是一個基因工程世紀。基因工程是在分子水平對生物遺傳作人為干預，要認識它，我們先從生物工程談起：生物工程又稱生物技術，是一門應用現代生命科學原理和信息及化工等技術，利用活細胞或其產生的酶來對廉價原材料進行不同程度的加工，提供大量有用產品的綜合性工程技術。　　　　生物工程的基礎是現代生命科學、技術科學和信息科學。生物工程的主要產品是為社會提供大量優質發酵產品，例如生化藥物、化工原料、能源、生物防治劑以及食品和飲料，還可以為人類提供治理環境、提取金屬、臨床診斷、基因治療和改良農作物品種等社會服務。　　　　生物工程主要有基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程和微生物工程等5個部分。其中基因工程就是人們對生物基因進行改造，利用生物生產人們想要的特殊產品。隨著DNA的內部結構和遺傳機制的秘密一點一點呈現在人們眼前，生物學家不再僅僅滿足於探索、提示生物遺傳的秘密，而是開始躍躍欲試，設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性。

美國的吉爾伯特是鹼基排列分析法的創始人，他率先支持人類基因組工程

　　如果將一種生物的DNA中的某個遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織一下，不就可以按照人類的願望，設計出新的遺傳物質並創造出新的生物類型嗎？這與過去培育生物繁殖後代的傳統做法完全不同，它很像技術科學的工程設計，即按照人類的需要把這種生物的這個「基因」與那種生物的　　　　那個「基因」重新「施工」，「組裝」成新的基因組合，創造出新的生物。這種完全按照人的意願，由重新組裝基因到新生物產生的生物科學技術，就被稱為「基因工程」，或者稱之為「遺傳工程」。　　　　人類基因工程走過的主要歷程怎樣呢？1866年，奧地利遺傳學家孟德爾神父發現生物的遺傳基因規律；1868年，瑞士生物學家弗里德里希發現細胞核內存有酸性和蛋白質兩個部分。酸性部分就是後來的所謂的DNA；1882年，德國胚胎學家瓦爾特弗萊明在研究蠑螈細胞時發現細胞核內的包含有大量的分裂的線狀物體，也就是後來的染色體；1944年，美國科研人員證明DNA是大多數有機體的遺傳原料，而不是蛋白質；1953年，美國生化學家華森和英國物理學家克里克宣布他們發現了DNA的雙螺旋結果，奠下了基因工程的基礎；1980年，第一隻經過基因改造的老鼠誕生；1996年，第一隻克隆羊誕生；1999年，美國科學家破解了人類第 22組基因排序列圖；未來的計劃是可以根據基因圖有針對性地對有關病症下藥。　　　　人類基因組研究是一項生命科學的基礎性研究。有科學家把基因組圖譜看成是指路圖，或化學中的元素周期表；也有科學家把基因組圖譜比作字典，但不論是從哪個角度去闡釋，破解人類自身基因密碼，以促進人類健康、預防疾病、延長壽命，其應用前景都是極其美好的。人類10萬個基因的信息以及相應的染色體位置被破譯後，破譯人類和動植物的基因密碼，為攻克疾病和提高農作物產量開拓了廣闊的前景。將成為醫學和生物製藥產業知識和技術創新的源泉。

美國的貝克維茲正在觀察器皿中的菌落，他曾對人類基因組工程提出警告。

　　科學研究證明，一些困擾人類健康的主要疾病，例如心腦血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等都與基因有關。依據已經破譯的基因序列和功能，找出這些基因並針對相應的病變區位進行藥物篩選，甚至基於已有的基因知識來設計新葯，就能「有的放矢」地修補或替換這些病變的基因，從而根治頑症。基因藥物將成為21世紀醫藥中的耀眼明星。基因研究不僅能夠為篩選和研製新葯提供基礎數據，也為利用基因進行檢測、預防和治療疾病提供了可能。比如，有同樣生活習慣和生活環境的人，由於具有不同基因序列，對同一種病的易感性就大不一樣。明顯的例子有，同為吸煙人群，有人就易患肺癌，有人則不然。醫生會根據各人不同的基因序列給予因人而異的指導，使其養成科學合理的生活習慣，最大可能地預防疾病。

人類基因工程的開展使破譯人類全部DNA指日可待。

　　信息技術的發展改變了人類的生活方式，而基因工程的突破將幫助人類延年益壽。目前，一些國家人口的平均壽命已突破80歲，中國也突破了70歲。有科學家預言，隨著癌症、心腦血管疾病等頑症的有效攻克，在2020至2030年間，可能出現人口平均壽命突破100歲的國家。到2050年，人類的平均壽命將達到90至95歲。　　　　人類將挑戰生命科學的極限。1953年2月的一天，英國科學家弗朗西斯·克里克宣布：我們已經發現了生命的秘密。他發現DNA是一種存在於細胞核中的雙螺旋分子，決定了生物的遺傳。有趣的是，這位科學家是在劍橋的一家酒吧宣布了這一重大科學發現的。破譯人類和動植物的基因密碼，為攻克疾病和提高農作物產量開拓了廣闊的前景。1987年，美國科學家提出了「人類基因組計劃」，目標是確定人類的全部遺傳信息，確定人的基因在23對染色體上的具體位置，查清每個基因核苷酸的順序，建立人類基因庫。1999年，人的第22對染色體的基因密碼被破譯，「人類基因組計劃」邁出了成功的一步。可以預見，在今後的四分之一世紀里，科學家們就可能揭示人類大約5000種基因遺傳病的致病基因，從而為癌症、糖尿病、心臟病、血友病等致命疾病找到基因療法。　　　　繼2000年6月26日科學家公布人類基因組"工作框架圖"之後，中、美、日、德、法、英等6國科學家和美國塞萊拉公司2001年2月12日聯合公布人類基因組圖譜及初步分析結果。這次公布的人類基因組圖譜是在原"工作框架圖"的基礎上，經過整理、分類和排列後得到的，它更加準確、清晰、完整。人類基因組蘊涵有人類生、老、病、死的絕大多數遺傳信息，破譯它將為疾病的診斷、新藥物的研製和新療法的探索帶來一場革命。人類基因組圖譜及初步分析結果的公布將對生命科學和生物技術的發展起到重要的推動作用。隨著人類基因組研究工作的進一步深入，生命科學和生物技術將隨著新的世紀進入新的紀元。　　　　基因工程在20世紀取得了很大的進展，這至少有兩個有力的證明。一是轉基因動植物，一是克隆技術。轉基因動植物由於植入了新的基因，使得動植物具有了原先沒有的全新的性狀，這引起了一場農業革命。如今，轉基因技術已經開始廣泛應用，如抗蟲西紅柿、生長迅速的鯽魚等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的誕生。這隻叫「多利」母綿羊是第一隻通過無性繁殖產生的哺乳動物，它完全秉承了給予它細胞核的那隻母羊的遺傳基因。「克隆」一時間成為人們注目的焦點。儘管有著倫理和社會方面的憂慮，但生物技術的巨大進步使人類對未來的想像有了更廣闊的空間。

20世紀改變人類生活的重大科技發明10

心臟移植　　大約在公元前600年，古印度的外科醫師就用從病人本人手臂上取下的皮膚來重整鼻子。這種植皮術實際上是一種自體組織移植技術，它及此後的異體組織移植術成為今天異體器官移植手術的先驅。　　　　眼角膜移植是最先取得成功的異體組織移植技術。首次眼角膜移植是由一位愛爾蘭內科醫師比格於1840年前後完成的。比格在第一次撒哈拉沙漠戰爭中被阿拉伯人俘擄。在被拘禁期間，他做了角膜移植手術，他將從羚羊眼球上取下的角膜移植到人的眼球上。　　　　器官移植比組織移植複雜得多，難度也更大。現代的器官移植歷史應該從美籍法國外科醫生阿歷克西斯.卡雷爾的工作算起。1905年他把一隻小狗的心臟移植到大狗頸部的血管上，並首次在器官移植中縫合血管成功。結果小狗的心臟跳動了兩個小時，後由於血栓栓塞而停止跳動。這位最早嘗試移植心臟的先驅者，因他的多項研究成果而榮獲1912年諾貝爾醫學和生理學獎。

器官移植先驅卡雷爾

　　從1951年到1953年，休姆在美國進行了把9個屍體捐贈者的腎臟移植到人體上的手術，最長的存活了六個月。這是世界上最早的取得部分成功的人體重要臟器移植手術。50年代，科學家完成了動物心臟的移植，一隻狗換了心臟之後，活了13個月。　　　　要使器官移植獲得較高的成功率，除了要不斷提高手術技術和改進各種醫療器械，如使用體外循環的心肺機等，最重要的是要尋找免疫排斥反應的根源和解決器官移植中免疫排斥的方法。

剛剛做完心臟移植手術的一個嬰兒被醫生放入特別護理箱內剛剛做完心臟移植手術的一個嬰兒被醫生放入特別護理箱內

1984年美國醫生將一顆狒狒的心臟移植到了出生兩周的女嬰體內

　　免疫反應是人體對外來異物的反應，它對於因細菌、病毒等引起的疾病是一種非常有效的防禦作用。不幸的是人體並不會加以區別，對所有經它辨識為非己之物，哪怕是為了拯救生命而移植來的心臟、腎臟等器官也會毫不留情地加以排斥，這樣就使得器官移植遇到了極大的困難。　　　　然而發現了免疫排斥的根源並不等於找到了解決器官移植中免疫排斥的方法，還需要在實踐中不斷探索。1954年12月，美國波士頓醫生默里成功地做了世界上第一例同卵雙胞胎之間的腎移植手術，使接受手術者活了8年。在同卵雙胞胎之間進行器官移植之所以容易成功，是因為他們的白細胞表面抗原大部分相同，組織相容性能相匹配，發生排斥的危險性較小。但是這種情況少得可憐。1959年默里採用另一種辦法，即用對腎臟移植的患者給予全身大劑量放射線照射以抑制異體排斥反應的方法，使非同卵雙胞胎間的腎移植手術成功。這種方法雖可以抑制排斥反應，但是卻造成受體機體的損害。後來，英國劍橋大學學者羅伊.卡勒發現，硫唑嘌呤能防止動物身上的異體排斥反應，這一成果使器官移植成功率提高。1967年12月4日，南非開普敦的巴納德醫師，首次成功地完成了人類異體心臟移植手術，使全世界都為之驚慌與興奮。80年代初卡勒又發現了一種叫環孢菌素的抗免疫排斥的藥物。它毒性較低，更適用器官移植。　　　　從1954年默里成功地完成第一例腎臟手術至80年代末，器官移植手術已挽救了20多萬人的生命，全世界已有15萬人成功地進行了腎移植，心臟和肝臟移植各1萬例，心肺同時移植600例，胰腺移植2500例，肺移植300例，大腸移植20例。　　　　器官移植中難度最大的是腦移植。瑞典、美國和日本都成立了腦移植研究小組。他們使用白鼠進行帕金森氏病的治療研究，此病為中腦灰質神經細胞退化，不能分泌多巴胺而出現顫抖和肌肉強直等病狀。科學家們首先破壞白鼠灰質，再將白鼠胎兒的灰質組織移植到和具有帕金森氏病相同癥狀的白鼠腦內，獲得成功。瑞典的一家醫院在徵得帕金森氏病重症患者的同意後，對其實施了腦組織移植手術，術手癥狀出現一定程度的減輕。但這還不是大腦器官的移植，腦移植比其它臟器移植的難度大得多。隨著腦移植研究的不斷發

　　　　美國成功實施首例無線人工心臟移植手術

　　美國當地時間 2001年7月3日下午(北京時間7月4日凌晨)消息，美國一家醫院剛剛為一位病人進行了7個小時的人工心臟移植手術，目前患者一切正常。可以說，這一機械心臟移植手術是最近20多年來人工心臟移植歷史上的第一個重大突破，它將為千千萬萬個心臟病患者帶來福音。