19項改變人類文明進程的偉大發明，值得收藏

老胡說科學

科學達人,優質創作者

縱觀歷史，有許多發明推動了人類文明進程的發展。今天我們就來看看這些偉大的發明。

車輪，公元前3500年

改變人類歷史的一項早期發明是輪子。不過，這個輪子並沒有你想的那麼老。第一個輪子可能出現在公元前4000年左右。那時，人類已經開始鑄造金屬合金，建造運河和帆船，甚至設計複雜的樂器，如豎琴。

事實上，關鍵的創新並不是輪子本身，它很可能是在人們第一次看到石頭滾動時發明的，而是輪子和固定軸的結合，這樣輪子就可以連接到一個穩定的平台上。由於沒有固定軸，車輪的用途非常有限。

有證據表明，第一個使用輪軸組合的設備是一個陶工輪，它是一個輪軸機構，可以自由旋轉。它們是在公元前4000年左右在美索不達米亞（現在的伊拉克、科威特、土耳其和敘利亞）發展起來的。現存最古老的例子，是在烏爾發現的，可以追溯到公元前3100年左右，有證據表明在公元前4千年後期有輪式車輛出現。

指南針，約公元前200年

指南針幫助人類探索世界。今天，我們有了GPS導航系統，它可能看起來無關緊要。但在當時，它是一個重要的發明。

然而，指南針最初可能是為祭祀發明的，後來才被用於航海目的。最早的指南針是中國人在公元前200年左右發明的，由磁石制成的，磁石是一種天然存在的礦物磁鐵礦。

公元1050年左右，人們開始懸掛磁石，讓它們自由移動，並使用它們來導航。1190年的一本歐洲書中描述了磁化的針和它在航海中的應用，所以在那個時候，用指南針導航是司空見慣的。

水車

水輪是一種高處下落的水的能量轉化為有用的動能的機器。水輪由車輪和設置在外緣上的若幹葉片組成。水車是在許多地方獨立發明的。最早的一些是由古希臘人開發的，他們使用它來灌溉和磨粉，開始於公元前3世紀到1世紀之間的某個時期。

在公元1世紀，東漢就開始使用水輪來磨礦，並為活塞風箱提供動力，後者用來將鐵礦石鍛造成鑄鐵。追溯到公元前4世紀，古印度文獻提到的可能是最早的水輪設備，但這尚未得到證實。

日曆

日曆用來記錄日期，它和文字的歷史一樣古老。第一個“日曆”是基於月相，以月球繞行地球一周（以太陽為參照物，實際月球運行超過一周）為一月，一年為十二個曆月的一種曆法。太陽曆又稱為陽曆，是以地球繞太陽公轉的運動周期為基礎而制定的曆法。太陽曆的曆年近似等於回歸年，一年12個月，這個“月”，實際上與朔望月無關。

許多文明繼續使用陰曆，陰曆的天數比太陽年少。為了避免月份變化過多，通常每隔一年就會增加一個月。古羅馬人也曾使用過類似的制度，但到公元前46年左右，這種制度已經崩潰，公民活動和宗教節日出現在錯誤的季節。因此，凱撒大帝引入了一種新的系統，根據太陽年來設定月份和年份的長度。這就是羅馬儒略曆。

這種方法運行得很好，但仍然有很大偏差，以至於每128年增加一天。為了修正這個錯誤，教皇格裏高利十三世在1582年推出了格裏高利曆法，這個曆法至今仍在使用。

混凝土

我們生活在一個由混凝土材料組成的世界。混凝土是一種由碎石、沙子、水泥和水混合而成的複合材料，將其倒入模具中，硬化後形成類似石頭的塊狀。

混凝土的關鍵成分之一是水泥，水泥的起源可以追溯到公元前3000年。當時，埃及人在他們的建築中使用早期形式的混凝土作為砂漿。

大約公元前1300年，中東的建築者在他們的粘土堡壘外面塗上一層薄薄的、潮濕的燒過的石灰石。它會與空氣中的氣體發生化學反應，形成一個堅硬的保護表面。到公元前700年，人們認識到了石灰的重要性，這導致了灰漿窯的發展，用於建造磚牆房屋、混凝土地板和地下防水蓄水池。

古希臘和羅馬人使用了一種包括火山灰在內的混凝土形式，這種火山灰使用鋁和矽的混合物，在室溫和存在水的情況下與氫氧化鈣反應，形成一種充當水泥的物質。它非常堅固，這也是為什麼今天有那麼多希臘和羅馬遺跡存在的原因之一。

1824年，英國人約瑟夫·阿斯佩丁發明了波特蘭水泥。1891年，喬治·巴塞洛繆在美國鋪設了第一條混凝土街道，現在仍然存在。

到19世紀末，鋼筋混凝土的使用得到了發展。1902年，奧古斯特·佩雷特用鋼筋混凝土在巴黎設計並建造了一座公寓樓。這座建築為混凝土贏得了很多贊賞，並最終推動了鋼筋混凝土的發展。

1921年，尤金·弗雷西奈在巴黎奧利機場建造了兩個巨大的拋物線拱形飛艇機庫，率先使用了鋼筋混凝土結構。

時鐘，公元725年，第一個機械時鐘

想象一下沒有時間觀念的現代文明，這要麼是美妙的，要麼是可怕的。人類使用設備來測量時間已經有幾千年的歷史了。目前的時間測量系統（60秒為一分鐘，60分鐘為一小時）是由蘇美爾人在公元前2000年左右發明的。最早的計時器是日晷，利用太陽的運動計時。其他早期的“鐘”包括蠟燭鐘、時間棒和沙漏。

已知最早的機械鐘是公元前3世紀由希臘人發明的，它使用水動力將轉動能量轉換成間歇運動。公元10世紀，中國工程師發明了以水銀為動力的鐘表。11世紀，阿拉伯工程師發明了以齒輪和砝碼為驅動的水鐘。

在20世紀30年代石英鐘被發明之前，擺鐘一直是最精確的鐘表。第二次世界大戰後，原子鐘緊隨其後。

印刷機

印刷機是現代文明賴以建立的重要基礎。德國金匠約翰內斯·古騰堡在1436年左右發明了印刷機，盡管他不是第一個將印刷過程自動化的人。中國的印刷術可以追溯到9世紀。

然而，約翰內斯·古騰堡的機器在現有印刷機的基礎上進行了改進，並將它們引入了西方。到1500年，古騰堡印刷機在整個西歐運行。印刷術不僅允許大量生產報紙和書籍，它還降低了印刷材料的價格，使書籍和報紙為許多人所接受，並培養識字能力。

馬克·吐溫曾這樣描述印刷機在歷史上的影響：“今天的世界，無論是好是壞，都歸功於古騰堡。”

蒸汽機

一位名叫傑羅尼莫·德·阿揚茲的西班牙礦業管理員被認為是發明蒸汽機的第一人。他申請了一項利用蒸汽動力從礦井中推動水的裝置的專利。

然而，英國人托馬斯·薩弗裏通常被認為是在1698年發明了第一台實用的蒸汽機。他的裝置利用蒸汽壓力從被水淹沒的礦井中抽取水。在開發他的發動機時，薩弗裏使用了丹尼斯·帕平提出的原理。帕平是一位出生於法國的英國物理學家，他發明了壓力鍋。

1711年，另一位英國人托馬斯·紐科門改進了蒸汽機。1781年，詹姆斯·瓦特，一位受雇於格拉斯哥大學的蘇格蘭儀器制造商，在紐科門的蒸汽機上增加了一個單獨的冷凝器，使汽缸保持恒定的溫度，極大地提高了蒸汽機的功能。他後來開發了一種雙旋轉蒸汽機，到19世紀，這種蒸汽機為火車、磨坊、工廠和許多其他制造業務提供動力，從而啟動了工業革命。

疫苗，最重要的醫學發明之一

疫苗的歷史實際上比你想象的要早得多。在17世紀的中國，人們在皮膚上的一個小傷口上塗上牛痘來免疫天花。

在西方，愛德華·詹納被認為是牛痘學的創始人，他注意到“擠奶女工”經常得牛痘，但很少得天花，並假設不那麼危險的牛痘病毒可以對天花產生一定的免疫力。1796年，他給一個13歲的男孩接種了牛痘，然後又讓他接觸了天花，發明了一種早期的疫苗。

1798年，第一支天花疫苗被研制出來。1923年，亞曆山大·格蘭尼創造了破傷風疫苗。1926年，同樣的方法被用於開發白喉疫苗。病毒組織培養方法從1950年到1985年發展起來，促使各類疫苗的出現。

蒸汽動力的火車

1804年，英國工程師理查德·特裏維西克在英國制造了第一輛全尺寸的蒸汽機車。它使用高壓蒸汽來驅動引擎。1804年2月21日，世界上第一次蒸汽動力鐵路旅行發生了，特裏維西克的無名蒸汽機車拖著火車沿著威爾士的有軌電車行駛。

第一輛商業上成功的蒸汽機車——薩拉曼卡，由約翰·布倫金索普在1812 - 1913年間建造。1814年，喬治·斯蒂芬森根據布蘭金索普的設計制造了一台蒸汽機，一號火車頭。

1821年，斯蒂芬森被任命為工程師，負責建造英格蘭東北部的斯托克頓至達靈頓鐵路，這條鐵路於1825年開通，成為第一條公共蒸汽動力鐵路。他的機車成為第一輛在公共鐵路上運載乘客的蒸汽機車。1829年，他建造了著名的蒸汽機“火箭”，鐵路時代開始了。

電池

在19世紀，人們沒有持續供電的電線。因此，發電並不是一件容易的事。電池可以追溯到兩千年前，帕提亞帝國時期。考古學家們出土了一個古代的電池，它由一個裝滿醋溶液的陶罐組成，其中插入了一根被銅圓柱體包圍的鐵棒。這些電池可能是用來電鍍銀的。

人們普遍認為亞曆山德羅·伏特發明了第一個實用的電池。1799年，他發明了電池，電池由兩種不同的金屬盤組成，如銅和鋅，用浸在鹽水中的紙板隔開。

1802年，威廉·克魯克香克發明了槽式電池，這是對伏特電池的改進。電池在1859年有了突破，法國醫生加斯頓·普蘭特在鉛酸的基礎上發明了第一個可充電電池。1899年，沃爾德馬爾·榮格納發明了鎳鎘電池。

計算機，巴貝奇發明的第一台機械計算機

計算機是人類最偉大的發明之一。過去笨重的計算機最初是用來進行複雜的數學計算的，但現在已發展成幾乎可以放在每個桌面上、放在我們口袋裏的機器。

機械工程師查爾斯·巴貝奇和發明了第一個程序的阿達·洛芙萊斯一起，為這項非凡而可靠的發明奠定了基礎。19世紀初，這位“計算機之父”構想並開發了早期機械計算機。雖然現代計算機的發明者不是一個人，但這個原理是艾倫·圖靈在他1936年的開創性論文中提出的。

冰箱

根據美國能源部2009年的報告，99%的美國家庭至少有一台冰箱。這一統計數字本身就代表了冰箱在現代世界的普及程度。這項偉大的發明有助於使易腐爛的食品保鮮更久。

1835年，雅各布·帕金斯根據奧利弗·埃文斯早些時候提出的理論，為第一台蒸汽壓縮冰箱申請了專利。大約在1851年，英國工程師詹姆斯·哈裏森建造了第一個機械制冷系統，用來制造冰。他創立了維多利亞時代的制冰廠，被稱為“冷藏之父”。1873年，他證明了冷凍數月的肉仍然完全可以食用。

然而，第一台被廣泛使用的冰箱是1927年通用電氣公司生產的冰箱。雖然它最初幫助加快了工業進程，但後來它本身就成為了一個產業。

電報（1830-1840），引入莫爾斯電碼的通信設備

19世紀早期，電池的發展使人們可以在可控環境中使用電流。然後，在1820年，丹麥物理學家漢斯·克裏斯蒂安·奧斯特證明了電和磁之間的聯系。在這之後，科學家和發明家開始利用這種聯系來開發某種通信系統。

19世紀30年代，由威廉·庫克爵士和查爾斯·惠斯通爵士組成的英國團隊開發了一種使用磁針的電報系統，這種磁針可以通過電流指向由字母和數字組成的面板。大約在同一時期，塞繆爾·莫爾斯致力於開發自己的電報，最終生產了一種單電路電報，通過按下操作鍵來完成電池電路。這將電子信號發送到另一端的接收器。

與此同時，莫爾斯和阿爾弗雷德·維爾也發明了現在所謂的莫爾斯電碼，通過電報線傳輸信息。

鋼

雖然青銅是人類鍛制的第一種金屬，但它的強度相對較弱。大約公元前1800年，黑海沿岸的人們開始使用鐵礦石制造堅固的鐵制武器。公元前500年左右，中國首次制造了強度更大的鑄鐵。

大約公元前400年，印度的金屬工人發明了一種熔煉方法，用一個陶土盤來盛鐵塊和木炭塊。當這些被插入熔爐時，熟鐵熔化並吸收了木炭中的碳。當坩堝冷卻時，裏面含有純鋼錠，這種鋼錠比鐵強得多，也不那麼脆。

1856年，英國工程師亨利·貝塞麥發明了一種工藝，將空氣噴入熔融的生鐵中，產生無碳的純鐵。貝西麥煉鋼法為大規模生產鋼鐵鋪平了道路，使其成為世界上最大的工業之一。今天，從橋梁到摩天大樓，鋼鐵被廣泛應用於各種建築中。

電燈

電燈是19世紀早期由漢弗萊·戴維首創的，他對電進行了實驗，並發明了電池。當他在電池和一塊碳之間連接電線時，碳會發光。他的發明被稱為電弧燈。在接下來的70年裏，其他發明家也發明了“燈泡”。然而，這些燈絲往往在使用幾天後就會斷裂，這使得它們不實用。

1850年，一位名叫約瑟夫·威爾遜·斯旺的英國物理學家發明了一種“燈泡”，他將碳化絲包裹在一個真空的玻璃燈泡中。但由於沒有良好的真空環境，他的燈泡壽命太短，不適合用於商業用途。然而，在19世紀70年代，更好的真空泵出現了，斯旺得以開發出一種壽命更長的燈泡。

托馬斯·愛迪生在斯旺的設計上改進了金屬燈絲，並在1878年和1879年申請了使用不同材料做燈絲的電燈專利。他最終發現碳化的竹絲可以持續1200小時以上。這一發現使商業化生產的燈泡在商業上可行。

飛機

列奧納多·達·芬奇是相信動力飛行是可能的夢想家之一。他設計了幾架飛行器，但沒有證據表明他真的建造了飛機。

自達·芬奇時代以來，人們還發明了許多其他的飛行器，幾個世紀以來，由於無數發明家的努力，動力飛行器得以實現。萊特兄弟是第一個實現受控動力飛行的人。從他們在滑翔機上的工作開始，兩人的成功為現代航空工程奠定了基礎。

1903年12月17日，威爾伯·萊特和奧維爾·萊特首次實現了動力、持續和可控飛行。由於威爾伯和奧維爾·賴特夫婦的成就，現在人類可以在幾小時內行走數千公里。

晶體管，現代計算機的秘密

電子時代的起源歸功於用來放大電信號的晶體管。它們取代了之前笨重的真空管。1926年，朱利葉斯·利連菲爾申請了場效應晶體管的專利，但實際使用的裝置並不可行。1947年，約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓和威廉·肖克利在貝爾實驗室開發了第一個實用的晶體管裝置。這三人的發明為他們贏得了1956年的諾貝爾物理學獎。

從那以後，晶體管已經成為無數電子設備電路的基本組成部分，包括電視、手機和電腦。

阿帕網，早期的因特網

互聯網沒有單一的“發明者”。相反，它是隨著時間而演變的。它始於20世紀50年代左右的美國，伴隨著計算機的發展。

上世紀60年代末，隨著阿帕網的創建，互聯網的第一個可行原型誕生了。到了20世紀70年代，Vinton Chef開發了傳輸控制協議（TCP/IP），使計算機能夠相互通信。阿帕網於1983年1月1日采用了TCP/IP協議，從那時起，研究人員開始組裝“網絡的網絡”，這就是現代互聯網。

互聯網是一種網絡基礎設施，而萬維網是一種利用互聯網獲取信息的方式。萬維網之父被認為是英國計算機科學家蒂姆·伯納斯·李。他創建了萬維網，使世界各地大學和研究所的科學家可以共享信息。

在1989年和1990年，伯納斯·李與比利時系統工程師Robert Cailliau合作，正式提出了一個網絡架構的建議，包括描述一個“萬維網”，其中“超文本文檔”可以被“瀏覽器”查看。