19项改变人类文明进程的伟大发明，值得收藏

纵观历史，有许多发明推动了人类文明进程的发展。今天我们就来看看这些伟大的发明。

车轮，公元前3500年

改变人类历史的一项早期发明是轮子。不过，这个轮子并没有你想的那么老。第一个轮子可能出现在公元前4000年左右。那时，人类已经开始铸造金属合金，建造运河和帆船，甚至设计复杂的乐器，如竖琴。

事实上，关键的创新并不是轮子本身，它很可能是在人们第一次看到石头滚动时发明的，而是轮子和固定轴的结合，这样轮子就可以连接到一个稳定的平台上。由于没有固定轴，车轮的用途非常有限。

有证据表明，第一个使用轮轴组合的设备是一个陶工轮，它是一个轮轴机构，可以自由旋转。它们是在公元前4000年左右在美索不达米亚（现在的伊拉克、科威特、土耳其和叙利亚）发展起来的。现存最古老的例子，是在乌尔发现的，可以追溯到公元前3100年左右，有证据表明在公元前4千年后期有轮式车辆出现。

指南针，约公元前200年

指南针帮助人类探索世界。今天，我们有了GPS导航系统，它可能看起来无关紧要。但在当时，它是一个重要的发明。

然而，指南针最初可能是为祭祀发明的，后来才被用于航海目的。最早的指南针是中国人在公元前200年左右发明的，由磁石制成的，磁石是一种天然存在的矿物磁铁矿。

公元1050年左右，人们开始悬挂磁石，让它们自由移动，并使用它们来导航。1190年的一本欧洲书中描述了磁化的针和它在航海中的应用，所以在那个时候，用指南针导航是司空见惯的。

水车

水轮是一种高处下落的水的能量转化为有用的动能的机器。水轮由车轮和设置在外缘上的若干叶片组成。水车是在许多地方独立发明的。最早的一些是由古希腊人开发的，他们使用它来灌溉和磨粉，开始于公元前3世纪到1世纪之间的某个时期。

在公元1世纪，东汉就开始使用水轮来磨矿，并为活塞风箱提供动力，后者用来将铁矿石锻造成铸铁。追溯到公元前4世纪，古印度文献提到的可能是最早的水轮设备，但这尚未得到证实。

日历

日历用来记录日期，它和文字的历史一样古老。第一个“日历”是基于月相，以月球绕行地球一周（以太阳为参照物，实际月球运行超过一周）为一月，一年为十二个历月的一种历法。太阳历又称为阳历，是以地球绕太阳公转的运动周期为基础而制定的历法。太阳历的历年近似等于回归年，一年12个月，这个“月”，实际上与朔望月无关。

许多文明继续使用阴历，阴历的天数比太阳年少。为了避免月份变化过多，通常每隔一年就会增加一个月。古罗马人也曾使用过类似的制度，但到公元前46年左右，这种制度已经崩溃，公民活动和宗教节日出现在错误的季节。因此，凯撒大帝引入了一种新的系统，根据太阳年来设定月份和年份的长度。这就是罗马儒略历。

这种方法运行得很好，但仍然有很大偏差，以至于每128年增加一天。为了修正这个错误，教皇格里高利十三世在1582年推出了格里高利历法，这个历法至今仍在使用。

混凝土

我们生活在一个由混凝土材料组成的世界。混凝土是一种由碎石、沙子、水泥和水混合而成的复合材料，将其倒入模具中，硬化后形成类似石头的块状。

混凝土的关键成分之一是水泥，水泥的起源可以追溯到公元前3000年。当时，埃及人在他们的建筑中使用早期形式的混凝土作为砂浆。

大约公元前1300年，中东的建筑者在他们的粘土堡垒外面涂上一层薄薄的、潮湿地烧过的石灰石。它会与空气中的气体发生化学反应，形成一个坚硬的保护表面。到公元前700年，人们认识到了石灰的重要性，这导致了灰浆窑的发展，用于建造砖墙房屋、混凝土地板和地下防水蓄水池。

古希腊和罗马人使用了一种包括火山灰在内的混凝土形式，这种火山灰使用铝和硅的混合物，在室温和存在水的情况下与氢氧化钙反应，形成一种充当水泥的物质。它非常坚固，这也是为什么今天有那么多希腊和罗马遗迹存在的原因之一。

1824年，英国人约瑟夫·阿斯佩丁发明了波特兰水泥。1891年，乔治·巴塞洛缪在美国铺设了第一条混凝土街道，现在仍然存在。

到19世纪末，钢筋混凝土的使用得到了发展。1902年，奥古斯特·佩雷特用钢筋混凝土在巴黎设计并建造了一座公寓楼。这座建筑为混凝土赢得了很多赞赏，并最终推动了钢筋混凝土的发展。

1921年，尤金·弗雷西奈在巴黎奥利机场建造了两个巨大的抛物线拱形飞艇机库，率先使用了钢筋混凝土结构。

时钟，公元725年，第一个机械时钟

想象一下没有时间观念的现代文明，这要么是美妙的，要么是可怕的。人类使用设备来测量时间已经有几千年的历史了。目前的时间测量系统（60秒为一分钟，60分钟为一小时）是由苏美尔人在公元前2000年左右发明的。最早的计时器是日晷，利用太阳的运动计时。其他早期的“钟”包括蜡烛钟、时间棒和沙漏。

已知最早的机械钟是公元前3世纪由希腊人发明的，它使用水动力将转动能量转换成间歇运动。公元10世纪，中国工程师发明了以水银为动力的钟表。11世纪，阿拉伯工程师发明了以齿轮和砝码为驱动的水钟。

在20世纪30年代石英钟被发明之前，摆钟一直是最精确的钟表。第二次世界大战后，原子钟紧随其后。

印刷机

印刷机是现代文明赖以建立的重要基础。德国金匠约翰内斯·古腾堡在1436年左右发明了印刷机，尽管他不是第一个将印刷过程自动化的人。中国的印刷术可以追溯到9世纪。

然而，约翰内斯·古腾堡的机器在现有印刷机的基础上进行了改进，并将它们引入了西方。到1500年，古腾堡印刷机在整个西欧运行。印刷术不仅允许大量生产报纸和书籍，它还降低了印刷材料的价格，使书籍和报纸为许多人所接受，并培养识字能力。

马克·吐温曾这样描述印刷机在历史上的影响：“今天的世界，无论是好是坏，都归功于古腾堡。”

蒸汽机

一位名叫杰罗尼莫·德·阿扬兹的西班牙矿业管理员被认为是发明蒸汽机的第一人。他申请了一项利用蒸汽动力从矿井中推动水的装置的专利。

然而，英国人托马斯·萨弗里通常被认为是在1698年发明了第一台实用的蒸汽机。他的装置利用蒸汽压力从被水淹没的矿井中抽取水。在开发他的发动机时，萨弗里使用了丹尼斯·帕平提出的原理。帕平是一位出生于法国的英国物理学家，他发明了压力锅。

1711年，另一位英国人托马斯·纽科门改进了蒸汽机。1781年，詹姆斯·瓦特，一位受雇于格拉斯哥大学的苏格兰仪器制造商，在纽科门的蒸汽机上增加了一个单独的冷凝器，使汽缸保持恒定的温度，极大地提高了蒸汽机的功能。他后来开发了一种双旋转蒸汽机，到19世纪，这种蒸汽机为火车、磨坊、工厂和许多其他制造业务提供动力，从而启动了工业革命。

疫苗，最重要的医学发明之一

疫苗的历史实际上比你想象的要早得多。在17世纪的中国，人们在皮肤上的一个小伤口上涂上牛痘来免疫天花。

在西方，爱德华·詹纳被认为是牛痘学的创始人，他注意到“挤奶女工”经常得牛痘，但很少得天花，并假设不那么危险的牛痘病毒可以对天花产生一定的免疫力。1796年，他给一个13岁的男孩接种了牛痘，然后又让他接触了天花，发明了一种早期的疫苗。

1798年，第一支天花疫苗被研制出来。1923年，亚历山大·格兰尼创造了破伤风疫苗。1926年，同样的方法被用于开发白喉疫苗。病毒组织培养方法从1950年到1985年发展起来，促使各类疫苗的出现。

蒸汽动力的火车

1804年，英国工程师理查德·特里维西克在英国制造了第一辆全尺寸的蒸汽机车。它使用高压蒸汽来驱动引擎。1804年2月21日，世界上第一次蒸汽动力铁路旅行发生了，特里维西克的无名蒸汽机车拖着火车沿着威尔士的有轨电车行驶。

第一辆商业上成功的蒸汽机车——萨拉曼卡，由约翰·布伦金索普在1812 - 1913年间建造。1814年，乔治·斯蒂芬森根据布兰金索普的设计制造了一台蒸汽机，一号火车头。

1821年，斯蒂芬森被任命为工程师，负责建造英格兰东北部的斯托克顿至达灵顿铁路，这条铁路于1825年开通，成为第一条公共蒸汽动力铁路。他的机车成为第一辆在公共铁路上运载乘客的蒸汽机车。1829年，他建造了著名的蒸汽机“火箭”，铁路时代开始了。

电池

在19世纪，人们没有持续供电的电线。因此，发电并不是一件容易的事。电池可以追溯到两千年前，帕提亚帝国时期。考古学家们出土了一个古代的电池，它由一个装满醋溶液的陶罐组成，其中插入了一根被铜圆柱体包围的铁棒。这些电池可能是用来电镀银的。

人们普遍认为亚历山德罗·伏特发明了第一个实用的电池。1799年，他发明了电池，电池由两种不同的金属盘组成，如铜和锌，用浸在盐水中的纸板隔开。

1802年，威廉·克鲁克香克发明了槽式电池，这是对伏特电池的改进。电池在1859年有了突破，法国医生加斯顿·普兰特在铅酸的基础上发明了第一个可充电电池。1899年，沃尔德马尔·荣格纳发明了镍镉电池。

计算机，巴贝奇发明的第一台机械计算机

计算机是人类最伟大的发明之一。过去笨重的计算机最初是用来进行复杂的数学计算的，但现在已发展成几乎可以放在每个桌面上、放在我们口袋里的机器。

机械工程师查尔斯·巴贝奇和发明了第一个程序的阿达·洛芙莱斯一起，为这项非凡而可靠的发明奠定了基础。19世纪初，这位“计算机之父”构想并开发了早期机械计算机。虽然现代计算机的发明者不是一个人，但这个原理是艾伦·图灵在他1936年的开创性论文中提出的。

冰箱

根据美国能源部2009年的报告，99%的美国家庭至少有一台冰箱。这一统计数字本身就代表了冰箱在现代世界的普及程度。这项伟大的发明有助于使易腐烂的食品保鲜更久。

1835年，雅各布·帕金斯根据奥利弗·埃文斯早些时候提出的理论，为第一台蒸汽压缩冰箱申请了专利。大约在1851年，英国工程师詹姆斯·哈里森建造了第一个机械制冷系统，用来制造冰。他创立了维多利亚时代的制冰厂，被称为“冷藏之父”。1873年，他证明了冷冻数月的肉仍然完全可以食用。

然而，第一台被广泛使用的冰箱是1927年通用电气公司生产的冰箱。虽然它最初帮助加快了工业进程，但后来它本身就成为了一个产业。

电报（1830-1840），引入莫尔斯电码的通信设备

19世纪早期，电池的发展使人们可以在可控环境中使用电流。然后，在1820年，丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特证明了电和磁之间的联系。在这之后，科学家和发明家开始利用这种联系来开发某种通信系统。

19世纪30年代，由威廉·库克爵士和查尔斯·惠斯通爵士组成的英国团队开发了一种使用磁针的电报系统，这种磁针可以通过电流指向由字母和数字组成的面板。大约在同一时期，塞缪尔·莫尔斯致力于开发自己的电报，最终生产了一种单电路电报，通过按下操作键来完成电池电路。这将电子信号发送到另一端的接收器。

与此同时，莫尔斯和阿尔弗雷德·维尔也发明了现在所谓的莫尔斯电码，通过电报线传输信息。

钢

虽然青铜是人类锻制的第一种金属，但它的强度相对较弱。大约公元前1800年，黑海沿岸的人们开始使用铁矿石制造坚固的铁制武器。公元前500年左右，中国首次制造了强度更大的铸铁。

大约公元前400年，印度的金属工人发明了一种熔炼方法，用一个陶土盘来盛铁块和木炭块。当这些被插入熔炉时，熟铁熔化并吸收了木炭中的碳。当坩埚冷却时，里面含有纯钢锭，这种钢锭比铁强得多，也不那么脆。

1856年，英国工程师亨利·贝塞麦发明了一种工艺，将空气喷入熔融的生铁中，产生无碳的纯铁。贝西麦炼钢法为大规模生产钢铁铺平了道路，使其成为世界上最大的工业之一。今天，从桥梁到摩天大楼，钢铁被广泛应用于各种建筑中。

电灯

电灯是19世纪早期由汉弗莱·戴维首创的，他对电进行了实验，并发明了电池。当他在电池和一块碳之间连接电线时，碳会发光。他的发明被称为电弧灯。在接下来的70年里，其他发明家也发明了“灯泡”。然而，这些灯丝往往在使用几天后就会断裂，这使得它们不实用。

1850年，一位名叫约瑟夫·威尔逊·斯旺的英国物理学家发明了一种“灯泡”，他将碳化丝包裹在一个真空的玻璃灯泡中。但由于没有良好的真空环境，他的灯泡寿命太短，不适合用于商业用途。然而，在19世纪70年代，更好的真空泵出现了，斯旺得以开发出一种寿命更长的灯泡。

托马斯·爱迪生在斯旺的设计上改进了金属灯丝，并在1878年和1879年申请了使用不同材料做灯丝的电灯专利。他最终发现碳化的竹丝可以持续1200小时以上。这一发现使商业化生产的灯泡在商业上可行。

飞机

列奥纳多·达·芬奇是相信动力飞行是可能的梦想家之一。他设计了几架飞行器，但没有证据表明他真的建造了飞机。

自达·芬奇时代以来，人们还发明了许多其他的飞行器，几个世纪以来，由于无数发明家的努力，动力飞行器得以实现。莱特兄弟是第一个实现受控动力飞行的人。从他们在滑翔机上的工作开始，两人的成功为现代航空工程奠定了基础。

1903年12月17日，威尔伯·莱特和奥维尔·莱特首次实现了动力、持续和可控飞行。由于威尔伯和奥维尔·赖特夫妇的成就，现在人类可以在几小时内行走数千公里。

晶体管，现代计算机的秘密

电子时代的起源归功于用来放大电信号的晶体管。它们取代了之前笨重的真空管。1926年，朱利叶斯·利连菲尔申请了场效应晶体管的专利，但实际使用的装置并不可行。1947年，约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利在贝尔实验室开发了第一个实用的晶体管装置。这三人的发明为他们赢得了1956年的诺贝尔物理学奖。

从那以后，晶体管已经成为无数电子设备电路的基本组成部分，包括电视、手机和电脑。

阿帕网，早期的因特网

互联网没有单一的“发明者”。相反，它是随着时间而演变的。它始于20世纪50年代左右的美国，伴随着计算机的发展。

上世纪60年代末，随着阿帕网的创建，互联网的第一个可行原型诞生了。到了20世纪70年代，Vinton Chef开发了传输控制协议（TCP/IP），使计算机能够相互通信。阿帕网于1983年1月1日采用了TCP/IP协议，从那时起，研究人员开始组装“网络的网络”，这就是现代互联网。

互联网是一种网络基础设施，而万维网是一种利用互联网获取信息的方式。万维网之父被认为是英国计算机科学家蒂姆·伯纳斯·李。他创建了万维网，使世界各地大学和研究所的科学家可以共享信息。

在1989年和1990年，伯纳斯·李与比利时系统工程师Robert Cailliau合作，正式提出了一个网络架构的建议，包括描述一个“万维网”，其中“超文本文档”可以被“浏览器”查看。