改变世界的10项突破性发明

好奇心和创造力是推动人类迈向科技巅峰的两大核心特质。从我们的祖先第一次凿开岩石，创造出锋利工具的那一刻起，人类就开启了不断创新的旅程。

从印刷机到电话再到智能手机等发明，每一步都具有革命性。有些发明可能昙花一现，但大多数伟大的突破都是富有创造力的人才多年不懈努力的成果。

在本文中，我们将探讨 10 项重要发明，了解其背后的科学，以及这些改变世界的突破性发明的鼓舞人心的故事。

1.全球定位系统（GPS）

过去，环游世界是一项艰巨的挑战。人们依靠指南针、地图、航海天文钟，甚至星星来探索和定位地球的几乎每个角落。

然而，当需要引导飞机穿越广阔的天空或确定未知地形的精确位置时，这些传统工具是无效的。

GPS的出现开启了定位和导航的新时代。GPS卫星网络不断发射信号，地球上的任何人，只需一个简单的GPS接收器，就能准确地确定自己的位置。

GPS 彻底改变了交通运输行业，并成为 Google 地图等流行导航应用的基础，使旅行比以往更加智能、更加便捷。

目前，全球共有31颗GPS卫星在地球轨道上运行，远远超过美国国防部（DOD）在1978年至1993年间发射的24颗卫星的数量。此外，还有42颗卫星已经不再运行，但仍在太空中漂浮。

GPS系统与俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗和欧盟的伽利略等三大卫星导航系统并行运行，构成强大而可靠的全球导航网络。

GPS 在日常生活中发挥着至关重要的作用。例如，救援人员依靠 GPS 在荒野中寻找和救援遇险人员，警察使用该技术追踪和逮捕罪犯，迷路的人依靠 GPS 找到回家的路。

从紧急情况到日常活动，GPS 已成为一种无声但极其可靠的指南。

GPS迅速普及的一个因素是该系统由美国政府免费提供。这一具有里程碑意义的决定是在1983年一架韩国客机意外侵犯苏联领空后被击落的悲剧发生后做出的。

为了防止类似事件再次发生，时任美国总统里根宣布将GPS向公众开放，将这一先进的军事技术转变为全球导航工具，服务于全人类的利益。

2. 电话

许多发明家率先在电子设备上传输语音，随着电话的普及，其中不少人后来提起了有关知识产权的诉讼。

然而，苏格兰发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔 (Alexander Graham Bell) 于 1876 年 3 月 7 日首次申请了电动电话的专利。三天后，贝尔给他的助手托马斯·沃森 (Thomas Watson) 打出了第一个具有历史意义的电话，说了那句著名的话：“沃森先生，过来，我想见你。”

亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明电话的灵感主要源于他的家庭。他的父亲是一位演说家，也是一位聋哑人交流的老师；他的母亲是一位才华横溢的音乐家，但年老后失去了听力。

与此同时，他于 1877 年结婚的妻子梅布尔也从 5 岁起就失聪了。正是这些经历和家庭的影响促使贝尔对声音和交流进行研究。

他的发明迅速受到广泛欢迎，彻底改变了全球的商业和通信方式。1922年8月2日，贝尔去世，美国和加拿大的所有电话服务暂停一分钟以纪念他，以此纪念他留下的伟大遗产。

3.智能手机

虽然电话是一项突破性的发明，但近几十年来智能手机的出现引发了个人移动计算领域的一场革命。智能手机不再仅仅是一个通讯工具，它已经成为一种多功能设备，通过互联网、应用程序和无数其他实用工具将人们与世界连接起来。

移动电话和智能手机之间的界限很难界定。最早真正配得上“智能手机”称号的设备之一是1994年发布的IBM Simon。它是第一款集电子邮件发送和个人备忘录功能于一体的手机。

然而，这款设备并不那么受欢迎。其他里程碑包括2000年黑莓手机的问世，它开启了移动网页浏览和电子邮件的时代。

当然，我们不能忘记 2007 年发布的 iPhone，这款手机以其直观的触摸屏重塑了世界，这种设计已成为当今每部智能手机的标准。

智能手机已经成为社交网络和即时通讯应用爆炸式增长的发射台，它将许多先进技术集成到了一个可以握在手掌中的小巧设备中。

对大多数人来说，智能手机不仅仅是一部电话，它还是一台笔记本电脑、一台高质量的相机和一个任务管理器。然而，这款设备的功能远不止于此，它还能充当智能传感器、GPS导航器、录音麦克风、电子钱包以及许多其他实用工具。

4. 打印机

大约在1440年至1450年间，德国发明家约翰内斯·古腾堡发明了印刷机，彻底改变了世界。这项技术的关键要素是手工模压活字，这项新技术使得活字印刷的快速批量生产成为可能。

在古腾堡之前，中国和韩国的发明家已经开发出活字印刷技术，但古腾堡是第一个将印刷过程机械化的人。他使用亚麻油油墨与烟灰混合，创造了一种将油墨从金属活字转移到纸张上的高效方法，开创了一个前所未有的知识传播广泛而深刻的时代。

得益于活字印刷术的革命性发展，印刷机使书籍的复制速度提高了数倍，开启了历史上前所未有的知识快速广泛传播的时代。由此可见，印刷机对社会和人类知识的影响是不可否认的。

5.互联网

互联网是一个连接全球数十亿台计算机和设备的全球网络，使人们能够不受地理距离的限制地交换信息和互动。

20 世纪 60 年代，美国国防部高级研究计划局的一群计算机科学家建立了一个名为 ARPANET 的通信网络，这就是当今互联网的前身。

ARPANET 采用了一种名为“分组交换”的突破性数据传输技术，该技术由计算机科学家劳伦斯·罗伯茨在其他科学家的开创性工作的基础上开发。正是这一突破为我们今天所知的互联网的诞生和发展奠定了基础。

20世纪70年代，科学家罗伯特·卡恩和文顿·瑟夫开发了互联网的核心通信协议，包括传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）。这些协议是全球计算机之间相互连接和交换数据的“通用语言”。

1989年，蒂姆·伯纳斯-李在欧洲核子研究组织工作时发明了万维网（WWW），即Web，从此互联网进入了一个新时代。

WWW的核心思想是将计算机、数据网络、超文本等先进技术集成为一个功能强大、直观、易于使用的全球信息系统。

万维网的出现不仅使互联网更加易于访问，而且开辟了一个全球连接空间，人们可以以历史上前所未有的方式共享信息、学习和交流。

6.电池

第一块电池发明于 1800 年，当时意大利物理学家亚历山德罗·伏特 (Alessandro Volta) 将铜片和锌片交替堆叠，并用浸泡在盐水中的布隔开，并发现这种结构可以产生电流。

1802年，苏格兰教授威廉·克鲁克香克（William Cruickshank）改进了伏打的设计，发明了一种名为槽式电池的装置。该装置由50个铜和锌圆片组成，放置在一个装有盐溶液的木盒中，以提高导电性和效率。

然而，直到1859年，法国物理学家加斯通·普兰特（Gaston Planté）才发明了第一块可充电铅酸电池，开启了其广泛实际应用的潜力。尽管经过多次改进，普兰特铅酸电池的现代版本至今仍在汽车中广泛使用。

7.飞机

几个世纪以来，人类的飞行能力一直激励着发明家们。人类首次可控飞行发生在1783年，当时约瑟夫-米歇尔·蒙格菲和雅克-艾蒂安·蒙格菲驾驶热气球升空。

1853年，英国工程师乔治·凯利设计出第一架能够成功飞行的滑翔机。然而，直到1903年，奥维尔和威尔伯·莱特兄弟才首次成功驾驶动力飞机飞行。

他们的飞机不仅依靠自身动力从美国北卡罗来纳州基蒂霍克起飞，而且还安全飞行和降落，没有被摧毁，这是许多以前的发明无法做到的。

莱特兄弟从观察飞行的鸟类中得到灵感，他们的滑翔机也设计有类似鸟类的机翼，但翼展达到10米。

8.冰箱

数千年来，制冷技术以各种形式存在。根据气候条件，人们使用冰或冷水来保存食物。然而，直到1748年，医生威廉·卡伦首次演示了通过蒸发冷却的过程，人工制冷才真正出现。

1834年，美国工程师雅各布·珀金斯（Jacob Perkins）发明了蒸汽压缩系统，迎来了进一步的突破。1876年，德国工程师卡尔·冯·林德（Carl von Linde）开发了液化气体的工艺，开创了商业制冷的新纪元。

1913年，美国工程师弗雷德·沃尔夫发明了第一台家用冰箱，随着对新鲜农产品的需求增加，拥有冰箱的家庭数量也随之增加。

9.核能

核能最早由意大利物理学家恩里科·费米于20世纪30年代发现。他发现用中子轰击原子可以导致原子分裂，从而释放出巨大的能量。之后，他在美国芝加哥大学研制出了第一个链式核反应。

这一成功开启了一个重要的转折点，促成了20世纪50年代核电站的诞生。1951年，美国爱达荷州投入运营第一座核电站，利用实验反应堆一号的原子能发电。

与此同时，前苏联的奥布宁斯克市于1954年成为世界上第一座并网核电站，到1957年，美国宾夕法尼亚州的希平波特核电站成为第一座商业核电站。

当今核电站的主要问题之一是利用裂变反应分裂原子，产生衰变时间较长的放射性物质。

此外，俄罗斯切尔诺贝利、日本福岛第一核电站等核灾难凸显了裂变核能带来的巨大风险和挑战，引发了人们对该技术安全性和可持续性的质疑。

因此，科学家们正在努力开发一种可行的核聚变反应堆，这是一种理论上有可能产生清洁、无限能源的技术。2022年，研究人员报告了一项重大突破：一座核聚变反应堆产生的能量超过了其消耗的能量。

然而，专家强调，距离真正实现实用的聚变反应堆还有很长的路要走。目前，核能在世界各地仍然被广泛使用，约占全球能源的10%。

10.X射线

与许多伟大的发现一样，X射线的发现也源于偶然。1895年，德国物理学家威廉·康拉德·伦琴（Wilhelm Conrad Röntgen）进行了一项为期两个月的辐射研究。

在一次测试阴极射线是否能穿透玻璃的实验中，他意外地发现辐射可以穿透厚屏幕并产生固体物体的阴影。

他很早就意识到了这一发现的潜力，并继续研究，发现X射线可以穿透人体，显示骨骼和内脏的详细图像。

仅仅一年后，第一批医生就对病人进行了X射线诊断。这一发现为X射线的诞生和发展奠定了基础，帮助医生准确诊断骨折、肿瘤和重要的内脏器官疾病。