В 1910 г. американский биолог Томас Хант Морган доказал, что гены являются единицами наследственности и располагаются в клеточных структурах, называемых хромосомами, которые содержат белки и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). После того как в 1953 г. Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик объяснили структуру ДНК, генетики смогли понять химические процессы, управляющие наследственностью. Генная инженерия, которая позволяет изменять ДНК организма — например, синтезировать человеческий инсулин, — имеет очень важное значение для медицины. В 2000 г. ученые идентифицировали геном (полный набор генетических кодов) человеческого организма.
В начале XX в. биохимики открыли, что некоторые болезни происходят из-за нехватки необходимых аминокислот, которые теперь известны как витамины. В 1910 г. немецкий бактериолог Пауль Эрлих создал первый в мире антибактериальный препарат, а открытие в 1921 г. инсулина спасло жизни тех, кто болел сахарным диабетом. Получение Александром Флемингом пенициллина в 1928 г. привело в 1940-е и 1950-е гг. к созданию антибиотиков, с помощью которых стало возможным вылечить когда-то смертельные болезни. В тот же период появились вакцины против вирусных болезней, таких как желтая лихорадка, грипп и полиомиелит. Операции на сердце
Слева Альберт Эйнштейн, лауреат Нобелевской премии за вклад в теоретическую физику, наиболее известен своей теорией относительности
стали возможны после изобретения в 1954 г. аппарата искусственного кровообращения. В 1950-е гг. также осуществили первую пересадку органа. Начиная с 1970-х гг. методы ультразвуковой, компьютерной и магнитно-резонансной томографии позволили врачам и хирургам еще лучше в трех измерениях увидеть внутренние органы тела.
В начале 1980-х гг. медицина столкнулась с новыми трудностями в связи с появлением устойчивых к антибиотикам болезней, таких как синдром приобретенного иммунного дефицита (СПИД).
В начале XX в. мир классической физики дополнили некоторыми новыми теориями. В 1900 г. немецкий физик Макс Планк доказал, что энергия излучается не постоянным потоком, а небольшими неделимыми порциями, или «квантами». Через пять лет другой немецкий физик Альберт Эйнштейн издал свою специальную теорию относительности, которая утверждала, что пространство и время неодинаковы в различных системах отсчета, вступив, таким образом, в противоречие с законами Ньютона. Открытие Эйнштейна, что энергия может выступать в различной форме, привело к созданию ядерной энергетики. В 1915 г. Эйнштейн выдвинул свою общую теорию относительности, которая утверждала, что гравитация — это не сила, а искривление пространства-времени, связанное с наличием некоторой массы. В 1910-х гг. Нильс Бор и Эрнест Резерфорд разработали теории атома, а в 1920-х гг. Вернер Гейзенберг и Эрвин Шрёдингер развили квантовую теорию, используя математику для объяснения физики элементарных частиц. Принцип неопределенности Гейзенберга показал, что невозможно полностью описать свойства элементарной частицы. В конце XX в. физики попытались объединить квантовую теорию с общей теорией относительности Эйнштейна, чтобы создать универсальную теорию, которая объясняла бы все физические законы. Многие надеялись найти подтверждения этой теории и проводили эксперименты на мощных ускорителях. Чтобы больше узнать о свойствах частиц, их разгоняли до очень высоких скоростей и сталкивали друг с другом.
Альберт Эйнштейн, лауреат Нобелевской премии за вклад в теоретическую физику, наиболее известен своей теорией относительности
XX в. стал эпохой головокружительного развития средств связи, транспорта и вычислительной техники. В 1901 г. итальянский инженер Гульельмо Маркони послал первый радиосигнал через Атлантику. Американский изобретатель Ли де Форест изобрел электронно-вакуумную трубку (1906), которая стала основным компонентом ранних радиоприемников, радиолокаторов, телевизоров и вычислительных систем. В 1920 г. шотландец Джон Байрд создал первый телевизор, а в 1935 г. английский физик Роберт Уотсон-Уатт изготовил первый радиолокатор. С 1940-х гг. начинают делать первые компьютеры, сначала на транзисторах (1947), а затем на микропроцессорах (1968). К 1981 г. персональные компьютеры изменили образ жизни и сферу занятости миллионов людей. В 1990-х гг. с развитием Интернета продолжали развиваться системы связи, в число которых вошли электронная почта и мобильные телефоны.