Výzkum a vývoj ve 20. století přinesl v mnoha oblastech některé doslova přelomové objevy, které dokázaly zásadním způsobem ovlivnit a předznamenat směr dalšího vývoje celého lidstva. 21. STOLETÍ sestavilo a předkládá jejich žebříček.
1. Penicilin
K objevu tohoto prvního účinného antibiotika, které posléze dokázalo zachránit milióny životů na celém svědě, došlo v roce 1928 vlastně úplnou náhodou. Skotský bakteriolog Alexander Fleming, který pracoval v londýnské nemocnici St. Marys na výzkumu využití biologických látek, zapoměl v laboratoři před svým odjezdem na dovolenou uklidit jednu Petriho misku, ve které kultivoval stafylokokové bakterie. Po svém návratu zjistil, že se v misce během jeho nepřítomnosti vytvořila píseň a kolonie stafylokoků kolem této plísně odumřely. Jejím dalším zkoumáním zjistil, že má silné účinky nejen proti bakteriím stafylokoků, ale i proti streptokokům, meningokokům, bakteriím záškrtu a plynaté sněti, přičemž nemá žádné negativní účinky na zdravé lidské tkáně a netlumí obranné funkce leukocytů. Odvozením od latinského názvu, označujícím všechny plísně, pojmenoval tuto nesmírně užitečnou plíseň „penicilin“.
Odborná veřejnost však v té době zůstala vůči objevu penicilinu chladná a Fleming se proto jeho dalšímu zkoumání přestal věnovat. Teprve o deset let později se k výzkumu penicilinu vrátil vědecký tým v čele s Howardem Floreyem a Ernstem Chainem a podařilo se jim vyvinout metodu výroby čisté látky, kterou pak v roce 1943 začaly farmaceutické firmy vyrábět průmyslově. V roce 1945 pak získali Fleming, Florey a Chain za objev penicilinu Nobelovu cenu.
2. Radiotelegrafie
O vynález bezdrátové telegrafie se zasloužil především Ital Guglielmo Marchese Marconi. Tehdy dvacetiletý Marconi se nechal inspirovat pokusy, jimiž již několik let předtím německý fyzik Heinrich Hertz prokázal existenci neviditelných elektromagnetických vln, které se pohybují vzduchem rychlostí světla. Mladý podnikatel se tehdy začal zabývat myšlenkou, zda by bylo možné pomocí těchto vln vysílat signály na velké vzdálenosti. V roce 1895, tedy už po jediném roce práce, se Marconimu podařilo vyrobit funkční přístroj, na nějž o rok později získal první patent. K praktickému využití této přelomové myšlenky však došlo až v počátkem 20. století (1901), kdy její autor získal jeden z nejdůležitějších patentů v Anglii. V roce 1909 dostal Marconi za svůj vynález Nobelovu cenu.
3. Atomová bomba
Objev, že se při jaderném štěpení uvolňuje velké množství energie, vedl k výrobě jaderných zbraní. Na konstrukci první atomové bomby pracovali v amerických laboratořích v Los Alamos ti nejlepší vědci, např. Albert Einstein, Enrico Fermi nebo Robert Oppenheimer. Neutrony, vzniklé štěpením atomových jader štěpitelných materiálů, uranu 235 nebo plutonia 239, vyvolávají štěpení další a dochází tak k řetězové reakci. Energie uvolněná při výbuchu atomové bomby dosahuje řádově kilotun (Hirošima 20 kt) a její část uniká v podobě zhoubných paprsků gama. První zkušební výbuch byl proveden 16. července 1945 v 5.30 hodin místního času v poušti Nového Mexika.
4. Struktura DNA
V roce 1928 zjistil anglický bakteriolog Frederick Griffiths, že podstatou genů je chemická látka, která byla později identifikována jako deoxyribonukleová kyselina (DNA) a bylo prokázáno, že genetické informace určující jedinečnost každého živého organismu je zakódována právě v ní. Za odhalením struktury této informace a vytvořením jejího modelu v podobě dvojité šroubovice stojí trojice vědců: James Watson, Francis Crick a Maurice Wilkins. Ti za svůj fenomenální objev, který zejména medicíně otevřel nevídané možnosti, získali v roce 1962 Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství. Nukleové kyseliny jsou základní makromolekulární látkou živých soustav a vznikají propojováním nukleotidů. Každý nukleotid je tvořen dusíkatou organickou zásadou, cukrem o pěti uhlících (pentózou) a kyselinou fosforečnou. Cukr ribóza je charakteristický pro kyselinu ribunukleovou (RNA), cukr deoxyribóza pro kyselinu deoxyribonukleovou (DNA). Množství nukleových kyselin v buňkách je poměrně malé, jejich význam je však prvořadý. Jsou hmotným základem dědičnosti, protože pořadí nukleotidů určuje vlastnosti buněčných bílkovin.
5. Antikoncepční pilulka
Počátkem padesátých let minulého století (1951) se podařilo americkému chemikovi Carlu Djerassimu vyrobit syntetickou cestou hormon norethisteron, který se stal základem antikoncepční pilulky. Jako první přišel s myšlenkou hormonální antikoncepce začátkem dvacátých let rakouský profesor Ludwig Haberlandt, který vycházel z faktu, že v době těhotenství žena znovu neotěhotní, protože její vaječníky produkují hormon progesteron. Toho tehdy Haberlandt využil a na stejném principu je založena i dnešní moderní hormonální antikoncepce. Antikoncepční pilulky se poprvé objevily v roce 1960 v USA a o rok později i ve Velké Británii. Především ve vyspělých státech západního světa objev antikoncepční pilulky významně ovlivnil životní styl společnosti, ale současně se v řadě zemí negativně projevil i ve snížení porodnosti.
6. Motorové letadlo
První funkční motorové letadlo na světě sestrojili v roce 1903 Američané, bratři Wilbur a Orvill Wrightové. Jejich „Flyer“ byl postaven ze dřeva a látky, vyztužen dráty a vybaven dvěma tlačnými vrtulemi, které roztáčel dvanáctikoňový motor vlastní výroby (vodou chlazený řadový čtyřválec). Letoun řídil ležící pilot, který levou rukou ovládal výškové kormidlo a pravou řídící páku, kterou se pomocí táhel uchycených na spodních křídlech natáčely konce křídel a tím bylo dosaženo pohybu letadla do stran. Současně se pohybem páky ovládalo i natáčení směrového kormidla.
První motorový letoun měl samozřejmě i své slabiny. Patrně tou největší byla absence pevného podvozku. Flyer totiž dokázal vzlétnout jen z pevné kolejnice, po níž popojížděl startovací vozík s letadlem. Bez tohoto startovacího zařízení se letoun nedokázal odlepit od země, což značně ztěžovalo jeho využití na jiném než domácím letišti.
7. Počítač
Novodobá historie počítačů se datuje od roku 1941, kdy německý stavební inženýr Konrád Zuse sestrojil první programovatelný počítač Z3. Měl 2600 telefonních relátek, pracoval ve dvojkové soustavě, v pohyblivé řádové čárce a jeho rychlost byla 50 aritmetických operací za sekundu. Jeho vnější řídicí program byl zapsán na pásce z kinofilmu. K vlastnímu programování se používal, tzv. freiburský kód, který lze označit za předchůdce programovacího jazyka assembler. Osmatřicetibitové slovo s instrukci bylo pevně rozděleno na několik částí – kromě dvou adres slov ve feritové a bubnové paměti zde bylo 5 pozic pro podmínkové znaky a 13 pozic pro operační znaky, které se teoreticky daly libovolně kombinovat.
Bylo tak možno docílit několika tisíc kombinací, ale jen malá část se v programech skutečně využívala. Většina těchto kombinací byla prakticky neprobádaná a o některých se dokonce vědělo, že mohou být pro počítač nebezpečné.
8. Internet
Počátkem 60. let, v období studené války, se v USA zrodila myšlenka vytvořit síť, která by propojovala nejdůležitější akademické, vládní a strategické počítače. Tato síť byla koncipována tak, aby spolehlivě fungovala bez hlavního řídícího centra a měla být schopna provozu i v případě výpadku některého z uzlů, například v důsledku vojenského zásahu. Své veřejné premiéry se síť nazvaná ARPANET dočkala v roce 1972 na mezinárodní konferenci o počítačové komunikaci (International Conference on Computer Communications). Poté se k této síti, tvořené čtyřmi komunikačními uzly, připojilo dalších 25 akademických uzlů, zejména univerzit a vědeckých pracovišť. Během sedmdesátých let se k základní síti začali připojovat další sítě, které již vznikaly mimo ARPANET a také mimo USA. Vznikla tak celá řada vzájemě propojených sítí označovaných z počátku jako ARPA Internet, z čehož nakonec zůstalo současné označení internet.
9. Mobilní telefon
První mobilní radiotelefonní zařízení pro veřejnost představily 17. června 1946 společnosti AT&T a Southwestern Bell v americkém Saint Louis. Radiotelefony byly montovány do automobilů a využívaly šesti kanálů v pásmu 150 MHz. Později, kvůli častému rušení, se používaly dokonce jen tři kanály. Tyto mobilní stanice však nebyly příliš výkonné, a proto se propojovaly prostřednictvím centrály. Úspěch tohoto systému odstartoval další vlnu výzkumů v oblasti bezdrátových přenosů a v prosinci 1947 zveřejnili D. H. Ring a W. R. Young v interním materiálu Bell Laboratories první popis principů mobilní cellulární sítě. Tento princip rozděloval síť na malé oblasti nazvané buňky a v každé z nich pracoval vysílač a přijímač, přičemž provoz celé sítě kontrolovalo centrální řídící středisko. Podstatnou výhodou oproti dřívější síti bylo opětovné využívání frekvencí, tj. různé buňky mohly využívat stejných frekvencí a vlastní telefon se při přechodu z jedné buňky do jiné přizpůsobil podle situace.
10. Windows
Základním programovým vybavením každého moderního počítače je operační systém, který zajišťuje komunikaci mezi uživatelem a hardwarovým rozhraním počítače. Prvním operačním systémem, vytvořeným pro osobní počítače společnosti IBM, byl MS-DOS firmy Microsoft, který byl na trh uveden v roce 1981. Tento systém, ačkoliv vedl k masovému rozšíření osobních počítačů, měl ale řadu nedostatků. Mezi ty největší patřila především tzv. uživatelská nepřívětivost a nemožnost současného zpracování více úloh. Uvedené nedostatky odstranil teprve operační systémem Windows, jehož první verze byla uvedena na trh v závěru roku 1985. Ten již nenutil uživatele ukončovat a znovu spouštět programy a umožnil mu s nimi pracovat současně – mohl mezi nimi přepínat. Postupně se tento operační systém vyvinul až do dnešní podoby Windows XP a díky jeho uživatelské přívětivosti se původní, téměř exkluzivní profese počítačového operátora, stala dostupnou téměř každému. Lidstvo tak získalo novou – počítačovou – gramotnost, která je dnes již zcela samozřejmou součástí základního vzdělání.
