W początku XIX w. toczyły się w nauce spory, zwłaszcza w dziedzinie nauk o Ziemi i biologii. Pierwszy z nich toczyli neptuniści – zwolennicy poglądu o głównej roli morza w kształtowaniu powierzchni Ziemi, z plutonistami, którzy uważali, że to aktywność wulkanów odgrywa naczelną rolę w tym procesie. Kolejny spór wynikł pomiędzy zwolennikami Georges'a Cuviera, którzy utrzymywali, że dzieje Ziemi były znaczone katastrofami niszczącymi okresowo życie (katastrofiści), a uczonymi uważającymi, że rozwój życia na Ziemi przebiega w stopniowy, ewolucyjny sposób (aktualiści), przy czym zmiany na ten rozwój wpływające były tej samej natury, co procesy obecnie kształtujące Ziemię.

Rzecznik drugiego poglądu, Jean-Baptiste de Lamarck sformułował mglistą jeszcze koncepcję ewolucji organicznej, opierającą się na idei ciągłości życia. Cuvier był przeciwny tej idei, nie wierzył też w istnienie człowieka w przeszłych epokach geologicznych (słynne zdanie Cuviera "l'homme fossile n'existe pas" – "człowiek kopalny nie istnieje"). Te dwa spory miały się przyczynić do przełomu w rozumieniu dziejów Ziemi w połowie XIX wieku. Tymczasem odkrycia zaczęły narastać lawinowo, szybko powiększała się wiedza o świecie, a wyniki badań znajdowały praktyczne zastosowanie. W 1800 Jean Senebier i Nicolas-Théodore de Saussure odkryli, że rośliny syntetyzują związki organiczne z dwutlenku węgla i wody, opisując zasady procesu fotosyntezy. Pomiędzy 1802-1805 Pierre Latreille opracował podstawy wiedzy o stawonogach. Działający w Niemczech matematyk Carl Friedrich Gauss rozwinął w I połowie XIX w. algebrę, teorię liczb, geometrię i teorię potencjału. Jego osiągnięcia wpłynęły znacząco na rozwój fizyki w kolejnych latach. W 1803 John Dalton wysunął hipotezę, że pierwiastki chemiczne składają się z atomów – najmniejszych części materii o określonej masie i rozmiarach. W tym samym roku odkryto zjawiska interferencji i polaryzacji światła. W 1804 Jędrzej Śniadecki sformułował koncepcję obiegu materii w przyrodzie. W 1805 pierwszy raz wyizolowano aminokwas asparaginę. Aleksander von Humboldt, niemiecki uczony i podróżnik, badał geologię i florę Ameryki Południowej i Uralu, prowadził pionierskie prace nad geografią roślin, a w swych dziełach zawarł całokształt ówczesnej wiedzy przyrodniczej. W 1808 John Dalton i Amadeo Avogadro sformułowali podstawę atomistycznej teorii budowy materii. W latach 1809-1829 J. B. de Lamarck i G. Cuvier wprowadzili do nauki swoje koncepcje – ewolucjonizm i katastrofizm. Cuvier odkrył zasadę korelacji w budowie organizmów i z powodzeniem rozwijał anatomię porównawczą, co pozwalało mu rekonstruować wymarłe zwierzęta, a Lamarck wysunął hipotezę wspólnego pochodzenia wszystkich organizmów. W 1809 Karl Ritter dokonał syntezy wiedzy o Ziemi i działalności człowieka na Ziemi. Od 1818 Thomas Young i Augustin Fresnel rozwijali falową teorię światła. W 1820 Hans Ørsted odkrył zjawiska elektromagnetyczne, a André Ampère zbadał oddziaływanie dwóch przewodników prądu elektrycznego. W 1824 Carl Friedrich Gauss, János Bolyai i Nikołaj Łobaczewski opracowali pierwsze systemy geometrii nieeuklidesowej. W 1837 Karl Ernst von Baer odkrył komórkę jajową ssaków. Justus von Liebig i Friedrich Wöhler tworzyli w tym czasie teoretyczne podstawy chemii organicznej. W 1822 zmierzono prędkość dźwięku w powietrzu, a rok później Jöns Jacob Berzelius wyodrębnił pierwiastek krzem. W 1825 H. Ørsted wyodrębnił glin. André Ampère podał w 1825 teorię magnetyzmu wprowadzając pojęcie prądu i napięcia. W 1828 Friedrich Wöhler zsyntetyzował mocznik, obalając tym samym teorię witalizmu. W 1830 Charles Lyell, zwolennik aktualizmu geologicznego, odkrył zasady stratygrafii i podał teorię ewolucji geologicznej w pracy "Principles of Geology", będącej początkiem nowoczesnej geologii. W 1831 Michael Faraday odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej. W tym samym roku biolog Robert Brown odkrył istnienie jądra komórkowego. W 1833 wysunięto hipotezę o centralnym znaczeniu enzymów w biologii, a Faraday ogłosił prawa elektrolizy. W tym samym roku Charles Babbage skonstruował pierwszą maszynę liczącą, poprzedniczkę późniejszych komputerów. W 1836 Berzelius i Liebig wyjaśnili fermentację jako proces enzymatyczny, a w następnym roku Faraday wprowadził pojęcie pola fizycznego. W 1838 Gerrit Mulder przeprowadził pierwsze systematyczne badania białek. Matthias Schleiden i Theodor Schwann podali teorię komórkowej budowy organizmów. W tymże roku Friedrich Bessel po raz pierwszy obliczył paralaksę gwiazdy. W 1840 Germain Henri Hess wykazał związek pomiędzy cieplnymi efektami reakcji chemicznej, a Justus von Liebig sformułował teorię mineralnego odżywiania się roślin. W 1841 Hugo von Mohl wydał pracę na temat budowy i powstawania tkanek roślinnych, a rok później James Joule sformułował pierwszą zasadę termodynamiki. Lata 40. XIX w. przyniosły poważne osiągnięcia medyczne – narkozę za pomocą chloroformu i eteru oraz początkowe prace nad trawieniem człowieka. W 1846 astronom Johann Gottfried Galle odkrył planetę Neptun. Biolodzy wykazali, że zarodek roślinny powstaje z udziałem komórki jajowej i opisali zjawisko przemiany pokoleń u roślin ( Wilhelm Hofmeister w 1850). Richard Owen, paleontolog brytyjski, wprowadził do nauki pojęcie analogii i homologii narządów, Johannes P. Müller zapoczątkował fizjologię porównawczą. Kierunek ewolucyjny w anatomii porównawczej ugruntował Karl Gegenbaur. W 1854 Bernhard Riemann opracował nieeuklidesową geometrię przestrzeni. W latach 1854-1859 Gustav Kirchhoff i Robert Bunsen opracowali metody analizy spektralnej substancji, co otworzyło nowe możliwości przed nauką, zwłaszcza przed chemią, fizyką, astronomią i biologią. Dzięki tej metodzie udało się poznać m.in. skład chemiczny gwiazd. Léon Foucault określił prędkość światła (c = 299 792 458 m/s) i wykazał istnienie ruchu obrotowego i obiegowego Ziemi za pomocą wynalezionego przez siebie wahadła. Fizjolog Claude Bernard określił rolę wątroby w przemianie cukrów, odkrył własności soku trzustkowego i wyizolował glikogen. W latach 1856-1868 fizycy, m.in. James Clerk Maxwell, pracowali nad kinetyczną teorią materii. W 1857 Ludwik Pasteur opisał proces fermentacji alkoholowej. Friedrich Kekulé sformułował teorię budowy związków organicznych i zaczął budować ich modele. W 1858 Stanislao Cannizzaro wysunął tezę o niepodzielności atomów i podzielności cząstek, a Rudolf Virchow opracował podstawy patologii komórkowej.

Pierwsza połowa XIX w. obfitowała w znaczące osiągnięcia w dziedzinie nauk humanistycznych. Auguste Comte (1798-1857) sformułował zasady socjologii i rozpoczął badania w tej dziedzinie nauki, które kontynuował m.in. Herbert Spencer (1820-1903) twórca ewolucjonistycznej koncepcji dziejów Wszechświata i ludzkości, pionier badań socjologicznych i koncepcji liberalizmu. Historia stała się w tym czasie profesjonalną dyscypliną naukową uprawianą na uniwersytetach, powstały pierwsze towarzystwa i czasopisma historyczne. Jules Michelet (1798-1856) opisał historię Francji, a Thomas Carlyle (1795-1881) i Thomas Macaulay (1800-1859) historię Anglii. Zaczęto wydawać serie źródeł historycznych np. "Monumenta Germaniae Historica" (1819). Leopold Ranke (1795-1886) kładł nacisk na potrzebę wiernego opisywania faktów w dziełach historycznych. Theodor Mommsen (1817-1903) wydał w latach 1854-1856 "Historię starożytnego Rzymu", w której zaprezentował krytyczne podejście do źródeł historycznych dochodząc do nowych wniosków na temat początków Rzymu. Henry Thomas Buckle (1821-1862) w swojej "Historii cywilizacji w Anglii" (1857) po raz pierwszy zastosował metody nauk przyrodniczych w historii. Uzależniał bieg dziejów od czynników naturalnych (klimatu, temperatury, krajobrazu, fauny i flory). Archeologia I połowy XIX w. wydała już systematycznych eksploratorów badających konkretne stanowiska metodą wykopaliskową, takich jak Colt Hoare w Anglii oraz Caleb Atwater i Ephraim Squier USA. Archeolodzy szybko przyswoili sobie metody stratygrafii geologicznej. Jacques Boucher de Perthes (1788-1868) udowodnił głęboką starożytność rodzaju ludzkiego odkrywając w żwirowiskach rzeki Sommy narzędzia krzemienne obok szczątków wymarłych zwierząt. Odkrycie to potwierdzone przez geologów brytyjskich (m.in. Charlesa Lyella), którzy złożyli wizytę wspomnianemu badaczowi, stało się przełomowe w archeologii zapoczątkowując badania nad prehistorią. W 1836 Christian Thomsen wprowadził do nauki system trzech epok: kamienia, brązu i żelaza, który stał się podstawowym systemem chronologicznym w archeologii. W 1856 odkryto szczątki człowieka neandertalskiego w jaskini Feldhofer w Niemczech. Dokonany został znaczący postęp w badaniu cywilizacji starożytnych. W 1822 Jean Francois Champollion odczytał hieroglify egipskie na podstawie kamienia z Rosetty. Karl Richard Lepsius i Auguste Mariette rozpoczęli pierwsze systematyczne wykopaliska w Egipcie. W latach 1843-45 Paul E. Botta i Austen Henry Layard zainicjowali badania wykopaliskowe na stanowiskach Tell Chorsabat i Tell Nimrud w Mezopotamii. W 1857 Henry C. Rawlinson odczytał pismo klinowe. John Lloyd Stephens i Frederick Catherwood odkryli nieznaną dotychczas nauce starożytną cywilizację Majów w Ameryce Środkowej. Ferdinand Keller opisał w 1854 osady palowe z epoki neolitu, brązu i żelaza w Szwajcarii.

Odkrycia nauk biologicznych i nauk o Ziemi przygotowały dogodny grunt dla teorii ewolucji biologicznej. J.B. Lamarck pierwszy zwrócił uwagę na możliwość wspólnego pochodzenia różnych organizmów. Praca Lyella "Zasady geologii" zakończyła spór między neptunistami i plutonistami. Znaleziska szczątków istot praludzkich w Niemczech i we Francji podniosły kwestię biologicznego pochodzenia człowieka.

Trzecim przełomem, którego wartości dla nauki nie sposób przecenić, było sformułowanie teorii ewolucji w biologii. W biologii i geologii aż do przełomu XVIII i XIX w. dominował paradygmat poznawczy oparty na błędnych poglądach Arystotelesa i dosłownej interpretacji "Biblii". Ziemię i gatunki na nie bytujące uważano za niezmienne od chwili jej powstania. Już jednak w epoce nowożytnej uczeni tacy jak Jean-Baptiste de Lamarck, Georges Buffon czy Charles Lyell wysuwali przypuszczenie, że wiek Ziemi jest większy niż 6000 lat, a gatunki ulegały przemianom w czasie. Jednak do czasów połowy XIX w. wszelkie tezy na ten temat były błądzeniem po omacku. Spójna teoria transformacji ziemskiej biosfery przyszła za sprawą Karola Darwina, brytyjskiego przyrodnika, który w latach 30. XIX w. szukał zajęcia mogącego zaspokoić jego zainteresowania. W grudniu 1831 zaokrętował się na statek brytyjskiej marynarki wojennej HMS Beagle i odbył na nim podróż dookoła świata badając rozmaite gatunki roślin i zwierząt, zbierając skamieniałości i dokonując setek obserwacji. Odkrycie skamieniałości wymarłych ssaków trzeciorzędowych w Ameryce Południowej i porównanie ich ze współczesnymi zwierzętami skłoniło Darwina do wysunięcia śmiałej hipotezy, w której utwierdziły go wyniki obserwacji gatunków żyjących na Wyspach Galapagos. Oddajmy głos uczonemu: "Byłem tak uderzony rozmieszczeniem form organicznych żyjących na Wyspach Galapagos, oraz naturą amerykańskich ssaków kopalnych, że postanowiłem zbierać na oślep wszystkie bez wyjątku fakty, które mogłyby zaważyć w jakikolwiek sposób na tym, co się nazywa gatunkiem. Przeczytałem mnóstwo książek rolniczych i ogrodniczych i nigdy nie przestałem gromadzić faktów, aż wreszcie błysnęły promienie światła i jestem prawie przekonany (wbrew temu co myślałem w chwili rozpoczęcia badań), że gatunki nie są niezmienne". Materiał zebrany przez Darwina w ciągu blisko 30 lat pracy posłużył do sformułowania teorii ewolucji biologicznej. W 1842 do identycznych jak Darwin wniosków doszedł pracujący niezależnie na Malajach biolog brytyjski Alfred Russel Wallace. 1 lipca 1858 na posiedzeniu Towarzystwa Linneuszowego w Londynie wygłoszona dwa referaty streszczające teorię Darwina i Wallace'a opierającą się na obserwacji zmienności organizmów, prostym procesie doboru naturalnego, wyjaśniającą proces zmiany i powstawania gatunków. Obecni wtedy w siedzibie Towarzystwa uczeni stali się świadkami historycznego przełomu w dziejach myśli ludzkiej. W 1859 Darwin opublikował swe główne dzieło: "On the origin of species by the means of natural selection, or on the preservation of the favoured races in the struggle for life", w którym streścił główne zasady teorii ewolucji. W 1871 opublikował pracę na temat pochodzenia człowieka – "The descent of Men", w której odniósł swą teorię do gatunku ludzkiego. Dawne, błędne pojęcia na temat przyrody zostały obalone – obraz statycznego i młodego świata zastąpiła zgodna z rzeczywistością wizja Ziemi zmieniającej swe oblicze przez miliony lat i gatunki przekształcające się w wyniku działania doboru naturalnego. Stało się jasne, że wszystkie organizmy pochodzą od najprostszych form bytujących w początkach dziejów życia na Ziemi. Darwin w zakończeniu swej najważniejszej książki napisał, że na początku Stwórca natchnął życiem jedną lub kilka najprostszych form, z których skutek procesów ewolucyjnych rozwinął się szereg gatunków. Mimo to tezy Darwina wzbudziły trwające do dziś ostre spory światopoglądowe. Przewidywania teorii ewolucji okazały się słuszne prowadząc do jej potwierdzenia (włącznie z dowodami pochodzącymi z zapisu kopalnego i ostatnio z badań DNA) – istnienie skamieniałości gatunków będących protoplastami współczesnych ludzi, oraz przewidywanie dotyczące wieku Ziemi, która musi być bardzo starą planetą, by mogły na niej zajść powolne procesy ewolucyjne. Obydwa przewidywania zostały potwierdzone – wykopaliska odsłoniły liczne szczątki istot praludzkich, a badania prof. Adolpha Knopfa w latach 50. XX w. i opracowanie metod datowania izotopowego wydłużyło wiek Ziemi do 4,5 mld lat. Teoria ewolucji po raz kolejny zmieniła zapatrywania na miejsce człowieka w przyrodzie, stał się częścią natury, biologiczne rzecz ujmując jednym z gatunków. Teoria rozwinięta przez Thomasa Henry'ego Huxleya, Sewalla Wrighta, Johna Haldane'a i innych uczonych stała się jedną z podstaw wiedzy przyrodniczej.

Kolejnym epokowym osiągnięciem biologii tego okresu było sformułowani podstaw mikrobiologii, odkrycie roli drobnoustrojów w chorobach zakaźnych i opracowanie podstaw immunologii przez Ludwika Pasteura i Roberta Kocha w latach 1860-1885.

W 1861 M. Schulze podał nowoczesną definicję komórki, natomiast Aleksander Butlerow wykazał zależność właściwości związków organicznych od ich przestrzennej struktury. W 1862 Julius von Sachs wykazał że skrobia powstaje w procesie fotosyntezy. Thomas Henry Huxley, współpracownik Karola Darwina powiązał kwestię pochodzenia człowieka z teorią ewolucji w dziele "Man's place in nature" (1863). Ustalił pochodzenie płazów od ryb i ptaków od gadów, zapoczątkowując kierunek ewolucyjny w zoologii. W 1864 po raz pierwszy skrystalizowano białko hemoglobinę. James Clerk Maxwell sformułował podstawy elektrodynamiki. W 1865 Friedrich Kekule podał strukturę chemiczną cząsteczki benzenu. Biolodzy ewolucyjni – Ernst Haeckel i Włodzimierz Kowalewski rozwijali badania nad pochodzeniem gatunków tworząc embriologię porównawczą (Haeckel odkrył prawo biogenetyczne, a Kowalewski ustalił tok ewolucji konia). Bardzo istotnym wydarzeniem (choć jego konsekwencje dały znać o sobie dopiero w 1900) było odkrycie w 1866 praw dziedziczności przez opata klasztoru augustianów w Brnie, Gregora Mendla, który podał owe prawidłowości w pracy "Badania nad mieszańcami roślin". Swoją pracą Mendel rozpoczął badania w dziedzinie genetyki. W 1867 Cato Guldberg i Peter Waage odkryli prawo działania mas w chemii. W 1869 Dymitr Mendelejew na podstawie odkrytego przez siebie prawa okresowości pierwiastków chemicznych skonstruował używany do dziś układ okresowy pierwiastków (tzw. tablica Mendelejewa). W 1869 odkryto podwójną naturę porostów (składających się z grzyba i glonu), a Friedrich Miescher wyizolował kwasy nukleinowe. W 1871 Kliment Timiriazew wyjaśnił proces fotosyntezy i odkrył znaczenie chlorofilu. W 1872 Eduard Pflűger dowiódł, że tlen jest zużywany przez wszystkie tkanki zwierząt. Ważnym osiągnięciem medycyny było wprowadzenie zasad aseptyki przez Josepha Listera w 1867. Od tego czasu lekarze zobowiązani są myć ręce przez operacją i dezynfekować narzędzia chirurgiczne. W 1873 Hermann Fol opisał proces mitozy (fazy podziału komórek), a W. Kowalewski sformułował zasady paleontologii ewolucyjnej. W 1874 G. Cantor podał zasady teorii zbiorów. W 1876 Alfred Russel Wallace wykrywając związek pomiędzy rozmieszczeniem zwierząt a czynnikami geograficznymi oraz historyczno-geologicznymi podał podstawy zoogeografii; rok później Karl Mőbius wprowadził do nauki pojęcie biocenozy. W 1877 znalazł też miejsce w nauce termin "enzym". W 1879 Wilhelm Wundt założył pierwszą eksperymentalną pracownię psychologiczną. W 1881 wykazano niezależność prędkości światła od układu odniesienia. W 1883 Ilja Miecznikow odkrył fagocytozę, a W. Nerst sformułował teorię ogniw galwanicznych. W tym samym roku Zygmunt Wróblewski i Karol Olszewski zapoczątkowali rozwój fizyki niskich temperatur skraplając tlen, azot i dwutlenek węgla. Thomas Alva Edison odkrył emisję termoelektronową, a William Herschel określił przybliżony kształt i rozmiary Drogi Mlecznej. W 1885 Ludwik Pasteur po raz pierwszy zastosował szczepionkę przeciw wściekliźnie. W 1887 szwedzki chemik Svante Arrhenius sformułował teorię dysocjacji elektrolitycznej, zaś Heinrich Hertz odkrył fale elektromagnetyczne i zjawisko fotoelektryczne. Rosyjski uczony polskiego pochodzenia, Konstanty Ciołkowski wysunął ideę lotów międzyplanetarnych z użyciem silnika odrzutowego. W latach 1893-1903 Iwan Pawłow prowadził istotne prace nad mechanizmami odruchów u zwierząt. W 1890 skrystalizowano pierwsze białko (albuminę jaj kurzych). Charles Sherrington dokonał w tym czasie równie istotnych dla neurobiologii odkryć dotyczących funkcji neuronów, synaps i odruchowej czynności rdzenia kręgowego. W 1892 Henri Poincaré opracował matematyczną teorię chaosu. August Weismann sformułował teorię plazmy zarodkowej i zapoczątkował nowy kierunek w badaniach biologicznych – neodarwinizm. W 1892 Dmitrij Iwanowski oraz Martinus Beijerinck odkryli wirusy. W 1895 lekarz wiedeński Zygmunt Freud sformułował teorię psychoanalizy, a Wilhelm Röntgen odkrył promienie X. W 1897 Joseph John Thomson odkrył elektron, a Antoine Henri Becquerel wykrył naturalną promieniotwórczość uranu. Marceli Nencki odkrył chemiczne podobieństwo w budowie chlorofilu i hemoglobiny. Santiago Ramón y Cajal opisał strukturę sieci neuronowej. W 1898 Maria Skłodowska-Curie i Pierre Curie prowadząc badania nad naturalną promieniotwórczością odkryli pierwiastki rad i polon. W 1900 odkryto ponownie zapomniane prace Grzegorza Mendla na temat natury dziedziczności. Max Planck badając zjawisko promieniowania ciała doskonale czarnego sformułował pierwsze przesłanki teorii kwantów. W 1901 Karl Landsteiner odkrył istnienie grup krwi, a Hugo de Vries ogłosił teorię mutacji. Na przełomie XIX i XX w. działali w Stanach Zjednoczonych dwaj wybitni, rywalizujący ze sobą paleontolodzy – Edward D. Cope i Othniel Charles Marsh, którzy odkryli i opisali wiele gatunków zwierząt kopalnych (m.in. mastodonta i dinozaury – gady z okresu mezozoicznego). Henry Fairfield Osborn całościowo opracował ssaki kopalne z Ameryki Północnej. W 1902 Alexis Carrel opracował technikę szwu naczyniowego i dokonał pierwszego autoprzeszczepu nerki u psa. Emil Fischer i Franz Hofmeister wykazali, że białka mają polipeptydową strukturę. W 1903 w nauce po raz pierwszy zastosowano termin biochemia. W 1904 Iwan Pawłow ustalił podstawy fizjologii wyższych czynności nerwowych, wprowadził pojęcie odruchów warunkowych i bezwarunkowych.

II połowa XIX i początek XX w. to okres intensywnych badań w naukach humanistycznych, które wypracowały własną metodologię i stały się w pełni profesjonalnymi dyscyplinami badawczymi. Zainteresowania w tej dziedzinie pobudzane były przez zmiany społeczne, jakie miały miejsce w tym czasie. Uczeni uprawiający dyscypliny humanistyczne próbowali się wzorować na swych kolegach przyrodnikach w zakresie metodologii badań, a nawet natury znajdowanych wyjaśnień. Max Weber (1864-1920), pionier socjologii wyodrębnił trzy typy władzy (racjonalne, tradycyjne i charyzmatyczne), zajmował się cechami Zachodniej cywilizacji i przemianami zachodzącymi w niej na przestrzeni wieków. Szczególnie znana stała się jego koncepcja nt. genezy kapitalizmu – zjawisko to powiązał Weber z reformacją. Emil Durkheim ustalił zakres badań socjologii – realne i obiektywne fakty dające się zaobserwować na tle społecznym. Polski antropolog Bronisław Malinowski, badacz pierwotnych ludów Melanezji i odkrywca prymitywnego systemu wymiany handlowej stał się pionierem kierunku funkcjonalistycznego w antropologii. Historyk Ernest Renan (1823-1892) opracował historię chrześcijaństwa (jego najbardziej znane dzieło to "Życie Jezusa", 1863). Historycy zaczęli szeroko stosować metodologię nauk ścisłych, zwracali uwagę na rolę środowiska naturalnego i postępu techniczno-naukowego w dziejach. Johann Droysen syntetycznie opracował teorię historii w dziele "Grundniss der Historik", a Charles Seignobos i Charles-Victor Langlois opracowali obowiązujący do dziś podręcznik metodologiczny historyka w 1898. Karl Lamprecht badał historię kultury, a Jacob Burckhardt historię społeczną. Rozwijano profesjonalną historię gospodarki światowej. W dziedzinie archeologii, która również stała się samodzielną nauką dokonano wielu spektakularnych odkryć. Prowadzący badania w Egipcie i Palestynie William Matthew Flinders Petrie (1853-1942) opracował metody datowania względnego i udoskonalił metodykę badań archeologicznych. Archeolodzy niemieccy, Walther Andrae i Robert Koldewey (pracujący w Babilonie i w Aszur) doprowadzili warsztat badawczy archeologa do perfekcji. Heinrich Schliemann (1822-1890) odkrył Troję, Mykeny i Tiryns, wykazał prawdziwość relacji Homera o istnieniu Ilionu. Jego badania odsłoniły pozostałości nieznanej wcześniej nauce cywilizacji mykeńskiej. Gabriel de Mortillet i Édouard Lartet ustalili chronologię paleolitu. John Lubbock wydał pierwszy podręcznik archeologii prehistorycznej (sprzed wprowadzenia pisma – pojęcie to było jego autorstwa) – "Prehistoric Times" w 1865 Oscar Montelius wynalazł typologiczną metodę datowania i opracował chronologię względną epoki brązu i żelaza dla obszaru Europy. W latach 80. XIX w. Eugène Dubois odkrył w Trinil i Ngandong na Jawie szczątki Homo erectus. Badania archeologiczne zaczęto prowadzić w większości krajów świata. Edward Burnett Tylor i Lewis Henry Morgan opracowali teoretyczne podstawy ewolucjonistycznej antropologii kulturowej dzieląc historię ludzkości na 3 epoki: dzikości, barbarzyństwa i cywilizacji. Na początku XX w. pojawiła się szkoła kulturowo-historyczna w antropologii (jej reprezentantem był rzymskokatolicki misjonarz i uczony Wilhelm Schmidt), zwracająca uwagę na zjawisko dyfuzji kulturowej. W 1859 Paul Broca założył Towarzystwo Antropologiczne w Paryżu i zapoczątkował badania nad fizycznym zróżnicowaniem gatunku ludzkiego.

W ciągu XIX w. prestiż nauki i uczonych wzrósł niepomiernie na skutek dokonywanych odkryć i ich praktycznego zastosowania, które otworzyły ludzkości nowe horyzonty myślowe i nieosiągalne dotąd możliwości. Nauka stała się taką działalnością, jaką jest dzisiaj – profesjonalną, zorganizowaną, wspieraną przez państwo i osoby prywatne. Państwa Zachodu zaczęły łożyć znaczne sumy pieniędzy na rozwój wiedzy, dostrzegając wynikające z tego korzyści. Filozoficzne prądy pozytywizmu i scientyzmu przyznały nauce naczelne miejsce w życiu ludzi, przewidując, że zastąpi ona całkowicie filozofię i sztukę. Wyrazem szacunku i uznania dla uczonych stała się ustanowiona w 1901 przez szwedzkiego przemysłowca Alfreda Nobla nagroda nazwana jego imieniem, która co roku od tego czasu honoruje najważniejsze osiągnięcia w kategoriach: fizyki, chemii, fizjologii i medycyny, literatury i działań dla pokoju (nagroda pokojowa). Pierwszymi uczonymi, którym przyznano tę nagrodę byli: Wilhelm Röntgen w dziedzinie fizyki za odkrycie promieni X, w dziedzinie chemii Jacobus Henricus van 't Hoff za badania nad termodynamiką reakcji chemicznych oraz w dziedzinie medycyny i fizjologii Emil Adolf von Behring za badania w dziedzinie immunologii.

Nauka nowoczesna – od teorii względności do biotechnologii

Na początku XX w. naukowcy uważali, że wszystkie istotne prawa fizyczne zostały odkryte. Dalsze prace miały tylko uzupełniać obraz świata fizycznego o istotne szczegóły. Znamienne były słowa Williama Thomsona (lorda Kelvina) z wykładu londyńskiego z kwietnia 1900: "Piękno i jasność teorii dynamicznej, która tłumaczy ciepło i światło jako dwa rodzaje ruchu, są obecne przyciemniane przez dwa obłoczki [...] Jeden z nich to pytanie, jak Ziemia może się poruszać przez światłonośny eter, który w zasadzie jest sprężystym ciałem stałym. Drugi to doktryna Maxwella – Boltzmanna ekwipartycji energii". Na przełomie XIX i XX w. uważano, ze fizyka jest nauką całkowicie wyjaśniającą materialny świat, że wszystkie znaczące odkrycia zostały już dokonane. W 1875 fizyk Philipp von Jolly mówił: "Fizyka jest gałęzią wiedzy ustabilizowaną i zamkniętą; dlatego nie radzę się poświęcać zgłębianiu tej dziedziny". Dominował paradygmat mechanicyzmu, uważano, że z pomocą praw Newtona da się wyjaśnić wszystkie zjawiska. Jednak na tym spójnym gmachu fizyki zaczęły się pojawiać istotne rysy. Dwa eksperymenty – Fizeau i Michelsona-Morleya wykazały, że hipotetyczny eter, w którym rzekomo miało się rozchodzić światło wykazuje sprzeczne właściwości – jednocześnie jest nieruchomy i unoszony razem z ciałami. Doświadczenie Michelsona-Morleya dowiodło, że na prędkość światła nie ma wpływu prędkość Ziemi, co było jaskrawo niezgodne z mechaniką klasyczną. Co więcej wyszła na jaw niezgodność pomiędzy prawami dynamiki Newtona i równaniami elektrodynamicznymi Maxwella. Fizyka znalazła się więc w poważnym kryzysie. Rozwiązanie znalazł fizyk pracujący w urzędzie patentowym w Bernie, Albert Einstein. W 1905 opublikował w czasopiśmie "Annalen der Phisyk" pracę "Zur Elektrodynamnik bewegt der Kőrper", w której przedstawił swą szczególną teorię względności. Przede wszystkim uznał wyniki wspomnianych doświadczeń i wyciągnął z nich wniosek o nieistnieniu eteru, następnie założył, że prędkość światła jest wartością stałą w każdym układzie odniesienia, przyjął że prawa fizyki zachowują w różnych sytuacjach tę samą postać. Konsekwencje tych założeń są niezwykłe – nie istnieje czas absolutny i przestrzeń absolutna, te 2 parametry są związane tworząc czasoprzestrzeń, powiązane są masa i energia a zależność ta jest określona wzorem E=mc². Teoria ta przewidywała niezwykłe zjawiska zachodzące przy prędkościach bliskich prędkości światła (c): dylatację czasu i skrócenie długości ciał. W 1915 Einstein podał teorię ogólniejszą – ogólną teorię względności dotyczącą przyspieszeń i grawitacji. Zakłada ona, że światło jest zakrzywiane przez obiekty o dużej masie i sile grawitacji, które zakrzywiają również czasoprzestrzeń. Grawitacja została ujęta w nowy sposób. Teoria Einsteina została potwierdzona poprzez zaobserwowanie w przyrodzie efektów, które przewiduje: przesunięcia peryhelium Merkurego i odchylenia promieni świetlnych w polu grawitacyjnym Słońca oraz istnienia cząstek zwanych mionami w promieniowaniu kosmicznym. Drugie przewidywanie potwierdziła w 1919 ekspedycja astronoma Arthura Eddingtona – zakrzywienie światła w pobliżu Słońca rzeczywiście zaobserwowano. Teoria Einsteina, budząca dotąd duże kontrowersje została dzięki sile eksperymentalnych faktów uznana przez świat naukowy. W 1905 Einstein wyjaśnił zjawisko fotoelektryczne wprowadzając do nauki pojęcie fotonu. Ejnar Hertzsprung odkrył gwiazdy typu olbrzymów i karłów, a Ernest Starling wprowadził pojęcie hormonu. Alexis Carrel i Charles Guthrie dokonali pierwszego przeszczepu serca u zwierząt laboratoryjnych. W 1906 Albert Einstein i Marian Smoluchowski wyjaśnili ruchy Browna ugruntowując kinetyczną teorię materii. W 1908 Hermann Minkowski podał geometryczną interpretację teorii względności. W 1909 Wilhelm Johannsen wprowadził do nauki pojęcie genu – podstawowej jednostki dziedziczności. Thomas Hunt Morgan na podstawie doświadczeń nad muszkami owocowymi wykazał rolę chromosomów w dziedziczeniu. W 1911 Ernest Rutherford ogłosił model budowy atomu i odkrył istnienie jądra atomowego.

Heike Kamerlingh-Onnes odkrył zjawisko nadprzewodnictwa niskotemperaturowego. W 1912 Kazimierz Funk wprowadził termin witamina i wyizolował witaminę B1. Alfred Wegener wysunął teorię dryfu kontynentów wyjaśniającą wiele procesów geologicznych. Na swoje potwierdzenie musiała ona czekać ponad 50 lat. Dziś jest fundamentem geologii. W tym samym roku (1912) Vesto Slipher odkrył zjawisko oddalania się galaktyk. Otto Warburg określił rolę żelaza w procesie oddychania. W 1913 odkryto promieniowanie kosmiczne, a Heinrich Wieland ogłosił teorię utleniania biologicznego. Niels Bohr podał pierwszy kwantowy model atomu. Leonor Michaelis i Maud Menten podali teorię kinetyki reakcji enzymatycznych. W 1919 Arthur Eddington potwierdził sformułowaną przez Einsteina ogólną teorię względności. Na całej Ziemi przyjęto czas uniwersalny. Planeta została podzielona na 24 strefy czasowe, a południk przechodzący przez Greenwich uznano za południk zerowy. W tymże roku Ernest Rutherford przeprowadził pierwszą sztuczną reakcję jądrową. W czasie I wojny światowej (1914-1918) badania naukowe znalazły szerokie zastosowanie militarne, zwłaszcza przy produkcji gazów bojowych i nowych rodzajów broni. Wielu naukowców odegrało negatywną rolę (np. Fritz Haber, laureat Nagrody Nobla był wynalazcą gazu bojowego iperytu) łamiąc obowiązujące uczonych standardy moralne. Zwróciło to uwagę opinii publicznej na możliwość niezgodnego z dobrem ludzkości wykorzystania osiągnięć nauki. W 1920 Otto Loewi wykazał, że zakończenia nerwowe przekazują bodźce chemiczne, a Jewgienij Pawłowski oraz Konstantin Skriabin opracowali podstawy parazytologii. W 1922 David Hilbert przedstawił program formalizacji matematyki. Leopold Ružička wysunął hipotezę izoprenu jako prekursora wielu substancji naturalnych. W 1923 Peter Debye i Erich Hückel opracowali teorię elektrolitów mocnych. W latach 1924-1934 Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli i Paul Dirac sformułowali podstawy mechaniki kwantowej. W 1925 David Keilin odkrył istnienie cytochromów, badał też proces oddychania komórkowego. Walter Haworth podał budowę monosacharydów i glikozydów. Phoebus Levene wyjaśnił budowę nukleotydów i wskazał, że są one jednostkami kwasów nukleinowych. Theodor Svedberg skonstruował ultrawirówkę laboratoryjną i opracował metodę wyznaczania masy cząsteczkowej substancji wielocząsteczkowych. W 1926 James Sumner po raz pierwszy wydzielił enzym ureazę i dowiódł, że jest to białko. Jan Oort stwierdził obrót galaktyki wokół jej centrum. Edwin Hubble obserwując gwiazdy w mgławicy Andromedy w stosunku do naszych, dowiódł istnienia galaktyk zewnętrznych, zmieniając diametralnie obraz Wszechświata – odtąd wiadomo było, że we Wszechświecie istnieją miliardy galaktyk i gwiazd. W 1927 Hermann Muller odkrył mutagenne działanie promieni rentgenowskich. Edward Condon wyjaśnił istotę wiązania wodorowego w cząsteczce H2, tworząc podstawy chemii kwantowej. Clinton Davisson i George Thomson odkryli dyfrakcję elektronów, a Werner Heisenberg podał zasadę nieoznaczoności. W 1928 Ralph Hartley sformułował podstawy teorii informacji, a John von Neumann i Hugo Steinhaus podali zasady teorii gier. Aleksander Fleming odkrył antybakteryjne działanie związków pochodzenia roślinnego i wprowadził pierwszy antybiotyk – penicylinę. W 1929 Paul Dirac i Wolfgang Pauli sformułowali podstawy elektrodynamiki kwantowej. Edwin Hubble odkrył zjawisko rozszerzania się Wszechświata. Karl Lohmann odkrył substancję ATP (adenozynotrifosforan). W 1930 Kurt Gödel dowiódł prawdziwości twierdzeń matematycznych dotyczących rozstrzygalności i zupełności systemów dedukcyjnych. Clyde Tombaugh odkrył planetę Pluton. Fizycy tworzyli w latach 1930-1940 podstawy fizyki ciała stałego, sformułowali pasmową teorię metali i półprzewodników. W 1932 Carl Anderson odkrył pierwszą antycząstkę – pozyton. John Cockcroft i Ernest Walton wywołali pierwszą reakcję jądrową za pomocą sztucznie przyspieszonych cząstek. W 1932 James Chadwick odkrył neutron, a Werner Heisenberg sformułował protonowo-neutronową teorię jądra atomowego. W latach trzydziestych XX w. skonstruowano trzy ważne instrumenty naukowe: akcelerator cząstek, mikroskop elektronowy i radioteleskop. Karl Jansky odkrył promieniowanie radiowe galaktyki. W 1934 Irène Joliot-Curie i Frédéric Joliot-Curie odkryli sztuczną promieniotwórczość. Paweł Czerenkow podał teorię promieniowania. W 1935 po raz pierwszy skrystalizowano wirus mozaiki tytoniowej. Hideki Yukawa opracował teorię sił jądrowych. Otto Warburg i Ulf von Euler wyodrębnili nukleotydy pirymidynowe, opisali ich budowę i działanie. W 1936 Aleksander Oparin sformułował teorię pochodzenia życia na Ziemi. W 1937 odkryto cząstki elementarne: lepton μ i mezon π. W 1938 Hans Bethe odkrył cykl węglowy reakcji jądrowych stanowiących podstawę energii gwiazd. Aleksander Braunstein i M. Kritzman odkryli reakcję transaminacji umożliwiającą syntezę aminokwasów w organizmach. W 1939 świat nauki zelektryzowała wiadomość o sztucznym rozszczepieniu jądra atomowego, którego dokonali Otto Hahn, Lise Meitner i Otto Frisch. W związku z tym Albert Einstein wystosował ostrzegawczy list do prezydenta USA F. D. Roosevelta, w którym informował o możliwości skonstruowania broni atomowej. W tym samym roku odkryto reakcję fosforylacji oksydacyjnej. Fritz Lipmann sformułował hipotezę, że ATP odgrywa główną rolę w przenoszeniu energii w organizmie. Od 1940 Norbert Wiener i Claude E. Shannon rozwijali teorię informacji, co zaowocowało próbami konstrukcji pierwszych maszyn cybernetycznych (komputerów). Pierwsze z nich to Atanasoff-Berry Computer, Colossus oraz Harvard Mark I skonstruowane w USA i Wielkiej Brytanii. Wykorzystywane były do wykonywania skomplikowanych obliczeń naukowych. W 1940 uzyskano czystą, krystaliczną penicylinę i wprowadzono ją do produkcji. Uratowała ona życie wielu ludzi, lecząc m.in. rannych żołnierzy podczas II wojny światowej. W 1942 Enrico Fermi przeprowadził pierwszą kontrolowaną reakcję łańcuchową i skonstruował pierwszy doświadczalny reaktor jądrowy. Hannes Alfvén sformułował podstawy magnetohydrodynamiki. Max Delbrück odkrył samodzielne tworzenie się form mutacyjnych u bakterii i zjawisko rekombinacji u bakteriofagów. W 1943 Boris Kukarkin i Walter Baade odkryli istnienie podsystemów i populacji gwiazd. Joshua Lederberg, Jacques Monod i inni biolodzy prowadzili badania nad chemiczną naturą genów i ich rolą w syntezie białek. W 1944 Peter Medawar odkrył, że odrzucenie przeszczepu skóry jest procesem immunologicznym. Oswald Avery, Maclyn McCarthy i Colin Munro MacLeod uznali kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) za czynnik dziedziczności. Finansowany przez rząd USA program pod kryptonimem "Manhattan" doprowadził do zbudowania w 1945 bomby atomowej. Jej późniejsze użycie w Hiroszimie i Nagasaki znów zwróciło uwagę na kwestię moralnej odpowiedzialności uczonego i zagrożeń wynikających z niewłaściwego wykorzystania osiągnięć wiedzy. W 1946 odkryto pierwsze radioźródło pozagalaktyczne i opracowano model matematyczny sieci neuronowej. W tymże roku skonstruowano pierwszy w pełni elektroniczny komputer – ENIAC. W 1947 Wiktor Ambarcumian odkrył asocjacje gwiazd. Richard Feynman zapoczątkował rozwój relatywistycznej elektrodynamiki kwantowej. Odkryto hiperony i ciężkie mezony w promieniowaniu kosmicznym. W 1948 opracowano metodę wirowania różnicowego do izolowania fragmentów komórkowych. Roman Kozłowski ustalił stanowisko systematyczne graptolitów (kopalnej grupy organizmów). Konrad Lorenz stał się w 1948 twórcą etologii – nauki o zachowaniu zwierząt. Linus Pauling i inni uczeni prowadzili badania nad strukturą białka. Wyjaśniono mechanizm przekaźnikowy w ośrodkowym układzie nerwowym. Norbert Wiener i William Ross Ashby sformułowali podstawy cybernetyki, a Andriej Markow i Alan Turing podali teorię algorytmów w 1951. W tym samym roku odkryto promieniowanie radiowe neutralnego wodoru w galaktyce. Charles Townes i inni fizycy zapoczątkowali elektronikę kwantową, która w późniejszych latach doprowadziła m.in. do powstania laserów i maserów. Jan Oort odkrył spiralną strukturę galaktyki. Adolph Knopf z Komitetu Wieku Ziemi ustalił za pomocą datowania izotopowego wiek Ziemi na ok. 4,5 mld lat. W 1952 L. Pauling zaproponował spiralny model cząsteczki białka (a-heliks). Ustalono, że miejscem syntezy białek w komórce są rybosomy. W 1952 zespół pod kierunkiem Edwarda Tellera skonstruował bombę wodorową (przy walnym udziale polskiego matematyka Stanisława Ulama).

W naukach humanistycznych w latach 1905-952 zanotowano wiele osiągnięć. Ferdinand de Saussure stał się twórcą teorii strukturalizmu w językoznawstwie. Rozwijali ją w latach 20. Nikołaj Trubieckoj i Roman Jakobson, przedstawiciele tzw. praskiej szkoły lingwistycznej. W latach 1950-1956 Noam Chomsky i Z. Harris przedstawili koncepcję gramatyki transformacyjno-generatywnej. John Maynard Keynes (1886-1946) wniósł koncepcję interwencjonizmu państwowego do klasycznej ekonomii. Jego najważniejsze dzieło to "Ogólna teoria zatrudnienia, procentu i pieniądza". Powstał nowy kierunek w ekonomii – ekonometria, badający zmiany gospodarcze na podstawie obliczeń statystycznych. W historii coraz większą rolę zaczęło odgrywać badanie struktury i przemian dawnych społeczeństw. Historycy dążyli do ujęcia całości procesu dziejowego. Badano historię gospodarczo i polityczną. Arnold Toynbee, B. Berr i J. Robinson przygotowali syntezy dziejów cywilizacji. Johan Huizinga prowadził badania w zakresie dawnej mentalności i życia społecznego. Tzw. Szkoła Annales rozpoczęła kompleksowe badanie zjawisk historycznych przy współudziale innych dyscyplin. W archeologii zaznaczyła się działalność Gordona Childe (1892-1957), który wprowadził do nauki pojęcia rewolucji neolitycznej i urbanistycznej. Michaił Rostowcew opublikował wielkie syntezy dziejów starożytności. Arthur Evans odkrył w 1905 cywilizację minojską na Krecie. Leonard Wooley prowadził badania nad cywilizacją Sumerów w Ur, odkrywając groby królewskie. Max Uhle, Alfred Kidder i Hiram Bingham prowadzili eksplorację na nierozpoznanych terenach Ameryki Południowej i Środkowej. Julio Tello odkrył pozostałości cywilizacji Olmeków w latach trzydziestych, a Mortimer Wheeler nieznaną dotychczas miejską cywilizację Harappy. Józef Kostrzewski badał pradzieje Polski i prowadził pracę na terenie grodziska kultury łużyckiej z epoki żelaza w Biskupinie od 1936. Duże znaczenie miały badania Raymonda Darta i Roberta Brooma w Afryce oraz Josepha Blacka w Azji nad początkami gatunku ludzkiego, które przyniosły wiele waznych znalezisk (australopitek z Taung, pitekantrop z Zhoukoudian). W 1949 fizyk amerykański Willard Libby odkrył podstawową dziś dla archeologii metodę datowania bezwzględnego opartą na izotopie węgla radioaktywnego C14, która umożliwiła skuteczne datowanie znalezisk organicznych. Oznaczało to zmianę hipotez i paradygmatów w archeologii i skorygowanie wielu błędnych dat. Jednocześnie następowało wprowadzanie osiągnięć nauk przyrodniczych do archeologii i rozszerzanie pola badań. Duże osiągnięcia odnotowano na polu antropologii. W 1914 Rudolf Martin opublikował pierwszy podręcznik antropologii fizycznej. Uczniem Martina był polski antropolog Jan Czekanowski, który założył Polską Szkołę Antropologiczną. W XX w. narodziła się paleodemografia, antropologia populacyjna i genetyka populacyjna człowieka. Edward Evans-Pritchard i Claude Lévi-Strauss rozwijali antropologię kulturową kierując się funkcjonalistyczną koncepcją Bronisława Malinowskiego. Leslie Alvin White (1900-1975) rozwinął teorię neoewolucjonizmu kulturowego badając rozwój człowieka i jego cywilizacji. Jego najważniejsza praca to "Rozwój kultury. Ewolucja cywilizacji do upadku Rzymu". Julian Steward sformułował koncepcję wieloliniowej ewolucji ludzkich społeczeństw.

W latach 50. XX w. dwa zespoły uczonych zaczęły dogłębnie badać tę substancję – zespół Linusa Paulinga w USA i grupa uczonych z Cambridge: Francis Crick, fizyk i biochemik, oraz James Watson, zoolog. Obydwaj badacze pracowali nad budową DNA, wykorzystując rentgenogramy tej substancji i metody krystalografii, do których Watson musiał się pospiesznie przyuczać. Rozumieli, że wyjaśnienie zagadki budowy tej substancji będzie miało fundamentalne znaczenie biologiczne. Ich praca zakończyła się sukcesem – wyprzedzili utytułowanego Paulinga, wykorzystując jego banalny błąd. W kwietniu 1953 opublikowali w czasopiśmie "Nature" artykuł Structure of the nucleic acids, w którym podali model budowy DNA oparty na podwójnej helisie i dalsze 3 prace, opisujące biologiczną rolę tej substancji. Osiągnięcie to otworzyło drogę do poznania procesów dziedziczenia, działania i biochemii komórek w przebiegu ewolucji i w ogóle rozpoczęło nową epokę w biologii. Rozwinęła się biotechnologia i inżynieria genetyczna, dzięki której możliwe jest dokonywanie korzystnych dla człowieka zmian w genomach różnych organizmów. Uczeni zaczęli coraz większą uwagę zwracać na pewną substancję występującą w komórkach żywych organizmów – kwas dezoksyrybonukleinowy.

W tym samym roku Stanley Miller opublikował wyniki swojego doświadczenia, w którym otrzymał mieszaninę prostych aminokwasów poprzez wyładowania elektryczne w substancji mającej taki sam skład jak pierwotna atmosfera Ziemi sprzed 4 miliardów lat. Tym samym potwierdził teorię biogenezy wspomnianego już wcześniej Aleksandra Oparina. Frederick Sanger ustalił strukturę insuliny, opisano też szereg reakcji prowadzących do rozkładu glukozy. W 1954 dokonano pierwszego przeszczepu nerki u człowieka. M. Martin Schwarzschild i H. Johnson wyjaśnili ewolucję gromad gwiezdnych na podstawie obserwacji astronomicznych. W 1955 doświadczalnie potwierdzono istnienie antynukleonów. W 1956 grupa fizyków odkryła naruszenie zasady zachowania parzystości w słabych oddziaływaniach. W 1957 Rudolf Mössbauer odkrył efekt Mőssbauera. Po 1957 dały znać o sobie efekty osiągnięć w dziedzinie astronautyki. Powstały nowe możliwości badawcze, a problematyka badań znacznie się rozszerzyła. W 1957 ZSRR wypuścił pierwszego sztucznego satelitę Ziemi – Sputnika. W 1958 odkryto pasy promieniotwórczości otaczające Ziemię (pasy Van Allena). Richard Feynman i Murray Gell-Mann opracowali teorię oddziaływań słabych. W 1959 Severo Ochoa i Arthur Kornberg wyjaśnili mechanizm biologicznej syntezy DNA i RNA. Zespół biologów pod kierunkiem M. Strella dokonał syntezy chlorofilu. W 1959 rosyjska sonda Łuna 3 wykonała pierwsze zdjęcie niewidocznej z Ziemi strony Księżyca. W 1960 P. Mitchell opracował teorię chemiosmotyczną. R. Dietz i J. Vine sformułowali teorię tektoniki płyt skorupy ziemskiej, przypominając zapomnianą już koncepcję Alfreda Wegenera. W. Sutherland odkrył znaczenie cyklicznego AMP w regulacji komórkowej. T. Maiman skonstruował pierwszy laser rubinowy, a batyskaf "Trieste" dotarł niemal na samo dno Rowu Mariańskiego (ok. 11 km pod poziom morza). W 1961 człowiek po raz pierwszy opuścił swoją planetę i znalazł się w przestrzeni kosmicznej. Był to radziecki kosmonauta Jurij Gagarin, sukces ten był zasługą m.in. rosyjskiego uczonego Korolowa. W tym samym roku M. Gell-Mann wprowadził do fizyki Symetrię Unitarną i opartą na niej klasyfikację hadronów. F. Jacob i Jacques Monod odkryli informacyjny RNA (mRNA) i przedstawili model regulacji działania genów. M. Nierenberg i S. Ochoa odkryli zasady przekazywania informacji genetycznej. W 1962 E. Leith i J. Upaniteks dokonali pierwszej realizacji holografii. Odkryto pierwsze źródło promieniowania rentgenowskiego poza Układem Słonecznym. W 1963 T. Stanzl dokonał pierwszego przeszczepu wątroby u człowieka. T. Matthews odkrył kwazary. W 1964 D. Baltimore i H. Temin odkryli nowy mechanizm przekazywania informacji genetycznej zależny od enzymu odwrotnej transkryptazy. George Zweig sformułował wraz z Murrayem Gell-Mannem hipotezę kwarkową. W 1965 Arno Penzias i Robert Wilson odkryli promieniowanie reliktowe, będące pozostałością po początkowej chwili Wszechświata – Wielkim Wybuchu.

Zespół biologów pod kierownictwem Roberta Holleya przeprowadził pierwsze wyznaczenie sekwencji kwasów nukleinowych. W 1966 C. Walton Lillehei dokonał pierwszego przeszczepu trzustki u człowieka. H.G. Khorama i R. Holley dokonali pełnego rozszyfrowania kodu genetycznego. W 1967 Christiaan Barnard dokonał pierwszego przeszczepu serca u człowieka. Benoît Mandelbrot sformułował podstawy geometrii fraktalnej. Abdus Salam i Steven Weinberg sformułowali zunifikowaną teorię oddziaływań. W 1968 Jocelyn Bell i Antony Hewish odkryli pulsary. Dokonano pierwszej syntezy DNA wirusa. Na uniwersytecie Harvarda opracowano kryteria śmierci mózgu. Uzyskano pierwsze dane o strukturze nukleonów. W 1968 odkryto enzymy restrykcyjne i rozpoznano mechanizm ich działania, co zapoczątkowało inżynierię genetyczną. W 1969 dokonano pierwszych przeszczepów krtani, serca i płuc u człowieka. W tym roku odbyto pierwszy załogowy lot na Księżyc w statku Apollo 11 (N. Armstrong, E. Aldrin). Było to możliwe dzięki pokaźnym funduszom rządu amerykańskiego i pracy inżynierów-naukowców Wernhera von Brauna i Hermanna Obertha. Od lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych komputeryzacja i kosmonautyka wytworzyły nowe możliwości w badaniach naukowych. Odtąd można było wykonywać bardzo skomplikowane obliczenia, które w normalnych warunkach zajęłyby setki lat oraz katalogować i zachowywać niezliczone ilości informacji. Można było o wiele skuteczniej badać Kosmos i Ziemię z przestrzeni kosmicznej (obserwacje meteorologiczne i geologiczne, sondy kosmiczne, teleskopy orbitalne). W 1973 sonda Pionier 10 po raz pierwszy przeleciała obok Jowisza. Sondy Voyager 1 i 2 wystrzelone w latach 70. opuściły już Układ Słoneczny i w tej chwili przelatują w dalekiej przestrzeni kosmicznej. Sondy Mariner 1 i 2 oraz Viking badały powierzchnię Marsa m.in. w poszukiwaniu śladów życia na tej planecie. Testy biochemiczne dały wynik negatywny. Sondy i teleskopy kosmiczne prowadzą dziś obserwacje w różnych rodzajach fal elektromagnetycznych. Od 1970 nastąpił szybki rozwój biologii molekularnej. H.G. Khorana dokonał pierwszej syntezy naturalnego genu bakteryjnego. W fizyce nastąpił intensywny rozwój teorii nieliniowych układów dynamicznych. Już od lat 60. zaczęto realizować w USA program SETI (Search for Extraterrestial Intelligence), mający na celu poszukiwanie za pomocą radioteleskopu sygnałów od hipotetycznej cywilizacji pozaziemskiej. W 1971 wystrzelono w Kosmos i umieszczono na orbicie okołoziemskiej pierwszą stację orbitalną. W 1972 została odkryta cyklosporyna (lek immunosupresyjny), skonstruowano pierwsze naukowe kalkulatory. W 1973 C. Kohen i H. Bayer przenieśli geny wyższych organizmów do bakterii, prowadząc pionierskie badania w zakresie biotechnologii. W tym samym roku odkryto prądy neutralne w oddziaływaniach słabych. W 1974 odkryto cząstkę zawierającą czwarty kwark. Russell Hulse i J. Taylor odkryli podwójny pulsar. W 1975 odkryto ciężki lepton tau. W 1976 skonstruowano superkomputer Cray 1, który mógł wykonywać 250 milionów operacji w ciągu sekundy. W 1977 odkryto cząstkę zawierającą piąty kwark. R. Edwards i P. Septoe zapłodnili ludzki embrion poza organizmem (in vitro) i przeszczepili do ciała kobiety. W 1978 Philip Leder odkrył w DNA istnienie niekodujących fragmentów – intronów. W 1980 opracowano dwie różne techniki szybkiego ustalania sekwencji zasad w DNA, co znacznie rozszerzyło wiedzę na temat reakcji chemicznych zachodzących w komórkach.

Wprowadzona od 1980 masowa produkcja komputerów osobistych (PC) spowodowała elektronizację i komputeryzację badań we wszystkich dziedzinach nauki. W 1980 John Hopfield rozwinął teorię sieci neuronowych. W 1981 odbył się pierwszy próbny lot promu kosmicznego Columbia. W 1982 dokonano pierwszego udanego przeszczepu sztucznego serca. W 1982 odkryto bozony pośrednie będące nośnikami oddziaływań słabych. W 1985 Michael Brown i Joseph L. Goldstein wyjaśnili mechanizm metabolizmu cholesterolu. W 1986 zostało odkryte zjawisko nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego. Rok później dokonano pierwszego pomiaru strumienia neutrin pochodzących od gwiazdy supernowej. W 1988 kosmonauci radzieccy dokonali najdłuższego w historii lotu w kosmos, trwającego 966 dni. W 1990 umieszczono na orbicie teleskop kosmiczny Hubble'a, który pozwolił na uzyskiwanie obrazów o dużo lepszej jakości niż konwencjonalne teleskopy na Ziemi. W 1992 zaobserwowano (poprzez satelity IRAS i COBE) pozostałe po Wielkim Wybuchu promieniowanie reliktowe. Potwierdziło to istnienie wielkoskalowej struktury we Wszechświecie. W 1993 odkryto istnienie mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Opracowano metody pozwalające na badanie przebiegu i mechanizmu reakcji chemicznych w czasie rzędu femtosekund. Od 1995 odkrywane są systematycznie przez astronomów planety pozasłoneczne, krążące wokół normalnych gwiazd. Pierwszą planetę pozasłoneczną krążącą wokół pulsara odkrył polski astronom Aleksander Wolszczan. W 1995 amerykański wahadłowiec Atlantis połączył się z rosyjską stacją orbitalną Mir. Prowadzono wspólne eksperymenty naukowe. W 1996 Ian Wilmut i jego zespół sklonował z komórek somatycznych pierwszego ssaka – owcę Dolly. W 1997 sonda Pathfinder wylądowała na powierzchni Marsa i umieściła sterowanego z Ziemi robota. W 1998 odkryto nowy przekaźnik synaptyczny działający na mięśnie – tlenek azotu. W 2000 odkryto ślady wskazujące na istnienie w przeszłości wody na Marsie. W 2001 przeprowadzono pierwsze udane lądowanie sondy na asteroidzie. Polscy uczeni z Wojskowej Akademii Technicznej wynaleźli niebieski laser. W 2001 międzynarodowy zespół naukowców ogłosił zsekwncjonowanie i opisanie genomu człowieka. W 2004 dwa pojazdy kosmiczne – Spirit i Opportunity badały powierzchnię Marsa. W 2005 badano za pomocą sondy Cassini powierzchnię księżyca Saturna – Tytana, przesyłając zdjęcia na Ziemię. Uczeni z Uniwersytetu Warszawskiego odkryli planetę pozasłoneczną. Rosyjski matematyk Grigorij Perelman udowodnił w 2006 hipotezę Poincarégo, dotyczącą czasoprzestrzeni. Rozpoczęto sekwencjonowanie genomu człowieka neandertalskiego. Paleontolodzy odnaleźli skamieniałość akantostegi, organizmu stanowiącego brakujące ogniwo między kręgowcami morskimi a lądowymi. Neurobiolodzy zbadali podstawy mechanizmu zapamiętywania.

W naukach humanistycznych ostatnie 50 lat przyniosło zarówno przewartościowanie metod badawczych. Historycy należący do szkoły "Annales" (Fernand Braudel i inni) prowadzili interdyscyplinarne badania nad dziejami, których efektem były syntezy poszczególnych okresów historycznych. Powstały ośrodki badań historycznych w nowych państwach postkolonialnych. Rozwijała się historia gospodarcza, wzrosło zainteresowanie historią współczesną związane z potrzebą zrozumienia wielkich kataklizmów dziejowych XX wieku. Geoffrey Barraclough napisał "Wstęp do historii współczesnej". Historycy zaczęli badać poszczególne odcinki życia ludzkiego. W archeologii poczęto szeroko stosować metody i osiągnięcia nauk przyrodniczych w datowaniu i analizie znalezisk. Lewis Binford i inni uczeni rozwinęli program badawczy, opierający się na metodologii nauk ścisłych (zaczęto m.in. zwracać baczniejszą niż dotąd uwagę na czynniki ekonomiczne i przyrodnicze w najdawniejszych dziejach). Badacze zajmujący się ewolucją człowieka i antropogenezą (Richard, Mary i Louis Leakey, Donald Johanson) dokonali odkryć szczątków praludzkich (Homo erectus, Australopithecus, Orrorin), które przyczyniły się do zrekonstruowania rodowodu człowieka. Polska szkoła archeologii śródziemnomorskiej założona przez prof. Kazimierza Michałowskiego zyskała sobie uznanie w nauce dzięki badaniom w Egipcie, Syrii, Nubii, Iraku i Iranie. Istotne były odkrycia zwojów znad Morza Martwego w latach 50., badania limesu rzymskiego z powietrza i odkrywanie dawnych cywilizacji Ameryki i Dalekiego Wschodu. Wykopaliska prowadzą dziś dobrze wyposażone ekipy archeologów, często skupiające badaczy spoza stricte starożytniczych specjalności. W dziedzinie religioznawstwa zasłużył się Mircea Eliade, twórca koncepcji morfologii sacrum. Julian Steward i M. Godelier kontynuowali ewolucjonistyczny kierunek badań w antropologii kulturowej.

Uwagi

Przypisy